Ist die Parametrisierung von Bodenwasserhaushaltsmodellen an den Erhebungspunkten der Bundeswaldinventur in Baden-Württemberg sinnvoll möglich?

Göttingen

2016

S. 93-111

Artikel aus einer ZeitschriftUnselbständiges Werk

200201432

Die vielfältigen Anstrengungen, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Vitalität und Leistungsfähigkeit von Wäldern zu verstehen, haben in den vergangenen Jahren die Anforderungen an die Abschätzung und Prognose des Bodenwasserhaushalts von Waldstandorten erhöht. So sind neben langjährigen mittleren Standortsverhältnissen
zunehmend Informationen zu inner- und überjährlichen Schwankungen (z. B. die Ausprägung von Trockenphasen), aber auch Fragen der räumlichen Heterogenität von Interesse. Zur Abschätzung der zeitlichen Dynamik und der räumlichen Variabilität des Bodenwasserhaushalts werden in der Regel numerische Modelle verwendet, welche eine detaillierte Beschreibung der physikalischen Bodeneigenschaften (Tiefenentwicklung der Retentions- und Leitfähigkeitscharakteristika am Standort) erfordern. In der hier vorgestellten Studie wurde exemplarisch für die Erhebungspunkte der Bundeswaldinventur (BWI) in Baden-Württemberg untersucht, inwieweit die erforderlichen Eingangsgrößen zur Beschreibung der Bodeneigenschaften auf der Grundlage der Forstlichen Standortskartierung und aus der Bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) bereitgestellt werden können. Die zwei Datenquellen wurden hinsichtlich folgender Bodeneigenschaften verglichen: (i) Eingangsgrößen in Pedotransferfunktionen zur Schätzung der Wasserretention und der ungesättigten hydraulischen Leitfähigkeit (Textur, Trockenrohdichte, Gehalt an organischem Kohlenstoff), (ii) Kennwerte der
Wasserretention (nutzbare Feldkapazität, Feldkapazität) sowie gesättigte hydraulische Leitfähigkeit, (iii) weitere für die Bodenwasserhaushaltsmodellierung benötigte
Eingangsgrößen (Bodenentwicklungstiefe, Grobbodenanteil, Humusauflage). Auf der Grundlage dieser Datensätze wurde der Bodenwasserhaushalt an den BWIPunkten
mit dem Modell LWF-BROOK90 simuliert. Die Modellergebnisse wurden hinsichtlich der Abbildung von Trockenstressgrößen (z. B. Transpirationsdefizit, relative nutzbare Feldkapazität) verglichen.
Stichworte: Bodenwassermodellierung, LWF-BROOK90, Modellparametrisierung, Bundeswaldinventur, Forstliche Standortskartierung
The manifold attempts to understand the effects of climate change on the vitality and productivity of forests in recent years have increased demands on the estimation and forecasting of forest soil water balances. So, as well as the long-term average site conditions, information on fluctuations within and between years (the extent of dry
periods, for instance) and spatial heterogeneity are increasingly sought after. Normally, in order to estimate the temporal dynamic and the spatial variability of the soil water balance, numerical models are used which require a detailed description of the soil physical properties (changing water retention and flow characteristics with depth). Using the survey points of the German National Forest Inventory (BWI) in the state of Baden-Württemberg as an example, this study investigates to what extent the required input data for describing soil properties can be provided by forest site maps and the National Forest Soil Inventory (BZE). The two data sources were compared in relation to the following soil characteristics: (i) Input variables in pedo-transfer functions for estimating water retention and the unsaturated hydraulic conductivity (texture, dry bulk density, and organic carbon content), (ii) specific water retention values (available water capacity, field capacity), as well as saturated water conductivity, (iii) further input variables needed for soil
water balance modelling (depth of soil development, coarse-grained soil proportion, humus layer). On the basis of this database, the soil water balance for the BWI survey points was simulated using the LWF-BROOK90 model. The model results were compared with regard to the mapping of drought stress indicators (e.g. transpiration deficit, relative available water capacity).
Keywords: soil water modelling, LWF-BROOK90, model parameterisation, National Forest Inventory, forest site mapping