The thesis proposal deals with mapping weather-affected changes in soil moisture over time. This is to visualize where and when soils would be subject to severe rutting and compaction under forest operations. The approach taken is modular by connecting temporal hydrothermal processes dealing with soil wetting, drying, freezing, and thawing to spatially anticipated locations of dry versus wet soil drainage conditions. The temporal variations within specific textured soils can be modeled at daily resolution based on air temperature, and precipitation (rain, snow) data. This is done with the Forest Hydrology Model (ForHyM). The spatial variations can be derived from LiDAR-generated bare-ground elevation surfaces at 1 m resolution by way of the newly developed metric depth-to-water index (DTW), for which DTW less than 10 , 10-25, 25-50, 50-100, greater than 100 cm indicates very poor, poor, imperfect, moderately well and well drainage conditions, respectively. The results of doing so will be illustrated for forested areas in Northern and Central New Brunswick in reference to actual forest harvesting and wood forwarding tracks. The attempt is to generalize the methodology for weather-dependent and geospatially base forecasting of soil conditions to better enable forest operation planning as seasons change from dry to wet and from wet to dry within seasons and from year to year.
<p>Waldzustand: Kronenverlichtung</p><p>Wälder sind Lebensraum für Pflanzen und Tiere, filtern Schadstoffe aus der Luft, schützen vor Erosion und Lawinen, wirken regulierend im Wasserhaushalt, dienen dem Menschen als Ort für Erholung und liefern den Rohstoff Holz. Diese vielfältigen Funktionen im Naturhaushalt und für den Menschen können nur gesunde Wälder erfüllen. Die Kronenverlichtung zeigt den Gesundheitszustand von Waldbäumen an.</p><p>Ergebnisse der Waldzustandserhebung</p><p>Die Abbildung „Entwicklung der mittleren Kronenverlichtung“ zeigt die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=mittlere_Kronenverlichtung#alphabar">mittlere Kronenverlichtung</a> für die vier Hauptbaumarten in deutschen Wäldern sowie für die Kategorie „Gesamt/alle Baumarten“. Diese erfasst neben den Hauptbaumarten auch andere Laub- und Nadelbaumarten. Je kleiner die Werte für die Kronenverlichtung ausfallen – also je belaubter oder benadelter die Baumkronen – desto besser ist der Kronenzustand. Während bei den meisten Baumarten in den Jahren von 1990 bis 2017 überwiegend kein klarer Trend der Verbesserung oder Verschlechterung des Kronenzustands zu erkennen war, erhöhte sich die Kronenverlichtung in den Folgenjahren bis 2020 deutlich und ist auch aktuell auf einem vergleichbar hohen Niveau. Im Jahr 2023 lag die mittlere Kronenverlichtung der Buche bei 29 %; bei der Eiche bei 28 %. Die Fichte wies eine mittlere Kronenverlichtung von 29 % auf. Die Kiefer ist seit Beginn der 1990er Jahre die Hauptbaumart mit der geringsten Kronenverlichtung. Die mittlere Kronenverlichtung der Kiefer betrug im Jahr 2023 rund 22 %. Weitere Informationen zur Kronenverlichtung und zum Waldzustand finden Sie in den vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BMEL#alphabar">BMEL</a>) veröffentlichten Themenseite zur<a href="https://www.bmel.de/DE/themen/wald/wald-in-deutschland/waldzustandserhebung.html">Waldzustandserhebung</a>(WZE).