Assessing the risk of extreme drought periods in mature forests of Norway spruce and silver fir

Hochschulschrift

Abstract: Bewirtschaftete Wälder tragen zur Regulierung des globalen Klimasystems bei und unterstützen die
Grundbedürfnisse der Gesellschaft durch die Bereitstellung von Gütern und Dienstleistungen. In den letzten Jahrzehnten hat sich jedoch der durch den Menschen verursachte Klimawandel verschärft,
was die Widerstandsfähigkeit der Wälder und damit die Bereitstellung von Waldökosystemdiensleistungen für die Gesellschaft gefährdet. In Mitteleuropa haben der Temperaturanstieg und die Veränderung der Niederschlagsmuster zu einer Zunahme der Intensität und Häufigkeit von Dürreperioden
geführt. Diese Zunahme führte zu einem Anstieg der Waldsterblichkeit als Reaktion auf die direkte
Beeinträchtigung baumphysiologischer Prozesse und indirekt durch die Auswirkungen damit verbundener biotischer Störungen, die die Widerstandsfähigkeit der Wälder gegen künftige Dürreperioden
weiter vermindern. Insgesamt müssen die derzeitigen Bewirtschaftungsstrategien möglicherweise
überarbeitet werden.
Szenarien für den Klimawandel in den gemäßigten Regionen Europas sagen eine wahrscheinliche
Zunahme der Intensität und Häufigkeit schwerer Dürren voraus, die zu noch nie dagewesenen öko logischen und wirtschaftlichen Risiken für bewirtschaftete Wälder führen könnten. Die genauen Aus maße klimatischer Veränderungen sind jedoch äußerst unsicher, und obwohl es Szenarien gibt, kön nen diese nur als Richtschnur für die Bewertung der Risikowahrnehmung durch den Förster dienen.
Daher ist es dringend erforderlich, die Anpassung der Waldbewirtschaftung an die zu er-wartenden
unsicheren künftigen Klimabedingungen zu bewerten, um Auswirkungen auf die Öko-systeme und
die wirtschaftliche Effizienz der Eigentümer zu verhindern. Die adaptive Waldbewirtschaftung bietet
den Förstern eine Lösung, um ihre Wälder vorzubereiten, ihre Widerstandsfähigkeit zu erhöhen und
so die Folgen des Klimawandels besser zu bewältigen. Darüber hinaus hängen solche Anpassungspläne von einem tiefen Verständnis der komplexen Mechanismen ab, die die Reaktionen der
Waldökosysteme regulieren, sowie der Risikobereitschaft der Förster.
Derzeit gibt es viele Informationen über Entscheidungsprozesse zur Waldanpassung, einschließlich
Daten und Methoden. So ist beispielsweise die Verringerung der Baumdichte eine Standardmaß nahme der Waldbewirtschafter, um die Widerstandsfähigkeit von Waldbeständen zu erhöhen. Neben
den Empirischen Daten können Dynamische prozessbasierte Modelle verwendet werden, um die Re aktion von Waldökosystemen auf künftige Dürren und Anpassungsstrategien zu simulieren. Die An wendung eines adaptiven Managements setzt jedoch ein angemessenes Risikomanagement voraus,
das eine Risikobewertung und -bewältigung umfasst. In diesem Sinne sind die Auswirkungen des
Klimawandels, der erwartete Nutzen und die Kosten der Anpassung sowie die Risikoaversion der
Förster entscheidende Variablen für die Bewertung des Risikos des adaptiven Managements. Um
diese Vielzahl an Unwägbarkeiten in die Entscheidungsfindung zu integrieren, ist ein robuster Ansatz
hilfreich. Bei der robusten Anpassung geht es darum, geeignete Lösungen zu finden, die über einen
weiten Bereich plausibler Szenarien hinweg zufriedenstellend funktionieren, z. B. in der Forstwirtschaft, indem sie das Risiko von Umweltschäden und wirtschaftlichen Verlusten verringern. Beide
