Waldzustandsmonitor

In Folge vergangener Dürresommer (z.B. 2003, 2015, 2018) kam es in den Wäldern Deutschlands und Europas zu einem vermehrten Absterben verschiedener Baumarten (Referenzen 1-3). Der Waldzustandsmonitor soll in diesem Zusammenhang den Zustand der Wälder in Deutschland und Europa flächendeckend visualisieren. Um dies zu ermöglichen wird mit Hilfe von Fernerkundungsdaten die Grünheit der Vegetation bestimmt und mit langjährigen Beobachtungen verglichen.
Die animierte Karte zeigt den zeitlichen Verlauf der relativen Grünheit für die Waldgebiete Deutschlands bzw. Europas während der Wachstumsperiode (Mai bis Ende Oktober) in zeitlichen Intervallen von 8 Tagen und mit einer räumlichen Auflösung von 231 m x 231 m. In der unteren Abbildung sind die dazu gehörenden Flächenanteile im zeitlichen Verlauf abgebildet. Dunkelrote bis orange Farben zeigen eine geringe Grünheit an, welche auf eine geringe Vitalität der Vegetation hindeuten kann. Dies kann z.B. durch Trockenstress in Folge langanhaltender Dürren entstehen, welche eine geringere photosynthetische Aktivität der Blattmasse sowie im Extremfall eine Nadel- bzw. (frühzeitige) Laubverfärbung oder gar ein Absterben bewirken. Blaue Farben repräsentieren eine überdurchschnittlich hohe Grünheit, welche in der Regel auf eine hohe Vitalität der Bäume hinweist.
Um die Grünheit der Vegetation abzubilden verwendet der Waldzustandsmonitor den NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), welcher sich der Reflektanz im Rot- und Nahinfrarotspektrum der beobachteten Oberflächen bedient. Photosynthetisch aktive, vitale Blätter haben eine deutlich höhere Reflektanz im Nahinfrarotbereich im Vergleich zu roten Wellenlängen. Aus diesem Grund erscheint gesunde Blattmasse unserem Auge in einer grünen Farbe. Absterbende Blätter hingegen haben eine deutlich erhöhte Reflektanz im roten Spektralbereich, weshalb diese unserem Auge in verschiedenen Orange-, Rot- und Brauntönen erscheint.
Um aktuelle NDVI-Werte in Bezug zu vergangenen Beobachtungen zu setzen wird im Waldzustandsmonitor eine modifizierte Version des standardisierten Vegetationsindex berechnet (Referenzen 4-5). Dadurch wird der NDVI eines bestimmten Ortes und Zeitabschnittes (Tag des Jahres) ins Verhältnis zu den über alle Jahre für diesen Jahrestag gemessenen Werte gesetzt (siehe Referenz 5). Dunkelrote Farben repräsentieren den niedrigsten gemessenen NDVI im Vergleich zum Referenzzeitraum (2003 bis heute), dunkelblaue Farben den höchsten gemessenen Wert. Aufgrund der räumlichen Auflösung von 231 m x 231 m sollte die Interpretation niedriger Werte im Hinblick auf kleinskalige Prozesse vorsichtig erfolgen, da dies nicht zwangsläufig ein Absterben von Bäumen anzeigt, sondern lediglich eine mögliche Stresssituation der Vegetation welche im Extremfall zum Absterben führen kann. Auf Flächen mit einer niedrigen NDVI-Variabilität über den Referenzzeitraum, weisen dunkelrote Farben nicht zwangsläufig auf eine Stresssituation hin.


Koordination: Dr. Allan Buras
e-mail: buras[at]wzw.tum.de

Waldzustand 2019

Info:

Hier finden Sie Links zu dem europäischen Waldzustandsmonitor und den vorausgegangen Dürresommern:

  • WZM Europa

 

Referenzen:
1. Allen, C. D., Macalady, A. K., Chenchouni, H., Bachelet, D., McDowell, N., Vennetier, M., Kitzberger, T., Rigling, A., Breshears, D. D., Hogg, E. H. (Ted), Gonzalez, P., Fensham, R., Zhang, Z., Castro, J., Demidova, N., Lim, J.-H., Allard, G., Running, S. W., Semerci, A. and Cobb, N., 2010: A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests, For. Ecol. Manag., 259(4), 660–684, doi:10.1016/j.foreco.2009.09.001.
2. Buras, A., Schunk, C., Zeiträg, C., Herrmann, C., Kaiser, L., Lemme, H., Straub, C., Taeger, S., Gößwein, S., Klemmt, H.-J. and Menzel, A., 2018: Are Scots pine forest edges particularly prone to drought-induced mortality?, Environ. Res. Lett. [online] Available from: iopscience.iop.org/10.1088/1748-9326/aaa0b4.
3. Gößwein, S., Lemme, H., Buras, A., Schunk, C., Menzel, A., Straub, C., Mette, T. and Taeger, S., 2017: Kiefernschäden in Bayern, LWF Aktuell, 112, 12–13.
4. Anyamba, A. and Tucker, C. J., 2012: Historical perspective of AVHRR NDVI and vegetation drought monitoring, Remote Sens. Drought Innov. Monit. Approaches, 23.
5. Buras, A., Rammig, A., Zang, C.S., 2019:  Quantifying impacts of the drought 2018 on European ecosystems in comparison to 2003. arxiv.org/abs/1906.08605


Förderung: Der Waldzustandsmonitor entstand im Rahmen des Bayerischen Klimaforschungsnetzwerks bayklif, gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst