Hintergrund
Brandenburg ist eines der trockensten Bundesländer Deutschlands. Die Region ist geprägt von sandigen Böden mit geringer Wasserspeicherfähigkeit, vergleichsweise niedrigen Niederschlägen und einem hohen Verdunstungsanspruch der Atmosphäre. Diese Kombination macht Brandenburg besonders anfällig für sommerliche Trockenheit und Wassermangel. Wie gravierend die Folgen sein können, haben die Dürrejahre 2018 bis 2020 gezeigt. In vielen Regionen kam es zu erheblichen Schäden in Kiefern-, Eichen- und Buchenbeständen. Gleichzeitig sanken die Grundwasserstände vielerorts auf historische Tiefstände.
Vor diesem Hintergrund hat das Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde (LFE) untersucht, wie sich die Wasserverfügbarkeit in Brandenburg bis zum Ende des Jahrhunderts entwickeln könnte. Die Grundlage bilden vier verschiedene hochauflösende regionale Klimamodellierungen für die beiden Emissionsszenarien moderater Klimawandel (RCP4.5) und starker Klimawandel (RCP8.5). Im Fokus standen die Entwicklung von Temperatur, Niederschlag und Verdunstung sowie der klimatischen Wasserbilanz (KWB), die sich aus der Differenz zwischen Niederschlag und Verdunstung ergibt.
Abb.1: Sandige Böden in Brandenburg. Foto: Andreas Neumann (LFB)
Klimatische Veränderungen bis 2100
Der Fokus der Studie liegt also auf den Auswirkungen des globalen Klimawandels in Brandenburg bis zum Ende dieses Jahrhunderts.
Die Ergebnisse vergleichen den aktuellen Zeitraum 2006–2035 mit dem Zeitraum 2071–2100 (Abbildung 2) auf Basis der regionalen Klimamodellierung (MPI-CLMcom), die als Referenz für die detaillierten Analysen dieser Studie dient. Der erste Zeitraum repräsentiert das gegenwärtige Klima, der Klimawandel ist hier bereits wirksam. Der zweite Zeitraum zeigt, wie sich diese Bedingungen bis ins letzte Drittel des Jahrhunderts weiter entwickeln könnten.
Die Temperaturen werden in Brandenburg im Zuge des Klimawandels deutlich ansteigen, unabhängig vom Szenario und vom eingesetzten Klimamodell. Alle vier regionalen Klimamodelle zeigen übereinstimmend einen Temperaturanstieg. Bis zum Ende des Jahrhunderts ist mit einer Zunahme der Jahresmitteltemperatur um etwa 1,1 °C im moderaten Szenario und um etwa 2,2 °C im härteren Szenario zu rechnen.
Beim Jahresniederschlag zeigen die eingesetzten Klimamodelle keine Abnahme, sondern teilweise sogar eine Zunahme. Diese Entwicklung darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, dass sich die Niederschlagsverteilung innerhalb des Jahres deutlich verändert. Ein größerer Anteil der Niederschläge fällt künftig außerhalb der Vegetationszeit. Außerdem ist mit einer Zunahme von intensiven Starkregenereignissen zu rechnen. Je Szenario beträgt der Rückgang der Niederschläge während der Vegetationsperiode etwa −33 mm bis −9 mm.
Die klimatische Wasserbilanz (KWB) der Vegetationsperiode wird sich bis zum Ende des Jahrhunderts im Mittel um etwa 20 mm verringern. Regional treten auf etwa 5 Prozent der Waldfläche Rückgänge von mehr als 35 mm auf.
Abb. 2: Veränderung der Klimakenngrößen zwischen den Zeiträumen 2006–2035 und 2071–2100. Dargestellt sind die Differenzen für die Szenarien RCP4.5 und RCP8.5 für (a) ein ganzes Jahr und (b) die Vegetationsperiode (April–September). Positive Werte zeigen eine Zunahme, negative Werte eine Abnahme.
Dürreindikatoren im Vergleich
Um die Entwicklung der Sommertrockenheit umfassend zu bewerten, wurden vier unterschiedliche Dürreindikatoren untersucht. Obwohl sie verschiedene Aspekte des Wasserhaushalts beschreiben, zeichnen sie ein übereinstimmendes Bild: Die Wasserverfügbarkeit während der Vegetationsperiode (April–September) wird in Brandenburg weiter abnehmen (Abbildung 3).
