Bodendauerbeobachtung in Deutschland Stand und Perspektiven. F. Glante, S. Marahrens, J. Utermann; Umweltbundesamt

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1 Bodendauerbeobachtung in Deutschland Stand und Perspektiven F. Glante, S. Marahrens, J. Utermann; Umweltbundesamt

2 Probleme im Politik Fokus Nahrungsmittel Sicherheit Klima Folgen Boden Biodiversitäts Verlust Boden Desertifikation Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 2

3 Interaktion zwischen globalen Umweltveränderungen Wirkung von auf Klimawandel Verlust biologischer Vielfalt Wassermangel Wasserverschmutzung Bodendegradation / Desertifikation Schad und Nährstoffe Klimawandel CO2 Emissionen, Albedo Effekt Verlust an CO2 Speicher und Senkenfkt. FCKW, Ozonwirkungen Verlust biologischer Vielfalt Überforderung der Anpassung von Arten Degradation limnischer Ökosysteme Artenverlust Anreicherung von Schadstoffen, Wassermangel Wasserverschmutzung Veränderung von Niederschlagsme ngen und mustern Veränderung von Wasserbilanzen durch z.b. Entwaldung Mehr Schadstoffund Sedimentbelastung Vergiftung von Wasserressourcen Bodendegradation / Desertifikation Desertifikation Erosion durch fehlende Vegetationsdecke Versalzung Bodenbelastung durch Schadstoffe Schad und Nährstoffe Verminderte Filterung der Luft Verlangsamter Schadstoffabbau Winderosion Quelle: WBGU, Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 3

4 Probleme gemäß EU Bodenschutz Strategie Erosion Organische Substanz Verdichtung Biodiversität Hangrutschungen Kontamination (lokal und diffus) Versiegelung Versauerung Versalzung Quelle: nach JRC, Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 4

5 Grundlagen länderübergreifender Auswertungen UBA Errichtungsgesetz: Beratung der Bundesregierung Information der Bevölkerung Daten zur Umwelt Beschluss des Bundesrats (1999) Bodenschutzbericht der Bundesregierung 19 BBodSchG VV Datenaustausch, Anhang Boden Bodenschutz Strategie der EU Vereinbarung mit der Europäischen Umweltagentur und dem JRC zu Europäischen Umweltberichten UBA II 2.7 ist National Reference Center Soil für EEA und JRC (ESDAC = European Soil Data Center) INSPIRE Umweltdatenzugangsgesetz Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 5

6 Daten flüsse Deutschland EU ESBN ESDAC Bund Länder Ausschuss Bodenforschung (BLA Geo) Bund Länder AG Bodenschutz (LABO) Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 6

7 Potenzial des Monitoring Bestandsaufnahme 2700 Standorte BZE (ICP Level I u. II) BDF (Basis/Intensiv) Dauerfeldversuche fehlend 550 Standorte Lysimeter UPB Bund Agrarmeteorologie DWD geplant ca BZE Landwirtschaft Monitoring (dauerhaft) Level I und BDF 1200 Standorte Quelle: Marahrens, Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 8

8 Boden Dauerbeobachtung für medienübergreifende Umweltbilanzen Messwerte Klima Deposition Nutzung Boden Bodenwasser Grundwasser Bodenbiologie Prozesse Immissionen Emissionen Stoffeintrag Stoffaustrag Stoffumsetzung UBA Koordination länderübergreifende Daten Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 9

9 BDF im Bundesmaßstab Flächenverteilung Acker Grünland 146 Wald 247 Basisflächen 700 Intensivmessflächen 90 Repräsentativität Nutzung Naturräume europ. Klimaregionen Hintergrundbelastung Quelle: Marahrens, Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 10

10 Bisherige Projekte Zusammenstellung der UBA Projekte: Möglichkeiten der länderübergreifenden Auswertung an Standorten der Bodendauerbeobachtung ausgehend von der Zusammenstellung der Metadaten aus den Ländern (Peter Spatz) Texte Nr. 22/2001 Untersuchung der Böden im direkten Umfeld der UBA Messnetz Standorte in den neuen Ländern zur Vervollständigung des bundesweiten Umweltbeobachtungsnetzes im Hinblick auf ein integriertes und repräsentatives Monitoring (Gerd Huschek, Matthis Kayser) Texte Nr. 72/2002 Länderübergreifende Auswertung von Daten der Boden und Dauerbeobachtung der Länder (Dr. G. Huschek; Dr. D. Krengel; Dr. M. Kayser; A. Bauriegel; Dr. H. Burger) Texte Nr. 50/2004 Bodenbiologische Bewertung von Boden Dauerbeobachtungsflächen (BDF) anhand von Lumbriciden Workshop in Weimar Texte Nr. 34/2007 Anwendung von Bodendaten in der Klimaforschung (C. Kaufmann Boll et al. 2011) Text wird demnächst veröffentlicht Auswertung der Veränderungen des Bodenzustandes für Bodendauerbeobachtungsflächen (BDF) und Validierung räumlicher Trends unter Einbeziehung anderer Messnetze (UBA Text in Vorbereitung) Bewertungsansätze für die Boden Biodiversität (laufend) Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 12

