Forstmeteorologie - Deutsche Meteorologische Gesellschaft eV (DMG)
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Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften, Wasserwesen, Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur Meteorologie<br />
<strong>Forstmeteorologie</strong> der Gegenwart<br />
Aufgaben, Methoden und praktische<br />
Umsetzung<br />
Valeri Goldberg<br />
TU Dresden, Professur für Meteorologie<br />
Tharandt<br />
Weiterbildungsveranstaltung des ZVBB der <strong>DMG</strong>: Angewandte Meteorologie<br />
Berlin, 29. 11. 2010
<strong>Forstmeteorologie</strong> als Teilgebiet der Biometeorologie<br />
Humanbiometeorologie<br />
<strong>Forstmeteorologie</strong> (Def.):<br />
Biometeorologie<br />
<strong>Forstmeteorologie</strong><br />
Agrarmeteorologie<br />
Teilgebiet der Biometeorologie, das sich mit den Wechselwirkungen<br />
zwischen der atmosphärischen Umwelt und den Objekten Baum,<br />
Baumgruppen und Wald befasst.<br />
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Aufgaben der <strong>Forstmeteorologie</strong><br />
1. Schaffung der meteorologischen<br />
Voraussetzungen für einen<br />
standortsgerechten Waldbau<br />
� Klima (global -regional - lokal): liefert die vom Wald<br />
unbeeinflussten äußeren Informationen<br />
� Standortsklima (Waldklima): liefert die durch den Wald<br />
veränderten Klimainformationen am konkreten Standort<br />
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Aufgaben der <strong>Forstmeteorologie</strong><br />
2. Schutz vor (wetterbedingten) Waldschäden<br />
� Sturmschäden (Bsp. März 1990, Dezember 99, Januar 07)<br />
� Frostschäden (Bsp. Temperatursturz Jahreswechsel<br />
1978/79)<br />
� Dürreschäden (Bsp. Sommer 1982/83, 2003)<br />
� Waldbrand (Bsp. Indonesien, Brasilien 1997; Griechenland,<br />
Kalifornien 2007)<br />
� Immissionsschäden (Bsp. Ostalpen, Erzgebirge)<br />
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Aufgaben der <strong>Forstmeteorologie</strong><br />
3. Rahmenbedingungen für<br />
Wohlfahrtswirkungen des Waldes<br />
� Immissionsschutz (Wetter und Klima)<br />
� Hochwasserschutz (Wetter)<br />
� Erholung (Fremdenverkehr) (Wetter und Klima)<br />
� Stabilisierung von Stoffkreisläufen (Kohlenstoffhaushalt,<br />
Wasserqualität) (Klima)<br />
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Messung<br />
oStandardklima<br />
o Spezialmessungen<br />
Methoden der <strong>Forstmeteorologie</strong><br />
Methoden der <strong>Forstmeteorologie</strong><br />
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Methoden der <strong>Forstmeteorologie</strong><br />
Modellierung<br />
o Mikroklimamodelle<br />
o Bestandsmodelle<br />
o Statistische Modelle<br />
Methoden der <strong>Forstmeteorologie</strong><br />
Vegetations‐Grenzschicht‐Modell HIRVAC<br />
(TUD, Meteorologie)<br />
Laserscan<br />
(TUD, Photogrammetrie)<br />
Bestandsmodell<br />
(Uni Bayreuth, Pflanzenökologie)<br />
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Standortsklima des Waldes<br />
Standortsklima des Waldes<br />
Luftbild Ankerstation Tharandter Wald<br />
W. Junkermann, 31.07.2008<br />
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Waldklima: Strahlung<br />
Lichtmenge in Altbeständen, ausgedrückt in<br />
% Freiland (aus Geiger, 1961)<br />
Baumart<br />
Rotbuche<br />
Eiche<br />
Esche<br />
Tanne<br />
Fichte<br />
Kiefer<br />
Kurzwellige Einstrahlung (W/m²)<br />
