Moore in Brandenburg - LUGV - Land Brandenburg

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160 NATURSCHUTZ UND LANDSCHAFTSPFLEGE IN BRANDENBURG 19 (3, 4) 2010 Abb. 3: Landnutzungsverteilung im Untersuchungsgebiet (Quelle: Eigene Darstellung, Grundlage: DHI-WASY 2008 (DREGER & MICHELS 2002). Damit ist die Schorfheide seit 1980 in besonderem Maße von Grundwasserabsenkung betroffen. Abb. 2 veranschaulicht die flächenbezogenen Veränderungen der Grundwasserstände von 1985 - 2005 auf Grundlage von Simulationen mit dem LWH-Modell Schorfheide (DHI-WASY/LUA 2008). Deutlich erkennbar sind die starken Defizite im höher gelegenen zentralen Gebiet, während in den angrenzenden Niederungsbereichen praktisch keine Rückgänge eingetreten sind. Der Bereich um die Hauptwasserscheide ist am stärksten betroffen – hier gibt es nach MAUERSBERGER (2007) bedingt durch das Abflussregime das wenigste Wasser. Ursachen für die Rückgänge liegen in der klimatischen Entwicklung, der Veränderung des Abflussverhaltens infolge Entwässerung sowie dem hohen Waldanteil und der damit verbundenen höheren Verdunstung. Durch Auswertung meteorologischer Daten konnte von REIMANN (2006) im Zeitraum 1949 - 2004 ein Temperaturanstieg um ca. 0,9 Kelvin, bei stärkerer Zunahme im Winter, festgestellt werden. Dies hat vermutlich eine steigende winterliche Verdunstung zur Folge, die zu Lasten der Grundwasserneubildung (GWNB) geht. Ein Niederschlagsrückgang oder eine Verschiebung von Niederschlägen in das meteorologische Winterhalbjahr konnte im Untersuchungsgebiet nicht festgestellt werden. Insgesamt kann die klimatische Entwicklung damit nicht als Haupteinflussfaktor für die sinkenden Grundwasserstände gelten. Eine größere Bedeutung kommt dem veränderten Abflussverhalten zu. Die Anlage von 470 Gräben mit einer Gesamtlänge von 265 km führte insgesamt zu stark gestiegenen Abflussmengen aus der Landschaft (REIMANN 2006). Insgesamt fließen schätzungsweise 22 Mio. m³/a - 25 Mio. m³ Wasser pro Jahr oberirdisch aus dem Untersuchungsgebiet. Eine wesentliche Bedeutung haben ebenso die Waldbestände, welche mit einem Flächenanteil von 73% die dominante Landnutzungsform in der Schorfheide darstellen (Abb. 3). Wald stellt die Nutzungsform mit der höchsten Verdunstung und der niedrigsten Sickerung dar, wobei aber erhebliche Unterschiede zwischen Nadel- und Laubbaumbeständen bestehen. Nach MÜLLER (2002b) sickern jeweils im Baumholzalter im Schattenblumen-Buchenwald 21%, im Straußgras- Eichenwald 17% und im Himbeer-Drahtschmielen-Kiefernforst 12% des Freilandniederschlages (FN) in die Tiefe. Die Werte beziehen sich auf einen Jahresniederschlag von 620 mm bei Sandbraunerde. Im Untersuchungsgebiet sind etwa 85% der Waldbestände künstliche Nadelforsten und 15% naturnahe Laubwälder. Während die Anlage der Fließ- und Grabensysteme in die Zeit des größten Offenlandanteils und damit eines „Wasserüberschusses” fällt (REIMANN 2006), kann davon ausgegangen werden, dass die Bestockung mit Nadelforsten in der Schorfheide noch nie so hoch gewesen ist wie heute (DSW 2006). In den vergangenen Jahrzehnten erreichte die wasserzehrende Wirkung der forstlichen Nutzung folglich ein Maximum. 