Der Beitrag der Vegetation zum Wasserhaushalt
Forschungsbericht 29
J. Köppel 1995
,102 Seiten, 1 Abbildung, 55 Grafiken
Inhaltsverzeichnis
Der Beitrag der Vegetation zum Wasserhaushalt von Johann Köppel-7
1-Einleitung und Zielsetzung- 7
2-Hintergrund: Theoretische Grundlagen, Konzepte, Definitionen- 10
2.1-"Angewandte Ökosystemforschung Berchtesgaden"-10
2.1.1-Theoretischer Hintergrund, "Erhebungsphase"-10
2.1.2-Das "ökologische Bilanzmodell"-12
2.1.3-"Synthesephase": Räumliche Differenzierung von Umweltqualitätszielen-12
2.2-Methodische Ansätze zur Regionalisierung-13
2.2.1-Induktive Regionalisierung-13
2.2.2-Integration durch Maßstabsaggregierung-13
2.2.3-Deduktive Regionalisierung ("Potentialansatz")-14
2.3-Exkurs: Von Geographischen zu Umwelt-Informationssystemen-16
2.4-Zur "Leistungsfähigkeit des Naturhaushalts"-17
2.4.1-Handlungsbedarf zur Definition und Operationalisierung-17
2.4.2-Aspekte einer prozeßorientierten Klassifikation-17
2.5-Der Beitrag der Vegetation zum Wasserhaushalt-19
2.5.1-Interzeption-19
2.5.2-Transpiration-19
2.5.3-Verdunstungsermittlung-20
2.5.4-Verbleibende Wasserhaushaltsgrößen-21
2.5.5-Klimatische Charakteristik des Untersuchungsgebietes-21
3-Methodik- 22
3.1-"Angewandte Ökosystemforschung Berchtesgaden": Teilprojekt "Vegetation"-22
3.2-Arbeitshypothesen-24
3.3-Methodischer Überblick-24
3.3.1-Exkurs: Kartierung Realnutzung (Vorphase)-24
3.3.2-Phase 1: Inventarisierung von Hilfsgrößen-24
3.3.3-Phase 2: Abteilung des Datenmodells-26
3.3.4-Phase 3: Iterative "Kalibrierung" des Datenmodells-27
3.3.5-Phase 4: Anwendung des Datenmodells in der ökologischen Planung-29
4-Abteilung des Datenmodells- 33
4.1-Regionalisierung der Indikatoren der "Pflanzendecke" (Hilfsgrößen)-33
4.1.1-Floristisch-strukturelle Merkmale-33
4.1.2-Physiognomisch-strukturelles Merkmal-33
4.1.3-Floristisch-synthetisches Einzelmerkmal-33
4.2-Potentieller Beitrag der Vegetation zur Verdunstung der Realnutzungstypen-37
4.2.1-Eckwerte aus der Literatur zur Interzeption-37
4.2.2-Eckwerte aus der Literatur zur Transpiration-42
4.2.3-Exemplarische Abteilungen der prozeßorientierten Kenngrößen Interzeption (INTER/P) und Transpiration (TRANSP)-44
4.2.4-Datenmodell des Beitrags der Vegetation zum Wasserhaushalt (Verdunstung)-47
5-"Kalibrierung" des prozeßorientierten Datenmodells- 55
5.1-Abiotische Rahmenbedingungen des Prozeßbeitrages der Verdunstung-55
5.1.1-Exkurs: Niederschlags- und Verdunstungsverhältnisse im Biosphärenreservat nach ENDERS (1979)-55
5.1.2-Exkurs: Gebietsverdunstung in den Alpen nach BAUMGARTNER et al. (1983)-62
5.2-Exkurs: Hinweise zur Validierung des Datenmodells-69
6-Anwendung des Datenmodells in der ökologischen Planung- 71
6.1-Prozeßorientierte Kenngrößen der Vegetation zur räumlichen Differenzierung von Umweltqualitätszielen-71
6.1.1-Exkurs: Hydraulisch bzw. bodenphysikalisch wirksame Kenngrößen der Vegetation-72
6.2-Konkurrierende Qualitätsziele für die Vegetation?-79
6.2.1-Exkurs: "Wieviel Trollblumen braucht der Nationalpark?-79
7-Schlußdiskussion und Ausblick- 83
8-Zusammenfassung- 87
9-Literaturverzeichnis- 88
9.1-Puplizierte Quellen-88
9.2-"Graue" Literatur-93
10-Anhang- 96
Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen der "Angewandten Ökosystemforschung Berchtesgaden" (besser: "Angewandte Landschaftssystemforschung"). Dabei wird die Vegetation als elementare Prozeßeinheit der Landschaft verstanden. Prozeßorientierte Eigenschaften der Vegetation werden exemplarisch einer Semi-Quantifizierung in Form von Kenngrößen zugänglich gemacht. Dies geschieht unter Nutzung von regionalisierenden Hilfsgrößen zur physiognomischen und floristischen Vegetationsstruktur.
