Messeinrichtungen
Das Programm der Level-II-Flächen ist im Wesentlichen durch zwei fundamentale Eigenschaften gekennzeichnet: Langfristigkeit und Vergleichbarkeit.
Die erste Eigenschaft wird durch die teilnehmenden Staaten verantwortet, welche die zeitlich nicht determinierte Aufrechterhaltung der Messflächen vertraglich zugesagt haben. Die Zeitreihen können jedoch auf einzelnen Flächen unterbrochen werden, wenn unvorhersehbare Ereignisse wie große Waldbrand- oder Sturmereignisse die Flächen mittel- bis langfristig massiv beeinflussen.
Die Vergleichbarkeit der Messungen soll durch den standardisierten Aufbau der Flächen anhand der Vorgaben des ICP Forests Manuals gewährleistet werden. Dieses besagt, dass die Level-II-Flächen in möglichst homogenen Waldgebieten mit Minimalgrößen der Messparzellen von 0,25 ha anzulegen sind. Die Messungen sind so zu gestalten, dass sie im statistischen Sinne repräsentativ für die Fläche des Plots sind und als repräsentativ für die jeweiligen Standortseinheiten angesehen werden können. Die Flächen sollen von Pufferzonen umgeben werden und – wo nötig – mit Zäunen gesichert werden. Beobachtungsflächen sollen soweit möglich erhalten werden, selbst wenn sich der Zustand (beispielsweise durch das zunehmende Alter der Bestände) ändert.
Neben den Vorgaben zur räumlichen Gestaltung der Messflächen regelt das ICP Forest Manual auch, welche Parameter mit welchen Methoden und in was für einem Intervall erfasst werden sollen. Auch die Analyse erfolgt nach dem einheitlichen europäischen Standard.
Aufbau der Messeinrichtungen auf den Intensivmessflächen. 1 Umfangsmaßband, 2 Dendrometer, 3 Thermometer, 4 Niederschlagswippen, 5 FDR-Sonden (Bodenfeuchtemessung), 6 pF-Meter (Matrixpotential und Bodentemperatur), 7 Streusammler, 8 Sammeleinrichtung für Bodenluft (Gaslysimeter), 9 Totalisator, 10 Saugkerzen zur Gewinnung von Bodenlösung, 11 Stammabflussanlage. Bild: Anna Völlmecke.
Messgrößen des intensiven forstlichen Umweltmonitoring
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Erhebung |
Erhebungsmerkmale |
Erhebungsturnus |
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Deposition |
Stoffkonzentrationen im Niederschlagswasser: Schwefel- und Stickstoffverbindungen, außerdem Kalium, Magnesium, Calcium, Natrium, Schwermetalle und andere Substanzen |
fortlaufend |
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Bodenmeteorologie |
Bodenfeuchte, Bodentemperatur und Matrixpotential |
fortlaufend |
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Meteorologie |
Lufttemperatur, Niederschlag, relative Luftfeuchte, Globalstrahlung, Wind |
fortlaufend |
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Luftqualität |
Luftchemie: Konzentration von Stickoxiden, Ammoniak, Schwefeldioxid, Ozon in der Luft |
fortlaufend |
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Phänologie |
Entwicklungsstadien der Bäume im Jahresverlauf, z.B. Zeitpunkt des Austriebs neuer Blätter, der Blüte, des herbstlichen Blattfalls |
jährlich |
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Kronenzstand |
Kronenzustand, Absterberate, Schäden durch Pilze, Insekten, Trockenheit, Hitze, Frost |
jährlich |
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Ozonschäden |
Schäden an Blättern |
jährlich |
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Zuwachs |
Baumanzahl, Baumart, Messung von Durchmesser und Höhe an Einzelbäumen |
alle fünf Jahre |
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Nadel- und Blattanalysen |
Elementgehalte (z.B. Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Calcium, Magnesium, Kalium, Aluminium, Schwermetalle) in den Blättern/Nadeln, durchschnittliche Blattmasse |
jährlich bzw. alle zwei Jahre |
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Blattflächenindex |
Fläche der Blätter und Nadeln pro Einheit Bodenfläche |
mind. alle zwei Jahre |
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Streufall |
Streumenge: herabfallende Früchte, Blätter und Zweige. Streuchemie: Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Calcium, Magnesium, Kalium, Schwermetalle |
fortlaufend |
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Boden |
Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Calcium, Magnesium, Kalium, Aluminium, pH-Wert, Schwermetalle, physikalische Bodenparameter |
alle 10-20 Jahre |
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Bodenlösung |
Ionenkonzentrationen im Bodenwasser in unterschiedlichen Bodentiefen, z.B. Nitrat, Phosphor, Schwefel, Calcium, Magnesium, Kalium, Aluminium, Schwermetalle, pH-Wert |
fortlaufend |
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Vegetation |
Bestandesstruktur, Pflanzenarten, Deckungsgrade der Kraut- und Strauchvegetation |
alle fünf Jahre |
Wie in der folgenden Abbildung unten links dargestellt, umfasst jede Beobachtungsfläche des Level-II-Monitoringnetzwerkes auch eine Parzelle außerhalb des Bestandes („Freifläche“). Dort werden Parameter untersucht, die im Wald nicht direkt ermittelt werden können wie meteorologische Parameter, Schadstoffkonzentrationen in der Luft und die Freilanddeposition.
Beispielhafter Lageplan der Messeinrichtungen auf Level-II-Flächen. Verändert nach Sanders et al. (2020).
Das Thünen-Institut für Waldökosysteme hat den Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), das bundesweite Datenmanagement durchzuführen, Messdaten der Bundesländer zusammenzuführend auszuwerten und diese für die nationale Berichterstattung und Politikberatung aufzubereiten. Darüber hinaus findet ein fachlicher Austausch in Form einer Bund-Länder-Arbeitsgruppe statt. Externe Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können für ihre jeweiligen Forschungsprojekte ebenfalls Zugang zu den Daten erhalten.
In Baden-Württemberg finden die erhobenen Daten in verschiedenen Abteilungen der FVA (Boden und Umwelt, Waldschutz, Waldnaturschutz) sowie in verschiedenen Universtitäten (Freiburg, Heidelberg) Verwendung. Auch die Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) greift auf sie zu. Sie fließen in die Datenbank-EU ein, werden für verschiedene Informationsangebote im Internet genutzt und kommen auch diversen nationalen und internationalen ProjektpartnerInnen zugute (z.B. LWF, ETH-Zürich, ...).
Erste Dauerbeobachtungsflächen-Waldschäden (DBFL) wurden in Baden-Württemberg bereits Ende der 1970er Jahre angelegt, um den Einfluss von atmogenen Stoffeinträgen auf die Wälder zu untersuchen. Wie auf den intensiv instrumentierten Level II-Flächen wird auch hier jährlich der Kronenzustand der Bäume erhoben.