Die vier für Brandenburg analysierten Dürreindikatoren sind a) die Häufigkeit von Defizitjahren, b) die Stärke des Wasserdefizits, c) der Trockenheitsindex und d) die standardisierte Wasserbilanz.
Abb. 3: Räumliche Verteilung der vier Dürreindikatoren für die Vegetationsperiode (April–September) unter dem Szenario RCP8.5 für den Zeitraum 2071–2100. Dargestellt sind (a) die Häufigkeit von Defizitjahren [%], (b) die Stärke des Wasserdefizits (mm), (c) der Trockenheitsindex (Ariditätsindex) und (d) die standardisierte Wasserbilanz. Der Indikatorwert der Stärke des Wasserdefizits berücksichtigt ausschließlich Tage mit Wasserdefizit und beschreibt die kumulierte Intensität des saisonalen Wasserdefizits. Die Karten basieren auf der regionalen Klimamodellierung MPI-CLMcom. Rote Farbtöne kennzeichnen stärkere Trockenheit bzw. höhere Wasserdefizite, blaue Farbtöne feuchtere oder weniger trockene Bedingungen.
Unsicherheit der Klimaprojektionen
Wie bekannt unterliegen Klimaprojektionen einer Vielzahl von Annahmen und hiermit verbundenen Unsicherheiten. Eine gängige Methode mit diesen Unsicherheiten umzugehen ist die Berechnung sogenannter Klimaprojektionsensembles. Das Landesamt für Umwelt Brandenburg hat zu diesem Zweck 16 regionale Klimasimulationen für Brandenburg breitgestellt um die Spannbreite möglicher Entwicklungen zu verdeutlichen (https://lfu.brandenburg.de/sixcms/media.php/9/Klimaprojektionsensemble-Brandenburg.pdf).
Trotz Streuung prognostizieren alle Modelle eine negativere klimatische Wasserbilanz in der Vegetationszeit (Abbildung 4). Der Trend ist einheitlich, wenngleich das Ausmaß einer zunehmenden Trockenheit stark variiert. Wie bereits gezeigt, kommt zu dieser Variation noch eine räumliche Variabilität der zu erwartenden Intensität der Trockenheit hinzu (vgl. Abbildung 3). Das genaue Ausmaß des Klimawandels ist regional also nur schwer zu prognostizieren. Dennoch wird deutlich, dass die schon heute beobachteten negativen Auswirkungen der Trockenheit auf die Wälder Brandenburgs zukünftig noch weiter zunehmen dürften.
Abb. 4: „Violinen-Plots“ der vier regionalen Klimamodellierungen und den beiden Immissionsszenarien RPC4.5 und RCP8.5 bezogen auf die Veränderung der mittleren klimatischen Wasserbilanz zum Ende des Jahrhunderts. Die Boxplots zeigen die Spannweite der Modellergebnisse, die farbigen Punkte die Einzelergebnisse und die gelben Rauten die Ensemblemittel. Die gestrichelte Linie markiert die Nulllinie.
Fazit
Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass sich die Wasserverfügbarkeit in Brandenburg bis zum Ende des Jahrhunderts weiterhin verschlechtern wird. Zwar bleiben die Jahresniederschläge weitgehend stabil, doch steigende Temperaturen und eine veränderte Verteilung der Niederschläge über das Jahr führen zu zunehmender sommerlicher Trockenheit.
Die genaue Stärke der Veränderungen unterscheidet sich zwischen den Klimamodellen, die Richtung der Entwicklung ist jedoch eindeutig: Alle verwendeten Modelle und Emissionsszenarien zeigen eine zunehmende Wasserknappheit während der Vegetationsperiode.
Für die Forstpraxis bedeutet dies, dass sich der Trockenstress insbesondere auf den sandigen Standorten Brandenburgs weiter verstärken wird. Die Wahl standortgerechter und trockenheitstoleranter Baumarten sowie waldbauliche Maßnahmen zur Stabilisierung der Wälder gewinnen daher weiter an Bedeutung. Dazu gehören die Förderung strukturreicher Mischbestände, der Schutz der Waldböden und der Erhalt ihrer Wasserspeicherfunktion. Die zunehmende Sommertrockenheit sollte deshalb ein zentrales Kriterium der langfristigen Waldbauplanung bleiben.
