Klimawandel und Wälder

Dr. Felicitas Suckow

Düsseldorf 15. April 2015

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Der Telegraphenberg: Standort

GFZ

AWI

PIK

PIK

Einsteinturm

Großer Refraktor

Helmertturm

Michelson-Haus

Süring-Haus

Gemeinschaftsbibliothek

GFZ

AIP - Astrophysikalisches Institut Potsdam AWI - Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung GFZ - GeoForschungsZentrum Potsdam PIK - Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

AIP

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Das PIK: Arbeitsauftrag

• Untersuchung wissenschaftlich und gesellschaftlich relevanter

Fragestellungen in den Bereichen Globaler Wandel, Klimawirkung und

Nachhaltige Entwicklung

• Wichtigste methodische Ansätze: System- und Szenarienanalyse, quantitative

und qualitative Modellierung, Computersimulation und Datenintegration

• Interdisziplinäre Einsichten stellen die robuste Grundlage für Entscheidungen

in Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft dar

Foto H. Bach

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Wissenstransfer

6

IPCC 2014: Synthesis report http://www.ipcc.ch

deutsch: http://www.de-ipcc.de

Europa

Zunahme der extremen Windgeschwindigkeiten im Winter über Zentral- und Nordeuropa

Hohe Anpassungskapazität in Europa im Vergleich zu anderen Regionen der Welt, jedoch starke regionale Unterschiede

IPCC – Beobachtete Klimaänderungen Temperatur der unteren Atmosphäre steigt

Zunahme der hohen Temperaturextreme und meteorologischen Dürren

Zunahme der Starkregenereignisse mit regionalen Unterschieden

die Ozeane erwärmen sich

Gletscher tauen

Permafrostböden werden wärmer

Eisschilde verlieren an Masse

der Meeresspiegel steigt weiter an

IPCC 2013

7

Donauflut August 2005

Maisfeld in Ostdeutschland

2003

8

Orkanschäden

Schwarzwald nach Orkan Lothar am 29. April 2004

Windbruch im Kyffhäuserwald nach Orkan Niklas 1.4.2015

Lindenberg im Thüringer Wald bei Ilmenau nach Orkan Kyrill 2007

Qelle: Wikipedia, Thüringer Allgemeine

Kreis Siegen-Wittgenstein nach Orkan Kyrill

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Sommer 2003

www.lvz-online.de

Der Rhein bei Düsseldorf

Extremjahr 2003

BFH-Bericht zu den Auswirkungen der Trockenheit 2003 auf Waldzustand und Waldbau KWB = P – PET PET - potentielle Evaoptranspiration P - Niederschlag KWB 1961 -1990: 74.7% der Fläche 200-400 mm

2003 Negative klimatische Wasserbilanz in weiten Gebieten Deutschlands

Foster & Rahmstorf, 2011

• anhaltender Anstieg der globalen Lufttemperatur

• alle 5 Datensätze zeigen - einen globalen Erwärmungstrend - 2009 und 2010 als die heißesten Jahre

Beobachtete Klimaerwärmung - global

bereinigte Daten

Studie von Klimawandelskeptikern bestätigt die Ergebnisse des IPCC-Berichts

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12 Name, Forschungsbereich

Das skeptische Berkeley Earth Project (BEST):

Berkeley Earth, www.berkeleyearth.org

Projekt zur Quantifizierung der globalen Erwärmung.

Rekonstruktion der Temperatur der letzten 200 Jahre auf wesentlich vergrößerter Datenbasis

Bisherige Ergebnisse wurden weitgehend bestätigt

Berkeley Earth, www.berkeleyearth.org

Fit (rote Linie): Lineare Kombination von • vulkanischen

Sulfatemissionen und

• dem natürlichen Logarithmus der CO2 -Konzentration.

Das skeptische Berkeley Earth Project (BEST):

„Anthropogene Veränderung ist

wahrscheinliche Ursache der

Erderwärmung“

Die Einbeziehung von Solaraktivität verbessert den Fit nicht.

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CO2 Konzentration

CO2 ist das Treibhausgas, welches die

Hauptrolle bei der Klimaerwärmung spielt

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IPCC – Szenarien: Beschreibung des Strahlungsantriebs • Representative Concentration Pathways, RCP

RCPs beinhalten unterschiedlichen Strahlungsantrieb (2.6, 4.5, 6.0, 8.5 Wm-2) • alle drei IPCC-Arbeitsgruppen rechnen mit diesen RCPs konsistente

Beurteilung

THG (CO2,H2O,O3,CH4,N2O)

kurzlebige Gase und Aerosole (CO,NOx,SOx,Staub, “Black Carbon”)

menschengemachter Strahlungsantrieb = 2.29 Wm-2

IPCC 2013 15

Strahlungsantrieb relativ zu 1750 in Wm-2

Emissionsszenarien:

Meinshausen et al., 2011

Representative Concentration Pathways

(RCPs) Scenarios und Extensions (ECPs)

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RCP 4.5 (2081-2100) T=1.5-4 °C (gegenüber 1986-2005)

