Waldinformationssystem Nordalpen (WINALP)

Das Projekt „Waldinformationssystem Nordalpen“ (WINALP) wurde am 30.9.2011 erfolgreich abgeschlossen. Drei Jahre lang haben Forstwissenschaftler, Bodenkundler und GIS-Fachleute für 400.000 ha Wald in den Kalkalpen entlang der Grenze zwischen Bayern, Tirol und Salzburg neue standörtliche Grundlagen für die Bewirtschaftung, Pflege und Sanierung von Bergwäldern erarbeitet. 15 Jahre nach der Verabschiedung wird damit endlich die Forderung des Bergwaldprotokolls der Alpenkonvention nach ausreichenden ökologischen Planungsgrundlagen erfüllt.
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Abb.1: Forstpolitischer Hintergrund des Projektes WINALP

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Abb. 2: Punkt- und Geodaten im Projekt WINALP

Projekthintergrund und Projektziel

Bewirtschaftung, Pflege und Sanierung von Bergwäldern finden unter sich ändernden organisatorischen, wirtschaftlichen und klimatischen Bedingungen statt. Steigenden Ansprüchen an die landeskulturellen, wirtschaftlichen und ökologischen Funktionen steht der Zwang zu Kostenminimierung und Personalabbau gegenüber - ein Widerspruch, der nur durch gesteigerte Effizienz aufzulösen ist. Die nachhaltige Erfüllung aller Schutz- und Nutzfunktionen stellt deshalb höchste Anforderungen an die Wissensbasis forstlicher Entscheidungen. Dabei kommt verlässlichen Flächeninformationen zur natürlichen Leistungsfähigkeit der Bergwälder eine Schlüsselrolle zu. Sie werden dringend benötigt für:

  • den integrierten Schutz vor Naturgefahren: Intakte Bergwälder schützen den alpinen Siedlungs- und Verkehrsraum der Alpen nachhaltig vor Lawinen, Muren, Überschwemmungen und Steinschlag.
  • den Schutz der biologischen Vielfalt: Der Nordalpenrand umfasst auf beiden Seiten der Staatsgrenze wesentliche Teile des europäischen Schutzgebietssystems Natura 2000.
  • die Anpassung der forstwirtschaftlichen Erschließung und Nutzungsintensität an die natürliche Tragfähigkeit der Umwelt: Bergwälder liefern Holz als Grundlage für regionale Wertschöpfung und Biomasse für regenerative Energien.
  • zielgerichtete Pflege und Entwicklung der Berg- und Schutzwälder: Die Forstwirtschaft balanciert die Anforderungen an Bergwälder unter Beachtung ökonomischer, ökologischer und sozialer Kriterien und leistet die Anpassung an den Klimawandel unter erheblichem Rationalisierungsdruck.
  • die Entwicklung von Anpassungsstrategien an den erwarteten Klimawandel: Klimaszenarien sagen für den Nordalpenraum eine überdurchschnittliche Erhöhung der Jahresmitteltemperaturen von mindestens 2°C, eine Abnahme der Sommer- und Zunahme der Winterniederschläge voraus.

Ziel des Projekts war es, flächenscharfe Informationen zur Leistungsfähigkeit der Waldstandorte und ihrem zukünftigen Gefahren- und Schadenspotenzial für die forstliche Praxis bereitzustellen. Dazu wurden

  • ein Geoinformationssystem mit Punkt- und Geodaten aufgebaut,
  • eine Waldtypenkarte mit einem Leitfaden erstellt
  • sowie Aussagen zu Spezialthemen wie Klimarisiko und Biomassenutzung getroffen.

Die Ergebnisse dienen den Forstleuten bei der standortspezifischen Bewirtschaftung, Pflege und Sanierung von Bergwäldern und unterstützen sie bei ihren Bemühungen die Bergwälder auf die Herausforderungen des Klimawandels vorzubereiten.

Winalp abb3 zwf 9 2013

Abb. 3: Prinzip der Waldtypenmodellierung in den Bayerischen Alpen

Winalp viewer

Abb. 4: Online-Viewer der Waldtypenkarte "Bayerische Alpen" (https://www.fovgis.bayern.de/winalp/)

Projektinhalt

Aufbau eines Geoinformationssystems mit Punkt- und Geodaten (Abb. 2)

