Modellbasierte Klassifikation des Wasserhaushalts von Waldstandorten - Überprüfung von Unsicherheiten; Skalierung und Klassifizierung von Bewertungsgrößen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Auf der Basis des forsthydrologischen Modells BROOK90 wurde ein Modellsystem zur Berechnung und Beurteilung des Standortswasserhaushaltes in Abhängigkeit von Klima, Relief, Boden und Bestockung entwickelt. Den Modellierungsaufgaben liegen langzeitliche Messungen zur verbesserten Parametrisierung und Validierung des Modellansatzes zugrunde. Die Messungen wurden während der Projektlaufzeit an den Standorten im Tharandter Wald fortgesetzt und beziehen sich vor allem auf den Austausch von Wasserdampf und CO2 zwischen dem Fichten- bzw. Buchenbestand und der Atmosphäre, auf Saftflussmessungen zur Bestimmung der Baum- und Bestandestranspiration und auf Bodenwasserflüsse, insbesondere im Zusammenhang mit der Wurzelwasseraufnahme. Implementierte Indikatoren zur Ausschöpfung des Bodenwasservorrates, der Einschränkung der Transpiration und des Auftretens von Staunässe erlauben eine Visualisierung der Modellergebnisse in Form neuartiger Standortskarten. Basierend auf der Kenntnis der Unterschreitungshäufigkeiten von Schwellenwerten dieser Indikatoren wurde ein fünfstufiger Bewertungsrahmen für den Wasserhaushalt aufgestellt. Das Modell wurde im Tharandter Wald für ein Gebiet mit variierenden Böden und unterschiedlicher Bestockung (Buche, Eiche, Fichte und Kiefer) getestet. Die Synthese von meteorologischen Rahmenbedingungen, bodenphysikalischen Eigenschaften und physiologischen Reaktionsmustern einzelner Baumarten im beschriebenen Modellsystem stellt eine differenzierte Informationsgrundlage für die forstliche Planung dar. So können beispielsweise Hinweise für die optimale Bewirtschaftung hinsichtlich Baumartenwahl und Bestandesstruktur abgeleitet werden. Mit dem Modellsystem wurden die Grundlagen für ein überregional einheitliches Verfahren der Klassifikation des Standortswasserhaushalts geschaffen. Künftig ist die Interpretation der im Modellsystem implementierten Indikatoren im Hinblick auf den Standortsfaktor Wasser (Ausschöpfung des Bodenwasservorrats, Einschränkung der Transpiration, Auftreten von Staunässe) durch Aufstellung von Zusammenhängen zwischen solchen Indikatoren und wachstumskundlichen Kenngrößen (z.B. retrospektiv über Baumringanalysen) zu verbessern. Dazu sollten diese Indikatoren mit artspezifischen, physiologisch definierten Schwellenwerten verknüpft werden. Gleichzeitig ist es erforderlich, eine Basis zu erarbeiten für eine einfache Umsetzung solcher Kenntnisse (z.B. über Korrelationstabellen). Dies wird als wesentliche Grundlage dafür angesehen, Modellinformationen zur Wasserdynamik in Standortskarten zur Lösung praktischer Fragestellungen verfügbar zu machen. Dazu werden digitale Standortskarten benötigt, die aber inzwischen in den meisten Bundesländern vorliegen oder erstellt werden, sowie der Wille, die dahinter steckende Klassifikation dynamisch weiter zu entwickeln.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Another simple method of spectral correction to obtain robust eddy-covariance results. Boundary-Layer Meteorology, Vol. 128. 2008, Issue 3, pp. 403-422.
Spank U, Bernhofer C
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Characterisation of ecosystem water-use efficiency of European forests from eddy covariance measurements. Biogeosciences Discuss., 5. 2008, pp. 4481-4519.
Kuglitsch FG, M. Reichstein, C. Beer, A. Carrara, R. Ceulemans, A. Granier, I. A. Janssens, B. Köstner, C. Bernhofer, et al.
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How reliable are soil water measurements for estimation of water balance components? A comparative experimental study in spruce and beech stands in the Tharandt Forest (Germany). In: Blum, W.E.H., Gerzabek, M.H., Vodrazka, M. (Eds.): Book of Abstracts - EUROSOIL 2008, Vienna, Austria, S. 358.
Schwärzel, K., Menzer, A., Clausnitzer, F., Spank, U., Häntzschel, J., Köstner, B., Bernhofer, C., Feger, K.H.
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Sap flow measurements as a basis for assessing trace-gas exchange of trees. Flora - Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants, Vol. 203. 2008, Issue 1, pp. 14–33.
Köstner B, Matyssek R, Heilmeier H, Clausnitzer F, Nunn AJ, Wieser G
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Simulation of NEE of forests and grassland with a one-dimensional SVAT model on regional scale. Verhandlungen der Gesellschaft für Ökologie, Band 38, Proceedings of the GfÖ 2008, S.77.
