"Nationales Auenprogramm. Beitrag zur Klimaanpassung und zum Schutz der Biologischen Vielfalt"

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1 "Nationales Auenprogramm Beitrag zur Klimaanpassung und zum Schutz der Biologischen Vielfalt" FKZ Laufzeit: Dez bis Sept BfN-Statuskonferenz 2. März 2010 Mathias Scholz 1, Klaus Henle 1 (Projektleiter), Dietrich Borchardt 3, Wanda Born 2, Bernd Hansjürgens 2, Christiane Ilg 1, Hans Kasperidus 1, Dietmar Mehl, Christiane Schulz-Zunkel 1, André Steinhäuser 4, UFZ: 1 - Department Naturschutzforschung, 2 - Department Ökonomie, 3 - Department Aquatische Ökosystemanalyse Institut für ökologische Forschung und Planung GmbH (4) Fachbetreuer am BfN: Thomas Ehlert Foto: A. Künzelmann

2 Gliederung 1. Einführung, Hintergrund 2. Hintergrund und Ziele des Vorhabens 3. Auenfunktionen und deren Bewertung Foto: M. Scholz Foto: M. Scholz 4. Weiteres Vorgehen Foto: A. Künzelmann Foto: P. Ibe Foto: P. Ibe Foto: P. Ibe

3 Bearbeitungskulisse Auenzustand - Auen von 79 Flüssen - ca Flusskilometer - Auenfläche ca km² ganzheitlicher Ansatz, d.h. Einbeziehung der rezenten Aue und der Altaue Ergebnisse der vorangegangenen Projekte als wesentliche Datengrundlage für dieses Vorhaben

4 Auenzustandsbericht in Kürze erhältlich Ergebnisse der bundesweiten Erfassung und Bilanzierung der Flussauen ca km² (= 4,4% der Fläche Deutschlands) waren ehemals Flussauen (ohne Bachauen) 2/3 der ehemaligen Überschwemmungsflächen an Flüssen sind durch Deichbau verloren gegangen an Rhein, Elbe, Donau und Oder sind an vielen Abschnitten nur noch 10-20% der ehemaligen Überschwemmungsflächen vorhanden rezente Auen werden zu >1/3 intensiv genutzt: Ackerflächen 28%, Siedlungsflächen 6% ökologisch funktionsfähige Auen machen weniger als 10% der rezenten Auen aus, z.b. naturnahe Hartholzauwälder ca. 1% Weiteren Informationen:

5 Einführung und Zielstellung des Vorhabens Projektziel: Identifizierung von Entwicklungspotenzialen der Flussauen in Deutschland und die Wirkungen (von Renaturierungen) insbes. auf die biologische Vielfalt aber auch auf weitere Ökosystemdienstleistungen für Klimaanpassung und Klimaschutz Auenfunktionen und abgeleitete Ökosystemfunktionen räumlich möglichst zu konkretisieren und zu quantifizieren Einbeziehung ökonomischer Aspekte Betrachtung von Renaturierungsvorhaben (mögliche positive Effekte aufgrund einer naturnahen Entwicklung von Auen) Identifizierung von Vorranggebieten Klimawandel als gesellschaftliche Herausforderung für eine naturnahe Auenentwicklung

6 Auenfunktionen und deren Bewertung Hochwasserretention Sedimentretention/ Reinigungsfunktion C0 2 -Senkenfunktion Biologische Vielfalt/Habitatfunktion Grundwasserneubildung Erholungsfunktion u.a

7 Skalenproblematik Prozesse in Auen finden sehr kleinräumig und statt Wesentliche Merkmale zur Quantifizierung von Funktionen lassen sich nur über eine genauere Darstellung ermitteln Beispiel Höhenmodell Überflutungswahrscheinlichkeiten wesentlich für alle hier dargestellten Auenfunktionen Liegt z.z. nicht in der gewünschten Auflösung bundesweit vor, deshalb müssen Verallgemeinerungen vorgenommen werden Wasserstand (NN + m) Foto: A. Künzelmann Grafik: RIVA-Projekt, Scholz et al ,00 57,00 56,00 55,00 54,00 53,00 52,00 51,00 50,00 Wasserstände der Jahre 1998,1999, 2002 und 2003 am Elbpegel Aken Pegelnullpunkt MW J F M A M J J A S O N D Grafik: Scholz & Rosenzweig, Scholz et al 2009, RIVA-Projekt Grafik: BMU & BfN 2009

