Proceedings zur 6. Fachtagung BIOMET - Deutsche ...

2. Daten und Methodik
2.1 Daten
Grundlage für die Entwicklung der phänologischen Modelle waren phänologische Beobachtungen
des Deutschen Wetterdienstes in Sachsen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Baumart
und der betrachteten phänologischen Phase standen unterschiedlich viele Beobachtungsstationen
zu Verfügung. Für die meisten Gehölze waren kontinuierliche Beobachtungsdaten
für den Zeitraum von 1961 bis 2005 verfügbar. Darüber hinaus wurden zur Berechnung der
phänologischen Modelle tägliche Werte der Lufttemperatur (Mittel, Min, Max) für die gesamte
Landesfläche des Freistaates Sachsen in einem Raster von 500m x 500m für die Periode
von 1961-2005 verwendet, die von der Firma UDATA bereitgestellt wurden.
2.2 Methodik
Phänologische Modelle sind wichtige Hilfsmittel, die es ermöglichen die Entwicklung von
Pflanzen zu beschreiben. Obwohl die Pflanzenentwicklung ein sehr komplexer Prozess ist,
der von vielfältigen Umweltfaktoren abhängt (Einstrahlung, Luft- und Erdbodentemperatur,
Verfügbarkeit von Wasser, Bodenart, Nährstoffversorgung, etc.) wird in den mittleren und
höheren Breiten die Pflanzenentwicklung maßgeblich durch die Lufttemperatur gesteuert.
In den gemäßigten Breiten, die durch eine winterliche Vegetationsruhe und durch aktives
Pflanzenwachstum im Sommerhalbjahr gekennzeichnet sind, ist die Überwindung des winterlichen
Ruhezustandes der Gehölze (Dormanz) in den Modellen zu berücksichtigen. In der Zeit
der Dormanz findet kein aktives Wachstum statt. Diese Ruhephase dient der Überlebenssicherung
der Pflanze im Spätherbst und Winter. Eingeleitet wird sie durch sinkende Tagestemperaturen
und abnehmende Tageslänge. Die Dormanz laubabwerfender Gehölze wird erst durch
die Erfüllung eines Kältebedürfnisses aufgehoben, d.h. die Pflanze muss über einen bestimmten
Zeitraum, der von Pflanzenart zu Pflanzenart verschieden ist, tieferen Temperaturen (chilling
temperatures) ausgesetzt sein, bevor die Knospen austreiben können.
Diesen Zustand erreichen die Bäume unter heutigen klimatischen Bedingungen meist schon
gegen Ende des Jahres oder zu Beginn des Folgejahres. Erst jetzt können für das Wachstum
der Gehölze förderliche Temperaturen die Entwicklung der Knospen forcieren, so dass nach
dem Erreichen einer bestimmten effektiven Temperatursumme die Knospen im Frühjahr aufbrechen,
die Blätter sich entfalten bzw. die Bäume und Sträucher zu blühen beginnen.
Ein Hauptproblem in den phänologischen Modellen ist die Tatsache, dass das Ende der Dormanz
nicht beobachtet werden kann. Somit bleibt dieser Zeitpunkt nach wie vor ein viel diskutiertes
Problem. Eine Alternative bieten in diesem Fall die so genannten “Thermal-Time“
Modelle die auf den Ansatz von REAUMUR (1735) zurück gehen. In diesen Modellen wird der
Dormanz insofern keinerlei Rechnung getragen, als davon ausgegangen wird, dass die Pflanze
die Winterruhe mit Jahresbeginn überwunden hat. Von nun an können positive Tagesmitteltemperaturen
wirksam werden. Die in diesen Modellen optimierten Parameter sind die bis
zum Erreichen der Phänophase notwendige Wärmesumme (F * ), ausgedrückt als „growing
degree days“ oder „forcing units“ und die Basistemperatur (TBf), ab der die Entwicklung einsetzt.
Der Starttag t1 für die Berechnung der Temperatursumme kann vorgegeben werden
(z.B. t1=1: 1. Januar) oder ebenfalls im Modell optimiert werden.
Bei diesem einfachen Temperatursummenmodell wird die „forcing rate“ (Rf) solange aufsummiert,
bis die Summe Sf(t) (state of forcing) größer oder gleich dem vorgegebenen kritischen
Wert F * ist (gesamtes Wärmebedürfnis bis zum Phaseneintritt, Gleichung 1). F * ist ge-
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