Zum Ende des Jahres 2022 startete die Datenaufnahme von drei Klimamessstationsgruppen auf Fichtenkalamitätsflächen in den Regionalforstämtern Arnsberger Wald und Kurkölnisches Sauerland. Die Messstationen sollen Grundlagendaten liefern und der bislang eher von "Bauchgefühlen" geprägten Argumentation zu Totholz im Wald und zur Vorgehensweise auf Kalamitätsflächen belastbare Fakten liefern. Untersucht werden das Bestandesinnenklima, die Vegetationsentwicklung und der Wasserhaushalt auf unterschiedlich behandelten Kalamitätsflächen. Das Projekt wird durch Haushaltsmittel des Ministeriums für Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW unterstützt.
Klimamessstationsgruppen
Abb. 1: Klimamessstation auf Fläche mit liegendem und stehendem Totholz im Arnsberger Wald. Foto: C. Schmidt
Jede der drei Klimamessstationsgruppen besteht aus einer Basisstation mit jeweils sechs weiteren Messstationen, sogenannten Satellitenstationen im Umkreis von bis zu 250 Metern. Die Satelliten funken ihre Daten zur Basisstation, wo gebündelt eine Weiterleitung über das Mobilfunknetz in einen Cloudspeicher stattfindet. Die Basisstation befindet sich immer auf einer geräumten Freifläche. Hier werden auch Niederschlags- und Wind- daten erhoben. Jede Klimamessstation ist mit Sensoren für Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck sowie einkommender und bodenreflektierter Strahlung ausgestattet. Die Temperaturen werden bodennah (50 cm Höhe) und auf zwei Meter aufgenommen. Außerdem verfügen die Klimamessstationen über Bodensensoren, die Bodentemperatur, feuchtigkeit und den Bodenwärmestrom in 10 cm und 30 cm aufzeichnen. Die Basisstation misst zusätzlich in 50 cm Tiefe die Bodentemperatur. Die Daten werden permanent aufgezeichnet und im 15-Minuten-Takt von der Basisstation als 15-minütige Mittel-, Minimum- und Maximalwerte übermittelt.
Standorte
Im Regionalforstamt Arnsberger Wald wurden zwei Klimamessstationsgruppen im Revier Hirschberg (ca. 300 m über NN) eingerichtet. Ein Aufbau befindet sich auf einer geräumten Kalamitätsfläche und zwischen teils umgefallenen Dürrständern, jeweils mit Hanggradienten. Die zweite Untersuchungsfläche liegt auf Teilflächen des SUPERB-Projekts1 mit einem Spektrum von
- geräumten Sukzessionsflächen,
- Flächen mit abgestorbenem, liegendem mittlerem bis starkem Fichtenbaumholz,
- einer Fläche unter Schirm in einem alten Douglasienbestand, bis hin zu
- Wiederaufforstungsflächen mit Baumarten der Waldentwicklungstypen 122, 213 und 404 aus dem SUPERB-Projekt, die im Frühjahr 2023 bepflanzt werden.
Im Regionalforstamt Kurkölnisches Sauerland, Forstbetriebsbezirk Einsiedelei (550 m über NN), sind Klimamessstationen auf Kalamitätsflächen mit folgenden Ausprägungen installiert:
- geräumte Kahlfläche,
- Flächen mit höheren Stubben (60-80 cm),
- Flächen mit Hochstubben (4 m),
- Flächen mit Dürrständern inkl. Flächen im Schlagschatten der Dürrständer.
Geplant ist außerdem ein Aufbau in einem simulierten Windwurf und unter Hochstubben mit liegengelassenem Kronenmaterial. Alle Flächen werden sich ausschließlich über Sukzession wiederbewalden. In unmittelbarer Umgebung befindet sich eine große Zahl unter- schiedlichster Samenmutterbäume.
Diese vielzähligen, diversen Flächen werden in den kommenden Jahren wertvolle Daten darüber liefern, wie sich stehendes und liegendes Totholz und andere Behandlungskonzepte von Kalamitätsflächen auf bepflanzte und der Naturverjüngung überlassenen Bestände auswirken, und wie sich deren Wasserhaushalt und das gesamte Mikroklima entwickeln.
1 SUPERB: Systematische Lösungen zur Hochskalierung der Wiederherstellung von Ökosystemen in Wäldern mit Bezug auf Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen.
2 Waldentwicklungstyp 12: Traubeneiche – Buche.
3 Waldentwicklungstyp 21: Buche – Roteiche.
4 Waldentwicklungstyp 40: Schwarzerle.
Erste Daten
Die Klimamessstationen zeichnen seit Anfang Dezember 2022 kontinuierlich Daten auf und speichern diese zuverlässig in der Cloud. Ein erster Blick auf die Daten zeigte bereits bemerkenswerte Unterschiede. Bei einer Gegenüberstellung aller aufgezeichneten Bodentemperaturwerte in 30 Zentimeter Tiefe auf Plot 2 beispielsweise zeichneten sich Temperaturunterschiede von maximal 5,4 °C ab. Die Tiefstwerte werden hier in Tallage erreicht und die Höchstwerte auf Station zehn unter Schirm.
Abb. 2: Aufgezeichnete Bodentemperaturwerte in 30 Zentimeter Tiefe (Plot 2)
Allerdings sind auch Unterschiede in Stationen auf gleicher Höhenstufe festzustellen. Station acht steht auf einer Freifläche und Station neun im Totholz, und selbst hier betragen die Temperaturunterschiede noch 0,9 °C. Es stellt sich die Frage, welchen Einfluss die auf dieser SUPERB-Fläche gepflanzten Eichen und Buchen in Zukunft haben werden.
Betrachtet man auf einer einzigen Basisstation die Temperaturen in unterschiedlichen Höhen bis hinein ins Erdreich, wird deutlich, dass bereits ab 10 cm Tiefe an kalten Tagen noch Temperaturen von über 0 °C vorliegen, selbst wenn die Lufttemperatur bereits zwei Wochen weit unter dem Gefrierpunkt liegt.
Abb. 3: Aufgezeichnete Bodentemperaturwerte in unterschiedlichen Höhen bis hinein ins Erdreich (Plot 3)
In Zukunft werden die aufgezeichneten Daten der Klimamessstationen quartalsweise ausgewertet und miteinander verglichen. Außerdem werden die Flächen mit Multispektral- und Thermalsensoren regelmäßig von der Drohne erfasst. Das stehende und liegende Totholz sollen vollständig kartiert werden. Zudem wird ein Vitalitätsmonitoring der Naturverjüngung und Begleitvegetation stattfinden.