robert J , t G , n Z Die künftige Verbreitung der ... · angewendeten Methode werden potentielle...
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BFW BFW-Praxisinformation Nr. 30 - 2012 9 Auf der Grundlage von Waldinven- turdaten für den Alpenraum wurden die Verbreitung der Baumarten Fichte, Buche, Eiche und Kiefer unter den derzeitigen klimatischen Verhältnissen und topografischen Parametern analysiert. Mit diesen Verbreitungsmodellen lässt sich das Baumartenvorkommen unter Klimaänderungsszenarien dar- stellen. Unterstellt man eine Umtriebszeit von 80 bis 100 Jahren, dann werden die heutigen Jungbestände zum planmäßigen Erntezeitpunkt deut- lich veränderte Standortsbedingun- gen vorfinden. Die klimatischen Schlüsselparameter für das Vor- kommen einer Baumart sind Tem- peratur, Niederschlag und dessen zeitliche Verteilung (Schüler et al., 2012a). Betrachtet man alleine den Faktor Lufttemperatur, lassen sich die Aus- wirkungen geänderter Klimaverhält- nisse folgendermaßen veranschau- lichen: Falls tatsächlich eine Er- wärmung um 4°C stattfindet, ent- spräche das einer Verschiebung der gegenwärtigen Vegetationsgesell- schaften um 600 m nach unten. Die heute montanen Wälder fänden dann die Temperaturverhältnisse der kollinen Höhenstufe vor. An die ge- änderten Standortsbedingungen können sich Waldgesellschaften und ihre Baumarten entweder anpassen, auf geeignete Standorte migrieren oder sie werden verdrängt und ver- schwinden, wenn keine passenden Standorte erschließbar sind. Verbreitungsmodelle Auf der Grundlage von Waldinven- turdaten, die den gesamten Alpen- raum abdecken, wurde die Verbrei- tung mehrerer Baumarten unter den derzeitigen klimatischen Verhältnis- sen und topografischen Parametern analysiert. Die Modellbeziehungen können auf regionalisierte Klima- szenarien des IPCC angewendet und somit kann das Vorkommen der Baumarten unter geänderten Klima- bedingungen prognostiziert werden. Kartografisch umgesetzt, lässt sich so die Arealverschiebung der Baum- arten und die künftige Baumarten- verbreitung für den Alpenraum dar- stellen. Die Verbreitungsmodelle wurden für die Baumarten Fichte, Buche, Weiß- kiefer und Eiche berechnet. Die Me- thode ist eine Weiterentwicklung der Klimahüllen, mit welchen das Vorkommen einer Baumart in Ab- hängigkeit von Klimaparametern wie Jahresdurchschnittstemperatur und Jahresniederschlag dargestellt wird (Kölling 2007). Es wurden sieben saisonale Klimaparameter und einige Standortsparameter zur Modellierung der Baumartenver- breitung verwendet. Mit sechs statistischen Modellierungsverfah- ren wurde die zukünftige Baum- artenverbreitung unter geänderten Klimaverhältnissen errechnet. Um den bekannten Stärken und Schwä- chen der Verfahren Rechnung zu tra- gen, wurden die Ergebnisse der ein- zelnen Modelle nach statistischen Kriterien zu einem Gesamtmodell aggregiert, welches die Übereinstim- mung der Modelle darstellt (Hane- winkel et al., 2012, Zimmermann et al., 2013). Die Darstellung der Gesamtmodelle in den Abbildungen 2 bis 5 zeigen für die kommenden 70 Jahre deut- liche Verschiebungen in der Ver- breitung der Baumarten und Verän- derungen in den Größen der Ver- breitungsgebiete. Demnach wird die Fichte deutlich an Areal verlieren, die Eiche und die Kiefer werden Flächen dazu gewinnen. Die Buche wird anfangs Areal gewinnen und gegen Ende des Simulationszeit- raumes wieder verlieren (Abbildung 1). Für alle dargestellten Baumarten lässt sich eine Ausdehnung des Vorkommens in höhere Lagen fest- stellen. Fichte verliert an Fläche Die Auswirkungen des Klimawan- dels auf die Waldvegetation äußern abbildung 1: Modellierte Konkurrenzkraft der verschiedenen hauptbaumarten bis zum Jahr 2100 für europa (nach hanewinkel et al., 2012) 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Anteil 2010 2040 2070 2100 Buche Buche Fichte Fichte Kiefer Kiefer Andere Andere Stiel- und Stiel- und Traubeneiche Traubeneiche Zerr-, Flaum-, Zerr-, Flaum-, Korkeiche u.a. Korkeiche u.a. RObeRT JaNdL, ThOMaS GSchWaNTNeR, NIKLaUS ZIMMeRMaNN Die künftige Verbreitung der Baumarten im Simulationsmodell
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B F W BFW-Praxisinformation Nr. 30 - 2012 9
Auf der Grundlage von Waldinven-turdaten für den Alpenraum wurdendie Verbreitung der Baum artenFichte, Buche, Eiche und Kieferunter den derzeitigen klimatischenVerhältnissen und topografischenParametern analysiert. Mit diesenVer breitungsmodellen lässt sich das Baum artenvorkommen unterKlima änderungsszenarien dar -stellen.