</p><p>Ursachen der Kronenverlichtung als Wirkungskomplex</p><p>Generell lassen sich die Kronenverlichtung und andere Schadsymptome an Waldbäumen nicht eindeutig auf einzelne Einflussfaktoren zurückführen. Es ist davon auszugehen, dass immer verschiedene abiotische und biotische, also vom Menschen verursachte und natürliche Faktoren als Schadursachen zusammenwirken. Wichtige Einflussgrößen sind:</p><p>Im Jahr 2020 erreichte die Kategorie „Gesamt/alle Baumarten“ den bislang höchsten Wert für die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=mittlere_Kronenverlichtung#alphabar">mittlere Kronenverlichtung</a> seit Beginn der Erhebung im Jahr 1984. Durch die feuchtere Witterung des Jahres 2021 hat sich der Zustand der Kategorie „Gesamt/alle Baumarten“ leicht verbessert. Es ist jedoch nicht von einer generellen Erholung auszugehen, da die Waldökosysteme vielerorts langfristig geschädigt sind. Die mittlere Kronenverlichtung der Laubbäume liegt aktuell innerhalb der Schwankungsbreite der letzten 20 Jahre. Bei den Arten Kiefer und Fichte hat die mittlere Kronenverlichtung seit 2017 stark zugenommen.</p><p>Die in einigen Regionen Deutschlands eingetretenen schweren Waldschäden durch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Drre#alphabar">Dürre</a> und Schädlingsbefall werden durch den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a> „mittlere Kronenverlichtung“ nicht abgebildet. Die noch nie so hohen Absterberaten der Fichte im Jahr 2020, wie in den<a href="https://www.bmel.de/SharedDocs/Downloads/DE/_Wald/ergebnisse-waldzustandserhebung-2020.html">Ergebnissen der Waldzustandserhebung 2020</a>dokumentiert, gaben jedoch einen Hinweis darauf.</p><p>Methodik der Waldzustandsbewertung</p><p>Die Bundesländer erheben jährlich den Waldzustand auf einem systematischen Stichprobennetz im Raster von 16 × 16 Quadratkilometer. Das Thünen-Institut für Waldökosysteme berechnet daraus das Ergebnis für Deutschland insgesamt. Um den Gesundheitszustand der einbezogenen Probebäume zu bewerten, schätzen Forstexperten vom Boden aus die Nadel- oder Blattverluste als Abweichungen von voll belaubten Baumkronen ein. Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=mittlere_Kronenverlichtung#alphabar">mittlere Kronenverlichtung</a> ist der gewichtete Mittelwert der in 5-Prozent-Stufen geschätzten Kronenverlichtung aller Probebäume. Daneben werden weitere Schadsymptome erfasst. Die Erhebung erfolgt nach dem bundesweit abgestimmten<a href="https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dn059504.pdf">Leitfaden</a>zur Waldzustandserhebung.</p><p>Ein Teil der Daten wird an das Internationale Kooperativprogramm zur Bewertung und Überwachung der Wirkung von Luftschadstoffen auf Wälder (ICP Forests) der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UNECE#alphabar">UNECE</a>) übermittelt. Das dafür europaweit abgestimmte Erhebungsverfahren wird in Teil IV des<a href="https://www.icp-forests.net/monitoring-and-research/icp-forests-manual">Methodenhandbuchs</a>des ICP Forests näher beschrieben.</p>
Der Datenspeicher Wald enthält naturale Informationen über den Gesamtwald und Bewirtschaftungsdaten über den Landeswald. Der DSW dient sowohl behördlichen als auch betrieblichen Aufgaben. Die kleinste räumliche Einheit ist der Bestand.
