Gesetzliche Grundlagen und Richtlinien. Veränderungen im Nationalpark durch Klimawandel Überblick über Forschungsprojekte und - ergebnisse

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1 Gesetzliche Grundlagen und Richtlinien Veränderungen im Nationalpark durch Klimawandel Überblick über Forschungsprojekte und - ergebnisse Bundesnaturschutzgesetz Bayerisches Naturschutzgesetz Nationalparkverordnung Nationalparkplan Ökosystemare Umweltbeobachtung Helmut Franz Gliederung Klima, Witterung und Wetter Klimawandel und IPCC Projekte im Nationalpark Berchtesgaden Wetter, Witterung, Klima Wetter: augenblicklicher Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort: Sonnenschein, Bewölkung, Art und Intensität des Niederschlags, Temperatur, Wasserdampfgehalt, Luftdruck, Windrichtung und geschwindigkeit usw (nach HÄCKEL 999). Witterung: Das Wetter an einem Ort über mehrere Tage oder Wochen (WIKIPEDIA) oder sogar eine Jahreszeit (SCHÖNWIESE 23) betrachtet Klima: a. typische meteorologische Bedingungen an einem Ort, aus langjährigen Wetterbeobachtungen mit Hilfe statistischer Verfahren abgeleitet. Bezugsraum = einzelner Punkt (HÄCKEL 999). b. Klimasystem besteht aus Atmosphäre, Hydrosphäre, Pedosphäre und Biosphäre und ihren Wechselwirkungen. Definition noch nicht allgemein anerkannt (HÄCKEL 999) Globaler Klimawandel Die Kaltzeiten Nordhemisphärische gemittelte bodennahe Lufttemperaturen (nach SCHÖNWIESE, C.-D. (23): Klimatologie. UTB 93). Helmut Vor Franz, Mio. Nationalpark Jahren Berchtesgaden Seminar BN

2 Temperaturschwankungen im Holozän Temperaturschwankung: 2 o C in. Jahren Nordhemisphärische gemittelte bodennahe Lufttemperaturen (nach SCHÖNWIESE, C.-D. (23): Klimatologie. UTB 93). Veränderung der Erdbahnparameter Der Winkel zwischen der Erdachse und der Senkrechten auf die Umlaufbahn der Erde beträgt ca. 23 o. Er pendelt in Jahren zwischen 22 o und 2, o hin und her Die Bahn der Erde um die Sonne schwankt innerhalb von ca.. Jahren zwischen einem fast exakten Kreis und einer leichten Ellipse Die Erdbahn unterliegt einer Bewegung, die dazu führt, dass der sonnennächste Punkt abwechselnd in den Sommer und den Winter fällt. Dieser Umlauf dauert ca. 2. Jahre. Diese Faktoren werden heute als brauchbare Erklärung der Klimaschwankungen der letzten 2. Jahre angesehen (MILANKOWITSCH-Theorie). Danach Absinken der Durchschnittstemperaturen ca. o C in 2. Jahren, ca. 2 o C in. Jahren Globale Temperaturentwicklung der letzten Jahre JONES, P.D, NEWS, M., PARKER, D.E., MARTIN, S. & RIGOR, I.G., (999): Surface air temperature and its change over the past years. Rev. Geophys. 3: Neueste Daten unter : Temperaturanstieg: ca. o C 998: +,8 o C Festland: ca. 3 Klimastationen Ozean: Oberflächentemperatur Bezugszeitraum : -,3 o C Die Szenarien des IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change (Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen) 988 gegründet vom Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) und der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) IPCC (INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE)(2): Climate Change 2. University Press, Cambridge. -> Szenarien Globale Klimamodelle - komplex - rechenaufwendig - erstellen Szenarien, keine Vorhersagen 2