Die ausgewählten Kenngrößen charakterisieren den durch die "Pflanzendecke"in Form von Interzeption und Transpiration geleisteten Beitrag zum Wasserhaushalt der Landschaft. Auf lokale Erhebung zur Bestandesinterzeption und -transpiration konnte jedoch nicht zurückgegriffen werden. Daher basiert das Verfahren auf der modifizierten Übertragung von Eckwerten aus der Literatur auf das regional zu bewertende Spektrum an Ökosysemtypen. Es entsteht ein erstes, generalisiertes Gerüst an Kenngrößen (Datenmodell); beschrieben wird jedoch zunächst nur die "potentielle"Fähigkeit der Vegetation, durch ihren Verdustungsbeitrag die Wasserbilanz zu beeinflussen.
Als räumliche Bezugseinheiten dienen durchgängig die in der "Angewandten Ökosystemforschung Berchtesgaden" ausgeschiedene Ökosystemtypen. Ein Geographisches Informationssystem stellt diese Integrationsebene technisch bereit. Mit Hilfe der flächendeckend aus Luftbildern kartierten Ökosystemen werden die Kenngrößen für das gesamte Untersuchungsgebiet verfügbar.
Die wohl wichtigste Fehlerquelle für das Datenmodell ergibt sich bei der Übertragung von Literaturdaten aus niedrigeren bzw. Mittelgebirgslagen in das Untersuchungsgebiet am Alpennordrand, denn mit der Höhe ändern sich nahezu alle, die Verdunstung beeinflussenden Faktoren. Klimatisch wirksame Standortsparameter, wie die Höhenlage, die Niederschlagsverteilung und die potentielle Evapotranspiration erfahren also zunächst eine Behandlung als "black box". Deshalb wurde eine erste "Eichung" de abgeleiteten Kenngrößen im Hinblick auf diese klimatischen Rahmenbedingungen angestrebt.
Dies geschieht durch den Vergleich mit kleinmaßstäblich vorliegenden Modellvorstellungen anderer Autoren zur Gebietsverdunstung der Untersuchungsregion (unter Nutzung der analytischen Möglichkeiten des eingesetzten Geographischen Informationssystems). Aus diesem Vergleich resultiert eine fortgeschriebene, in den Größenordnungen deutlich reduzierte Vorstellung des Betrags der Vegetation zum Wasserhaushalt im Biiosphärenreservat. Die weite Validierbarkeit des derart überarbeiteten Datenmodells sowie die ohnehin schwierige Fassung des Verdungstungsgradienten im Hochgebirge wird diskutiert.
Im Rahmen einer Fallstudie zur Regionalisierung und flächenscharfen Abbildung von Umweltqualitätszielen wird die planerische Handhabbarkeit der erarbeiteten Kenngrößen aufgezeigt. Dies erfolgt exemplarisch für Aspekte der Wasserbilanz (Minimierung des Oberflächenabflusses und Erhöhung der Tiefenversickerung). Das Ergebnis stellt eine im Sinne des übergeordneten Umweltqualitätsziels regionalisierte Bemessung von Zielerfüllungsgraden des vorgefundenen "Nutzungsmusters"dar.
Mit dem dabei verfolgten Konzept iterativ abzustimmender, sektoraler Schwellenwerte tritt der Gedanke eines Kritik-und diskussionsfähigen ökologisch orientierter Planungsprozesses an Stelle einer Verwendung "fester" Umweltstandarts. Darüber hinaus erfolgt eine methodische Darstellung möglicher Zielkonflikte zwischen derartigen prozeßorientierten Ansätzen sowie herkömmlichen Leitbildern des Arten- und Biotopschutzes. Eine umfassende Darstellung und "Bündelung" fachsektoraler und schließlich abzustimmender Leitbilder bleibt jedoch der weiteren Planung bzw. dem Management im Alpen- und Nationalpark vorbehalten.
Grundlegende Hypothese für die gesamte Arbeit war der Gedanke, dass es an der Schnittstelle von ökologischer Forschung und Planung erforderlich sei, einfache Verfahren zur Operationalisierung der abstrakten " Leistungsfähigkeit des Naturhaushaltes" (BnatSchG) und damit zur Effektivierung ökologischer Planungsverfahren zu entwickeln. Die dabei erkennbare Suche nach einem Kompromiss im Spannungsfeld zwischen planerischer Erfordernis und wissenschaftlicher Absicherung beschreibt ein aktuelles Dilemma der ökologischen Planung.