Sommer

IPCC – Klimaszenarien Europa: Temperatur

IPCC 2013

RCP 4.5 (2081-2100) T=1.5-4 °C (gegenüber 1986-2005)

Winter

IPCC – Klimaszenarien Europa: Temperatur

IPCC 2013

RCP 4.5 (2081-2100) P= 0 – 20% (gegenüber 1986-2005)

Oktober-März

IPCC – Klimaszenarien Europa: Niederschlag

IPCC 2013

RCP 4.5 (2081-2100) P= -10 – 10% (gegenüber 1986-2005)

April-

September

IPCC – Klimaszenarien Europa: Niederschlag

IPCC 2013

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Differenz der Jahressummen des Niederschlags (2046-2055) – (1951-2000)

Klimaprojektionen: Temperatur & Niederschlag

• Temperaturszenarien untereinander ähnlich • Niederschlagsszenarien sind sehr unterschiedlich (trocken bis feucht)

Wälder im Klimawandel

Kann der Wald seine ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Leistungen weiterhin nachhaltig erfüllen?

Wie wachsen die Bäume/ Wälder unter sich ändernden Klimabedingungen, gibt es „Gewinner“ und „Verlierer“?

Wie wird der Wasserhaushalt in den Wälder beeinflusst?

Wie beeinflussen extreme Witterungsereignisse wie z.B. Trockenheit im Sommer die Wälder?

Welche weiteren Risiken bestehen und werden sich verändern (Feuer, Schädlinge)?

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Source: Wald & Klima

Aktuelle Diskussion Klimawandel und Wald

• Primär: Temperatur, Niederschlag, CO2, N Konsequenzen für den Wald

Bolte et al. 2009

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Ergebnisse einer Bund-Länder-Expertenrunde der forstlichen Forschungseinrichtungen

Aktuelle Diskussion Klimawandel und Wald

• Konsequenzen des Klimawandels mit Bedeutung für den Wald

Bolte et al. 2009

Möller 2013, LFE

Eichenprozessionsspinner –

Fraßkartierung Wald Brandenburg (ohne Insektizidapplikationsfläche) Eichenwälder in Brandenburg: 57.000 ha

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• Sekundär: abiotisch, biotisch, sozioökonomisch

- Borkenkäfer, Prachtkäfer - Pilze - Maikäfer - Eichenprozessionsspinner - Kiefernnematode (invasive Art)

Aktuelle Diskussion Klimawandel und Wald

• Reaktion der Wälder

Bolte et al. 2009

• Anfälligkeiten der Baumarten

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Aktuelle Diskussion Klimawandel und Wald

Anpassungsoptionen:

• Risikominimierung (Mischung)

• Aktive Anpassung (Umbau)

• Passive Anpassung (Sukzession)

• Variation der Waldbausysteme (Umtriebszeiten, Verjüngung)

• Durchforstungsstrategien

bisherige Erfahrungen:

• Positiv: Naturverjüngung, Mischwald, Vitalitätsauslese, u.a.

• Negativ: überdichte Reinbestände, Anbau von Baumarten im Grenzbereich, Wechseln der Behandlungskonzepte, u.a.

Bolte et al. 2009 Foto: Lasch-Born, 2012

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Waldumbau in Brandenburg

• Ziel: • 40% Mischwälder

• 17% Laubwälder (momentan: 14%)

• 35% Kiefernreinbestände (momentan: >70%)

Müller & Luthardt 2009

Fotos: Gutsch,Lasch-Born, 2012

Heute Zukunft

Source: MLUV Brandenburg 28

Waldumbau in Brandenburg

29 Name, Forschungsbereich

Projekt CC-LandStraD

• Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel – Strategien für ein nachhaltiges Landmanagement in Deutschland

• Teil des BMBF-Forschungsprogramms FONA – Forschen für die Nachhaltigkeit, Forschungsschwerpunkt Nachhaltiges Landmanagement

Maßnahme Baseline

Naturschutz-strategie

Biomasse-strategie

Klimaschutz-strategie

Anpassungs-strategie

Bestandes-begründung [Zielprozent]

wie heute 5000 Stck/ha

Bu (bis 50 %) für Fi und Ki 5000 Stck/ha

Dgl (bis 30 %) für Ei und Ki 5000 Stck/ha

Dgl (bis 15 %) für Ei und Bu 5000 Stck/ha

Bu (bis 25 %) für Fi und Ei 5000 Stck/ha

Durchforstungs-beginn

sofort sofort sofort sofort sofort

Durchforstungs-häufigkeit

jährlich jährlich jährlich jährlich jährlich

Durchforstungs-stärke

BWI3 +5 % -10 % +2,5 % -7,5 %

Durchforstungsart Hochdurch-forstung

Hochdurch-forstung

Hochdurch-forstung

Hochdurch-forstung

Hochdurch-forstung

Endnutzungs-zeitraum

WBRL +10 Jahre WBRL

-20 Jahre WBRL +5 Jahre WBRL -15 Jahre WBRL

Nutzungsverzicht wie heute 10 % der Waldfl.

