Einleitung was zählt zu den städtischen Baumbeständen, kurz: Stadtbäumen?

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1 Städtische Baumbestände unter der Lupe - was wissen wir über ihre Ökosystemleistungen und was sollten wir wissen? Tagung: Urbane Biodiversität - Grüne und Blaue Infrastruktur März 2017, Universität Duisburg-Essen, Campus Essen Themenblock: Neue Erkenntnisse zur Wirkung grüner Infrastruktur Angela Hof (Salzburg) und Tobias Scholz (Bochum) Einleitung was zählt zu den städtischen Baumbeständen, kurz: Stadtbäumen? Bäume auf Brachflächen; 0,6 Anzahl (Mio.) Bäume in Privatgärten; 0,675 Straßenbäume; 0,065 Bäume in Stadtwäldern; 1,125 Bäume in öffentlichen Parks und Grünanlagen; 1,9 2 Datenquelle: eigene Darstellung nach Daten in Roloff, Andreas (2013): Stadt- und Straßenbäume der Zukunft - welche Arten sind geeignet?. Forstwiss. Beiträge Tharandt Beiheft (14),

2 Klimatische Regulationsleistungen Reduzierung von sommerlicher Hitzebelastung durch Beschattung und Transpiration (GILLNER et al. 2015; LEHMANN et al. 2014) Filterung von Luftschadstoffen (NO 2, SO 2, O 3 ) und Feinstäuben (PM 10, PM 2,5 ) durch die Blätter, insbesondere an viel befahrenen Straßen (FLOHR 2010; NOWAK et al. 2006; TAKASHI et al. 2005; BECKETT et al. 1998) Rückhaltung großer Wassermengen bei Starkregenereignissen in der Baumkrone (Interzeption) (XIAO et al. 1998; SANDERS 1986): verringert die Bodenerosion, reduziert die Auslastung der Kanalisation und beugt Überschwemmungen vor Fiierung von CO 2 (Photosynthese) und Speicherung von Kohlenstoff (Biomasse): Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasen in der Atmosphäre bei (GARDI et al. 2016; NOWAK u. CRANE 2002; STROHBACH u. HAASE 2012) 3 Without an estimate of tree value, there is little to motivate investment in tree management (McPherson, 2007, p. 1). Was sollten wir wissen? Unsere Zielsetzung: Modellierung ausgewählter Ökosystemleistungen von Stadtbäumen auf Basis kommunaler Baumkatasterdaten 4 Quelle: [ ] 2

3 i-tree Eco: Software zur Modellierung von klimatischen Regulationsleistungen [ ] Funktionen von i-tree Schätzung der Blattfläche Modellierung von Regulationsleistungen C-Speicherung CO 2 -Sequestrierung Interzeption Filterung von Luftschadstoffen (CO, O 3, NO 2, SO 2, PM10, PM25) VOC-Emissionen 5 Abgleich der i Tree Eco Datenanforderungen mit verschiedenen Baumkatastern Datenanforderungen i-tree Eco Bochum Duisburg Essen Mailand Anzahl der Bäume Baumart Baumhöhe ( - ) - ( - ) Brusthöhendurchmesser ( - ) Kronenbreite - Kronenansatz Kronenauflichtung [%] ( - ) ( - ) ( - ) ( - ) Abgestorbene Baumkrone [%] - ( - ) - ( - ) Lichteposition der Baumkrone ( - ) 6 3

4 Baumhöhe [m] Abgleich der i Tree Eco Datenanforderungen mit dem Duisburger Baumkataster Datenanforderung Baumkataster Baumart Landnutzung BHD [cm] Kronenbreite [m] Fehlendes Baumkronenvolumen [%] Abgestorbene Krone [%] Kronenansatz [m] Baumhöhe [m] Kronenlichteposition [0-5] () () Nacherfassung von Bäume im Feld ist sehr kostenintensiv und zeitaufwändig Entwicklung von (geo-)statistischen Methoden zur Schätzung fehlender Parameter 7 Ableitung der Baumhöhe Datenanforderung Baumkataster Baumhöhe Baumart Bestimmung mit allometrischen Gleichungen Landnutzung Entwickelt mithilfe des Bochumer Baumkatasters BHD [cm] Kronenbreite [m] Fehlendes Baumkronenvolumen [%] Abgestorbene Krone [%] () () Betula pendula y = r = 0.7 R² = 0.6 Kronenansatz [m] Baumhöhe [m] Kronenlichteposition [0-5] Aesculus hippocastanum y = r = 0.9 R² = ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Stammumfang [m] 4

