Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Waldökosysteme durchgeführt. Ziel des Projektes DENDROKLIMA ist die Analyse der Anpassungsfähigkeit bedeutsamer Baumarten an sich ändernde Umweltbedingungen und damit der Wirkungen des Klimawandels auf das Baumwachstum. Methodisch wird das Vorhaben realisiert durch die Verknüpfung vielfältiger dendrochronologischer Daten forstlicher Dauerbeobachtungsflächen in Deutschland mit meteorologischen Beobachtungsdaten, der Ableitung physiologischer Beziehungen und deren Verallgemeinerung mit prozess-basierten und statistischen Modellen. Das Teilprojekt 3 befasst sich mit der Untersuchung dendrochronologischer Daten und intensiven Analysen zum Zusammenhang zwischen Witterungsverlauf und Wachstumsreaktion. Die Ergebnisse liefern die Grundlage für die Anpassung und Verfeinerung von Wachstumsmodellen und Wachstumsprojektionen unter Klimawandel. 1. Beprobung und Analyse der Jahrringdaten und des Bodens (Bestimmung der pF-Kurven) der 22 Level II Flächen (10 Eichen- plus 12 Kieferstandorte); Termin: Monat 12 des Projektes. 2. Aufnahme der Bestandes- und Bodendaten auf dem Telegrafenberg; Termin: Monat 3 des Projektes. 3. Aufbereitung der meteorologischen Daten der Level-II-Flächen bis zum Jahr 2015 und der Modellierung der verfügbaren Wasserkapazität mithilfe der pF-Kurven für die 22 Level II - Standorte und den Telegrafenberg; Termin: Monat 12 des Projektes. 4. Messung und Erstellung der Jahrringchronologien der Level II Flächen und Bestimmung der Regressionsparameter des Modells CLIMTREG der Jahrringdaten; Termin: Monat 12 des Projektes. 5. Modellevaluierung, Sensitivitätsanalyse und Modellanpassung des statistischen Modells CLIMTREG; Termin: Monat 18 des Projektes. 6. Dendroklimatologische Analyse auf Sensitivität, Autokorrelation, Weiserjahre und Witterungs-Wachstums-Beziehungen; Monat 21 des Projektes. 7. Klimaszenarioanalyse und -vergleich zwischen CLIMTREG und 4C (M8); Erarbeitung mindestens einer gemeinsamen Publikation der Projektpartner (M9); Termin: Monat 24 des Projektes.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Ergebnisdarstellung: Korrelationsanalysen zeigen, dass die Kiefern NO-Deutschlands bezüglich ihrer Holzanatomie teils eher Feuchte-sensitiv oder eher Temperatur-sensitiv reagieren. Die Größe der Frühholzgefäße von Eichen wird nicht nur durch Frühjahrswitterung bestimmt, signifikante Korrelationen deuten auch einen Einfluss der Sommermonate auf die Frühholzstrukturen an. Während Jahrringbreite und Zellstrukturen deutliche Klimasignale des Vorjahres aufweisen, sind die Isotopenverhältnisse des Kohlenstoffs schwächer und die des Sauerstoffs so gut wie gar nicht vom Vorjahresverhältnissen beeinflusst. d13C-Chronologien von Kiefern in Mecklenburg, fernab der Braunkohle- und Industriereviere der Lausitz und Mitteldeutschlands, zeigen zwischen 1940 und 1992 deutliche Reaktionen auf SO2-Emissionen. Im d13C- der Eichen sind SO2-Effekte nachweisbar. Durch diese Effekte kommt es zu einer deutlichen Überschätzung der intrinsischen Wassernutzungskapazität (WUEi) bei den Kiefern. Im Vergleich zu publizierten Daten ungeschädigter Standorte liegen die aus d13C-Werten abgeleiteten Anstiege um bis zu 8% höher. Bezogen auf den Mittelwert von 1900-1910 hat sich die WUEi SO2-beeinflusster nordostdeutscher Kiefern scheinbar um mehr als 30% erhöht. Der Anstieg der WUEi vonKiefern eines unbelasteten Standorts (Waren, Müritz) zeigte dagegen eine Erhöhung von etwas mehr als 20%, was sich mit internationalen Studien (Frank et al. 2015) deckt. Der Trendverlauf der WUEi für die Eichen nordostdeutscher Standorte entsprach ebenfalls bereits den bekannten Veröffentlichungen aus anderen Regionen. Für bessere Abschätzungen der Trendverläufe der WUEi von Kiefern und anderen Nadelbäumen während des 20. Jahrhunderts ist der Einfluss von Emissionen wie SO2, NOx etc. zu berücksichtigen (insbesondere für den Zeitraum 1940 bis 1992). Aufgabenbeschreibung: Dieses Teilprojekt analysiert die Verhältnisse der stabilen Isotope Kohlenstoff und Sauerstoff in Jahrringen. Auf Basis bekannter Isotopenfraktionierungsprozesse bei der pflanzlichen Photosynthese erlauben die Messdaten Abschätzungen über zeitliche Trends von Transpiration und intrinsischer Wassernutzungseffizienz der untersuchten Baumarten. In Kombination mit Holzstruktur- und Holzzuwachsmessungen werden diese Daten genutzt für eine detaillierte Evaluierung der Modelldynamiken und Modellverbesserungen sowohl statistischer als auch prozess-basierter Waldwachstumsmodelle der Projektpartner. um eine umfassende Abschätzung der Sensitivität der Kohlenstoffflüsse in Bezug zu Klima, Boden und atmosphärischer CO2-Konzentration zu ermöglichen und eine verbesserte Abschätzung des zukünftigen Baumwachstums gewährleisten. Massenspektrometrische Probenaufarbeitung (Zelluloseaufschluss, Einwaage), Jahrringisotopenmessungen (d13C und d18O) für den Zeitabschnitt 1850 bis 2015. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, das künftige Wachstum von Waldkiefern und Traubeneichen ausgewählter Bestände in Deutschland unter sich änderndem Klima realitätsnah zu simulieren und damit künftige Auswirkungen des Klimawandels auf das Baumwachstum, insbesondere unter Trockenstress, aufzuzeigen. Um dies zu erreichen, wird das prozess-basierte Waldwachstumsmodell 4C mittels langer Reihen von Baumringdaten (Isotope des Kohlenstoffs & Sauerstoffs, holzanatomische Merkmale, Jahrringbreiten) hinsichtlich der Beschreibung der Photosynthese und des Wasserhaushalts ausgebaut. Für das Prozessverständnis werden hier regionale Daten benötigt (Telegrafenberg, Potsdam), währenddessen für die Generalisierung der Prozesse überregionale Daten (Level-II-Flächen, deutschlandweit) unabdingbar sind. Zusätzlich wird ein Vergleich der Reaktionsfähigkeit des regressions-basierten Modells CLIMTREG mit dem prozess-basierten Modell 4C durchgeführt, um die Vor- und Nachteile der Anwendung statistischer und prozess-basierter Modelle herauszuarbeiten. Abschließend werden an den ausgewählten Beständen beide Baumarten mit beiden Modellen unter künftigem Klima simuliert, um die Bandbreite möglicher Reaktionen der Baumarten in Zukunft aufzuzeigen.