Ziele sind für die Gestaltung von Anpassungsmaßnahmen im Wald wichtig ist.
Auf dieser Grundlage bestand das Hauptziel dieser Arbeit darin, das Risiko extremer Dürreereignisse
in Fichten- und Weißtannen-Mischwäldern in der Region Schwarzwald (Südwestdeutschland) zu bewerten. Diese Bewertung sollte die Entscheidungsfindung bei der Anpassung an Trockenheit in Altbeständen der gemäßigten Zonen unterstützen. Das in dieser Arbeit entwickelte Forschungsdesign
konzentrierte sich auf einen ganzheitlichen Ansatz für komplexe Entscheidungsprozesse, die sich mit
dem Risiko bei der Anpassung der Waldbewirtschaftung an schwere Dürreereignisse befassen.
Ebenso soll der entwickelte Ansatz in andere ökologische und sozioökonomische Regionen methodisch übertragbar sein. Bei der Forschung im Rahmen dieser Untersuchung wurde ein interdisziplinärer Ansatz verwendet, der Ertragsdaten mit Methoden der Dendrochronologie, Forstwirtschaft, Mo dellierung und Optimierung kombiniert.
Zu den methodischen Ansätzen dieser Forschung gehört die Verbesserung des klimasensitiven Waldwachstumsmodells „Forclim“, um die Konkurrenz zwischen den Bäumen um Bodenwasser während
der jüngsten Dürreperioden in europäischen Wäldern darzustellen. Die Änderungen ermöglichten das
Testen von "Business as usual" (BAU) und drei alternativen adaptiven Bewirtschaftungsstrategien (1)
„Nichtstun“ (kein Management), 2) geringfügige und 3) starke Entnahme von Überhältern) zur Re generation der Oberschicht (Bäume ≥ 30 cm Durchmesser) von Mischbeständen aus Fichte (Picea
abies (L.) Karst), Weißtanne (Abies alba Mill.) und Rotbuche (Fagus sylvatica L.) entlang eines Hö hengradienten von 520-1020 m ü. NN in Südwestdeutschland.
Die Ergebnisse der Wachstumsindikatoren (dGZ), die in dieser Arbeit zur Bewertung der Wider standsfähigkeit der Wälder herangezogen wurden, zeigen, dass adaptive Strategie besser funktioniert,
wenn sie bei hoher Intensität der Ernte angewendet werden. Simulations- und Felddaten zeigten au ßerdem, dass kurze Zeiträume besser geeignet sind, um das Volumen stehenden Holzes zu erhöhen,
was zu einer geringeren stressbedingten Sterblichkeit führt. Neben dem Ausmaß der Bewirtschaf tungsintensität und dem Zeitpunkt der Eingriffe wurden in dieser Studie auch die Artenzusammen setzung und die geografische Lage als kritische Faktoren für die Widerstandsfähigkeit des Waldes
gegenüber Dürreperioden ermittelt. In Bezug auf die Holzwirtschaft führte die intensive Wiederauf forstung zu einem höheren wirtschaftlichen Ertrag von Mischbeständen (~ 22 % höherer Kapitalwert
als bei anderen Strategien) auf den hoch gelegenen Standorten (> 1000 m ü.d.M.) als die niedrig
gelegenen Standorte. Darüber hinaus bestätigte diese Arbeit, dass eine adaptive Bewirtschaftung mit
Schwerpunkt auf die Regeneration der Kronenschicht geeignet ist, die Widerstandsfähigkeit der Wäl der gegenüber Trockenheit zu erhöhen und die wirtschaftliche Effizienz zu verbessern.
Auf Grundlage der Ergebnisse hinsichtlich der ökologischen Widerstandsfähigkeit (in Bezug auf
Wachstum und natürliche Sterblichkeit) und der wirtschaftlichen Effizienz (in Bezug auf den Kapi talwert) unter Klimawandelszenarien konnten anschließend robuste Waldbewirtschaftungsstrategien
für den Umgang mit extremer Trockenheit untersucht werden. Zu diesem Zweck wurde ein methodi scher Ansatz auf der Grundlage von Simulationsoptimierung verfeinert. Zunächst wurde das zuvor