wie heute wie heute wie heute

Ziel der Strategie Vorrat ausscheidend Vorrat verbleibend Umtriebszeit

wie heute sehr niedrig sehr hoch sehr hoch

sehr hoch sehr niedrig sehr niedrig

niedrig hoch hoch

hoch niedrig niedrig

Bewirtschaftungs-Strategien (CC-LandStraD)

Holzzuwachs Baseline

absolut

prozentuale Änderung

für 2K 2011-2030

prozentuale Änderung

für 2K 2081-2100 m³/ha*Jahr

% %

Ergebnisse Klimaszenarien

Nutzungsszenarien unterscheiden sich

deutlich in der Menge der Holzernte

Klimaschutzstrategie ist guter Kompromiss

Klimaänderung wirkt sich erst langfristig (2081- 2100)

auf den Holzzuwachs aus, vor allem im NO

Unterschiede zwischen den Beispielregionen

werden nur langfristig sichtbar (Zuwachs, Ernte)

Wirkung der Klimaänderung ist vor allem im

Wasserhaushalt sichtbar

Erste Ergebnisse des Projekts

Tiefensickerung von drei Bewaldungsszenarien im Waldgebiet (642 ha; 620 mm Jahresniederschlag)

Wirkung der Baumartenwahl auf die Tiefensickerung

Wirkungen des Waldumbaus unter Klimawandel berücksichtigen gleichzeitig ist Waldumbau eine Anpassungsmöglichkeit

2031-2060

33

(LFE 2005, Müller)

Buche Eiche Kiefer Fichte Douglasie

Wirkungen auf das Wachstum 2031-2060 gegenüber 1981-2010

Sta

mm

ho

lzzu

wa

ch

s [%

]

Buche Eiche Kiefer Fichte Douglasie

-50

05

01

00

15

02

00

Differenz

Lasch et al. 2014, Meteorol. Z. 34

Dynamik der Forstschadinsekten (RCP 8.5)

phytophager Großschädling an Fichte und Kiefer

Nonnentemperatur-Index nach Zwölfer (1935)

Lasch et al. 2014, Meteorol. Z.

Fotoquelle: wikipedia

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Klimatisches Waldbrandrisiko 2031-2050 1991-2010 2081-2100

Jährlich berechneter Indikator nach Käse (1968)

RCP8.5 36

Waldbrand: Nordrhein-Westfalen

Kropp et al. 2009 37

positiv negativ

Fazit für STARS RCP8.5

Phänologie (Blattentfaltung)

Alpen / NO-Tiefland (Spätfrostgefahr?)

potenzieller Holzzuwachs – NPP

Kiefer Buche

Versickerung – Grundwasserneubildung

Alpen NO-Tiefland

Klimatisches Waldbrandrisiko

Alpen NO-Tiefland

Phys. Trockenstressrisiko (Buche)

Alpen, A-Vorland NO-Tiefland

Schaderregerrisiko (Nonne)

Alpen, A-Vorland NO-Tiefland

Unsicherheiten bestehen über:

den CO2-Düngeeffekt

die Projektionen der Risiken (Extremereignisse)

Grundlage

für die

Entscheidung

über

Anpassungs-

maßnahmen

(Klimafolgen

Online)

38

Auswirkungen des Klimawandels auf die Wälder in Deutschland

Deutliche Effekte der Wirkung der Klimaänderung auf den Wald werden beobachtet

Verlängerung der Vegetationsperiode

Beschleunigtes Waldwachstum

Verschiebung der Verbreitungsgebiete

Änderungen des Landschaftswasserhaushalt

Auswirkungen der Klimaänderung auf Flora und Fauna im Wald

Zunahme abiotischer und biotischer Risiken

Was ist zu tun ?

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Berücksichtigung der Unsicherheiten in der Klimaentwicklung in der forstlichen Planung:

Diversifizierung der Artennutzung; Waldumbau

Berücksichtigung der sich ändernden Standortfaktoren und Risiken in den Bewirtschaftungsstrategien

Beitrag der Forstwirtschaft zum Klimaschutz:

Wald-Holz-Option

Anrechnung der Senkenfunktion im Holz – Beitrag zur Verminderung der Kohlenstoff-Emissionen

Response

4C: Standard deviation

[%NPP change]

Literature review Carbon fluxes

<10

10-15

15-20

>20

Carbon stocks

1 Model

2 Models

3 Models

Negative

Positive Positive/negative

Änderung der Produktivität von Wäldern im 21. Jahrhundert in Europa

Wachstumstrends in Europa

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Spiecker et al. 1996, Kahle et al. 2008

Trend + positiv - negativ 0 kein Trend ps vorläufige Studie

Unsicherheiten

Wilby & Dessai 2010

Zukünftige Gesellschaft

Emissionen

Klimamodelle

Regionale Szenarien

Klimawirkungen

Lokale Klimawirkungen

Anpassung

"Prognosen sind schwierig, besonders wenn sie die Zukunft betreffen."

(zugeschrieben Karl Valentin, Mark Twain, Winston Churchill u.a.)

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Wie entwickeln sich die Wälder weiter?

? ? ?

http://www.klimafolgenonline.com/

KlimafolgenOnline

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