Für die Gesamtfläche des Projektgebiets verfügbare Geodaten zu Lage, Klima und Boden wurden in einem Geographischen Informationssystem zusammengeführt und bilden das Rückgrat für alle weiteren Arbeitsschritte. Die Flächeninformation wurde über Datenbanken mit detaillierten Punktinformationen zu Böden, Vegetation und Baumwachstum verknüpft, an Hand derer Modelle verprobt, geeicht und geprüft werden können. Um die Auswirkungen des Klimawandels abzuschätzen, wurden neben aktuellen Klimadaten regionalisierte Prognosemodelle eingespeist. Alle Datengrundlagen jedes Landes liegen in Geographischen Informationssystemen vor, die von den Landesforstverwaltungen gepflegt werden, und können dort beliebig umgerechnet, verschnitten und kombiniert werden. Das System ist offen für verbesserte Datengrundlagen und neue Auswertungsroutinen, so dass über WINALP hinaus weitere Auswertungen und Aktualisierungen vorgenommen werden können.

Modellierung von Waldtypen – vom Punkt auf die Fläche zum Anwender (Abb. 3)

Nach dem Prinzip „vom Punkt in die Fläche zu Anwender“ wurden mithilfe von Geographischen Informationssystemen computergestützt Waldtypen modelliert. In Österreich wurden alle möglichen Kombinationen von Flächeneigenschaften zu sogenannten Straten zusammengefasst, von Experten mit Geländebeobachtungen verglichen und einer übersichtlichen Zahl von Waldtypen mit m.o.w. einheitlichen Eigenschaften zugeordnet. Für die bayerische Waldtypenkarte wurden auf der Grundlage der Punkt- und Geodaten zunächst Indexkarten für die Faktoren Wärme, Reaktion und Feuchte modelliert, die dann zu Waldtypen mit einheitlicher Faktorenkombination zusammengefasst wurden. Neben 26 über diese Hauptfaktoren definierten Normalstandorten wurden 22 durch extreme Geländeformen geprägte Sonderwaldtypen nach spezifischen Regeln im GIS klassifiziert. Jeder Waldtyp wird auf der Waldtypenkarte im Maßstab 1:25.000 dargestellt. Die detaillierten Eigenschaften werden durch Verschneidung des Waldtyps mit den vorliegenden Punkt- und Flächendaten ermittelt und in einem Steckbrief zusammengefasst. Der Anwender erkennt hier auf einen Blick, mit welchen Wuchsbedingungen er in dem Waldtyp zu rechnen hat. Neben den ökologischen Fakten ist jeder Waldtyp mit einer waldbaulichen Beschreibung versehen, die Angaben zu geeigneten Baumarten, Gefährdungen und Behandlungsverfahren enthält.

Spezielle Forschungsschwerpunkte

Höhengrenzen verschiedener Baumarten Im Rahmen von WINALP wurden die Höhen- und Wärmegrenzen in den Alpen als ein wesentlicher Baustein im Verständnis der ökologischen Nischen der Baumarten untersucht. Karte der Gesteinseigenschaften In WINALP wurde aus den geologischen Karten 1:25.000 und Bodenprofilen des LfU für die Bayerischen Alpen eine neue Substratklassifizierung erarbeitet. Sie ordnet die bodenbildenden Gesteine nach Entstehung, chemischer Zusammensetzung und Körnung einer überschaubaren Anzahl von Typen zu. Baumarteneignung im Klimawandel Im Projekt WINALP wurden für die zwölf häufigsten Baumarten im Bergwald der Nordalpen Habitateignungsmodelle berechnet und auf regionalisierte Klimaszenarien für das Jahr 2100 angewandt. Technische Hinweise zum Maschineneinsatz Technische Hinweise zum Maschineneinsatz wurden auf Grundlage von vorhandenen Geodaten zu Relief und Boden mit Hilfe des Softwareprogramms Profor im Maßstab 1:25.000 für die Bayerischen Alpen modelliert. Als Ergebnis werden Hinweise zu möglichen forsttechnischen Erntesystemen aufgrund der Einteilung in 3 Hangneigungsklassen sowie zur nachhaltigen Befahrbarkeit von Rückegassen für die strategische Holzernteplanung geliefert. Empfindlichkeit gegenüber Biomassenutzung In WINALP wurden für die Bayerischen Alpen standörtlich differenzierte Grundlagen erarbeitet, die u.a. eine Einstufung der Empfindlichkeit der Waldtypen gegenüber Biomassenutzung erlauben. Wuchsleistung der Fichte Im Rahmen von WINALP wurde die Waldtypenkarte anhand von Forstinventurdaten des Staatswaldes evaluiert. Das Höhenwachstum der Fichte weist zwischen den ausgeschiedenen Waldtypen markante Unterschiede auf, die bodenkundlich und klimatisch bedingt sind. Dem Anwender bietet dies einen guten Überblick über die Wuchsbedingungen.