8 Hochwasserretention Strategischer Hintergrund Hochwasserschutzfunktion der Auen: Potenzial der Strom- und Flussauen zur Rückhaltung bzw. Abflachung ablaufender Hochwasserwellen als Gratisleistung der Natur Maßnahmen der Gewässer- und Auenrestauration führen zu Senkungen der Hochwasserscheitel Beispiel Elbe bei Umsetzung von 19 Rückhaltungen (15 Deichrückverlegungen, 4 Flutpolder) können bei extremen Hochwassern zumindest im Fernbereich Wasserstand reduzierende Wirkungen erreicht werden; bei Hochwasser mit kurzen Scheiteldauern vor allem bedeutsame Wasserstandsenkungen im Nahbereich (BUSCH & HAMMER 2006)

9 Hochwasserretention Ergebnisse Ind ARV Klasse ARV 0,2 1 > 0,2-0,4 2 > 0,4-0,6 3 > 0,6-0,8 4 > 0,8 5 Bewertung des Auenretentionsverlustes (Ind ARV ) der Fluss- und Stromauen Deutschlands auf der Ebene von Auenabschnitten (Volumen und Rauigkeiten über LN)

10 Sedimentretention/Nährstoffrückhalt Sedimentretention eng verknüpft mit Nährstoffrückhalt Landnutzung prägt als wesentlicher Faktor die Sedimentund Nährstoffretention in Auen Fotos: C. Schulz-Zunkel Sedimentrückhalt ist im wesentlichen abhängig von der Häufigkeit und Dauer der HW-Ereignisse und von der Vegetationsdecke sowie der Auentopografie z.b. werden an der Elbe % der Gesamtschwebstofffracht in Fluss und rezenter Aue zurückgehalten, davon % in der rezenten Aue Fotos: R. Schwartz Ziel: Abschätzungen von Sedimentationsraten sowie des N- und P Rückhalts für die vorliegende Auenkulisse

11 Methoden Sediment/Nährstoffrückhalt Detailuntersuchungen Modellierung des Sedimenttransportes Fließgeschwindigkeit Wasserstand Sedimenteintrag Suspendierte Sedimente Büttner, O. et al (2006) Durchfluss

12 Methoden Sediment/Nährstoffrückhalt Detailuntersuchungen Modellierung des Sedimenttransportes Schritt 1: Aufbau des hydrodynamischen Models für das HW-Ereignis Nov Fließgeschwindigkeit, Fließrichtung, überflutete Fläche

13 Methoden Sediment/Nährstoffrückhalt Detailuntersuchungen Modellierung des Sedimenttransportes Schritt 2: Räumliche Verteilung der Sedimente Quelle: Büttner, O. et al (2006): Numerical Modeling of floodplain hydraulics and suspended sediment transport and deposition at the event scale in the middle river Elbe, Germany. Acta Hydroch.Hydrob. 34,

14 Zwischenergebnisse Sedimentretention Abschätzung anhand von Literaturwerten

15 Kohlenstoffsenkenfunktion Feuchtgebiete im globalen Kohlenstoffkreislauf mittlerweile allgemein anerkannt, allerdings Auen als Quellen- und Senkenfunktion noch nicht genügend verstanden Kohlenstoffbilanz von Mooren anerkannt, aufgrund Größe und flächenhafter Ausdehnung v.a. im NO D eine hohe Klimarelevanz - Beispiel Warnow Für mineralisch geprägte Flussauen kaum Untersuchungen, die eine Vorhersage der aktuellen und zukünftigen Kohlenstoffvorräte bzw. Aussagen zum Kohlstoffkreislauf vornehmen Näherung über Kohlestoffvorräte von Auenböden und Biomasse in der Vegetation

