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Vegetationsbeginn

Karte  (i)

Der Vegetationsbeginn stellt ein markantes Datum im Pflanzenkalender dar.  Für verschiedene phänologische Phasen (z. B. Apfelblüte vgl. Klimafolgenmonitoring NRW) lassen sich bereits in der Vergangenheit Verschiebungen feststellen. So spiegelt auch der Vegetationsbeginn durch sein früheres Auftreten im Jahr einprägsam die Auswirkungen des Klimawandels wider. Diese Entwicklung wird sich weiter fortsetzen.

Grundlagen

Der Vegetationsbeginn gibt den Jahrestag (Tag nach Jahresbeginn, Kalendertag), an dem die Vegetationsperiode für das Pflanzenwachstum beginnt, an. Die Berechnung des Vegetationsbeginns erfolgt basierend auf einer Wärmesumme, bei deren Überschreitung die Wachstumsphase für die Pflanzen beginnt. Die hier verwendete Wärmesumme und der so bestimmte Termin des Vegetationsbeginns kann als Mittelwert angesehen werden, der für viele Pflanzenarten gilt. Er wurde anhand des Austriebs der Stachelbeere kalibriert (DWD 2015). Es gibt aber auch Kulturen, deren Wachstumsphase einige Zeit früher oder später beginnen kann. Die räumliche Verteilung des Vegetationsbeginns entspricht in etwa der Verteilung der Lufttemperatur.

Datenbasis und Kartenerstellung

Die Datenerhebung und Auswertung der Beobachtungsdaten der Vergangenheit (1971-2000) sowie der Klimamodellsimulationen für die Zukunftszeiträume nahe  (2021-2050) und ferne Zukunft (2071-2100) wurden in Kooperation mit dem Deutschen Wetterdienst durchgeführt. Dabei wurde ein Klimamodellensemble aus 19 regionalen Modellen unter Zugrundelegung des A1B-Szenarios betrachtet. Die Vorgehensweise zur Kartenerstellung ist detailliert im Kapitel Methodik beschrieben (vgl. DWD 2015).

Kartenbeschreibung

Der Beginn der Vegetationsperiode im Mittel des Zeitraumes 1961-1990 zeigt eine der mittleren Lufttemperatur beziehungsweise der Höhenlage entsprechende Verteilung. Der früheste Zeitpunkt des Vegetationsbeginns tritt entlang der Niederungen im Rheintal auf und lag im Zeitraum 1961-1990 noch vor dem 26.03. Am spätesten, meist erst nach dem 15.04., beginnt üblicherweise die Wachstumsphase in den Höhenlagen des östlichen Sauerlandes (Rothaargebirge). Im Mittelwert für Nordrhein-Westfalen ergibt sich der Vegetationsbeginn für den 91. Kalendertag, also zum 01.04. (Abb. 1).

Abbildung 1: Mittlerer Vegetationsbeginn im Zeitraum 1961-1990 und Änderung des Vegetationsbeginns in den Perioden 2021-2050 und 2071-2100 bezogen auf den Referenzzeitraum 1961-1990 unter Annahme des Szenarios A1B und auf Basis eines Modellensembles (Datengrundlage: Deutscher Wetterdienst)

Die Ergebnisse der Projektionen für die Zukunftszeiträume zeigen eine einheitliche Entwicklung hin zu einem früheren Eintrittszeitpunkt des Vegetationsbeginns. So wird für den Zeitraum 2021-2050 eine Vorverlegung um 3 bis 11 Tage, für den Zeitraum 2071-2100 um 10 bis 21 Tage im Mittel über Nordrhein-Westfalen projiziert (Tab. 1).

Tabelle 1: Veränderung des Eintrittszeitpunktes des Vegetationsbeginns (in Tagen) im Mittel für Nordrhein-Westfalen in den Zukunftszeiträumen 2021-2050 und 2071-2100 im Vergleich zur Referenzperiode 1961-1990 (Datengrundlage: Deutscher Wetterdienst)

 

2021-2050
bezogen auf 1971-2000

2071-2100
bezogen auf 1971-2000

Änderung in Tagen

15. Perzentil

50. Perzentil

85. Perzentil

15. Perzentil

50. Perzentil

85. Perzentil

Vegetationsbeginn

-10,7

-6,4

-2,6

-21,3

-14,8

-9,9

 

Beim Betrachten der räumlichen Verteilung der Zukunftsprojektionen kann man für die ferne Zukunft 2071-2100 feststellen, dass in den Mittelgebirgsregionen, die bisher einen späteren Vegetationsbeginn zeigen, die Vorverlegung des Vegetationsbeginns deutlicher ausfällt als im restlichen Landesbereich (Abb. 1).

Fazit

Der Vegetationsbeginn wird zukünftig früher eintreten. Da sich bei höheren Temperaturen die Wachstumssphase der Pflanzen auch weiter in den Herbst verschiebt, wird sich die Vegetationsperiode insgesamt verlängern. Diese Verlängerung der Vegetationsperiode lässt sich auch schon in der Vergangenheit beobachten (vgl. Klimaatlas NRW).

Literatur

DWD - Deutscher Wetterdienst (Hrsg.) (2015): Deutscher Klimaatlas: Erläuterungen – Sektor Landwirtschaft - Vegetationsbeginn.

