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Waldbrandgefahr

Karte  (i)

Die im Klimawandel zunehmende Lufttemperatur und jahreszeitliche Verschiebung des Niederschlages können Auswirkungen auf die Waldbrandgefahr haben. Die Waldbrandgefahr wird während der gefährdungsrelevanten Monate März bis Oktober betrachtet. In der Vergangenheit trat im langjährigen Mittel nur an wenigen Tagen im Jahr eine Waldbrandgefährdung auf.  Dennoch lässt sich in der Vergangenheit bereits eine leichte Zunahme der Tage mit Waldbrandgefährdung belegen (vgl. Klimafolgenmonitoring). Aus den Zukunftsprojektionen kann hingegen im Jahresmittel kein eindeutiger Trend abgeleitet werden, da einige Modelle eine Zunahme zeigen, andere eine Abnahme. Für die Monate Juli und August wird hingegen von fast allen Modellen eine Zunahme und damit eine Erhöhung der Waldbrandgefahr projiziert.

Grundlagen

Die Waldbrandgefahr wird auf Basis des kanadischen Fire Weather Index (FWI) angegeben. Als Grundlage zur Bestimmung dienen die Mittagswerte der Lufttemperatur, der relativen Feuchte und der Windgeschwindigkeit sowie die 24-stündig aufsummierte Niederschlagsmenge. Als Referenzbaumart wird die Kiefer herangezogen. Der FWI wird in einer fünfstufigen Skala (Stufe 1 = sehr gering, Stufe 5 = sehr hoch) angegeben. Die Stufen stellen dabei ein Maß für die Feuerintensiät und den Bekämpfungsaufwand dar. In den meisten Bundesländern wird erst bei Erreichen der Warnstufe 4 begonnen, verstärkt Präventionsmaßnahmen einzuleiten. Daher werden hier zur Beschreibung der Waldbrandgefährdung die Werte ab Überschreitung der Stufe 4 dargestellt. Da die Kiefer in Deutschland als zünd- und brennfähiger als andere Baumarten gilt, wird aus forstlicher Sicht ein worst-case-Szenario abgebildet (DWD 2015).

Datenbasis und Kartenerstellung

Die Datenerhebung und Auswertung der Beobachtungsdaten der Vergangenheit (1961-1990) 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

In der aktuellen Situation von 1961-1990 wird entlang der Rheinschiene (Abb. 1) mit meist über 25 Tagen pro Jahr die höchste Anzahl an Tagen mit Überschreitung der Waldbrandindexstufe 4 erreicht. Die Höhenlagen (vor allem Sauerland) weisen geringere Werte als die Niederrheinische Bucht, das Niederrheinische Tiefland sowie die Westfälische Bucht auf. Somit ist aktuell insbesondere in den Gebieten mit hohem Waldbestand, wie in den Mittelgebirgsregionen, von einem eher geringen Waldbrandrisiko auszugehen. Kleinräumiger betrachtet gibt es jedoch auch schon heute Gebiete, die ein deutlich höhres Waldbrandrisiko aufweisen: beispielsweise die Haard oder Hohe Mark. Dort wirken sich, zusätzlich zu den klimatischen Gegebenheiten, Faktoren, wie ein hoher Kiefernanteil sowie sandige (trockene) Böden, auf die Waldbrandgefährdung aus. Sodass es während in Jahren mit einem überdurchschnittlich trockenem Frühjahr oder heißem Sommer zu starken Waldbrandgefähdungslagen kommen kann.

Abbildung 1: Mittlere jährliche Anzahl von Tagen mit Überschreitung der Waldbrandindexstufe 4 im Zeitraum 1961-1990 in NRW sowie deren zukünftige Änderung in den Zeiträumen 2021-2050 und 2071-2100 bezogen auf die Referenzperiode 1961-1990 unter Annahme des Szenarios A1B auf Basis eines Modellensembles (Datengrundlage: DWD)

Aus den Zukunftsprojektionen lässt sich kein einheitlicher Trend ableiten. Betrachtet man das 15. Perzentil der Simulationen wird in der nahen Zukunft für das gesamte Landesgebiet Nordrhein-Westfalens eine Abnahme der Tage mit Überschreiten der Waldbrandindexstufe 4 projiziert. Auch in der fernen Zukunft gibt es beim 15. Perzentil nur sehr geringe Änderungen, die meist eine leichte Erhöhung der Tage mit Waldbrandgefährdung zeigen. Die Werte des 50. und 85. Perzentils der Modellsimulationen zeigen hingegen alle eine Erhöhung der Tage mit Waldbrandgefahr. Diese reicht von weniger als zehn Tagen Erhöhung in den Ergebnissen des 50. Perzentils in der nahen Zukunft bis hin zu über 40 Tagen, die für die ferne Zukunft durch das 85. Perzentil der Modellergebnisse vor allem in der südlichen Landeshälfte NRWs projiziert werden. Dies würde somit für die ferne Zukunft bedeuten, dass auch im Sauerland, das einen hohen Waldanteil aufweist, mit einer deutlichen Zunahme der Tage mit Waldbrandgefahr zu rechnen wäre.