Waldeinfluss: Strahlungsreduktion<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
0<br />
Unbelaubt<br />
26‐66<br />
43‐69<br />
39‐80<br />
Belaubt<br />
2‐40<br />
3‐35<br />
8‐60<br />
2‐20<br />
4‐40<br />
22‐40<br />
Ankerstation Tharandter Wald , 05.06.2010<br />
kurzwellige Einstrahlung<br />
im Bestand<br />
über dem Bestand<br />
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24<br />
Zeit (h)<br />
Lichtabnahme in einem dichtbelaubten<br />
Rotbuchenbestand (Geiger, 1950)<br />
Kurzwellige Einstrahlung innerhalb und oberhalb<br />
eines Fichtenbestands (Tharandter Wald) an einem<br />
wolkenlosen Tag<br />
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Waldklima: Dämpfung von Extremen<br />
Waldeinfluss: Reduktion von Temp.-Extremen<br />
19°C (Wald)<br />
63°C (Flächdächer)<br />
Kühlwirkung des Waldes: Das Thermalbild (IR‐Camera, Helipod, Gebiet Lindenberg, Mai<br />
2003) zeigt den großen Unterschied zu den Feldern und bebauten Flächen<br />
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Windgeschwindigkeit im Bestand (8 m)<br />
Waldklima: Wind<br />
Waldeinfluss: Windreduktion und Profildeformation<br />
2,0<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
v h, (8m) =0,164*v h (42m)<br />
r²=0,73<br />
0,0<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11<br />
Windgeschwindigkeit über dem Bestand (42 m)<br />
Tagesmittelwerte in m/s,Zeitraum Juli 2006 bis November 2010<br />
Vergleich der Windgeschwindigkeit innerhalb<br />
und oberhalb eines Fichtenbestandes<br />
(Tharandter Wald, Messungen TUD, Meteorologie)<br />
Mittleres normiertes Windprofil<br />
in einem Fichtenbestand<br />
(Tharandter Wald, Messungen über 4<br />
Monate mit 13 Ultraschallanemometern)<br />
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Waldklima: Einfluss auf Wasserkreislauf<br />
Waldeinfluss: Veränderung des Wasserkreislaufes<br />
Interzeption:<br />
• Reduktion des Niederschlagsinputs<br />
• Reduktion des Abflusses<br />
• Erhöhung der Verdunstung<br />
Komponenten des<br />
Interzeptionsprozesses<br />
im Wald<br />
(n. Brechtel in Baumgartner &<br />
Liebscher 1990)<br />
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Sonderklima: Waldlichtungsklima<br />
Sonderklima: Waldlichtungen<br />
Foto: R. Queck, TUD<br />
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Sonderklima: Waldlichtungsklima<br />
Wirkung von Waldlichtungen auf das Mikroklima<br />
Wichtigste Wirkungen:<br />
Verminderung von Strahlung und<br />
Windgeschwindigkeit<br />
daraus folgen die meisten weiteren Einflüsse<br />
auf:<br />
Temperaturen, Luftfeuchte, Niederschlag (inkl.<br />
Tau, Reif und Schneedecke) und Deposition<br />
Differenzierung der Wirkungen durch die Größe<br />
der Lichtung<br />
„Spiegelbildeffekt“ = isoliertes Waldstück<br />
Klima auf waldumgebenen<br />
Freiflächen (schematisch)<br />
(Aus: Flemming, G.: Wald‐Wetter‐Klima)<br />
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<strong>Meteorologische</strong> Risiken für den Wald<br />
Witterungsbedingte Risiken für den Wald<br />
Jahr<br />
Niederschlag<br />
Luftverunreinigungen<br />
Winter<br />
Frost<br />
Sturm<br />
Übersicht der Schäden im mittleren Erzgebirge 1835 bis<br />
1935, Seehöhe ca. 600 m<br />
Sturm<br />
Eis-/Schneelast<br />
Frost<br />
Schadinsekten<br />
Dürre<br />
Schadensursachen in %<br />
30<br />
24<br />
24<br />
19<br />
3<br />
Sommer<br />
Hitze und Dürre<br />
Waldbrand<br />
Trend der nächsten 50 Jahre<br />
