Forstmeteorologie - Deutsche Meteorologische Gesellschaft eV (DMG)

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Forstmeteorologie - Deutsche Meteorologische Gesellschaft eV (DMG)

Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften, Wasserwesen, Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur Meteorologie

Forstmeteorologie der Gegenwart

Aufgaben, Methoden und praktische

Umsetzung

Valeri Goldberg

TU Dresden, Professur für Meteorologie

Tharandt

Weiterbildungsveranstaltung des ZVBB der DMG: Angewandte Meteorologie

Berlin, 29. 11. 2010


Forstmeteorologie als Teilgebiet der Biometeorologie

Humanbiometeorologie

Forstmeteorologie (Def.):

Biometeorologie

Forstmeteorologie

Agrarmeteorologie

Teilgebiet der Biometeorologie, das sich mit den Wechselwirkungen

zwischen der atmosphärischen Umwelt und den Objekten Baum,

Baumgruppen und Wald befasst.

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Aufgaben der Forstmeteorologie

1. Schaffung der meteorologischen

Voraussetzungen für einen

standortsgerechten Waldbau

� Klima (global -regional - lokal): liefert die vom Wald

unbeeinflussten äußeren Informationen

� Standortsklima (Waldklima): liefert die durch den Wald

veränderten Klimainformationen am konkreten Standort

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Aufgaben der Forstmeteorologie

2. Schutz vor (wetterbedingten) Waldschäden

� Sturmschäden (Bsp. März 1990, Dezember 99, Januar 07)

� Frostschäden (Bsp. Temperatursturz Jahreswechsel

1978/79)

� Dürreschäden (Bsp. Sommer 1982/83, 2003)

� Waldbrand (Bsp. Indonesien, Brasilien 1997; Griechenland,

Kalifornien 2007)

� Immissionsschäden (Bsp. Ostalpen, Erzgebirge)

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Aufgaben der Forstmeteorologie

3. Rahmenbedingungen für

Wohlfahrtswirkungen des Waldes

� Immissionsschutz (Wetter und Klima)

� Hochwasserschutz (Wetter)

� Erholung (Fremdenverkehr) (Wetter und Klima)

� Stabilisierung von Stoffkreisläufen (Kohlenstoffhaushalt,

Wasserqualität) (Klima)

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Messung

oStandardklima

o Spezialmessungen

Methoden der Forstmeteorologie

Methoden der Forstmeteorologie

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Methoden der Forstmeteorologie

Modellierung

o Mikroklimamodelle

o Bestandsmodelle

o Statistische Modelle

Methoden der Forstmeteorologie

Vegetations‐Grenzschicht‐Modell HIRVAC

(TUD, Meteorologie)

Laserscan

(TUD, Photogrammetrie)

Bestandsmodell

(Uni Bayreuth, Pflanzenökologie)

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Standortsklima des Waldes

Standortsklima des Waldes

Luftbild Ankerstation Tharandter Wald

W. Junkermann, 31.07.2008

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Waldklima: Strahlung

Lichtmenge in Altbeständen, ausgedrückt in

% Freiland (aus Geiger, 1961)

Baumart

Rotbuche

Eiche

Esche

Tanne

Fichte

Kiefer

Kurzwellige Einstrahlung (W/m²)

Waldeinfluss: Strahlungsreduktion

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

Unbelaubt

26‐66

43‐69

39‐80

Belaubt

2‐40

3‐35

8‐60

2‐20

4‐40

22‐40

Ankerstation Tharandter Wald , 05.06.2010

kurzwellige Einstrahlung

im Bestand

über dem Bestand

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Zeit (h)

Lichtabnahme in einem dichtbelaubten

Rotbuchenbestand (Geiger, 1950)

Kurzwellige Einstrahlung innerhalb und oberhalb

eines Fichtenbestands (Tharandter Wald) an einem

wolkenlosen Tag

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Waldklima: Dämpfung von Extremen

Waldeinfluss: Reduktion von Temp.-Extremen

19°C (Wald)

63°C (Flächdächer)

Kühlwirkung des Waldes: Das Thermalbild (IR‐Camera, Helipod, Gebiet Lindenberg, Mai

2003) zeigt den großen Unterschied zu den Feldern und bebauten Flächen

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Windgeschwindigkeit im Bestand (8 m)

Waldklima: Wind

Waldeinfluss: Windreduktion und Profildeformation

2,0

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

v h, (8m) =0,164*v h (42m)

r²=0,73

0,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Windgeschwindigkeit über dem Bestand (42 m)

Tagesmittelwerte in m/s,Zeitraum Juli 2006 bis November 2010

Vergleich der Windgeschwindigkeit innerhalb

und oberhalb eines Fichtenbestandes

(Tharandter Wald, Messungen TUD, Meteorologie)

Mittleres normiertes Windprofil

in einem Fichtenbestand

(Tharandter Wald, Messungen über 4

Monate mit 13 Ultraschallanemometern)

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Waldklima: Einfluss auf Wasserkreislauf