16 Kohlenstoffsenkenfunktion Kohlenstoffvorräte in Auen sowohl im Boden als auch in der Vegetation liegen deutlich höher als in terrestrischen Ökosystemen Herkunft zum einen durch Ablagerung von kohlenstoffreichen Sedimenten während Überflutungsereignissen, aber auch Folge der hohen Nettoprimärproduktion insbes. in Auenwäldern hohe Grundwasserstände bewirken hohe Bodenfeuchte und verringerte Mineralisation des im Boden gebundenen Kohlenstoffs enge Korrelation zwischen Sedimentationsverhalten und Kohlenstoff-Verteilung in Auenlebensräumen sinkenden Grundwasserspiegel und verminderte Überschwemmungen, können die Aue von einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle umwandeln allerdings wenig Prozesswissen vorhanden

17 Kohlenstoffsenkenfunktion Erste Einschätzungen aus dem Nationalpark Donau-Auen in Österreich mit großflächig vorhandenen dynam. Auenwäldern sind durch hohen Kohlenstoffvorrat von ca. 400 t/ha gekennzeichnet (Cierjanks et al. im Druck) Da keine Vergleichswerte aus deutschen Auen vorliegen, Ermittlung von Kenngrößen durch Schätzungen von Kohlenstoffgehalten aus Bodenprofilen der rezenten Aue der Mittelelbe: Mittlerer Kohlenstoffgehalt für Vegen: 162,78 t/ha (n=5), für Gleye: 201,43 t/ha (n=9) und für Tschernitzen 616,64 t/ha (n=3) Kenngrößen für eine Bilanzierung mit Bodenkarten für D möglich

18 CO 2 -Senken/-Quellen Funktion der organischen bzw. teilmineralischen Auentypen als Prozessgröße Detailuntersuchung für die morphologische Aue der Warnow zwischen Bützow und Rostock Offenlandbiotope in der Warnow-Aue - Beispielfläche Gesamtemission t CO 2 -eq./a Ausprägung von Vegetationsformen in der Warnow-Aue

19 Biologische Vielfalt - Habitatfunktion Ziel: naturnahe Auen als Hotspot der biologischen Vielfalt zu überprüfen und beispielhaft anschaulich zu untersetzen Prioritäten und Entwicklungspotenziale Bewertung der Biodiversität in Auen im bundesweiten Maßstab nur über integrierende Merkmale Auenzustandsbewertung bewertet vorrangig morphologische und hydrologische Standortverhältnisse in Kombination mit Landnutzung Focus hier: Einschätzung auentypische Lebensräume und Arten der Natur- als auch der Kulturlandschaft

20 Beispielhafte Darstellung von mittleren Siedlungsdichten für Brutvögel (je 10 ha) in ausgesuchten Lebensräumen der Mittleren Elbe, Daten aus Schwarze & Kolbe (2006) und Patzak & Seelig (2006) Entwurf -

21 Habitatfunktion Ermittlung eines Indexes für eine auentypische Habtateignung auf Grundlage bundesweit Daten Ziel: Bewertung von Flächenanteil und Qualität auentypischer Lebensräume Merkmale für 1-km-Segmente der rezenten Aue: A = Flächenanteil der Natura2000 Gebiete B = Intensität der Flächennutzung (z.b. Acker, Grünland, Wald) C = Flächenanteil bundesweiter Feuchtlebensräume D = Rückstau als Malus

22 Habitatfunktion Merkmal A - Indikator Natura2000 Daten: BfN-NATURA2000-Datenbank

23 Merkmal B - Landnutzungsintensität Legende Habitat-Indikator KLASSE3 nicht bewertet Klasse 1 sehr gering Klasse 2 gering Klasse 3 mittel Klasse 4 hoch Klasse 5 sehr hoch ± 0 5,000 10,000 20,000 Kilometer Daten: Auenzustandsbewertung, Büro Koenzen

24 Merkmal C BfN-Feuchtlebensräume Daten: Hänel & Reck et al. 2009

25 Merkmal D Rückstau Daten: BfN - Auenzustandsbewertung

26 A + B+C HabInd.= -D 3 Ergebnis Habitatindikator für auentypische Arten und Lebensraumvielfalt

27 Wie geht s weiter 1. Rahmenbedingungen 2. Identifizierung relev. Auenfunktionen als Basis für eine Quantifizierung 3. Ökonomische Betrachtung 4. Betrachtung von Revitalisierungsprojekten 5. Integrierte Gesamtbewertung 6. Identifizierung von Vorranggebieten 7. Handlungsempfehlungen März Juni 2010 Sept. 2010

28 Vielen Dank für Ihr Interesse Foto: M. Scholz