Kuhnert M, Clausnitzer F, Köstner B
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Validation of a SVAT model by sap flow, sensible and latent heat flux measurements. Geophysical Research Abstracts, Vol. 10, EGU General Assembly 2008, Vienna, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU2008-A-10724.
Kuhnert M, Clausnitzer F; Grünwald T, Bernhofer C, Köstner B
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A novel approach in model-based mapping of soil water conditions at forest sites. Forest Ecology and Management, Vol. 258. 2009, Issue 10, pp. 2163–2174.
Schwärzel, K., Feger, K.H., Häntzschel, J., Menzer, A., Spank, U., Clausnitzer, F., Köstner, B., Bernhofer, C.
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Comparison of satellite-, spectrometer- and ground-based NDVI above different land-use types. Theoretical and Applied Climatology, Vol. 98. 2009, Issue 1-2, pp. 171-186.
Tittebrand A, Bernhofer C, Spank U.
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Exceptional carbon uptake in European forests during the warm spring of 2007: a data-model analysis. Global Change Biology, Vol. 15. 2009, Issue 6, pp. 1455–1474.
Delpierre N, Soudani K, François C, Köstner B, Pontailler J-Y, Nikinmaa E, Misson L, Aubinet M, Bernhofer C, et al.
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Modellierung und Regionalisierung des Standortswasserhaushaltes von Wäldern im Mittelgebirge. In: K. v. Wilpert, Bedeutung des Klimawandels für Bodenprozesse. Freiburger Forstliche Forschung, Bd. 82. 2009, S. 123-134.
Schwärzel, K. Häntzschel, J., Menzer, A., Spank, U., Clausnitzer, F., Köstner, B., Bernhofer, C., Feger, K.H.
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Soil water content measurements deliver reliable estimates of water fluxes: A comparative study in a beech and a spruce stand in the Tharandt Forest (Saxony, Germany). Agricultural and Forest Meteorology, Vol. 149. 2009, Issue 11, pp. 1994–2006.
Schwärzel, K., Menzer, A., Spank, U., Clausnitzer, F., Häntzschel, J., Grünwald, T., Köstner, B., Bernhofer, C., Feger, K.H.
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Temporal and among-site variability of inherent water-use efficiency at the ecosystem level. Global Biogeochemical Cycles, Vol. 23. 2009, Issue 2, GB2018.
Beer C, Ciais P, Reichstein M, Baldocchi D, Law BE, Papale D, Soussana J-F, Ammann C, Buchmann N, Frank D, Gianelle D, Janssens IA, Knohl A, Köstner B, et al.
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Site Water Budget: Influences of Measurement Uncertainties on Measurement Results and Model Results. Diss. Technische Universität Dresden, Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften.
Spank, Uwe
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Die Transpiration eines Fichten– und Buchenbestandes unter Bodentrockenheit im Tharandter Wald. Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz, Heft 12. 2011, S. 29-35.
Köstner, B., Clausnitzer, F.
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Einfluss von Boden und Bestockung auf den Standortswasserhaushalt. Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz, Heft 12. 2011, S. 101-109.
Peters, R., Clausnitzer, F., Bernhofer, C., Feger, K.H., Schwärzel, K.
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Erfassung und Bewertung des Wasserhaushalts von Waldstandorten in der forstlichen Standortskartierung: Gegenwärtiger Stand und künftige Anforderungen. Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz, Heft 12. 2011, S. 7-16.
Gauer, J., Feger, K.H., Schwärzel, K.
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Fuzzy-Inference-Systeme zur Regionalisierung des Standortswasserhaushaltes von Wäldern. Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz, Heft 12. 2011, S. 111-117.
Peters, R., Feger, K.H., Schwärzel, K.
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Mikromete-orologische, pflanzenphysiologische und bodenhydrologische Messungen in Buchen- und Fichtenbeständen des Tharandter Waldes. Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz, Heft 12. 2011, S. 17-28.
Bernhofer, C., Spank, U., Clausnitzer, F., Köstner, B., Menzer, A., Feger, K.H., Schwärzel, K.
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Relationships between canopy transpiration, atmospheric conditions and soil water availability – analyses of long-term measurements in an old Norway spruce forest of the Ore Mountains/Germany.
Agricultural and Forest Meteorology, Vol. 151. 2011, Issue 8, pp. 1023–1034.
Clausnitzer, F., Köstner, B., Schwärzel, K., Bernhofer, Ch.
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Räumlich-differenzierte Berechnung und Bewertung des Standortswasserhaushaltes von Wäldern des Mittelgebirges. Waldökologie, Landschaftsforschung und Naturschutz, Heft 12. 2011, S. 119-126.
Schwärzel, Peters, R. Petzold, R., Häntzschel, J., Menzer, A., Clausnitzer, F., Spank, U., Köstner, B., Bernhofer, C., Feger, K.H.