Im Zuge des Klimawandels steigt der Informationsbedarf zur Vitalitätsentwicklung von Wäldern und Baumarten und deren Reaktionen auf Störungsereignisse wie Sturm oder Kalamitäten. Da detaillierte Information häufig fehlen, sind die zahlreich verbreiteten Abschätzungen hierzu teils widersprüchlich und spekulativ. Parallel zur terrestrischen Waldzustandserfassung ist die forstliche Fernerkundung bemüht, diese Informationslücke zu schließen. Allerdings ist die Unterscheidung von Baumarten und deren Vitalitätszustand noch immer problematisch. Zur Erhebung dieser Messwerte fehlen belastbare baumphysiologisch belegte Zusammenhänge. Dafür bieten sich Verfahren der Fernerkundung an, wenn über eine rein empirische Erhebung hinaus die Ableitung baumphysiologischer Parameter gelingt. Mit dem aktuellen Forschungsvorhaben soll eine Brücke zwischen den modernen Möglichkeiten der forstlichen Fernerkundung und Gehölzphysiologie geschlagen werden. Ein im Wald installierter 40 m hoher Drehkran am GFZ TERENO-Forschungsstandort im Raum Demmin bietet dabei für FeMoPhys einzigartige Möglichkeiten. Das Vorhaben verfolgt folgende Ziele: 1. Untersuchung von Zusammenhängen zwischen stressbedingten, physiologischen Veränderungen in Baumkronen, Stamm und Wurzeln und deren Quantifizierbarkeit durch 'Messung von außen' 2. Verknüpfung des methodischen Knowhow der baumphysiologischen Diagnostik und den Verfahren der hyper-/multispektralen und thermalen Diagnostik von Baumkronen 3. Identifikation klimasensitiver Areale auf der Basis von Flächendaten und baumphysiologischen Untersuchungen speziell für Hauptbaumarten 4. Entwicklung eines einfach zugänglichen Informationsproduktes zum baumartenspezifischen Waldzustand. Das Projekt will einen Forest Vulnerability Index anvisieren, der Zielgrößen wie Anfälligkeit für Insektenbefall und Dürreschäden ausgibt. Dieser und weitere Indizes können kombiniert werden, und so helfen, Risikos für Kaskadeneffekte und die Überschreitung von Kipppunkten abzuschätzen.
Neue Ansätze in digitalem Wald-Monitoring, Aufbereitung und der digitalen Bereitstellung von räumlich und zeitlich hochaufgelösten Daten zu Wuchsleistung, Stress, und Waldschäden sind dringend erforderlich, um die Auswirkungen mehrerer und kombinierter Stressfaktoren auf das Funktionieren von Waldökosystemen und den damit verbundenen Ökosystemleistungen besser und auch schneller beurteilen zu können. Das Verbundvorhaben WALD-Puls setzt sich aus zwei integrierten Teilvorhaben zusammen. Ziel des ersten Teilvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines Wald-Monitoring Systems, das in Nahe-Echtzeit und räumlich verteilt boden- als auch satellitengestützte Daten sammelt und verknüpft, um dadurch die Risikoabschätzung zu verbessern und langfristige Projektionen zu unterstützen - von der Wurzel bis zur Krone - vom Einzelbaum zum Bestand - vom Bestand zum Waldökosystem. Ziel des zweiten Teilvorhabens ist den bereits bestehenden Waldzustandsmonitor (WZM) bzgl. der räumlichen Auflösung und der zeitlichen Latenz zu verbessern, zusätzliche Produkte einschließlich Frühwarnindikatoren bereitzustellen um darauf basierend ein deutschlandweites, digitales Waldzustandsmonitoring aufzubauen. Beide TVs sollen durch ein integratives Arbeitspaket schließlich miteinander verknüpft werden, um durch iterative Optimierung maximale Synergien zu erzielen. Den traditionellen Blick von unten in die Baumkronen wird in WALD-Puls um den informierten Blick von oben erweitert. Echtzeitdaten des Baumwachstums werden mit Satellitendaten verschnitten, ermöglichen eine flächenhafte, hochaufgelöste Risikobewertung und werden direkt über eine Web-Plattform und ein gekoppeltes, automatisiertes Frühwarnsystem (z.B. SMS) Waldbewirtschafter*innen und anderen Interessent*innen zur Verfügung gestellt.