Betrachtet man den Jahresgang der Anzahl der Tage mit Überschreitung der Waldbrandindexstufe 4, in Abbildung 2 als Gebietsmittel für NRW dargestellt, so zeigt sich zunächst für die aktuelle Situation 1961-1990, dass vor allem in den Monaten von April bis August Tage mit Waldbrandgefahr auftreten. In den Zukunftsprojektionen weist das 15. Perzentil der Modellergebnisse für die nahe Zukunft in allen Monaten einen leichten Rückgang der Waldbrandgefährdung auf; in der fernen Zukunft werden für die Frühjahrsmonate kaum Veränderungen erwartet, während im Juli und August eine Zunahme sowie im September ein Rückgang der Waldbrandgefährdung projiziert wird. Die Ergebnisse der Modellprojektionen für das 50. und 85. Perzentil zeigen hingegen in allen Monaten eine Erhöhung der Waldbrandgefahr. Meist verläuft die Zunahme der Tage mit Überschreiten der Waldbrandindexklasse 4 zweigipflig mit einem Peak im Frühjahr (meist Mai) sowie dem anderen im Spätsommer (vor allem im August).

Abbildung 2: Jahresgang der Waldbrandgefährdung: Anzahl der Tage mit Überschreitung der Waldbrandindexstufe 4 im Zeitraum 1961-1990 dargestellt als Gebietsmittel für NRW sowie Änderung der Waldbrandgefährdung in den Zeiträumen 2021-2050 und 2071-2100 bezogen auf die Referenzperiode 1961-1990 unter Annahme des Szenarios A1B auf Basis eines Modellensembles (Datengrundlage: Deutscher Wetterdienst)

Fazit

Aus den Modellprojektionen lässt sich in der nahen Zukunft (2021-2050) kein eindeutiger Entwicklungstrend der Waldbrandgefährdung ableiten, da einige Modelle eine Zunahme der Anzahl der Tage mit Überschreitung der Waldbrandindexstufe 4 anzeigen, andere hingegen eine Abnahme. In der fernen Zukunft (2071-2100) zeigen quasi alle Modellergebnisse eine Zunahme der Überschreitungstage, sodass von einer Erhöhung der Waldbrandgefahr ausgegangen werden kann. Diese wird bei Betrachtung des Jahresganges vor allem im Spätsommer im gesamten Landesgebiet zunehmen. Insbesondere auf Gebieten, die bereits heute durch verschiedene Faktoren eine erhöhte Waldbrandgefährdung aufweisen, wird sich dies verstärkt negetativ auwirken.

Literatur

Links

DWD - Deutscher Wetterdienst (Hrsg.) (2015): Deutscher Klimaatlas: Erläuterungen.

DWD – Deutscher Wetterdienst (Hrsg.) (2015): Deutscher Klimaatlas: Erläuterungen – Waldbrandindex.

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change (Hrsg.) (2000): SRES – Special Report Emissions Scenarios.

Sturmwurfrisiko

Karte  (i)

Insbesondere während Winterstürmen mit schweren und orkanartigen Sturmböen bei Windgeschwindigkeiten über 90 km/h kann es zum Umknicken und der Entwurzelung von Bäumen kommen. Die Frage, ob es durch den Klimawandel zu einem häufigeren Auftreten solcher Stürme in Deutschland kommt, konnte noch nicht eindeutig geklärt werden (Albrecht et al. 2008).

Das Sturmwurfrisiko ergibt sich generell nicht allein aufgrund der Windgeschwindigkeit, sondern geht auf das Zusammenwirken verschiedener Standortfaktoren zurück. Insbesondere im östlichen Sauerland tritt aufgrund der Höhenlage, des hohen Waldbestandes und der vorherrschenden Böden ein sehr hohes Sturmwurfrisiko auf.

Grundlagen

Nach Beschreibung der auf den Auswirkungen des Windes beruhenden Windstärken-Skala nach Beaufort werden Bäume ab Windstärke/Beaufort-Grad 11 (orkanartiger Sturm) entwurzelt, was Windgeschwindigkeiten von über 103 km/h entspricht. Es spielen jedoch außer der Windgeschwindigkeit auch weitere Faktoren, wie beispielsweise die Bodendurchfeuchtung oder die Baumart bzw. Wurzeltiefe der Bäume eine Rolle für das Sturmwurfrisiko.

Datenbasis und Kartenerstellung

Das Sturmwurfrisiko wurde im Rahmen der Studie „Klimawandel in Nordrhein-Westfalen – Regionale Abschätzung der Anfälligkeit ausgewählter Sektoren“ vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung erhoben. Zur Bestimmung des Sturmwurfrisikos wurden nur die für die Forstwirtschaft relevanten, großflächig wirkenden Winterstürme betrachtet. Als Einflussfaktoren für das Sturmwurfrisiko fanden die Faktoren

  • Topographie (Hangneigung, Exposition, Höhenlage, Wölbung und Horizonteinschränkung)
  • Bodeneigenschaften (Bodenart, Feuchteregime und Bodenwertzahl)
  • Baumartenzusammensetzung (Nadel-, Misch- oder Laubwald) sowie
  • Orkanhäufigkeit (als Änderung der Orkantage im Vergleich der Zeiträume 1961-1990 und 2036-2065)

Berücksichtigung.

