DSS - WuK

Name des Modells:

Dynamische Vegetationsperiode

Modellentwickler:

Hammel & Kennel (2001)

Zielsetzung/Zweck:

Dynamsiche Modellierung des Blatt-/Nadelaustriebs und des herbstlichen Streufalls.

Modelltyp:

empirisch

Zustandsvariablen:

¹:DOY = Tag im Jahr (1-366)

Skalenebenen:

Bestand

Prozessüberblick und Ablaufplan:

Während davon ausgegangen werden kann, dass sich im Zuge der prognostizierten Klimaänderungen der Blattflächenindex im Mittel nicht signifikant verändern wird (Long et al. 2004) ist durch die Verschiebung der Vegetationsperiode (Menzel et al. 2006) eine geänderte jahreszeitliche LAI-Dynamik zu erwarten. Modelliert wird diese Entwicklung im DSS-WuK nach dem Modellansatz von Hammel & Kennel (2001), der den Beginn der Vegetationsperiode nach Menzel (1997) und Menzel & Fabian (1999) beschreibt. Hierbei ist zunächst die Anzahl von Kältetagen (CD) zu berechnen:

und anschließend die Wärmesumme (TS_n):

wobei t₀ (Gl. 1) und t₁ (Gl. 2) die Zeiten in Tagen sind, welche dem 1. November (Gl. 1) bzw. dem 1. Februar (Gl. 2) entsprechen. T ist die Tagesmitteltemperatur, Δt ist ein Tag, T₀ und T₁ sind die Temperaturschwellen für Kältetage bzw. Wärmesumme. Der Blattaustrieb erfolgt, wenn die Wärme-summe TS_n einen kritischen Wert TS_crit erreicht.

Um den Blattaustrieb zu berechnen werden neben der Temperatur 4 artspezifische Parameter benötigt. Die im DSS-WuK verwendeten Parameter sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1: Regressionsparameter für das phänologische Modell (aus Hammel und Kennel 2001). Alle Angaben in °C.

Der herbstliche Blatt- und Nadelfall wird nach der Methode von v. Wilpert (1990) beschrieben. Demnach endet das Xylemwachstum spätestens am 5. Oktober oder wenn an 5 aufeinander folgenden Tagen die Temperaturen (als gleitendes Mittel über 7 Tage) unter 10 °C liegen.

Abbildung 1: Simulierte saisonale Variation des Blattflächenindex für Fichte (links) und Buche (rechts) unter sich verändernden klimatischen Rahmenbedingungen am Beispiel des Sollings (CLM Klimadaten Szenario A1B).

Die Abbildung 1 zeigt die Veränderung der Vegetationsperiode für die Fichte und die Buche für das Klimaszenario A1B am Beispiel des Sollings. Die Verängerung der Vegetationsperiode resultiert vorwiegend aus einem früheren Beginn der Blattentfaltung. Dieser beträgt nach Menzel et al. (2006) etwa 2,5 Tage pro 1°C. Die dargestellten Simulationen zeigen Ergebnisse in einer vergleichbaren Größenordnung.

Stochastizität:

Nein

Input:

Submodelle:

-

Hammel, K. & M. Kennel (2001): Charakterisierung und Analyse der Wasserverfügbarkeit und des Wasserhaushalts von Waldstandorten in Bayern mit dem Simulationsmodell BROOK90. Forstliche Forschungsberichte München, 185. Heinrich Frank. München. 148 S.

Long, S. P., E. A. Ainsworth & A. Rogers (2004): Rising atmospheric carbon dioxide: plants face the future. Annu. Rev. Plant Biol., 55, 591-628.

Menzel, A. & P. Fabian (1999): Growing season extended in Europe. Nature, 397, 659.

Menzel, A., T. H. Sparks, N. Estrella, K. Elisabeth, A. Aasa, R. Ahas, K. Alm-Kübler, P. Bissolli, A. Briede, F. M. Chmielewski, Z. Crepinsek, Y. Curnell, A. Dahl, C. Defila, A. Donnelly, Y. Filalla, K. Jatczak, F. Mage, A. Mestre, Y. Nordli, J. Penuelas, P. Pirinen, V. Remisova, H. Scheifinger, M. Striz, A. Susnik, A. J. H. Vliet Van, F.-E. Wielgolaski, S. Zach & A. Zust (2006): European phenological response to climate change matches the warming pattern. Global Change Biology, 12, 1969-1976.

Menzel, A. (1997): Phänologie von Waldbäumen unter sich ändernden Klimabedingungen - Auswertung der Beobachtungen in den internationalen phänologischen Gärten und Möglichkeiten der Modellierung von Phänodaten. Forstliche Forschungsberichte München, 164. Forstwissenschaftliche Fakultät der Universität München und Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft. 147 S.

v. Wilpert, K. (1990): Die Jahrringstruktur von Fichten in Abhängigkeit vom Bodenwasserhaushalt auf Pseudogley und Parabraunerde. Ein Methodenkonzept zur Erfassung standortsspezifischer Wasserstreßdisposition. Freiburger Bodenkd. Abh., 24, 184.