Projektleitung:
- Anja Rammig und Andy Krause, Mona Reiss, Konstantin Gregor
- Wolfgang Weisser und Sebastian Meyer, Sven Rubanschi
Technische Universität München
Update Dezember 2021
Das LPJ-GUESS Vegetationsmodell kann den heutigen Zustand der bayerischen Ökosysteme zufriedenstellend simulieren. Bei heutiger Landnutzung würden die Ökosysteme bis zur Mitte des Jahrhunderts weiterhin Kohlenstoff aufnehmen (für ein mittleres Emissionsszenario), anschließend käme es zu einer Sättigung. Große zusätzliche Mengen an Kohlenstoff könnten durch Aufforstung gespeichert werden, wenn landwirtschaftliche Flächen durch höhere Erträge oder verringerten (Fleisch-) Konsum frei würden, insbesondere durch die Aufforstung von Ackerflächen. Alternativ könnten die frei gewordenen Flächen zum Anbau von Bioenergiepflanzen wie Miscanthus genutzt werden. Dies wäre jedoch nur empfehlenswert, wenn das bei der Verbrennung entstehende CO2 direkt wieder eingefangen und langfristig unterirdisch gespeichert werden kann, andernfalls stellt Aufforstung die bessere Option dar. Änderungen im Waldmanagement (z.B. Einstellung der Holzentnahme, Umbau auf Mischwald) haben im Modell ein geringeres Potenzial. Die Ergebnisse zeigen, dass aufgegebene landwirtschaftliche Flächen ein großes Potenzial zur Kohlenstoffspeicherung besitzen. Eine Verringerung des Fleischkonsums und der Nahrungsverschwendung stellen daher effektive Maßnahmen zum Klimaschutz dar. Zur verlässlichen Bewertung von Änderungen im Waldmanagement ist eine weitere Modellentwicklung nötig, um insbesondere die Effekte von Dürre- und Störungsereignissen realistischer zu simulieren.
Im Zuge der Forschung entstand der Vegetationssimulator Bayern, eine interaktive web-basierte App, der es ermöglicht LPJ-GUESS Simulationen selbst zu erforschen. Der Nutzer hat dabei die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Jahren, Landnutzungsszenarien und Variablen zu wählen und sich dabei zwei verschiedene Kombinationen gleichzeitig anzeigen zu lassen.
Durch die Aufbereitung der Biotopkartierung konnten wir zeigen, dass die Fläche der Biotope oft sehr klein ist. Oft sind sie so klein, dass mehrere verschiedene Biotope unter den gleichen Umweltbedingungen vorkommen. Im Ergebnis lassen sich somit für eine bestimmte Rasterzelle mehrere Biotope vorhersagen (Abb. s.u.). Für die meisten Biotope sind die Klimavariablen wichtiger als die Bodenvariablen. Dies zeigt, dass eine zukünftige Klimaveränderung einen starken Einfluss auf die zukünftige Biotopverbreitung haben wird.
Zudem konnten wir zeigen, dass die potenzielle Verbreitung von vielen Biotopen größer ist als deren aktuelle Verbreitung. Dies ist ein Ergebnis der Überprägung durch die menschliche Landnutzung wie etwa den Ackerbau. Unsere Karten zeigen, in welchen Regionen welche Biotope vorkommen könnten.
Ziele des Teilprojekts
Der globale Wandel ist eine Bedrohung für die Biodiversität und damit für die Funktion von Ökosystemen und die Bereitstellung von Ökosystemleistungen in Bayern.
Um Ökosystemleistungen, wie z.B. land- und forstwirtschaftliche Produktivität, Klimaregulierung, Wasserqualität, Bestäubung und Kohlenstoffspeicherung in Boden und Biomasse und den Erhalt der Biodiversität sicherzustellen, gilt es, nachhaltige Strategien der Bewirtschaftung für Bayern zu entwickeln und zu operationalisieren. Dazu muss untersucht werden, wie der Klimawandel zu unterschiedlichen Landnutzungen führen wird und welche Konsequenzen dies für die biologische Vielfalt und die Ökosystemleistungen in Bayern hat.
Wir werden das Ökosystemmodell LPJ-GUESS anwenden, um die klimabedingte Änderungen der Wachstumsbedingungen zu berechnen. Diese Ergebnissen werden in Teilprojekt 4 genutzt, um die Änderungen der Landnutzung vorhersagen, woraus wiederum Vorhersagen zur Gefährdung von Biotopen und Arten abgeleitet werden. In unserem Teilprojekt werden die einzigartigen Daten Bayerns zum Vorkommen von Arten und Biotopen verwendet. In einem „Big data“-Ansatz werden diese mit den Landnutzungsszenarien verschnitten. Produktionsfunktionen werden erzeugt, die die Landnutzung und die Biodiversität in Beziehung zu Ökosystemleistungen setzt. Es werden „Impact Maps“ erzeugt, die Hotspots der Biodiversität identifizieren und die Gefährdung für ein „Umkippen“ von Ökosystemleistungen zeigen. Basierend auf unsere Ergebnisse wird ein Szenarienraum für ein angepasstes Management aufgespannt, der mit Praxispartnern diskutiert wird.
Wie sehen nachhaltige Landnutzungsstrategien für Bayern aus, die die Biodiversität und die Funktionen von Ökosystemen aufrechterhalten? Um dieser Frage nachzugehen, werden in BLIZ bestehende Daten und Modellergebnisse ausgewertet. (Foto: W. Weisser)