Neue Ansätze in digitalem Wald-Monitoring, Aufbereitung und der digitalen Bereitstellung von räumlich und zeitlich hochaufgelösten Daten zu Wuchsleistung, Stress, und Waldschäden sind dringend erforderlich, um die Auswirkungen mehrerer und kombinierter Stressfaktoren auf das Funktionieren von Waldökosystemen und den damit verbundenen Ökosystemleistungen besser und auch schneller beurteilen zu können. Das Verbundvorhaben WALD-Puls setzt sich aus zwei integrierten Teilvorhaben zusammen. Ziel des ersten Teilvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines Wald-Monitoring Systems, das in Nahe-Echtzeit und räumlich verteilt boden- als auch satellitengestützte Daten sammelt und verknüpft, um dadurch die Risikoabschätzung zu verbessern und langfristige Projektionen zu unterstützen - von der Wurzel bis zur Krone - vom Einzelbaum zum Bestand - vom Bestand zum Waldökosystem. Ziel des zweiten Teilvorhabens ist den bereits bestehenden Waldzustandsmonitor (WZM) bzgl. der räumlichen Auflösung und der zeitlichen Latenz zu verbessern, zusätzliche Produkte einschließlich Frühwarnindikatoren bereitzustellen um darauf basierend ein deutschlandweites, digitales Waldzustandsmonitoring aufzubauen. Beide TVs sollen durch ein integratives Arbeitspaket schließlich miteinander verknüpft werden, um durch iterative Optimierung maximale Synergien zu erzielen. Den traditionellen Blick von unten in die Baumkronen wird in WALD-Puls um den informierten Blick von oben erweitert. Echtzeitdaten des Baumwachstums werden mit Satellitendaten verschnitten, ermöglichen eine flächenhafte, hochaufgelöste Risikobewertung und werden direkt über eine Web-Plattform und ein gekoppeltes, automatisiertes Frühwarnsystem (z.B. SMS) Waldbewirtschafter*innen und anderen Interessent*innen zur Verfügung gestellt.
Neue Ansätze in digitalem Wald-Monitoring, Aufbereitung und der digitalen Bereitstellung von räumlich und zeitlich hochaufgelösten Daten zu Wuchsleistung, Stress, und Waldschäden sind dringend erforderlich, um die Auswirkungen mehrerer und kombinierter Stressfaktoren auf das Funktionieren von Waldökosystemen und den damit verbundenen Ökosystemleistungen besser und auch schneller beurteilen zu können. Das Verbundvorhaben WALD-Puls setzt sich aus zwei integrierten Teilvorhaben zusammen. Ziel des ersten Teilvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines Wald-Monitoring Systems, das in Nahe-Echtzeit und räumlich verteilt boden- als auch satellitengestützte Daten sammelt und verknüpft, um dadurch die Risikoabschätzung zu verbessern und langfristige Projektionen zu unterstützen - von der Wurzel bis zur Krone - vom Einzelbaum zum Bestand - vom Bestand zum Waldökosystem. Ziel des zweiten Teilvorhabens ist den bereits bestehenden Waldzustandsmonitor (WZM) bzgl. der räumlichen Auflösung und der zeitlichen Latenz zu verbessern, zusätzliche Produkte einschließlich Frühwarnindikatoren bereitzustellen um darauf basierend ein deutschlandweites, digitales Waldzustandsmonitoring aufzubauen. Beide TVs sollen durch ein integratives Arbeitspaket schließlich miteinander verknüpft werden, um durch iterative Optimierung maximale Synergien zu erzielen. Den traditionellen Blick von unten in die Baumkronen wird in WALD-Puls um den informierten Blick von oben erweitert. Echtzeitdaten des Baumwachstums werden mit Satellitendaten verschnitten, ermöglichen eine flächenhafte, hochaufgelöste Risikobewertung und werden direkt über eine Web-Plattform und ein gekoppeltes, automatisiertes Frühwarnsystem (z.B. SMS) Waldbewirtschafter*innen und anderen Interessent*innen zur Verfügung gestellt.