Unterstellt man eine Umtriebszeitvon 80 bis 100 Jahren, dann werdendie heutigen Jungbestände zumplanmäßigen Erntezeitpunkt deut-lich veränderte Standortsbedingun-gen vorfinden. Die klimatischenSchlüsselparameter für das Vor -kommen einer Baumart sind Tem-peratur, Niederschlag und dessenzeitliche Verteilung (Schüler et al.,2012a). Betrachtet man alleine den FaktorLufttemperatur, lassen sich die Aus-wirkungen geänderter Klimaverhält-nisse folgendermaßen veranschau -lichen: Falls tatsächlich eine Er -wärmung um 4°C stattfindet, ent-spräche das einer Verschiebung dergegenwärtigen Vegetationsgesell-schaften um 600 m nach unten. Dieheute montanen Wälder fändendann die Temperaturverhältnisse derkollinen Höhenstufe vor. An die ge-änderten Standortsbedingungenkönnen sich Waldgesellschaften undihre Baumarten entweder anpassen,auf ge eignete Standorte migrierenoder sie werden verdrängt und ver-schwinden, wenn keine passendenStandorte erschließbar sind.
VerbreitungsmodelleAuf der Grundlage von Waldinven-turdaten, die den gesamten Alpen-raum abdecken, wurde die Verbrei-tung mehrerer Baumarten unter denderzeitigen klimatischen Verhältnis-sen und topografischen Parameternanalysiert. Die Modellbeziehungenkönnen auf regionalisierte Klima-szenarien des IPCC ange wendet und
somit kann das Vorkommen derBaumarten unter geänderten Klima-bedingungen prognostiziert werden.Kartografisch umgesetzt, lässt sichso die Arealverschiebung der Baum-arten und die künftige Baumarten-verbreitung für den Alpen raum dar-stellen.Die Verbreitungsmodelle wurden fürdie Baumarten Fichte, Buche, Weiß-kiefer und Eiche berechnet. Die Me-thode ist eine Weiterentwicklungder Klimahüllen, mit welchen dasVorkommen einer Baumart in Ab-hängigkeit von Klimaparameternwie Jahresdurchschnittstemperaturund Jahresniederschlag dargestelltwird (Kölling 2007). Es wurden sieben saisonale Klimaparameterund einige Standortsparameter zurModellierung der Baumartenver-breitung verwendet. Mit sechs statistischen Modellierungsverfah-ren wurde die zukünftige Baum -artenverbreitung unter geändertenKlimaverhältnissen errechnet. Umden bekannten Stärken und Schwä-chen der Verfahren Rechnung zu tra-
gen, wurden die Ergebnisse der ein-zelnen Modelle nach statistischenKriterien zu einem Gesamtmodellaggregiert, welches die Übereinstim-mung der Modelle darstellt (Hane-winkel et al., 2012, Zimmermann etal., 2013). Die Darstellung der Gesamtmodellein den Abbildungen 2 bis 5 zeigenfür die kommenden 70 Jahre deut-liche Verschiebungen in der Ver -breitung der Baumarten und Verän-derungen in den Größen der Ver-breitungsgebiete. Demnach wird dieFichte deutlich an Areal verlieren,die Eiche und die Kiefer werden Flächen dazu gewinnen. Die Buchewird anfangs Areal gewinnen undgegen Ende des Simulationszeit -raumes wieder verlieren (Abbildung1). Für alle dargestellten Baumartenlässt sich eine Ausdehnung des Vorkommens in höhere Lagen fest-stellen.