Waldeinfluss: Veränderung des Wasserkreislaufes

Interzeption:

• Reduktion des Niederschlagsinputs

• Reduktion des Abflusses

• Erhöhung der Verdunstung

Komponenten des

Interzeptionsprozesses

im Wald

(n. Brechtel in Baumgartner &

Liebscher 1990)

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Sonderklima: Waldlichtungsklima

Sonderklima: Waldlichtungen

Foto: R. Queck, TUD

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Sonderklima: Waldlichtungsklima

Wirkung von Waldlichtungen auf das Mikroklima

Wichtigste Wirkungen:

Verminderung von Strahlung und

Windgeschwindigkeit

daraus folgen die meisten weiteren Einflüsse

auf:

Temperaturen, Luftfeuchte, Niederschlag (inkl.

Tau, Reif und Schneedecke) und Deposition

Differenzierung der Wirkungen durch die Größe

der Lichtung

„Spiegelbildeffekt“ = isoliertes Waldstück

Klima auf waldumgebenen

Freiflächen (schematisch)

(Aus: Flemming, G.: Wald‐Wetter‐Klima)

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Meteorologische Risiken für den Wald

Witterungsbedingte Risiken für den Wald

Jahr

Niederschlag

Luftverunreinigungen

Winter

Frost

Sturm

Übersicht der Schäden im mittleren Erzgebirge 1835 bis

1935, Seehöhe ca. 600 m

Sturm

Eis-/Schneelast

Frost

Schadinsekten

Dürre

Schadensursachen in %

30

24

24

19

3

Sommer

Hitze und Dürre

Waldbrand

Trend der nächsten 50 Jahre

gleichbleibend

gleichbleibend

abnehmend

zunehmend

zunehmend

(n. Dittrich, 1992)

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Sturm

Luftströmung an einem tief

bemantelten,

geschlossenen Fichtentrauf

(nach Mitscherlich, 1973)

Meteorologische Risiken für den Wald: Sturm

Sturmschaden nach dem Orkan Kyrill im Tharandter Wald

(Foto: H. Prasse / U. Eichelmann)

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Niederschlag

Meteorologische Risiken für den Wald: Niederschlag

Niederschlagsform

Regen

Hagel

Schnee

Risiko

Hochwasser, Erosion

Obstbau; Blüten und Knospen

Druck- und Bruchschäden

Schneebruch am Messturm

Oberbärenburg/Osterzgebirge

(Februar 2005)

Foto: H. Prasse / U. Eichelmann

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Frost

Unterscheidung nach

Meteorologische Risiken für den Wald: Frost

der Eintrittszeit:

Früh‐ Winter‐ und Spätfröste

der Entstehung:

Advektivfrost, Strahlungsfrost

Temperaturregistrierung am Wildacker im Tharandter Wald

25.12.1978-01.01.1979

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Hitze und Dürre

Meteorologische Risiken für den Wald: Hitze, Dürre, Waldbrand

Entwicklung der Häufigkeit hoher Waldbrandgefährdung in Sachsen zwischen

1961 und 2005 (aus Broschüre: Sachsen im Klimawandel – eine Analyse,

SMUL/TUD, 2008)

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Ochsenkopf /Fichtelgebirge

20.8.1989

3.8.1993

11.7.1988

Meteorologische Risiken für den Wald: Immissionen

Immissionen

Schadstufenverteilung und mittlere Kronenverlichtung

(KV) aller Baumarten von1991 bis 2008

(Waldzustandsbericht 2008, SMUL/Sachsenforst)

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Wetter, Klima und Wohlfahrtswirkung des Waldes

Wohlfahrtswirkung des Waldes

1. Immissionsschutz: Wald als Filter und „Platzhalter“

2. Hochwasserschutz: Wald als „Dämpfungsglied“

3. Erholungsfunktion: Wald als notwendiger

Bestandteil von Kurortklimaten

4. Stabilisierung von Stoffkreisläufen:

Kohlenstoffspeicher, Wasserfilter, Nährstoffspeicher

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Wald als Kohlenstoffspeicher

Waldfunktion: Kohlenstoffspeicher

Kohlenstoffbilanz an der Ankerstation

Tharandter Wald (Fichte)

GPP: Gross Primary Productivity

NEP: Net Ecosystem Production

NBP: Net Biome Productivity

(T. Grünwald, TU Dresden, Meteorologie)

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Aktuelle globale Waldverteilung

(www. Globalforestwatch.org)

Wald als Kohlenstoffspeicher

Dunkelgrün: Primärwald

Hellgrün: Wirtschaftswald

Braun: Potentielle Waldfläche

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Schluss

„Die Seele wird vom Pflastertreten krumm.

Mit Bäumen kann man wie mit Brüdern reden.

Und tauscht bei ihnen seine Seele um.

Die Wälder schweigen. Doch sie sind nicht stumm.

Und wer auch kommen mag, sie trösten jeden ...“

Erich Kästner

Danke für die Aufmerksamkeit

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