3 Die Fragen des IPCC AFl: AB: AT: A2: B: B2: regionale wie schnelles A, ökonomische Autarkie, Wirtschaftswachstum, Erhalt Entwicklung lokaler Unterschiede, Weltbevölkerung geht mehr Richtung kontinuierliche erreicht Dienstleistungs- Mitte Zunahme des s Jahrhunderts und ihr Maximum. Bevölkerung. Informationsgesellschaft IS92a: lokale, Szenario: nachhaltige Wir machen Lösungen Energieversorgung Mischung Große regionale der Energieträger. mit weniger weiter für ökonomische, durch Unterschiede, nichtfossile Materialverbrauch wie bisher ökologische und s oziale Probleme. Brennstoffe. technologischer Energieträger. und der Wandel Einführung nur langsam. effizienter Technologien. Globale, nachhaltige Lösungen. Strahlung und Treibhauseffekt a. Wie verändert sich die Weltbevölkerung im betrachteten Zeitraum? b. Wie hoch wird der Energieverbrauch sein? c. Welche Energieträger werden eingesetzt? Folgen des globalen Klimawandels Anstieg der global gemittelten bodennahen Lufttemperatur um rund, 6 o C. Abkühlung der Stratosphäre Bei der bodennahen Temperatur Erwärmungseffekte auf der nördlichen Erdhalbkugel Richtung Arktis ansteigend, insbesondere im kontinentalen Winter, sodass auch in mittleren Breiten milde Winter häufig werden könnten. Zunahme der Niederschläge in mittleren Breiten der Nordhalbkugel, dabei möglicherweise jahreszeitliche Veränderungen, d.h. mehr Winter- und weniger Sommerniederschlag. Verbreitet höhere Luftfeuchte. 9 Holozän 2 Kaltzeiten 9 2 Klimamessnetz Projekte im Nationalpark Phänologische Beobachtungen Quellen GLORIA Klimaänderung und alpine Vegetation Schneedeckenmodell (läuft) und Wasser/Stoffflussmodell (geplant) Helmut Vor Franz, Mio. Nationalpark Jahren Berchtesgaden Seminar BN Luftbildinterpretation von Color-Infrarot-Luftbildern 3

4 Nationalparkplan (S. 62): langfristige Beobachtung globaler Klimaveränderungen und ihrer Auswirkungen auf alpine Ökosysteme: langfristige Klimabeobachtung Auswahl geeigneter Klimastationen für die Fortführung langfristiger Klimabeobachtungen (Temperatur-, Feuchte-, Niederschlags- und Strahlungsmessungen und andere Parameter) Qualitätssicherung der Daten Ca. 2 Klimastationen seit 993 Klimamessnetz Phänologische Beobachtungen Zwei internationale phänologische Gärten 3 weitere Beobachtungsstellen in einer Höhe von 8 m NN seit 99 Daten müssen ausgewertet und interpretiert werden, aber derzeit fehlen die Haushaltsmittel Jährlicher 2 Stationen: 99 Temperaturgang nach Höhenstufen Anfang, Ende und Länge der Vegetationsperiode nach o Höhenstufen o

5 Quellen Quellkataster Berchtesgaden Temperatur [ C] - Luft Wasser Monat (insgesamt: 3) davon ca. 8 Arten krenobiont Asseln Muscheln Flohkrebse Schnecken Eintagsfliegen Ruderfußkrebse Muschelkrebse Käfer Steinfliegen Köcherfliegen Wassermilben Mücken und Fliegen Schapbachquelle, Luft- und Wassertemperatur im Jahreslauf Berchtesgaden, Quellfauna (insgesamt: 3) davon ca. 8 Arten krenobiont Insgesamt mehr als Arten. Davon 8 Arten nur in Quellen (insgesamt: 3) davon ca. 8 Arten krenobiont Asseln Muscheln Flohkrebse Schnecken Eintagsfliegen Ruderfußkrebse Muschelkrebse Käfer Steinfliegen Köcherfliegen Wassermilben Mücken und Fliegen Asseln Muscheln Flohkrebse Schnecken Eintagsfliegen Ruderfußkrebse Muschelkrebse Käfer Steinfliegen Köcherfliegen Wassermilben Mücken und Fliegen Berchtesgaden, Quellfauna Berchtesgaden, Quellfauna

6 Langfristige Beobachtung von Quellen Herrenroint: Quellen und Waldentwicklungsphasen Schapbach: Klimawandel Koppenwand: Funtensee: Klimawandel Waldentwicklungsphasen Seminar BN GLORIA Seminar BN GLORIA- Gebiete (Global Observation Research Initiative of Alpine Environments) weltweites Netzwerk von Beobachtungsstationen in der alpinen Zone Vegetationsanalysen und Temperaturdaten Ziel: Auswirkungen des wahrscheinlichen Klimawandels auf die Gipfelvegetation dokumentieren Seminar BN GLORIA - Probeflächen Seminar BN Markieren und einmessen Genauigkeitsanforderung: cm Seminar BN Groberfassung und aufsuchen mit GPS möglich, Zusatzmarkierungen notwendig Seminar BN