3 Methodik 3.1 Aufbau des Landschaftswasserhaushalts-Modells Schorfheide Grundlage zur Abschätzung der Wirkungen des Waldumbaus auf den Wasserhaushalt ist das Landschaftswasserhaushalts-Modell Schorfheide (DHI-WASY/LUA 2008). Das LWH-Modell wurde unter Anwendung der Software MIKE SHE und MIKE11 aufgebaut. Das Modell ist modular aufgebaut, wobei jedes Modul einen Prozess im hydrologischen Kreislauf abbildet und dynamische Rückkopplungen der einzelnen Prozesse ermöglicht. Es verwendet ein Raster von 100 m x 100 m bei einer Modellfläche von ca. 441,6 km². Untere vertikale Grenze des Modells ist die Unterkante des ersten Grundwasserleiterkomplexes. Für die Simulationen wurden Veränderungen an den Modulen Niederschlag, Verdunstung und Landnutzung (Vegetation) vorgenommen. Abb. 4 stellt für diese schematisch die Eingangsgrößen sowie die verwendeten Modellergebnisse dar. Ferner sind im Modell die Module Landoberflächenabfluss, Ungesättigte Zone (Boden), Gesättigte Zone (Grundwasser) und Gerinnehydraulik enthalten. Als Eingangsgrößen für das LWH-Modell werden für die Module Niederschlag und Verdunstung Tageswerte des korrigierten Niederschlages sowie der potenziellen Verdunstung verwendet. Für den Zeitraum 1961 - 2005 kamen dazu Witterungsdaten der Klimastation Angermünde zum Einsatz. Für den Zeitraum 2005 - 2055 wurden zwei Klimaszenarien vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK 2007) für die Station Angermünde eingesetzt, wobei aufgrund der Ähnlichkeit beider Szenarien (GORAL 2009) jedoch nur das etwas konservativere Klimaszenario für die Auswertungen herangezogen wurde. Beide Szenarien entsprechen der Kategorie A1B des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) und liegen damit global im mittleren und damit wahrscheinlichsten Bereich (IPCC 2000). Niederschlag und potenzielle Verdunstung sind für das gesamte Modellgebiet räumlich homogen unterstellt. Für das Modul Landnutzung (Vegetation) fließen der Blattflächenindex (LAI) sowie die Wurzeltiefe als Parameter in das Modell ein. Die Landnutzungsverteilung für den IST-Zustand Abb. 4: Schema der verwendeten Komponenten des LWH-Modells Schorfheide (Quelle: Eigene Darstellung, Grundlage DHI-WASY 2008)
FRIEDEMANN GORAL & JÜRGEN MÜLLER: AUSWIRKUNGEN DES WALDUMBAUS IM WALDGEBIET DER SCHORFHEIDE ... 161 Tabelle: 1: Flächen und Flächenanteile der Wald-/Forsttypen bei aktueller und potenziell natürlicher Vegetation (Quelle: Eigene Darstellung, Grundlage DHI-WASY/LUA 2008) Landnutzungstyp Aktuelle Vegetation PNV %-Änderung Hauptbaumart Buche o. ä. Laubbäume Fläche [km²] Anteil an Waldfläche [%] Fläche [km²] Anteil an Waldfläche [%] 23,5 7,30 173,6 58,1 +50,8 Hauptbaumart Eiche 25,6 8,0 0,9 0,3 -7,7 Hauptbaumart Fichte 4,2 1,3 0,2 0,1 -1,2 Hauptbaumart Kiefer 266,5 82,9 12,0 3,7 -79,2 Hauptbaumart Lärche 1,6 0,5 0,0 0,0 -0,5 Mischwald Buche – Eiche 0,0 0,0 2,1 0,7 +0,7 Mischwald Eiche – Buche 0,0 0,0 43,2 13,4 +13,4 Mischwald Kiefer – Eiche 0,0 0,0 91,2 28,2 28,2 Tabelle 2: Übersicht über die verwendeten Modellvarianten Simulationsbezeichnung, Zeitraum Variante 1 (DHI-WASY 2008) 1996 - 2005 Variante 2 (DHI-WASY 2008) 1981 - 1990 Variante 8 (DHI-WASY 2008) 2005 - 2055 Variante 10 2005 - 2055 Variante 11 2005 - 2055 Kurzbeschreibung Referenzvariante für Kalibrierung des LWH-Modells, Aktuelle Landnutzungstypen, Witterungsdaten der Klimastation Angermünde, Aktuelle Landnutzungstypen, Witterungsdaten der Klimastation Angermünde Witterungsdaten des Klimaszenarios (PIK 2007) für die Klimastation Angermünde, Aktuelle Landnutzungstypen Witterungsdaten des Klimaszenarios (PIK 2007) für die Klimastation Angermünde, Potenziell natürliche Vegetation Witterungsdaten des Klimaszenarios (PIK 2007) für die Klimastation Angermünde, Potenziell natürliche Vegetation, Verlandung von künstlichen Fließgewässern im Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin durch Einstellung der Unterhaltung: Döllnfließ von Quelle bis Kurtschlag, Raranggraben von Quelle bis Mündung, Hauptgraben Grunewald von Quelle bis Mündung, Trämmerfließ unterhalb