5 Ableitung der Kronenlichteposition (CLE) Datenanforderung Baumart Baumkataster Landnutzung BHD [cm] Kronenbreite [m] 4 Fehlendes Baumkronenvolumen [%] Abgestorbene Krone [%] Kronenansatz [m] () () 5 Baumhöhe [m] Kronenlichteposition [0-5] 3 9 Ableitung der Temperaturabsenkung durch die Baumkrone In Anlehnung an die empirische Studie von GILLNER et al. (2015): Messung der Temperaturdifferenz sonneneponierter gegen beschattete Asphaltflächen Regressionsfunktion mit Blattflächendichte Leaf Area Density (LAD) als erklärender Variable Baumkronenvolumen [m³] Blattfläche LAI [m²] LAD = Blattfläche LAI Baumkronenvolumen 10 5

6 Abschätzung der Beschattungswirkung Strategie Verrechnung des Absenkungsvermögens mit der beschatteten Fläche A eff = T Faktor * A beschattet T Faktor Aesculus hippocastanum: T Fak = 5,63 35 % von 16 K 0,35 A eff = 84,59 m² * 0,35 = 29,75 m² 11 A b Sorbus aucuparia Fastigiata : T Fak = 13,21 83 % von 16 K 0,83 A eff = 2,90 m² * 0,83 = 2,40 m² Gesamtstädtische Bewertung Klimatische Regulationsleistungen der Duisburger Stadtbäume Ökosystemleistungen Bäume im Kataster Städtische Emissionen, Niederschlag, Anteil Gesamtfläche im Bereich der Bäume C-Speicherung t - - CO 2 -Sequestrierung 708 t a t a -1 0,2 % Filterfunktion (ohne O 3 ) 16 t a t a -1 2,6 % NO 2 6 t a t a -1 2,3 % SO 2 3 t a t a -1 0,9 % PM 10 + PM 2,5 7 t a t a -1 15,9 % O 3 11 t a Interzeption m³ a m³ a -1 2,9 % Temperaturabsenkung 97 ha 295 ha 29,3 % 12 6

7 Artspezifische Bewertung der klimatischen Regulationsleistung 1. Klassifizieren Klasse C-Speicherung [kg] CO 2 -Sequestrierung [kg a -1 ] Filterleistung [g a -1 ] Beschattung [m²] Interzeption [m³ a -1 ] Sehr hoch (4) Hoch (3) ,5-0,9 Mittel (2) ,25-0,4 Gering (1) < 85 < 5 < 100 < 6 < 0,25 2. Bewerten Baumart C-Speicherung C-Sequestrierung Filterung Beschattung Interzeption Platanus acerifolia Aesculus hippocastanum Robinia pseudoacacia Tilia cordata Corylus colurna Sorbus aria Räumliche Bewertung (Beispiel Feinstaubfilterung) 14 7

8 Optimierung räumlicher Planung zugunsten von Regulationsleistungen Durchschnitt: g a -1 per tree Summe : g a -1 Average: 18 g a -1 per tree Sum: g a -1 Fazit - Praisrelevanz der Ergebnisse Es ist prinzipiell möglich, Regulationsleistungen mit Baumkatasterdaten zu modellieren Die Kommune erhält einen Bericht über den Ist-Zustand der baumspezifischen ÖSL auf räumlicher und artspezifischer Ebene Defizitäre Räume können identifiziert und Planungsszenarien zur Verbesserung der klimatischen Leistungen entworfen werden Modellierungen ermöglichen eine Ersteinschätzung der von Straßenbäumen erbrachten Ökosystemleistungen Die Anwendung von Modellen rechtfertigt sich durch ihre Praistauglichkeit: empirische Erhebungen zu klimatischen Regulationsleistungen sind kostenintensiv, zeitaufwändig und übersteigen häufig den Nutzen, den eine Kommune aus solchen Erhebungen ziehen kann 16 8

9 Unsere aktuelle Publikation: Modellierung ausgewählter Ökosystemleistungen von Stadtbäumen auf Basis kommunaler Baumkatasterdaten Tobias Scholz, Angela Hof und Thomas Schmitt (im Druck): Berichte. Geographie und Landeskunde Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 9