7 Die Gloria Flächen Schlunghorn, Hochscheibe, Graskopf Schlunghorn 22 m NN Ca. 2 Pflanzenarten 22 m NN Ca. Graskopf Pflanzenarten Hochscheibe Klimastation Lawinenwarndienst 26 m NN Ca. 6 Pflanzenarten Änderung der alpinen Vegetation Thomas Kudernatsch, TU München (Leitung: Prof. Dr. A. Fischer) Artenzusammensetzung eines Pflanzenbestandes wird bestimmt durch die herrschenden Umweltbedingungen Ändern sich die Umweltbedingungen im Lauf der Zeit, kommt es zu Änderungen in der Artenzusammensetzung Durch einen Vergleich von historischen und aktuellen Vegetationsaufnahmen desselben Pflanzenbestandes können Vegetationsveränderungen aufgezeigt und interpretiert werden Lage Untersuchte Vegetationstypen Horstseggenrasen Polsterseggenrasen Methodik Erneutes Aufsuchen der Flächen in 23-2 Erfassung der Vegetation gemäß der Methodik von 988 Vergleich des historischen und des aktuellen Datensatzes Einrichtung der Flächen als echte Dauerbeobachtungsflächen exaktes Wiederauffinden möglich Fragestellung Hat sich die Artenzusammensetzung alpiner Pflanzenbestände im Nationalpark seit 988 geändert? Kann ein Anstieg der en festgestellt werden? Kann die globale Erwärmung als Hauptursache der Veränderungen angesehen werden?

8 Änderung der durchschnittlichen en Mögliche Ursachen der Veränderungen Durchschnittliche pro Fläche 6 988, 23 39,6 36, 3 2, 2 Horstseggenrasen Polsterseggenrasen Zunahme um: 2 % 2 % Natürliche Sukzession (Reifung) Landnutzungsänderungen Stickstoffeinträge Globale Erwärmung Natürliche Sukzession (Reifung) Stickstoffeinträge wenig produktive Ökosysteme Stickstoffeintrag Vegetationsentwicklung Aber: eine Entwicklung von initialen zu reifen Rasenstadien dauert zwischen und 2 Jahren (vgl. z. B. Braun- Blanquet 96, Kudernatsch 2, Grabherr 23). (2) nach Theodose & Bowmann 99 Aber: Berchtesgaden weist die niedrigsten Stickstoffeinträge (nur nasse Deposition?) in ganz Bayern auf; Eintragstendenz seit Beginn der 9er Jahre sinkend. Landnutzungsänderungen (a) Landnutzungsänderungen (b) wenig produktive Ökosysteme Beweidungsintensität nach Austrheim& Eriksson 2 aus Springer (99) Aber: nur wenige Flächen liegen im Bereich ehemaliger Almen & die Auflassung der Almen liegt lange zurück (9 bis 929). 8

9 Globale Erwärmung Horstseggenrasen Polsterseggenrasen 3 langfristige Häufigkeitszunahme keine Änderung der Häufigkeit langfristige Häufigkeitsabnahme langfristige Häufigkeitszunahme keine Änderung der Häufigkeit langfristige Häufigkeitsabnahme Über die Hälfte der Arten, die in Open-Top-Chamber Experimenten (hier nicht vorgestellt) positiv reagiert haben, haben auch langfristig positiv reagiert Diese Tatsache unterstreicht die Vermutung, dass die globale Erwärmung die Hauptursache für die langfristigen Vegetationsveränderungen darstellt Eine fachlich und örtlich genaue Verarbeitung und Dokumentation der Daten stellt sicher, dass die Daten und Auswertungen auch zukünftig genutzt werden können Glowa-Danube: Globaler Wandel des Wasserkreislaufs im oberes Donau-Einzugsgebiet (Leitung: Prof. Dr. Wolfram Mauser, Lehrstuhl für Geographie und geographische Fernerkundung, LMU München Nationalpark Berchtesgaden: Super-Testsite Zoologische Datenbank Botanische Datenbank Geographisches Informationssystem Upper Danube catchment: trend in seasonal precipitation pattern 2-2 Schneedeckenmodellierung Dr. Ulrich Strasser, Lehrstuhl für Geographie und geographische Fernerkundung + mm/a Winter precipitation - mm/a Summer precipitation Fragen: Welche Schneemenge kommt in den Nationalpark? Wie wird der Schnee durch den Wind verfrachtet? Wie und wo schmilzt der Schnee ab? Wie wirken sich die extremen Gradienten der meteorologischen Parameter im Hochgebirge auf die Variabilität der Schneedecke in Raum und Zeit aus? Welche Prozesse beeinflussen diese Variabilität noch (Transport, Interzeption)? Wie wirkt sich die Variabilität auf die Abflussdynamik aus? Welche Änderungen der Variabilität sind hinsichtlich des Klimawandels zu erwarten? Was heißt das für den Abfluss und die Standortökologie? Der Nationalpark ist das ideale Untersuchungsgebiet, weil die Gradienten extrem sind, die menschliche Nutzung gering ist und die automatisierten Klimadaten sehr gut genutzt werden können 9