11 Identifizierte Defizite Komplexität durch Vielfalt unterschiedliche Zielsetzungen und Strategien unterschiedliche Repräsentanzkriterien Parameterspektrum und Messzyklen Ressorts und Gremien Koordination und Betriebsmittel abgekoppelte Forschungsprojekte Dokumentation und Verteilung der Daten Methodenvielfalt Interoperabilität der Daten Bekanntheitsgrad der Daten Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 13

12 Methodenvielfalt Lösung. Methoden Code Methoden Code v1.0 Dokumentation aller Untersuchungsschritte ist fortschreibbar legt ausdrücklich NICHT die Methoden fest Codierung d. Altdaten ist wünschenswert jedoch Focus Neue Daten v1.0 Veröffentlichung auf Website (UBA Text) Fortschreibung jährlich durch UBA und/oder BOVA und GAFA Länderbeschluss zum einheitlichen Einsatz Web Anwendung zur Code Erstellung Länderübergreifende methodische Anforderungen Bewertung Einfluss Probenahme (zb. SM Gehalte) Messung aus einer Probe Bewertung Vergleichbarkeit Analytik (Frage des Gremiums) UBA Text in Vorbereitung Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 14

13 Daten Aktueller Datensatz laufendes F+E Vorhaben Messwerte (ca Einzelwerte nicht übergeben) Proben Parametergruppen Anorganik: Biologie: Organik: Physik: Parameter gute Abdeckung im Nord Südverlauf gute Abdeckung europ. Klimazonen und naturräum. Großeinheiten geringe Abdeckung im Osten und vor allem im Westen Identifikation zeitliche Trends unsicher (häufig nur Erstbeprobung) Biologie deutlich unterrepräsentiert für länderübergreifende Auswertung vor allem Schwermetalle Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 15

14 Aktuelle Ergebnisse Nutzung ph Wert Länderübergreifende Auswertung und Interpretation ist möglich Identifizierung bundesweiter / örtlicher Einflüsse und Muster Beitrag zur Qualitätssicherung Trends deuten sich an (Gegenläufigkeit bei Schwermetallen Acker/Wald) eindeutige Hinweise auf vertieften Interpretationsbedarf (z.b. Cadmium) wichtiger Baustein zur Erfüllung v. Ressortaufgaben und Berichterstattung weiterer Verbesserungsbedarf zeitnahe Verfügbarkeit/ Interoperabilität (technisch) Fortsetzung der Wiederholungsbeprobungen (Wertsteigerung) UBA Text UBA Text in in Vorbereitung Vorbereitung einheitliches Parameterspektrum (derzeit Restriktion des STP Umfangs) Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 16

15 Boden Gefährdung Beispiel : organische Substanz Quelle: JRC 5,8 Gt C korrespondiert mit 27 Jahren energiebezogener CO 2 Emissionen in der gegenwärtigen Höhe Die Reduktion des C org Gehalts um 0,2% würde ein Äquivalent von ca. 50% der jährlichen Emissionen ausmachen. Bisher nur Status Darstellung möglich Quelle: Utermann, Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 17

16 Multivariate Statistik beeinflussender Faktoren Ton Cluster mit durchschnittlichen bis ausgeprägten Gehalten an organischem Kohlenstoff (t corg = 0,31) Wärme Cluster mit durchschnittlichen Gehalten an organischem Kohlenstoff (t corg = 0,04) +/ ,5 0 0,5 1 t Werteskala für organischen Kohlenstoff Trockenheits Cluster mit sehr geringen Gehalten an organischem Kohlenstoff (t corg = 1,11) Schluff Cluster mit durchschnittlichen bis ausgeprägten Gehalten an organischem Kohlenstoff (t corg = 0,32) Berg und Hügelland Cluster mit ausgeprägten Gehalten an organischem Kohlenstoff (t corg = 0,5) Niederschlags (Höhen ) Cluster mit ausgeprägten bis überdurchschnittlichen Gehalten an organischem Kohlenstoff (t corg = 0,77) Quelle: Utermann, Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 18