Fichte verliert an FlächeDie Auswirkungen des Klimawan-dels auf die Waldvegetation äußern
abbildung 1: Modellierte Konkurrenzkraft der verschiedenen hauptbaumartenbis zum Jahr 2100 für europa (nach hanewinkel et al., 2012)
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
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Anteil
2010
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robert Jandl, thoMaS GSchWantner, niKlaUS ZiMMerMann
Die künftige Verbreitung der Baumarten im Simulationsmodell
B F W10 BFW-Praxisinformation Nr. 30 - 2012
abbildung 2:Fichtenverbreitungin drei aufeinanderfolgenden Zeiträumen
2021
–20
5020
51 –
2080
legende:
Die Modelle prognostizieren mit großer Übereinstimmung ein Vorkommen der Fichte
Die Modelle prognostizieren teilweise ein Vorkommender Fichte
Die Modelle ergeben geringe oder keine nennenswerten Fichtenvorkommen
abbildung 3: buchenverbreitungin drei aufeinanderfolgenden Zeiträumen
1991
–20
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legende:
Die Modelle prognostizieren mit großer Übereinstimmung ein Vorkommen der Buche
Die Modelle prognostizieren teilweise ein Vorkommender Buche
Die Modelle ergeben geringe oder keine nennenswerten Buchenvorkommen
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20Fichte Buche
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abbildung 4:eichenverbreitungin drei aufeinanderfolgenden Zeiträumen
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legende:
Die Modelle prognostizieren mit großer Übereinstimmung ein Vorkommen der Eiche
Die Modelle prognostizieren teilweise ein Vorkommender Eiche
Die Modelle ergeben geringe oder keine nennenswerten Eichenvorkommen
abbildung 5:Kiefernverbreitungin drei aufeinanderfolgenden Zeiträumen
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legende:
Die Modelle prognostizieren mit großer Übereinstimmung ein Vorkommen der Kiefer
Die Modelle prognostizieren teilweise ein Vorkommender Kiefer
Die Modelle ergeben geringe oder keine nennenswerten Kiefernvorkommen
Eiche Kiefer19
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B F W12 BFW-Praxisinformation Nr. 30 - 2012
sich in Veränderungen im Verbrei-tungsareal und können je nachBaumart zu einer Verringerung, aberauch zu einer Ausdehnung des Vor-kommens führen. Auf Standorten,auf welchen die Produktivität desWaldes derzeit durch eine kurze Ve-getationsperiode limitiert ist, kanneine Temperaturerhöhung zuWachstumszunahmen führen, fallsNiederschlag und Nährstoffe im aus-reichenden Maß vorhanden sind.Aller dings wird es auch Arealrück-gänge und Zuwachseinbußen geben. Nicht unerwartet wird davon dieFichte besonders stark betroffensein. Immerhin wird sie derzeit auf-grund ihrer wirtschaftlichen Rele-vanz deutlich außerhalb des natür-lichen Verbreitungsgebietes ange-baut. Die Flächenzugewinne derFichte treten vor allem in den Hoch-lagen in quantitativ bescheidenemUmfang auf. In den mittlerenHöhen lagen wird sich am Vorkom-men der Fichte an vielen Standortengar nichts ändern. Arealverluste sindvorwiegend an den Randbereichendes derzeitigen Verbreitungsgebie-tes zu erwarten. Sollte sich das Ver-breitungsgebiet der Fichte tatsäch-lich verändern, sind wirtschaftlicheEinbußen unvermeidlich, da mit an-deren Baumarten wohl kaum so er-folgreich gewirtschaftet werdenkann (Hanewinkel et al., 2012).
Die Gewinner: Eiche und Kiefer Ebenso erwartbar ist der Ausbau desAreals von Eiche und Kiefer. BeideBaumarten gewinnen unter wärme-ren und trockeneren Bedingungenan Konkurrenzkraft und erholen sichauch nach Trockenstress relativ rasch(Beck, 2010). Der anfängliche Erfolgder Buche währt den Simulations-ergebnissen zur Folge nur bis zurMitte des Jahrhunderts. Danachwird die Buche vielerorts zuneh-mend unter Trockenstress leiden.Die den Verbreitungskarten zugrun-
deliegenden Klimamodelle weisenab zirka 2060 einen deutlichen An-stieg des Erwärmungstrends auf. Un-ter den Klimamodellierern bestehtnoch Uneinigkeit, ob es sich dabeium ein Artefakt der Modelle handeltoder ob der Temperaturanstieg tat-sächlich zu erwarten ist.
