Identifikation von Trockenheitsrisiko-Gebieten in Buchenbeständen
Hintergrund
Im trockenen und heissen Sommer 2018 verfärbten sich die Blätter bei zahlreichen Buchen schon ab Mitte Juli braun. Es ist noch nicht klar, welche Standortsbedingungen zu diesen Trockenheitseffekten geführt haben. Man kann jedoch davon ausgehen, dass die vorzeitige Laubverfärbung hauptsächlich bei Buchen aufgetreten ist, welche auf Böden mit geringer Wasserspeicherkapazität wachsen.
Forschungsfragen
Welche Standortsfaktoren führten zu einer vorzeitigen Verfärbung der Buche? Können aufgrund dieser Standortsfaktoren Gebiete in der Schweiz mit einem erhöhten Trockenheitsrisiko für die Buche vorhergesagt werden?
Methodik
Anhand von Sentinel-2 Satellitenbildern lassen sich Vegetationsindices ableiten, die Auskunft über die Vitalität der Bäume geben. Diese Indices haben wir sowohl für 2018 als auch für die Vorjahre 2016 und 2017 berechnet und verglichen. Wenn sich grosse Unterschiede zu den Vorjahren zeigen, lässt dies auf eine vorzeitige Verfärbung der Bäume im 2018 schliessen. Wir haben diese Klassifizierung mit Beobachtungen vor Ort, sogenannten ground truth Daten (Graphik 1), überprüft. Mit den klassifizierten Sentinel-2 Pixeln (Buchen mit und ohne Trockenheitssymptome) und Machine Learning Algorithmen versuchen wir anschliessend, einerseits relevante Standortsfaktoren zu ermitteln, die zu Trockenheitssymptomen geführt haben, und andererseits Gebiete mit erhöhten Trockenheitsrisiko vorherzusagen.
Erste Resultate
Durch den Vergleich mit den ground truth Daten konnten wir zeigen, dass der Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) und der Normalized Difference Water Index (NDWI) vorzeitig verfärbte Buchen zuverlässig ermitteln konnte (Graphik 2). Aus den Vegetationsindices lassen sich Schwellenwerte ableiten, mit denen verfärbte Buchen kartiert werden können (Graphik 3).
Weitere Analysen werden zeigen, ob es möglich ist, Trockenheitsriskiogebiete in aktuellen Buchenwäldern anhand von Standortsfaktoren vorauszusagen. Erste Resultate deuten darauf hin, dass neben der lokalen Topographie auch die Baumhöhe und die Distanz zum Waldrand wichtige Einflussgrössen zur vorzeitigen Buchenverfärbung darstellen: höhere und nahe am Waldrand gelegene Buchenbestände zeigten im Sommer 2018 eine stärkere vorzeitige Laubverfärbung als niedrigere oder weiter vom Waldrand entfernte Bestandespartien.