Die topografischen, edaphischen und biologischen Komponenten wurden dabei als statisch angenommen, während der Indikator der Orkanhäufigkeit eine klimatische Veränderung einbezieht. Die Bestimmung der Änderung der Orkantage erfolgte über den Vergleich der mittleren jährlichen Anzahl an Tagen, an denen in 10 m Höhe eine Windgeschwindigkeit von 103 km/h überschritten wird, im Vergleich der Zeiträumen 1961-1990 und 2036-2065. Die dazu benötigten klimatischen Berechnungen wurden mit dem Modell COSMO-CLM für das Klimaszenario A1B (IPCC 2000) durchgeführt. Die genaue Gewichtung der einzelnen Faktoren zur Bestimmung des Sturmwurfrisikos ist Kropp et al. 2009 zu entnehmen.

Kartenbeschreibung

Die Baumartenzusammensetzung ergab vor allem in den nadelwaldreichen Mittelgebirgsregionen – Sauerland, Eifel und Teutoburger Wald – ein erhöhtes Sturmwurfrisiko (Abb. 3). Topographisch bedingt ergibt sich ein ähnliches Bild mit dem höchsten Risiko in den Höhenlagen. Die Bodeneigenschaften zeigen ebenfalls dieses Muster, da in den Mittelgebirgsregionen tonig-schluffige Böden auf frischen bis trockenen Standorten vorherrschen. Eine Zunahme der Orkantage wird vor allem für die Höhenlagen des östlichen Sauerlandes (Rothaargebirge) sowie des Teutoburger Waldes erwartet, aber auch für Gebiete der Region Rhein-Ruhr wird eine starke Zunahme projiziert, wobei auf Basis nur eines Klimamodells die Daten auch entsprechend vorsichtig interpretiert werden sollten (Kropp et al. 2009).

Abbildung 3: Integriertes Sturmwurfrisiko in Nordrhein-Westfalen sowie Sturmwurfrisiko der Einzelfaktoren (Quelle: Kropp et al. 2009)

Somit ergibt sich für die Zusammenfassung der Faktoren zu einem integrierten Sturmwurfrisiko die höchste Gefährdung im östlichen Sauerland (Rothaargebirge), da dort die meisten Risikofaktoren – hoher Nadelwaldbestand, exponierte Höhenlage, trockene, tonig-schluffige Standorte – zusammenkommen (Abb. 1). Die restlichen Mittelgebirgsregionen – westliches Sauerland, Eifel, Teutoburger Wald – zeigen immer noch ein hohes Sturmwurfrisiko. Wohingegen geringe bis sehr geringe Gefährdungsstufen in den Niederungslagen entlang der Rheinschiene und in Teilen des Münsterlandes auftreten.

Fazit

Als Gebiete mit der höchsten Sturmwurfgefährdung wurden Höhenlagen mit hohem Nadelwaldbestand und trockenen, tonig-schluffigen Böden identifiziert. Dabei wurden zur Bestimmung des Sturmwurfrisikos einige Standortfaktoren als statisch angenommen, wie die Baumartenzusammensetzung oder die Bodeneigenschaften. Durch klimatische Einflüsse oder durch forstwirtschaftliches Management können sich diese zukünftig ändern. Die Interpretation der Ergebnisse insbesondere der Veränderung der Orkanhäufigkeit sollte vorsichtig erfolgen, da sie nur durch die Verwendung eines Klimaszenarios und eines einzigen Klimamodells mit einer relativ groben Auflösung zu stande kamen. Dies sollte bei der Interpretation der Ergebnisse insgesamt berücksichtigt werden.

Literatur

Albrecht, A.; Schindler, D.; Grebhan, K.; Kohnle, U. & Mayer, H. (2008): Klimawandel und Stürme über Europa - eine Literaturübersicht. FVA-einblick, 1/2008: 20-23.

Klaus, M.; Holsten, A.; Hostert, P. & Kropp, J.P. (2011): An integrated methodology to assess windthrow impacts on forest stands under climate change. In: Forest Ecology and Management, 261: 1799-1810.

Kropp, J.P.; Holsten, A.; Lissner, T.; Roithmeier, O.; Hattermann, F.; Huang, S.; Rock, J.; Wechsung, F.; Lüttger, A.; Pompe, S.; Kühn, I.; Costa, L.; Steinhäuser, M.; Walther, C.; Klaus, M.; Ritchie, S. und Metzger, M. (2009): Klimawandel in Nordrhein-Westfalen – Regionale Abschätzung der Anfälligkeit ausgewählter Sektoren. Abschlussbericht des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) für das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (MUNLV). 

Link

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change (Hrsg.) (2000): SRES – Special Report Emissions Scenarios