Einführung der WINALP-Produkte in die Praxis

In Workshops wurden Multiplikatoren aus Forstverwaltung und Betrieben in der Anwendung von Karten, Handbuch und GIS geschult. Die WINALP-Produkte wurden schnittstellengerecht aufbereitet den Forstbehörden und staatlichen Forstbetrieben für die Verwendung in betriebseigenen Geographischen Informationssystemen übergeben. Die wichtigsten Inhalte werden außerdem in verständlicher Form für die allgemeine Öffentlichkeit in einem Internet-Viewer bereitgestellt. Beispiele für konkrete Anwendungen:

  • Die Bayerischen Staatsforsten werden die Waldtypenkarte als standörtliche Grundlage für die Erstellung ihrer Betriebsplanung (Forsteinrichtung mit Nutzungsmengen und Bestockungszielen) verwenden.
  • In Tirol werden Waldtypenkarte und Handbuch mit der Walddatenbank verknüpft und bei der Genehmigung von Holznutzungen durch Gemeindewaldaufseher und Bezirksforstinspektionen berücksichtigt.
  • Die Bayerische Forstverwaltung verwendet die WINALP-Ergebnisse als wesentliche Eingangsgröße für die Erstellung von FFH-Managementplänen in den großen Natura 2000-Gebieten des Alpenraums. Dabei liefern die Waldtypenkarten die digitale Information über potenzielle Vorkommen von geschützten Lebensraumtypen, die mit Fernerkundungsdaten über den aktuellen Zustand (Baumarten, Strukturen) verschnitten und durch Geländebegänge ergänzt wird.

Publikationen

Häring, T.; Reger, B.; Ewald, J.; Hothorn, T.; Schröder, B. (2013): Predicting Ellenberg's soil moisture indicator value in the Bavarian Alps using additive georegression. Applied Vegetation Science 16 (1), S.110-121.
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Mellert, K.; Ewald, J. (2013): Regionalizing Nutrient Values of Vegetation to Assess Site Fertility of Mountain Forests in the Bavarian Alps. Folia Geobotanica 49, S.407-423.
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Häring, T.; Reger, B.; Ewald, J.; Hothorn, T.; Schröder, B. (2013): Regionalizing Indicator Values for Soil Reaction in the Bavarian Alps – from Averages to Multivariate Spectra. Folia Geobotanica 49, S.385-405.
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Reger, B.; Häring, T.; Ewald, J. (2013): The TRM Model of Potential Natural Vegetation in Mountain Forests. Folia Geobotanica 49, S.337-359.
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Ewald, J.; Reger, B. (2012): Bereitstellung von Standortsdaten im Waldinformationssystem Nordalpen. Clasen, M., Fröhlich, G., Bernhardt, H., Hildebrand, K. & Theuvsen, B. (Hrsg.): Informationstechnologie für eine nachhaltige Landbewirtschaftung - Fokus Forstwirtschaft, S. 79-82. Proceedings, Gesellschaft für Informatik, Bonn.

Ewald, J.; Reger, B. (2012): Waldtypenkarten und Artverbreitungsmodelle liefern Planungsgrundlagen für Bergwälder im Kimawandel. Kurzfassung zum Klimasymposium 2012, Weihenstephan, S.5-7.

Reger, B.; Ewald, J. (2012): Die Waldtypenkarte »Bayerische Alpen« - Eine neue Planungsgrundlage für die forstliche Praxis. LWF aktuell (87), S.11-14.

Reger, B.; Schüpferling, R.; Beck, J.; Dietz, E.; Morovitz, D.; Schaller, R.; Wilhelm, G.; Ewald, J. (2012): WINALPecobase – ecological database of mountain forests in the Bavarian Alps. Biodiversity and Ecology 4, S.167-171.
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Ewald, J. (2012): Vegetation databases provide a close-up on altitudinal tree species distribution in the Bavarian Alps. Biodiversity and Ecology 4, S.41-48.
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Ewald, J. (2012): BERGWALD, the vegetation database of mountain forests in the Bavarian Alps. Biodiversity and Ecology 4, S.161-165.
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Kolb, E. (2012): Interaktive Karte der Gesteinseigenschaften in den Bayerischen Alpen. LWF-aktuell 87, S.15-17.
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Klemmt, H.; Ewald, J. (2012): Wachstumskundliche Unterschiede der Waldtypen in den Bayerischen Alpen - Inventurdaten untermauern Aussagekraft der WINALP-Ergebnisse. LWF aktuell 87, S.18-19.