gleichbleibend<br />
gleichbleibend<br />
abnehmend<br />
zunehmend<br />
zunehmend<br />
(n. Dittrich, 1992)<br />
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Sturm<br />
Luftströmung an einem tief<br />
bemantelten,<br />
geschlossenen Fichtentrauf<br />
(nach Mitscherlich, 1973)<br />
<strong>Meteorologische</strong> Risiken für den Wald: Sturm<br />
Sturmschaden nach dem Orkan Kyrill im Tharandter Wald<br />
(Foto: H. Prasse / U. Eichelmann)<br />
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Niederschlag<br />
<strong>Meteorologische</strong> Risiken für den Wald: Niederschlag<br />
Niederschlagsform<br />
Regen<br />
Hagel<br />
Schnee<br />
Risiko<br />
Hochwasser, Erosion<br />
Obstbau; Blüten und Knospen<br />
Druck- und Bruchschäden<br />
Schneebruch am Messturm<br />
Oberbärenburg/Osterzgebirge<br />
(Februar 2005)<br />
Foto: H. Prasse / U. Eichelmann<br />
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Frost<br />
Unterscheidung nach<br />
<strong>Meteorologische</strong> Risiken für den Wald: Frost<br />
der Eintrittszeit:<br />
Früh‐ Winter‐ und Spätfröste<br />
der Entstehung:<br />
Advektivfrost, Strahlungsfrost<br />
Temperaturregistrierung am Wildacker im Tharandter Wald<br />
25.12.1978-01.01.1979<br />
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Hitze und Dürre<br />
<strong>Meteorologische</strong> Risiken für den Wald: Hitze, Dürre, Waldbrand<br />
Entwicklung der Häufigkeit hoher Waldbrandgefährdung in Sachsen zwischen<br />
1961 und 2005 (aus Broschüre: Sachsen im Klimawandel – eine Analyse,<br />
SMUL/TUD, 2008)<br />
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Ochsenkopf /Fichtelgebirge<br />
20.8.1989<br />
3.8.1993<br />
11.7.1988<br />
<strong>Meteorologische</strong> Risiken für den Wald: Immissionen<br />
Immissionen<br />
Schadstufenverteilung und mittlere Kronenverlichtung<br />
(KV) aller Baumarten von1991 bis 2008<br />
(Waldzustandsbericht 2008, SMUL/Sachsenforst)<br />
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Wetter, Klima und Wohlfahrtswirkung des Waldes<br />
Wohlfahrtswirkung des Waldes<br />
1. Immissionsschutz: Wald als Filter und „Platzhalter“<br />
2. Hochwasserschutz: Wald als „Dämpfungsglied“<br />
3. Erholungsfunktion: Wald als notwendiger<br />
Bestandteil von Kurortklimaten<br />
4. Stabilisierung von Stoffkreisläufen:<br />
Kohlenstoffspeicher, Wasserfilter, Nährstoffspeicher<br />
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Wald als Kohlenstoffspeicher<br />
Waldfunktion: Kohlenstoffspeicher<br />
Kohlenstoffbilanz an der Ankerstation<br />
Tharandter Wald (Fichte)<br />
GPP: Gross Primary Productivity<br />
NEP: Net Ecosystem Production<br />
NBP: Net Biome Productivity<br />
(T. Grünwald, TU Dresden, Meteorologie)<br />
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Aktuelle globale Waldverteilung<br />
(www. Globalforestwatch.org)<br />
Wald als Kohlenstoffspeicher<br />
Dunkelgrün: Primärwald<br />
Hellgrün: Wirtschaftswald<br />
Braun: Potentielle Waldfläche<br />
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Schluss<br />
„Die Seele wird vom Pflastertreten krumm.<br />
Mit Bäumen kann man wie mit Brüdern reden.<br />
Und tauscht bei ihnen seine Seele um.<br />
Die Wälder schweigen. Doch sie sind nicht stumm.<br />
Und wer auch kommen mag, sie trösten jeden ...“<br />
Erich Kästner<br />
Danke für die Aufmerksamkeit<br />
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