PDF / 53,9 MB - Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft

1.2 Erprobung eines Waldbrandfrühwarnsystems (INPRI-
WA) im Labor und Wald – Testing of a forest fire early warning
system (INPRIWA) in laboratory and forest
Jürgen Müller, Jan Eric Bienge
Der laufende Klimawandel erhöht neben dem Trockenheitsrisiko
auch die Waldbrandgefahr insbesondere für die weit verbreiteten
Kiefernforste auf Sandstandorten im norddeutschen Tiefland.
Das Projekt „Innovatives Pre-Inflammation Waldbrandsystem
(INPRIWA)“ leistet einen innovativen Beitrag zur Entwicklung
eines Waldbrandfrühwarnsystems auf der Basis von Sensorsystemen.
Es ist Teil des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm
Mittelstand (ZIM)“ und wird vom Bundesministerium für
Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.
Ziel des Teilprojektes am vTI-Institut für Waldökologie und Waldinventuren
ist die Erprobung eines Wasserstoff-Sensors, mit dem
ein Waldbrand bereits vor der offenen Entflammung erfasst
werden kann. Dabei soll die Reaktionszeit, d. h. der Zeitraum
zwischen der Erkennung des Brandes und der Bekämpfung,
deutlich reduziert werden. Dazu ist die Erfassung der hydrometeorologischen
Bedingungen und die Erprobung des Sensors
in unterschiedlichen Waldbeständen erforderlich.
Bei allen auftretenden Waldbränden zündet zuerst die Bodenstreu
bzw. Bodenvegetation. Entwicklung, Art und Intensität des
Brandes werden weiterhin von der Baumart und dem Bestandesaufbau
beeinflusst. Ausschlaggebend für die Brandgefährdung
der Wälder sind im Wesentlichen der Standort und die Bestockung.
Spontane
Störung
Alter
kausale
Störung
Windwurf und Schneebruch
Eisbruch
Bereich besonderer Gefährdung
10 20 30 40 50 60 70 80 90+ 100 Jahre
Rüsselkäfer
(Hylobius)
Rinden- und holzbrütende Käfer
Schütte
Waldgärtner
Triebfraß
Nadelfresser
(Eule, Spanner, Nonne, Blattwespen)
Spinner
Kiefernschwamm
Waldbrand
Kienzopf
Stockfäule
Eichensukzession
Abb. 3: Darstellung der Waldbrandgefahr in Kiefernbeständen
nach Otto 1994 – Forest fire danger in Scots pine stand according
to Otto 1994
Für die Bewertung der waldstrukturellen Differenzierungen
in Brandenburg/Berlin wurde auf Datenmaterial der Bundeswaldinventur²
und dem Datenspeicher Wald (Stand 2007)
zurückgegriffen. Die sich aus den gegebenen Waldstrukturen
ableitenden Bewertungen hinsichtlich der Waldbrandgefahr
für Brandenburg und Berlin sind ausschlaggebend
für die Auswahl und Einrichtung der Versuchsflächen. Für
die durchzuführenden Sensortests ist die Bewertung der
sich differenzierenden Waldstrukturen notwendig. In Berlin
und Brandenburg wachsen überwiegend junge und mittel-
Bericht des Instituts für Waldökologie und Waldinventuren (WOI)
alte Kiefernbestände bis zu einem Alter von 80 Jahren auf über
70 % der Waldfläche. Diese Kiefernbestände bilden somit den
Untersuchungsschwerpunkt für die Bewertung des Waldbrandgefährdungspotenzials
(Abb. 3).
Nach Auswertung der Altersklassenverteilung der Kiefernbestände
wurden folgende Versuchsflächen im Eberswalder Stadtwald
ausgewählt.
1. Kiefernaltbestand 100 Jahre
2. Kiefernbestand 67 Jahre
3. Kiefernjungbestand 24 Jahre
Auf den Versuchsflächen wurden meteorologische Messstationen
aufgestellt. Gemessen wurde die Windgeschwindigkeit
und Windrichtung in 20 cm und 2 m Höhe. Um die Gesamtheit
der meteorologischen Bedingungen im Bestand bewerten zu
können, wurden zusätzlich Niederschlags-, Temperatur-, Luftfeuchtigkeits-
und Globalstrahlungssensoren installiert (Abb. 4).
Abb. 4: Kiefernaltbestand
(oben),
Kiefernjungbestand
(unten) – Old pine
stand (on the top),
young pine stand
(bottom up)
In Abb. 5 ist die Differenzierung der Windgeschwindigkeit
(Durchschnittswerte der stündlich aufgezeichneten Daten) in
2 m Höhe vom 23.05. bis 23.06.2010 beispielhaft dargestellt.
Es zeigt sich, dass im Kiefernaltbestand deutlich höhere durchschnittliche
Windgeschwindigkeiten von 1,79 m/s erreicht werden
als mit 0,62 m/s im Kiefernjungbestand. Dies hat Einfluss
auf die Verdunstung und die Austrocknung im Bereich des
Oberbodens. Zusätzlich ist erkennbar, dass die Windspitzen im
Kiefernjungbestand nicht so stark ausgebildet sind wie im Kiefernaltbestand.
Durch böige Windsituationen kam es zu Windgeschwindigkeitsmaxima
von 2,13 m/s im Kiefernjungbestand
und 4,78 m/s im Kiefernaltbestand.
Die unterschiedlichen Windstärken in den Beständen können die
Konzentrationsverteilung des Wasserstoffes und somit die räumliche
Verteilung der Sensoren im Bestand maßgeblich beeinflussen.
Die Waldstrukturen sind verantwortlich für die hydro-meteorologischen
Bedingungen in den Waldbeständen und damit
das Waldbrandgefährdungspotenzial. Art und Deckungsgrade
der Bodenvegetation in Kombination mit der Streufeuchte sind
67