Gr. Lotzinsee bis oberhalb Trämmersee, Zehdenicker Hauptgraben von Quelle bis Mündung, Schönebecker Fließ von Quelle bis Waldkante (unterhalb Hirschberggraben) Tabelle: 3: Zeitliche Entwicklung der Grundwasserneubildung bei unterschiedlichen Modellvarianten Varianten 1/2 (DHI-WASY 2008) Variante 8 (DHI-WASY 2008) Mittlere Grundwasserneubildung (GWNB) [mm/a] 1981-1990 1996-2005 2006-2015 2016-2025 2026-2035 2036-2045 2046-2055 Mittelwert 57 53 55 52 47 58 27 36 44 Variante 10 65 63 74 39 45 57 durch Mischwälder charakterisiert, wobei ein Mischungsverhältnis von 2 : 1 definiert wurde, d.h. beispielsweise 2/3 Kiefer und 1/3 Eiche bei Kiefern-Eichen-Beständen. Auch die Altersstruktur wurde berücksichtigt, wobei das Alter während des Simulationszeitraums konstant bleibt. Im IST- Zustand sind 65% der Waldfläche mit Kiefernbeständen in einem Alter von 80 - 120 Jahren bestockt (DHI-WASY/LUA 2008). Bei der PNV wurde das Alter bei gleichen Hauptbaumarten wie im IST-Zustand beibehalten, während bei einer Änderung der Hauptbaumart von einem ca. 20-jährigen Baumbestand ausgegangen wurde. 46% der Waldfläche nach PNV sind Buchenbestände zwischen 20 und 50 Jahren, 24% Kiefern-Eichen-Bestände von etwa 80 - 120 Jahren und 10% etwa 50 jährige Eichen- Buchen-Bestände (DHI-WASY/LUA 2008). In Tabelle 1 sind für die Wälder und Forsten die jeweiligen Flächen und Flächenanteile bei aktueller und potenziell natürlicher Vegetation angegeben. (DHI-WASY 2008) 3.2 Charakterisierung der Modellvarianten Von DHI-WASY (2008) wurden bereits verschiedene Modellvarianten aufgebaut und simuliert. Diese wurden verwendet und darauf aufbauend das Klimaszenario B mit der Landnutzung nach PNV (Waldumbauszenario) gekoppelt und simuliert. In einer weiteren Variante wurde zusätzlich die Verlandung von künstlichen Fließgewässern mit einbezogen. Hierbei wurde eine Reihe von Entwässerungsgräben im Modell nicht berücksichtigt (DHI-WASY 2008). Tabelle 2 vermittelt einen Überblick über die Varianten. Die Nummerierung entspricht der von DHI-WASY (2008) bzw. setzt diese fort. 3.3 Zustand und Entwicklung der Moore Für die Beurteilung des aktuellen Zustands und der bisherigen Entwicklung der Moorflächen im UG wurden vorhandene Datenbestände ausgewertet. Dazu gehören die Digitale Moorkarte Brandenburg (LUA 2000), die Biotopkartierung Brandenburg (LUA 2007) und die Sensiblen Moore in Brandenburg (LUA 2009). Die Digitale Moorkarte wurde dabei ohne Siedlungs- und Bebauungsflächen bzw. Flächen sonstiger Nutzung sowie ohne Gewässer verwendet, von der Biotopkartierung Brandenburg wurden die Moor- und Sumpfbiotope (Biotoptypencode 04) ausgewertet. beruht auf Color-Infrarot Daten von 2007 und dem Digitalen Datenspeicher Wald von 2004. Für das Waldumbauszenario wird bei gleichem Wald-Offenland-Verhältnis die potenziell natürliche Vegetation (PNV) angenommen. Diese wird in weiten Teilen Abb. 5: Zeitliche Entwicklung der korrigierten Niederschläge im Klimaszenario 4 Ergebnisse 4.1 Wasserbilanz Das verwendete Klimaszenario des PIK (2007) geht von einer Erhöhung der Temperatur aus. Die Differenz zwischen dem Mittelwert des Beobachtungszeitraums 1991 - 2003 und den letzten zehn Jahren des Simulationszeitraums 2046 - 2055 beträgt 1,75 Kelvin (DHI-WASY 2008). Die potenzielle Verdunstung nimmt infolge dessen um etwa 13% zu, was die klimatische Wasserbilanz deutlich negativ beeinflusst. Wie aus Abb. 5 deutlich wird, nehmen im Klimaszenario gleichzeitig die Niederschlagsmengen ab, wobei auch eine leichte Verschiebung der Niederschläge in das Winterhalbjahr angenommen wird (DHI-
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