Tretter, S. (2012): Risiken von morgen heute einplanen – Waldtypenkarte liefert Standortinformationen für Bayerische Alpen. Landwirtschaftliches Wochenblatt 4.

Reger, B.; Ewald, J. (2012): Waldinformationssystem Nordalpen: Der Bergwald geht online. Technik in Bayern 01/2012, S.33.

Walter, T. (2012): WINALP – Projektabschluss: Aus der Theorie in die Praxis. Europäische Dimension - Jahresbericht 2011 der Bayerischen Forschungsallianz, S.39.

Mellert, K.; Ewald, J. (2011): Wie viel Biomassenutzung verträgt der Bergwald? AFZ-Der Wald (24), S.19-21.

Simon, A.; Wallner, M. (2011): Waldtypenkarte für Beratung und Bewirtschaftung in Tirol. AFZ-Der Wald (24), S.17-18.

Klemmt, H.; Ewald, J. (2011): Wachstum der Fichte nach Waldtypen. AFZ-Der Wald (24), S.22.

Ewald, J.; Mellert, K.; Kölling, C. (2011): Die richtigen Baumarten für den Bergwald von morgen. AFZ-Der Wald (24), S.23.

Reger, B.; Ewald, J. (2011): Waldtypenkarte Bayerische Alpen. Eine neue Planungshilfe für die Forstpraxis. AFZ-Der Wald (24), S.14-16.

Ewald, J. (2011): Klimafitte Wälder der Zukunft - Waldtypenkarte für die Nordalpen. Forstzeitung 122 (12), S.8-9.

Ewald, J.; Wallner, M.; Reger, B.; Klaushofer, F. (2011): Modellierung und Kartierung von Waldtypen in den Nordalpen. "Waldtypen, Vegetation und Klimawandel im Vinschgau, einem inneralpinen Trockental", Tagungsbeiträge und Exkursionsführer zur AFSV-Tagung 2011 in Goldrain, Südtirol. Kessel, Remagen-Oberwinter, Hrsg.: Ewald, J., S.33-46.

Reger, B.; Kölling, C.; Ewald, J. (2011): Modelling effective thermal climate for mountain forests in the Bavarian Alps: Which is the best model? Journal of Vegetation Science 22 (4), S.677-687.
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Mellert, K.; Fensterer, V.; Küchenhoff, H.; Reger, B.; Ewald, J.; Kölling, C.; Klemmt, H. (2011): Hypothesis‐driven species distribution models for tree species in the Bavarian Alps. Journal of Vegetation Science 22 (4), S.635-646.
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Ewald, J. (2009): Waldinformationssystem Nordalpen - WINALP sammelt Wissen zum Schutz der Bergwälder. LWF aktuell 71, S.45-46.
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Der Alpennordrand zu beiden Seiten der Grenze zwischen Bayern, Tirol und Salzburg beherbergt eines der vielgestaltigsten Waldökosysteme Europas. Mit der Klima änderung werden große Verschiebungen der Wuchsbedingungen für die Bergwälder erwartet. Das bedeutet, dass die Gebirgswälder nicht nur den heutigen, sondern auch zukünftigen Wuchsbedingungen und Naturgefahren angepasst werden müssen. Das INTERREG-Projekt WINALP erhebt dazu die erforderlichen Flächeninformationen.

Ewald, J.; Kölling, C. (2009): Wo der Wald an Grenzen stößt - Höhenverbreitung der Baumarten in den Nordalpen. LWF-aktuell 71, S.34-36.
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Die scheinbar triviale Frage nach den Verbreitungsgrenzen ist mit dem Klimawandel wieder aktuell geworden: Die Höhen- und Wärmegrenzen der Baumarten in den Alpen sind ein wesentlicher Baustein im Verständnis der ökologischen Nischen der heimischen Baumarten. Insgesamt sind in der Baumarten-Datenbank BERGWALD 30 Baumarten dokumentiert. Für sieben dieser Baumarten liefert die Vegetationsdatenbank neue Höhenrekorde.


Promotionen

Spatial Prediction Methods for the Assessment and Mapping of Forest Site Characteristics – Examples from Bavarian Forests

Doktorand: Dr. rer. nat. Tim Häring
Wissenschaftlich betreuende Person HSWT: Prof. Dr. Jörg Ewald
Einrichtungen: Fakultät Wald und Forstwirtschaft und Fakultät Wald und Forstwirtschaft
Wissenschaftlich betreuende Person (extern) Technische Universität München - Wissenschaftszentrum Weihenstephan | Prof. Dr. Boris Schröder
Zeitraum: 04.01.2010 - 06.11.2013