10 ,6 3,2 2,6,3,3 2,6 3,2 3,2,8,23,88 6, 6, 3,3,3 22, WNW W WSW 2,63 2,63 3,29 NW SW NNW SSW N NNO SSO NO SO ONO OSO O 9, G r a d > ,3 3,2 3,2 3,92 8, 2,2 28, , Nr,6,3 3,92,23 6,,88,6 3,3,,,, 2, 2, 3, 3, ,6,6,6,3,6,6,6 3,2 2,6,8 6, 29, 23,3 8, ,6 Upper Danube catchment: change in temperature and snow precipitation 2 2 Temperature [ C Temperature and Snow Precipitation (2-2) Quelle: Dr. Ulrich Strasser & Prof. Dr. Wolfram Mauser, Glowa-Danube-Projekt Snow Prec. [mm Wasser- und Stoffflussmodell Zeigt den Zusammenhang zwischen abiotischen (unbelebten) und biotischen (belebten) Parameter wie Temperatur, Niederschlag, Bodenstruktur, Vegetationsdecke usw. Ermöglicht eine integrierte Beurteilung der Entwicklung der Lebensgemeinschaften der Tier- und Pflanzenarten Berechnet die Ergebnisse nicht nur punktuell im Bereich der Messstationen, sondern flächendeckend mit Hilfe des Geographischen Informationssystems Soll in regionales Klimamodell eingebunden werden Ermittlung der meteorologischen Modelleingangsgrößen und ihrer Übertragung auf die im Rahmen der Abflussbildungsberechnung Die meisten zu modellierenden Parameter sind in Flächen den Informationssystemen der Nationalparkverwaltung Beschreibung der Abflussbildung vorhanden. Anspruchsvoll: Grundwassermodul Beschreibung der Abflusskonzentration auf der Landoberfläche Beschreibung der Abflusskonzentration im Grundwasser Nationalpark Berchtesgaden als Referenzgebiet Testgebiet im GLOCHAMORE-Projekt (aufbauend auf GLORIA) Supertestsite für GLOWA Danube (s. auch Schneedeckenmodellierung Beschreibung der Abflusskonzentration im Gewässernetz Beschreibung der Abflusskonzentration im Grundwasser Angestrebt: integriert in die regionalen Klimamodelle Höhe über NN (n = 3) Exposition (n = ) Neigung (n = 3) cm > Schneehöhe (n = 2) 3,29,,3 m/s Windgeschwindigkeit (n = 2) Potentielle Strahlung in der Vegetationsperiode (n = 3) 6-6, 2-28, ,89 6,8 8, 3, , 8,2,26-9,2-8,6 <,26 <, 2,, 6, 8,, 2,, 6, 8, Mittlere Jahrestemperatur (n = 2) Spätfrostgefährdung (n = 2) Kaltluftsee (n = 3) Strahlung (n = 2) Substrat (n = 3) ph-wert (n = 3) Pflanzges / Komplex (n = 3) C,66 9,32 8 3,9 6,8 6, , 2,,6,6 m W/m² Substrate aus klastischen Lockersedimenten Substrate aus mergeligen und schiefrigen Kalken ph ,26, ,6-99, Strahlung.6 Substrate aus Carbonatgesteinen von großer Reinheit 2 ph-wert

11 Ausblick Primula auricula Zukünftiger Schwerpunkt: die möglichen Auswirkungen des Klimawandels auf den Nationalpark Berchtesgaden, insbesondere auf alpine Rasen, Waldgrenze, Quellen, Blühund Blattentwicklung ermitteln Auswirkungen des Klimawandels auf die Tierund Pflanzenwelt ganzheitlich erfassen Seminar BN Seminar BN Klimawandel und Nationalparkplan Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Dynamik und Stabilität der Ökosysteme? Änderung der Lebensgemeinschaften? Neophyten und Neozooen? Welche Auswirkungen auf die Waldgesellschaften? Wie reagieren die naturfernen Fichtenforsten? Wie entwickelt sich der Borkenkäfer? Seminar BN Seminar BN Klimaveränderungen Dr. Michael Vogel und biologische Vielfalt