Die Bodenfeuchteampel

Aufgrund des Klimawandels muss sich das Waldmanagement großen Herausforderungen stellen. Insbesondere mitteleuropäische Wälder sind durch Dürreereignisse gefährdet. Wobei extreme Trockenheit kein Phänomen der Gegenwart ist, sondern bereits in den Jahren 1976 und 1983 oder im Extremjahr 2003 beobachtet werden konnte. Die überregionalen Dürren der Jahre ab 2018 und die gravierenden Folgewirkungen auf die Wälder haben zusätzlichen Handlungsdruck erzeugt.

Um Maßnahmen zur Verringerung der Trockenheitsanfälligkeit von Wäldern zu entwickeln, ist es notwendig, die Bodenwasserverfügbarkeit auf der Standortebene zu bewerten. Eine standortspezifische Modellierung des Wasserhaushalts unter den derzeitigen klimatischen Bedingungen und deren Weiterentwicklung mit Szenarien des Klimawandels kann die Risikobewertung unterstützen. Denn auf der Bewirtschaftungsebene stehen Messungen der Bodenfeuchte nur in seltenen Fällen wie in der Nordwestschweiz (https://www.bodenmessnetz.ch) oder durch das Internationale Soil Moisture Network zur Verfügung, sodass eine Beurteilung vorwiegend über Erfahrungswissen erfolgt. Dabei werden Hilfsgrößen, z. B. verschieden weit zurückreichende Niederschlagsinformationen, im Zusammenhang mit Kenntnissen über bodenphysikalische Eigenschaften und Beobachtungen der Natur (wie der Füllstand von Gräben, Fahrspuren, Pfützen) entsprechend interpretiert.

Versuche, die Bodenfeuchte mit numerischen Wasserhaushaltsmodellen abzubilden, beschränkten sich bisher auf retrospektive Betrachtungen. Neue Modellsysteme in Echtzeit bieten im Internet flächendifferenzierte und tagaktuelle Informationen. Prominente Beispiele für solche Systeme sind der Dürremonitor des Umweltforschungszentrums (UFZ) (https://www.ufz.de/index.php?de=37937) oder die Deutschlandkarte der Bodenfeuchte des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Die Produkte der genannten Systeme sind sehr gut für die großflächige Bewertung der Bodenfeuchte geeignet.

Jedoch unterliegen sie Einschränkungen in ihrer Aussagequalität. Dem rein statistisch hergeleiteten Dürreindex des UFZ fehlt bisher der standort- und baumartenspezifische Bezug. Relativ grobe, aus kleinmaßstäbigen Bodenkarten abgeleitete Befundeinheiten erschweren zusätzlich die Anwendung der Daten in der forstlichen Praxis. Ein Nachteil der Bodenfeuchteinformationen des DWD resultiert aus dem gewählten Modellansatz. Es kommt ein einfacher Speicheransatz zum Einsatz, der die Bodenfeuchte unter einem angenommenen Grasbewuchs in Prozent der nutzbaren Feldkapazität für ein Bodenprofil bis 60 cm Tiefe mit lehmigem Sand oder sandigem Lehm anbietet.

Beide Systeme schöpfen die Möglichkeiten, die sich durch die in den letzten Jahren erfolgten Weiterentwicklungen von prozessorientierten forsthydrologischen Modellen und die Zusammenführung von dafür benötigten Datensätzen zur Parametrisierung ergeben, nicht aus. Des Weiteren können sie die lokale, kleinräumige Variabilität in Boden, Landnutzung, Bewuchs, Morphologie und Witterung nicht verarbeiten und sind damit für viele forstliche Fragestellungen nicht brauchbar.

Idealerweise sollte ein System zur Bodenfeuchtebewertung in Echtzeit Informationen für standortspezifische Waldsituationen darstellen können. Dazu sollten die Informationen die räumliche Variabilität auf der Bewirtschaftungsebene, also für vergleichbare Bestände und Standorte, widerspiegeln. Zudem sollten dafür Referenzpunkte bestehender Inventursysteme wie der Bundeswaldinventur (BWI), der Bodenzustandserhebung (BZE) mit aktuell darauf stockenden bzw. repräsentativen Zielbestockungen oder die forstliche Standortkarte im Maßstab 1 : 10.000 verwendet werden. Damit wäre der Anschluss an die in der Praxis üblichen Informations- und Planungswerke gewährleistet.

Die Bodenfeuchteampel ist über den link Bodenfeuchteampel Prototyp ONLINE (tu-dresden.de) frei zugänglich. Damit ist die Entwicklung aber noch nicht abgeschlossen. Bei einigen Aspekten besteht durchaus Bedarf, das System weiter zu verbessern:

• Bessere Darstellung der Phänologie (Austriebsverhalten bzw. Entwicklung des Blattflächenindex) durch Integration eines dynamischen Ansatzes, z.B. ein Temperatursummenmodell statt aktuell fixierten Terminen des Vegetationsbeginns und –endes
• Bessere Darstellung der Bodenfeuchtedynamik von grund- und stauwasserbeeinflussten Standorten (wechselfeuchte Standorte, mineralische und organische Nassstandorte) durch Integration eines für solche Standorte besser geeigneten Modellansatzes
• Höhere Abdeckung sickerwassergeprägter Standorte durch Parametrisierung und Modellierung von entsprechenden Bodenformen, die nicht in der  Datenbank des Umweltvektors der Bundeswaldinventur enthalten sind.
• Implementierung einer Bodenfeuchteampelversion auch für die Waldstandorte in Thüringen und Sachsen-Anhalt, um dem Leitbild des Regionalen Klima-Informationssystems für alle drei Bundesländer gerecht zu werden.

Andererseits können auch in Zukunft Erkenntnisse aus Forschung und Entwicklung in das System implementiert werden. Entscheidend wird für die weitere Entwicklung der Bodenfeuchteampel jedoch das Feedback der Nutzer sein und welche Anforderungen sich aus dem Informationsbedarf von Waldbesitzern und der Steuerung forstbetrieblicher Prozesse ergebenSie sind ausdrücklich aufgefordert, mitzuarbeiten!