DiskussionDie Verbreitungskarten der Baum-arten sollen in erster Linie als Dis-kussionsgrundlage dienen. Mit derangewendeten Methode werdenpotentielle Verbreitungen unter ge-änderten klimatischen Bedingungendargestellt. Dabei wird nicht berück-sichtigt, wie schnell eine Baumarttatsächlich wandern und neueAreale erschließen kann. Außerdemwird jede Baumart für sich allein be-trachtet ohne Berücksichtigung derKonkurrenz und allfälliger Synergienzwischen den Baumarten. Der Einfluss von Schadorganismenauf Waldökosysteme unter geänder-ten Klimabedingungen kann derzeitnoch nicht hinreichend simuliertwerden und wurde daher bei derErstellung der Verbreitungskartennicht einbezogen. Eine ganz ent-scheidende Rolle spielt der Faktor„Mensch“ für das Artenvorkommen. Durch geeignete waldbauliche Be-handlungen können Baumartenauch außerhalb ihres natürlichenVerbreitungsareales und damit imHauptverbreitungsgebiet von ande-ren Baumarten erfolgreich bewirt-schaftet werden, wenn die Konkur-renzverhältnisse entsprechend ge-steuert werden. Weitere Möglich-keiten, die noch nicht voll ausge-schöpft werden, liegen in der Wahlgeeigneter Herkünfte, mit welchendas Standortsspektrum von Baum-arten breiter gestaltet werden kann(Schüler et al., 2012b). Ganz beson-ders vordringlich ist die Erreichungeiner Wilddichte, mit der die ge-planten waldbaulichen Maßnahmenauch umsetzbar sind.Das BFW plant das Thema der zu-künftigen Baumartenverbreitungnoch weiter zu bearbeiten. Da derNordosten und Osten von Öster-reich am Rand des Gebietes liegt,der durch die Daten sätze der Wal-dinventuren in der Alpenregion re-präsentiert wird, sind möglicher-
weise Standortstypen in trocken-heitsgefährdeten Tieflagen nicht gutabgedeckt. Außerdem nutzen diederzeit verwendeten Verbreitungs-modelle die bodenkund lichen Infor-mationen, insbesondere die Wasser-speicherkapazität, nicht vollständigaus. Diesen Fragen soll in Folge -projekten nachgegangen werden.
DanksagungDie Verbreitungsmodelle wurdenvon Niklaus Zimmermann, ElianeMeier, Signe Normand und AchilleasPsomas an der WSL im Rahmen des Interreg-Projektes Manfred er-rechnet.
Literatur
Beck, W. (2010): Auswirkungen von Tro-ckenheit und Hitze auf den Waldzustandin Deutschland - waldwachstumskund -liche Ergebnisse der Studie im Auftragdes BMEL. DVFFA— Sektion Ertrags-kunde, Jahrestagung 2010
Hanewinkel, M.; Cullmann, D. A.; Schel-haas, M.-J.; Nabuurs, G.-J. & Zimmermann, N. E. (2012): Climatechange may cause severe loss in the eco-nomic value of European forest land.Nature Climate Change
Kölling, C. (2007): Klimahüllen für 27Wald baum arten. AFZ - Der Wald, 23,1242-1245
Schüler, S.; Züger, J.; Gebetsroither, E.;Jandl, R. (2012a): Wald im Klimawandel:Temperaturanstieg und sonst?? BFW-Praxisinformation 30: 5-8
Schüler, S.; Kapeller, S.; Huber, G.; Božič,G. (2012b): Optimierte Nutzung der ge-netischen Variation als Anpassungsmaß-nahme für die Forstwirtschaft. BFW-Praxisinformation 30: 13-15
Zimmermann, N. E.; Jandl, R.; Hane -winkel, M.; Kunstler, G.; Kölling, C.;Gasparini, P.; Breznikar, A.; Meier, E. S.;Normand, S.; Ulmer, U.; Gschwantner,T.; Veit, H.; Naumann, M.; Falk, W.; Mel-lert, K.; Rizzo, M.; Skudnik, M. ; Psomas,A. (2013): Potential future ranges of treespecies in the Alps. Kapitel 4. InTech, inDruck
Univ.-Doz. Dipl.-Ing. Dr. Robert Jandl, Dipl.-Ing.Dr. Thomas Gschwantner, Bundes forschungs -zentrum für Wald, Seckendorff-Gudent-Weg 8,1131 Wien;E-Mail: [email protected]
Dr. Niklaus Zimmermann, Eidgenössische For-schungsanstalt WSL, Zürcherstr. 111, 8903Birmens dorf, Schweiz
