Lehrveranstaltung Aktuelle Probleme des Forstschutzes

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1 Lehrveranstaltung Aktuelle Probleme des Forstschutzes Beitrag: Zur Erfassung der Auswirkungen von Schadereignissen im Wald Schwerpunkt: Methoden der Fernerkundung Institut für Waldinventur und Waldwachstum, Arbeitsgruppe Waldinventur und Fernerkundung Drei Beiträge: Christoph Kleinn: Einführung und Grundlagen. Hans Fuchs: Methodische Aspekte der Vitalitätsansprache von Bäumen. Definitionen Fernerkundung: Messen ohne direkten Kontakt zum zu messenden Objekt. Hier: Konzentration auf photographische (und ähnliche) Aufnahmen der Erdoberfläche von oben Fernerkundungsaufzeichnungen sind analoge (Fotos) oder digitale (Bilddateien) Abbildungen der von der Erdoberfläche (bzw. von den dort befindlichen Objekten) reflektierten oder emittierten elektromagnetischen Strahlung. Schadereignisse im Wald: - Ereignis mit negativer Auswirkung auf die Waldentwicklung (i.s.v. Reduktion des Wachstums, oder Mortalität). - Abweichung vom normalen (=gesunden) Zustand. 1

2 Typische, forstlich relevante Schadereignisse Nach den Ursachen Biotische Ursachen Käfer-, Raupenfraß Wild (Verbiß-, Schälschäden) Pilz-Schäden Abiotische Ursachen Sturm, Schneedruck/Eis Feuer Menschlich induziert: Immissionen, Grundwasserabsenkungen Nach der räumlichen Verteilung der Schäden Einzelbaumweise. Kleinflächig (Baumgruppen, Streifen, ). Großflächig. Nach den Symptomen Ort der Symptome: Stamm, Krone, Wurzel. Stärke des Schadens. Schadereignisse haben Auswirkungen auf die Waldfunktionen (Produktions-, Schutz-, Erholungsfunktion). Es muss ggfls. gegengesteuert werden. Die Förster / Waldbewirtschafter sollten wissen, wo, wann und warum welche Schadereignisse eintreten. Ziel des Planers / Bewirtschafters: Bedrohungen frühzeitig erkennen. Vorbeugen; potentielle Schäden verhindern. Sich anbahnende Schäden einschränken. Eingetretene Schäden dokumentieren und quantifizieren / quantitativ beschreiben. Praxisrelevante Frage: Wie können Schäden erfasst werden? = Typische Fragstellung für die Waldinventur. Informationsquellen: Feldaufnahmen, Fernerkundung,. Kriterien für ein gutes Erfassungssystem: - Zielkonformität, - ausreichende Genauigkeit, - Zeitnähe, - generelle Glaubwürdigkeit bzgl. Methoden, Durchführung und Ergebnisdarstellung. 2

3 Mit Fernerkundung können Teile der benötigten Information beschafft werden. Es gilt (wie auch bei normalen Waldinventuren): Die Fernerkundung ist eine Informationsquelle. Je nach Zielsetzung muss eine Kombination von Informationsquellen verwendet werden (Feldaufnahmen, vorliegende Daten, Expertenwissen, ). Es gibt kein allgemein bestes Verfahren für alle Situationen / Schadereignisse. (Vgl. Erfassung von Verbiss- Schäden / Waldbrand) Forst und Holz Potentielle Rolle der Fernerkundung bei der Erfassung von Schadereignissen Kartieren synoptischer Überblick. Flächenmäßige Erfassung. Flächeneinteilung in Klassen unterschiedlicher Schadens-Art und Stärke. Fernerkundung als Element eines Frühwarnsystems (early detection / early warning). Erfassung / Kartierung von Stand susceptibility / vulnerability. Die Fernerkundung ist somit eine Technik der Daten- und Informationsbeschaffung, die Eingang in folgende Aktivitäten findet: - Schad-Erfassung und -Bewertung. - Monitoring: Beobachtung von Entwicklungen. - Forschung / Modellierung / Prävention. - Dokumentation. Eine Erfassung von Phänomenen der Erdoberfläche durch Fernerkundungs-Aufzeichungen ist grundsätzlich darauf angewiesen, dass man - diese Phänomene selbst oder - mit ihnen zusammenhängende Ereignisse ( Indikatoren ) von oben erkennen kann. Typischerweise beobachten wir Symptome. Die Suche nach Den Ursachen von beobachteten Schäden bedarf oft zusätzlicher Informationen (zusätzlich zu den Luft- oder Satellitenbildern). 3

4 Erfassung durch Einmalaufnahmen. Identifizierung durch sichtbare Indikatoren, die auf das Schadereignis hindeuten: z.b. Verfärbung / Verlust von Blättern, Schneise umgestürzter Bäume nach einem Wirbelsturm. Wiederholungsaufnahmen. Identifizierung durch Vergleich vorher/nachher, = Erfassung von Änderungen (change detection) (typischerweise Flächenänderungen, Änderungen in Waldstruktur, Änderungen in der Rückstrahlung ). Die Ursache der Änderungen kann oft nicht unmittelbar beobachtet werden. Fernerkundungs-sichtbare Symptome Typische fernerkundungs-sichtbare Symptome: Baumspezifisch: - Abgestorbene skelettierte Bäume, - Nadel-/Blatt-Verluste, abgestorbene Kronenteile, - Kronenverformungen (Folge einseitigen Immissionen, Bränden etc.) - Nadel-/Blatt-Verfärbungen. - Unterschiedliche Reflexion von geschädigten und gestressten (Wasser) Blättern. Allgemein: - Löcher im Kronendach. - Flächenveränderungen. - Mehr Boden sichtbar. - Unterschiede in der Wärme-Emission. - Änderungen in der Bestandesstruktur (Kronendichte, BA-Zusammensetzung,...). Unterschiede in der Rückstrahlung zwischen gesunden und Blättern unter Stress Aus: Franklin 2001 Muster, das oft beobachtet wurde: Leichte Reduktion im grünen Bereich. Anstieg im Roten. Reduktion im nahen Infrarot. blue shift 4

5 Beispiel für Infrarotaufnahmen geschädigter Vegetation Aus: EC 2000 Gesunde Blätter reflektieren wg. Zellstruktur stark im nahen IR üblicherweise visualisiert als kräftiges Rot. Ist diese Struktur geschädigt, führt dies zu sichtbaren Änderungen in der Rückstrahlung. Allerdings nur wenige Beispiele, in denen mittels Fernerkundung Schäden erkannt wurde, bevor sie im Feld sichtbar waren. Wie in allen Wald-Inventur Projekten: Ein klares Protokoll ist notwendig, welches die Interpretationsund Klassifizierungs-Vorschriften macht und damit sicherstellt, dass eine eindeutige und konsistente Klassifizierung stattfindet. Im Feld: Aufnahme- Handbuch Fernerkundung: Visuelle Auswertung: Interpretationsschlüssel. Automatisierte Ausw.: Klassifizierungs- Vorschrift. Interpretations-Vorschriften Aus: EC 2000 Beispielsbild Waldbrand Früherkennungssysteme: Globale & tägliche Beobachtung möglich über AVHRR, Vegetation, EOS oder MODIS Sensoren. 5