17 Trends und Ursachen - Nach erfolgter Abfrage zu weiteren Daten / Wiederholungsbeprobungen - Wie können Bewirtschaftungsdaten zur Verfügung gestellt werden? Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 19

18 Europäische Berichterstattung Beispiel LUCAS Ziel von LUCAS: Rasterbasierte Ermittlung der Bodenbedeckung und Bodennutzung Lineare Strukturen PSU SSU LUCAS SOIL Europaweit: mannheim.de/wwwedz/pdf/eurostat/03/ks AZ DE N DE.pdf Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 20

19 LUCAS Soil f Prague.pdf Analyse von Schwermetallen wird durchgeführt werden Rumänien und Bulgarien beprobt. Es wird angestrebt, ab 2013 in den Regelbetrieb zu gehen. JRC darf die Einzel Daten nicht rausgeben!!!! Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 21

20 GEMAS so geht es auch GEOCHEMICAL MAPPING OF AGRICULTURAL AND GRAZING LAND SOIL OF EUROPE Ziel: Erarbeitung eines europaweiten geochemischen Atlas zu Makro und Spurenelementen in landwirtschaftlich genutzten Oberböden Koordination in Deutschland: BGR Standortauswahl unter Nutzung der BDF Standorte Auswahlkriterien: Naturnahe Standorte Je Quadrant 1 Standort unter Ackernutzung und 1 Standort unter Grünland Keine potenziell belasteten Standorte (z.b. Auenböden, Standorte in der Emittentennähe) Möglichst gute Repräsentanz bezogen auf die Bodenausgangsgesteine Vorgehen: Verknüpfung der BDF Punktinformation mit BAGK 1000 und Google Earth Vorauswahl von potenziell geeigneten Standorten Prüfung der Standortauswahl durch die BDF Betreiber BGR/GEMAS stellt den Ländern die Daten digital zur Verfügung gb/aktuelt/2008/new European scale project led by NGU/ Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 22

21 Handlungsempfehlungen Berichterstattung Neubewertung der Zielsetzung Festlegung von Fragestellungen Festlegung von Auswertungszielen Allgemein Bekanntheitsgrad steigern (zb. Broschüren) Vernetzung der Messnetzprogramme Koordinierungsgremium (Bund, Rolle UBA) Datenerhebung Synchronisation der Methoden Inventare Standardparameterspektrum!!! (Fragestellung und Intervall) Vereinheitlichung der Methodendokumentation Methoden Code als Standardanwendung in Bund und Ländern Datenverfügbarkeit Datenportale, Metadatenbereitstellung (zb. PortalU und Metadatenportal) Austauschformat!!! Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 23

22 Austauschformat im Kontext zu Ressortaufgaben und Berichtspflichten im Kontext zu nationalem Austauschformat im Kontext zu INSPIRE 2012 PLUS (GDI DE, GDI Länder) im Kontext zu Metadaten Portalen (z.b. PortalU, UBA BMU) im Kontext zu veränderten technischen Möglichkeiten im Kontext zu F+E Projekten Testprojekt (mit konkreten Projektanforderungen) minimaler Messwert Datensatz ( INSPIRE PLUS ) schlankes xml Schema mit interoperablen Listen browserbasierte Übergabemöglichkeit interessierte Bundesländer Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 24

23 große Lösungen notwendig? Berichtspflicht an die EU wie im Gewässerschutz und in der Chemikalienpolitik? Verbesserung / Konkretisierung der Verwaltungs Vereinbarung zum Datenaustausch (wie bei den Anhängen Gewässer, Dioxine u. a.)? Ad hoc AG / Redaktionsgruppen der LABO / BOVA zu speziellen Fragestellungen Einführung von Arbeitshilfen, die länderübergreifend angewendet werden (Methoden Code in Datenbanken, Methodendokumentation Bodenkunde [BGR]) Ableitung von Indikatoren für formalisierte Darstellung des Umweltzustands Wert der Dauerbeobachtung beginnt sich auszuzahlen Wert steigt mit jeder weiteren Wiederholungsmessung Anfangsinvestition amortisiert sich mit robusten Trendinterpretationen identifizierte Muster und Prozesse sind länderübergreifend fortzuschreiben (anlassbezogen mit organischem Kohlenstoff) Den Boden fest im Blick 25 Jahre Bodendauerbeobachtung in Bayern 25