angepasste Forclim Modell mit einem Ensemble von Klimawandelszenarien verwendet, um die Dy namik bewirtschafteter Wälder zu simulieren. Anschließend wurden die ökologische Widerstandsfä higkeit und der wirtschaftlichen Effizienz quantifiziert, wobei BAU- und alternative Anpassungsstra tegien angewandt wurden, die die Haltung der Förster gegenüber dem Risiko der Dürre darstellen
sollten (z. B. "aktiv", "reaktiv" und "nichts tun"). Der hier verwendete Ansatz zielt auf ein robustes
adaptives Management ab, indem eine Strategie mit minimalen Worst-Case-Verlusten bei ökologi schen und ökonomischen Indikatoren gesucht wird. Die Analyse künftiger Bedingungen ergab eine
geringere Widerstandsfähigkeit der Wälder gegen Dürre bei BAU- und "Nichtstun"-Strategien, was
eine hohe Wahrscheinlichkeit eines wirtschaftlichen Scheiterns bedeutet. Die Ergebnisse bestätigen,
dass - wie unter historischen Klimabedingungen - Bewirtschaftungsintensität und dem Zeitpunkt der
Eingriffe, die Artenzusammensetzung und die geografische Lage die Widerstandsfähigkeit der Wäl der weiterhin beeinflussen. Diese Schlüsselfaktoren beeinflussen also den Grad der Robustheit, der
bei "aktiver" oder "reaktiver" Bewirtschaftungsanpassung und Klimawandelszenarien erreicht wird.
Der in dieser Arbeit verfolgte empirische Ansatz für die Robustheit ermöglicht es der Forstplanung,
kurzfristige (≤10 Jahre) und langfristige (>10 Jahre) Bewirtschaftungsänderungen zu berücksichti gen, indem der Waldzustand und das Auftreten von Dürren überwacht werden. Insgesamt sollte eine
robuste Anpassung an die Dürre eher früher als später erfolgen, wobei eine ständige Überarbeitung
zu berücksichtigen ist.
Die Ergebnisse dieser Arbeit können zur Unterstützung der Entscheidungsfindung in Bezug auf das
Dürrerisiko nicht nur in Wäldern der gemäßigten Zonen, sondern auch in anderen Ökosystemen ver wendet werden, die mit einem zunehmenden Dürrerisiko konfrontiert sind. Zuvor sollten jedoch zwei
wichtige Forschungsfragen beantwortet werden: Erstens, bis zu welchen klimatischen Veränderungen
würden solchen Ökosystemen funktionieren, bevor Anpassungsstrategien erforderlich werden, und
zweitens, wie kann ein erfolgreicher Erkenntnistransfer von Anpassungsstrategien in Gebiete mit an deren klimatischen und sozioökonomischen Bedingungen um zusetzt werden. Beide wichtigen Auf gaben erfordern den internationalen Austausch von Walddaten und damit globale Überwachungsnetze
auf der Grundlage von staatlicher und akademischer Unterstützung

Angaben zum Objekt

• Standort: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Umfang: Online-Ressource
• Sprache: Englisch
• Anmerkungen: Universität Freiburg, Dissertation, 2023

Klassifikation und Themen

• Schlagwort: Klimaänderung ; Forstwirtschaft ; Wald ; Nachhaltigkeit ; Anpassung ; Waldökosystem

Beteiligte, Orts- und Zeitangaben

• Ereignis: Veröffentlichung
• (wo): Freiburg
• (wer): Universität
• (wann): 2024
• Urheber: Zamora Pereira, Juan Carlos
• Beteiligte Personen und Organisationen: Hanewinkel, Marc ; Hanewinkel, Marc ; Kohnle, Ulrich ; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen

Weitere Informationen

• DOI: 10.6094/UNIFR/243658
• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-2436588
• Rechteinformation: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Letzte Aktualisierung: 25.03.2025, 13:43 MEZ