Länge der Vegetationsperiode

Karte  (i)

Die Länge der Vegetationsperiode, also die Phase des aktiven Pflanzenwachstums ist von großer Bedeutung für Flora und Fauna. Für verschiedene phänologische Phasen, wie auch die Länge der Vegetationsperiode (vgl. Klimafolgenmonitoring NRW) lassen sich bereits in der Vergangenheit Verschiebungen feststellen. Die zunehmende Länge der Vegetationsperiode spiegelt sowohl durch den früheren Vegetationsbeginn im Jahr als auch durch das spätere Ende der Vegetationszeit einprägsam die Auswirkungen des Klimawandels wider. Diese Entwicklung wird sich weiter fortsetzen.

Grundlagen

Die phänologische Vegetationszeit bezeichnet den Teil des Jahres, in dem Pflanzen aktiv wachsen. Die übrige Zeit des Jahres wird als Vegetationsruhe bezeichnet. Das Eintreten der phänologischen Vegetationszeit ist nicht an fixe Anfangs- und Enddaten im Jahr gebunden, sondern ergibt sich aus dem Zusammenspiel verschiedener Faktoren, wie z. B. der Temperatur und der Sonnenscheindauer. Die phänologische Vegetationszeit ist definiert als die Zeit zwischen der Blüte der Sal-Weide und der Blattverfärbung der Stieleiche: Kalendertag Blattverfärbung Stieleiche minus Kalendertag Blühbeginn Salweide = Länge der Vegetationszeit in Anzahl Tagen. Die Blüte der Sal-Weide liegt zwischen dem Vor- und Erstfrühling, die Blattverfärbung der Stieleiche entspricht dem Beginn des Spätherbstes. In den gemäßigten Breiten gibt bei ausreichender Wasserverfügbarkeit vor allem die Temperatur den Ausschlag für das Einsetzen der Vegetationsperiode. Lokale Gegebenheiten, wie z. B. Höhenstufen und Hanglage, beeinflussen die Länge der Vegetationsperiode zum Teil deutlich. Durch das Zusammenspiel der verschiedenen Einflüsse kommen starke Variationen zwischen den Jahren zustande.

Datenbasis und Kartenerstellung

Die Länge der Vegetationsperiode sowie die zugrunde liegenden Phänophasen der Blüte der Sal-Weide und der Blattverfärbung der Stieleiche werden in jährlicher Auflösung durch den Deutschen Wetterdienstes (DWD) bereitgestellt. In Deutschland hat der Deutsche Wetterdienst ein phänologisches Erhebungsnetz von derzeit ca. 1200 Beobachtungsstationen mit ebenso vielen Beobachtern (NRW aktuell etwa 120). Hiermit werden seit 1951 die Eintrittstermine von 159 Entwicklungsphasen, die sogenannten Phänophasen, wie z. B. Blattaustrieb, Blüte, Erntereife und Blattfall, verschiedener Pflanzen festgehalten. An den Stationen erfassen die ehrenamtlichen Mitarbeiter des DWD regelmäßig gemäß einer ausführlichen Arbeitsanleitung in einem festgelegten Beobachtungsgebiet die periodisch wiederkehrenden Wachstumsphasen verschiedener Pflanzenarten, die an für sie charakteristischen Wuchsorten stehen. Obwohl das Auswahlverfahren und die Verteilung der Stationen aus statistischer Sicht nicht repräsentativ sind, gibt das Erhebungssystem des DWD ein gutes Abbild der phänologischen Veränderungen wieder, die sowohl länderspezifische, als auch regional aussagekräftige Trends widerspiegeln. Der DWD interpoliert die Stationsdaten unter Berücksichtigung der Geländetopographie auf ein Raster von 1 km × 1 km, sodass sich Flächenkarten für NRW ergeben. Die Flächenkarten auf Jahresbasis werden zu zeitlichen Mittelwerten für 30-Jahres-Perioden aggregiert. Die Auswertung erfolgte für den Zeitraum 1981-2010.

Kartenbeschreibung

Wie bereits im Teil „Grundlagen“ beschrieben, zeichnen sich in den gemäßigten Zonen vor allem die Frühlingsphasen durch eine starke Korrelation mit der Temperatur aus (maßgeblich ist die Temperatur der einer Entwicklungsphase vorausgehenden 2-3 Monate). Das Muster der Vegetationslänge folgt daher stark dem Muster der Temperaturverteilung in NRW. Im Sauer- und Siegerland sowie der Eifel ist die Vegetationsperiode durch die kühleren Temperaturen im Gebirge deutlich kürzer als in den Tieflagen Nordrhein-Westfalens. In den Hochlagen des Sauerlandes werden zum Teil nur 180-190 Tage erreicht. Im Gegensatz dazu dauert die Vegetationsperiode am Niederrhein, an dem deutlich höhere Temperaturen herrschen, im Mittel über 220 Tage an. Damit ist dort die Vegetationsperiode um etwa einen Monat länger als in den Hochlagen des Sauerlandes. Durch kleinräumige Gegebenheiten, wie z. B. Höhenstufen und Hanglagen, kann es jedoch lokal zu deutlichen Abweichungen davon kommen. Im Mittel betrug die durchschnittliche Vegetationslänge pro Jahr in NRW im Zeitraum 1981-2010 214 Tage.

Abbildung 2: Mittlere jährliche Länge der Vegetationsperiode im Zeitraum 1981-2010 (Datengrundlage: Deutscher Wetterdienst)

Fazit

Die Veränderung der Vegetationslänge seit 1951 (s. Klimafolgenmonitoring NRW) zeigt eine Verlängerung der Vegetationsperiode um etwa 2 Wochen. Dies ist sowohl auf einen früheren Blühbeginn der Sal-Weide, als auch ein späteres Einsetzen des Blattfalls der Stieleiche im Jahresverlauf zurückzuführen. Diese Entwicklung wird sich weiter fortsetzten.