Waldzustandsmonitor
Laufzeit: 04/2021 - 07/2024
Dr. Daniel Doktor (Projektleitung)
Dr. Maximilian Lange (Data Science, Modellierung)
Anne Reichmuth (Forstwissenschaft, Kommunikation)
Sebastian Preidl (Baumartenklassifikation)
Gundula Schulz (Feldmonitoring)
Steffen Lehmann (Feldmonitoring)
Andreas Schmidt (Ko-Registrierung Satellitendaten, Feldmonitoring)
Förderung: Helmholtz Wissenstransferprojekt
Erfahrungen aus den Dürrejahren 2018-19 – die ein großflächiges Absterben der Fichte und massive Schädigungen vieler anderer Baumarten zur Folge hatten – zeigen, dass die aktuell genutzten Instrumente für ein effizientes Risikomanagement der deutschen Wälder nicht ausreichen. Basis für eine vorausschauende Risikovorsorge ist ein effizientes und flexibles Schadensmonitoring, um angemessen und zeitnah auf den Waldzustand reagieren zu können. Derzeit erheben Länderministerien die Schadenssituation uneinheitlich und mit einer erheblichen Zeitverzögerung für einen geringen Flächenanteil. Deshalb soll hier auf Basis von Zeitserien von Fernerkundungsdaten (BigData) und KI-basierten Methoden standardisierte, flächendeckende und zeitnahe Produkte für einen operationellen Waldzustandsmonitor entwickelt werden. Die Anforderungen der Interessengruppen divergieren bezüglich zeitlicher Auflösung – Früherkennung von Schädigungen versus jährliche Produkte. Gemeinsam ist das Interesse an flächendeckenden Informationen zur Baumartenverteilung und einem Informationssystem. Die Produkte sollen im Zusammenspiel mit Interessenvertretern iterativ über die Projektlaufzeit optimiert und zugänglich gemacht werden. Darüber hinaus kann mittels i) hydrologischer Modellierung die Wasserverfügbarkeit für Waldbestände kurzfristig / saisonal abgeschätzt sowie ii) ökologischer Modellen die langfristige Baumartenverbreitung vorhergesagt werden. Ein solches System liegt weltweit noch nicht vor.
Das Projektziel ist die Etablierung eines nationalen flächendeckenden Waldzustandsmonitors unter Nutzung von räumlich und zeitlich hoch auflösenden Satellitenbeobachtungen und entsprechend standardisierten Produkten. Den Anforderungen der Interessengruppen entsprechende Produkte werden automatisiert und operationell auf monatlicher bzw. jährlicher Basis generiert und mit Vorhersagen zur Wasserverfügbarkeit und Artverbreitung kombiniert. Außerdem soll zum Informations- und Datenaustausch mit den Interessengruppen ein Umwelt-Informationssystem weiterentwickelt werden. Dies erfordert:
- monatliche Karten mit 10 - 20 m Auflösung zum Waldzustand, basierend auf Vegetationsindizes
- Etablierung eins Frühwarnsystems zum Borkenkäferbefall auf monatlicher Basis, damit frühzeitig eine Eindämmung des Befalls vorgenommen werden kann
- monatliche Abschätzung sowie (halb-) jährliche Ausweisung von Vitalitätsanomalien: Abweichungen von beobachteten zu modellierten saisonalen baumartenspezifischen Reflektionseigenschaften
- Aufbau bzw. Weiterentwicklung eines Umweltinformationssystems zur i) Auswertung der fernerkundlich abgeleiteten Resultate im Zusammenspiel mit Interessenvertretern und ii) vor-Ort Erhebungen mit Interessenvertretern, um iterativ das flächendeckende Monitoring zu optimieren
- Prognose vulnerabler Waldbestände auf Basis von UFZ-Kompetenzen hinsichtlich Wasserverfügbarkeit und Artverbreitung
Damit soll eine generelle Basis für die Waldzustandserfassung und Waldeinrichtung geschaffen werden. Letztere berücksichtigt beispielsweise keine Klimatrends. Außerdem sollen Aussagen zum Waldzustand in Gebieten getroffen werden können, die stark von der potenziell natürlichen Vegetation abweichen. Oder, ob es möglich ist, verschiedene Ursachen von Vegetationsanomalien anhand des unterschiedlichen zeitlichen Verlaufs zu identifizieren.