Im Zuge des Klimawandels steigt der Informationsbedarf zur Vitalitätsentwicklung von Waldbeständen, zu Baumarten, zu Folgereaktionen von Störungsereignissen wie z.B. Sturm, Kalamitäten, Da detaillierte Information häufig fehlen, sind die zahlreich verbreiteten Abschätzungen hierzu widersprüchlich und spekulativ. Parallel zur terrestrischen Waldzustandserfassung ist die forstliche Fernerkundung seit mehreren Jahrzehnten bemüht, diese Informationslücke zu schließen. Allerdings ist die Unterscheidung von Baumarten bzw. -gattungen und deren Zustand noch immer problematisch. Zur Erhebung dieser Messwerte fehlen u.a. belastbare baumphysiologisch belegte Zusammenhänge. Dafür bieten sich Verfahren der Fernerkundung an, wenn über eine rein empirische Erhebung hinaus die Ableitung baumphysiologischer Parameter gelingt. Vor diesem Hintergrund soll mit dem aktuellen Forschungsvorhaben eine Brücke zwischen den modernen Möglichkeiten der forstlichen Fernerkundung und Gehölzphysiologie geschlagen werden. Ein im Wald installierter 40 m hoher Drehkran am GFZ TERENO-Forschungsstandort im Raum Demmin (Mecklenburg-Vorpommern) bietet dabei für FEMOPHYS einzigartige Möglichkeiten. Das Forschungsvorhaben verfolgt folgende Zielstellungen: 1. Untersuchung von Zusammenhängen zwischen stressbedingten, physiologischen Veränderungen in Baumkronen, Stamm und Wurzeln und deren Quantifizierbarkeit durch 'Messung von außen' 2. Verknüpfung des methodischen Knowhow der baumphysiologischen Diagnostik und den Verfahren der hyper-/multispektralen und thermalen Diagnostik von Baumkronen 3. Identifikation klimasensitiver Areale auf der Basis von Flächendaten und baumphysiologischen Untersuchungen speziell für Hauptbaumarten 4. Entwicklung eines einfach zugänglichen Informationsproduktes zum baumartenspezifischen Waldzustand Das Projekt will einen Forest Vulnerability Index anvisieren, der Zielgrößen wie z.B. Anfälligkeit für Insektenbefall und Dürre-Schäden ausgibt.
Im Zuge des Klimawandels steigt der Informationsbedarf zur Vitalitätsentwicklung von Wäldern und Baumarten und deren Reaktionen auf Störungsereignisse wie Sturm oder Kalamitäten. Da detaillierte Information häufig fehlen, sind die zahlreich verbreiteten Abschätzungen hierzu teils widersprüchlich und spekulativ. Parallel zur terrestrischen Waldzustandserfassung ist die forstliche Fernerkundung bemüht, diese Informationslücke zu schließen. Allerdings ist die Unterscheidung von Baumarten und deren Vitalitätszustand noch immer problematisch. Zur Erhebung dieser Messwerte fehlen belastbare baumphysiologisch belegte Zusammenhänge. Dafür bieten sich Verfahren der Fernerkundung an, wenn über eine rein empirische Erhebung hinaus die Ableitung baumphysiologischer Parameter gelingt. Mit dem aktuellen Forschungsvorhaben soll eine Brücke zwischen den modernen Möglichkeiten der forstlichen Fernerkundung und Gehölzphysiologie geschlagen werden. Ein im Wald installierter 40 m hoher Drehkran am GFZ TERENO-Forschungsstandort im Raum Demmin (MV) bietet dabei für FeMoPhys einzigartige Möglichkeiten. Das Vorhaben verfolgt folgende Ziele: 1. Untersuchung von Zusammenhängen zwischen stressbedingten, physiologischen Veränderungen in Baumkronen, Stamm und Wurzeln und deren Quantifizierbarkeit durch 'Messung von außen' 2. Verknüpfung des methodischen Knowhow der baumphysiologischen Diagnostik und den Verfahren der hyper-/multispektralen und thermalen Diagnostik von Baumkronen 3. Identifikation klimasensitiver Areale auf der Basis von Flächendaten und baumphysiologischen Untersuchungen speziell für Hauptbaumarten 4. Entwicklung eines einfach zugänglichen Informationsproduktes zum baumartenspezifischen Waldzustand Das Projekt will einen Forest Vulnerability Index anvisieren, der Zielgrößen wie Anfälligkeit für Insektenbefall und Dürreschäden ausgibt. Dieser und weitere Indizes können kombiniert werden, und so helfen, Risikos für Kaskadeneffekte und die Überschreitung von Kipppunkten abzuschätzen.
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