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Böden und Wasserhaushalt von Wäldern und Waldstandorten der Schweiz unter heutigem und zukünftigem Klima (BOWA-CH)

 

Mit diesem Projekt wollen wir einerseits Wasserhaushalts-relevante Bodeneigenschaften für die Waldfläche der Schweiz digital kartieren und als GIS-Layer verfügbar machen. Andererseits sollen Regionen lokalisiert werden, in denen unter künftigem Klima mit verstärkter Trockenheit zu rechnen ist. Diese regionale Abschätzung erfolgt mit einem Wasserhaushaltsmodell, indem der Wasserhaushalt an rund 6000 Stichproben des Landesforstinventars von 1980 bis 2100 in Tagesschritten modelliert wird.

 

Ausgangslage

Klimaänderungsszenarien prognostizieren für die Schweiz im Sommer zunehmende Temperaturen und abnehmende Niederschläge. Damit dürften manche Waldstandorte trockener werden, was zu Waldveränderungen führen wird. Zwar gibt es waldbauliche Strategien, um erwartete Waldveränderungen ökonomisch und ökologisch möglichst risikoarm zu gestalten, aber zurzeit ist noch nicht klar, wo und in welchem Ausmass sich der Wald künftig verändern wird. Das Vorkommen und Ausmass von Trockenperioden im Wald ist schwer vorauszusagen. Für eine verlässliche Abschätzung des Wasserhaushalts unter heutigem und zukünftigem Klima sind Modelle nötig, welche die komplex vernetzten Wasserflüsse im System Atmosphäre-Pflanze-Boden möglichst realitätsnah abbilden können.

Bei der Modellierung des Wasserhaushalts sind Bodeneigenschaften zentral, wie zB das Wasserspeichervermögen oder die Wasserleitfähigkeit. Leider sind kaum brauchbare Bodendaten für die Wälder der Schweiz verfügbar. Daher müssen die für den Wasserhaushalt relevanten Bodeneigenschaften im Rahmen des vorliegenden Projektes zuerst mittels digitaler Bodenkartierung generiert werden.

Das Trockenheitsrisiko für die Wälder der Schweiz wurde erstmals mit dem Wasserhaushaltsmodell WAWAHAMO (Zierl, 2000) abgeschätzt. Unser Projekt soll eine neue, aktuelle Einschätzung machen, basierend sowohl auf neuen Boden- und Klimadaten als auch auf neuen Methoden der digitalen Bodenkartierung und der Wasserhaushaltsmodellierung. Für die Modellierung des Waserhaushalts verwenden wir das Coupmodell.

 

 

 

Projektziele

  • Mit bestehenden Bodendaten, flächendeckenden GIS-Kovariablen und (geo)-statistischen Methoden sollen für die Waldfläche der Schweiz wasserhaushaltsrelevante Bodeneigenschaften modelliert und mit unabhängigen Messwerten validiert werden.
  • Basierend auf den kartierten Bodeneigenschaften soll der Wasserhaushalt an rund 6000 LFI-Stichproben retro- und prospektiv modelliert werden. Daraus sollen regional gültige Trockenheitsrisiken abgeleitet werden.
  • Zudem beabsichtigen wir, Waldstandortstypen (NaiS-Einheiten) mit chemischen Bodenkenngrössen und mit modellierten Wasserhaushaltsparametern in Ökogrammen zu charakterisieren, unter heutigem und zukünftigem Klima.

Geplante Produkte

  • GIS-Layer mit wasserhaushaltsrelevanten Bodeneigenschaften (zB Textur, Dichte, Skelettgehalt) für die Waldfläche der Schweiz.
  • Rasterkarten, welche für die Periode 1980-2100 die räumlich-zeitliche Entwicklung von Trockenheitsindices im Schweizer Wald zeigen.
  • ISI-Publikationen.

Methoden

Die verwendeten Methoden sind soweit als möglich abgestimmt mit dem Projekt "Kartierung von Bodeneigenschaften zur Beurteilung von Bodenfunktionen auf regionaler Skala (PMSoil)", welches im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms NFP68, Ressource Boden, durchgeführt wird.

  • Klassierung von Bodeneigenschaften nach "Waldböden der Schweiz" (Walthert et al., 2004),
  • Extraktion der Terrainattribute (Kovariablen) aus dem 2m Terrainmodell der swisstopo,
  • Digitale Bodenkartierung mit robusten (geo)statistischen Methoden (u.a. regression-kriging),
  • Modellierung des Wasserhaushalts 1980-2100 in Tagesschritten mit dem Coupmodell (Jansson und Karlberg, 2004),
  • Vegetationsaufnahmen nach Braun-Blanquet (1964), Klassierung der Waldstandorte nach NaiS, insgesamt rund 1000 Stichproben.
 

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