Veränderungen der Abflussdynamik von Mittelgebirgsbächen als Reaktion auf den Klimawandel und großflächige Störungen der Vegetation im Nationalpark Bayerischer Wald und im Nationalpark Sumava (Böhmerwald)

Stipendiatin/Stipendiat: Jana Bernsteinova

In den Nationalparken Bayerischer Wald und Sumava auf beiden Seiten der deutsch-tschechischen Grenze werden die Waldökosysteme von zwei Einflussfaktoren dominiert. Zum einen sorgt der Klimawandel für eine Erwärmung in Frühjahr und Sommer. Zum andern haben Borkenkäferkalamitäten und Windwürfe, die auch teilweise auf den Klimawandel zurück-zuführen sind (Seidl et al. 2011), zum Absterben von Fichtenaltbeständen und großflächigen Änderungen der Vegetationsdecke geführt. In den untersuchten Einzugsgebieten der Oberen Großen Ohe (19.1 km²) und der Oberen Vydra (89.7 km²) summierten sich die vollständig abgestorbenen Fichtenbestände bis zum Jahr 2011 auf 57% bzw. 54% der Gebietsfläche.   
Mit Hilfe zweier unterschiedlicher Ansätze sollte überprüft werden, 1) ob und wann Abfluss-veränderungen eingetreten sind und ob diese 2a) auf die massiven Störungen des Vegetations-kleids insbesondere durch Borkenkäfer oder 2b) auf die regionale Ausprägung des globalen Klimawandels zurückzuführen sind:
a) Statistische Auswertung langer Zeitreihen (1978 – 2011) des Abflusses der Oberen Große Ohe (Pegel Taferlruck), der Großen Ohe (Pegel Schönberg) und der Oberen Vydra (Pegel Modrava). Vergleich mit Trends bei Klimafaktoren an mehreren Klimastationen und mit Veränderungen der Vegetationsdecke, die Treiber von Abflussänderungen sein können.
b) Hydrologische Modellierungen des Abflussregimes in den Einzugsgebieten der Oberen Vydra (Pegel Modrava) und der Oberen Große Ohe (Pegel Taferlruck)

Im gesamten Untersuchungsgebiet blieben die jährlichen, winterlichen und sommerlichen Niederschlagssummen zwischen 1978 und 2011 unverändert. Auch die jährlichen Abflusssummen blieben in den drei Einzugsgebieten ohne signifikante Veränderung. Allerdings haben sich die Abflüsse im Mai in allen Einzugsgebieten deutlich verringert, während sie im März (Große Ohe, Obere Große Ohe) und im April (Obere Große Ohe, Obere Vydra) ebenso deutlich anstiegen. Der Grund hierfür ist die hochsignifikante Erwärmung vor 3 – 4°C im April im gesamten Untersuchungsgebiet, welche das Ende der Schneeperiode signifikant um 4 Wochen von April/Mai auf März/April verschob. Eine Verschärfung der Hochwassersituation konnte nicht festgestellt werden. Die Auswirkungen großflächiger Vegetationsveränderungen waren nur im Einzugsgebiet der  Oberen Große Ohe erkennbar: die verringerte Evapotranspiration führte zu erhöhten Niedrigwasserabflüssen im Sommerhalbjahr.
Mit der hydrologischen Modellierung sollten die Einflüsse von Kimawandel und Borkenkäfer voneinander getrennt und quantifiziert werden. Die öffentlich verfügbaren Daten und Daten der beiden Nationalparks wurde verwendet, um das räumlich und zeitlich verteilte physikalische hydrologische Model (MIKE SHE) aufzubauen. Die Fläche von 110 km2 (Obere Vydra und Obere Große Ohe) wurde auf 275000 Zellen verteilt, die alle Informationen zu Geologie, Boden, Vegetation, Klima und den hydrologischen Eigenschaften enthalten. Das Model wurde am Einzugsgebiet Forellenbach (1.9 km2) kalibriert, welches vom Umweltbundesamt im Rahmen des Integrierten Ökosystemmonitorings untersucht wird und die beste Datenbasis liefert. Als Zeitraum wurden die Jahre vor der Borkenkäfermassenvermehrung gewählt (1991 – 1994).

Als nächste Schritte stehen an:
- die Übertragung der kalibrierten Parameter auf die beiden Hochlagen-Einzugsgebiete der Oberen Vydra und der Oberen Großen Ohe,
- die Simulation des Wasserhaushalts ohne den Einfluss des Borkenkäfers und
- die Berechnung des Einflusses der Waldveränderungen durch Borkenkäfer auf den Wasserhaushalt und die Prozesse der Abflussbildung

Förderzeitraum:
01.02.2014 - 31.07.2014

Institut:
Nationalpark Bayerischer Wald

Betreuer:
Burkhard Beudert

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