TP1: Auswirkungen von Wetterextremen auf Baumwachstum und Phänologie und TP2: Limitierung des Baumwachstums durch Temperatur und Dürre
Die extremen Dürren zwischen 2018 und 2022 zeigen, dass europäische Wälder zunehmend unter warmen und trockenen Bedingungen leiden, was ihr Wachstum und ihre Vitalität bedroht. In alpinen Regionen können höhere Lagen von verbesserten Wachstumsbedingungen profitieren, während in tieferen Lagen die Wasserknappheit zunehmend limitierend wirkt (TP2). Zudem können verschiedene Witterungsstressfaktoren wie Winterfrost, Spätfrost, Inversionslagen, Temperaturstürze und Hitzeextreme die Phänologie, das Wachstum und die Samenproduktion beeinflussen (TP1). Bisher fehlt jedoch das Wissen, ab welcher Höhenlage temperaturbedingte Einschränkungen des Baumwachstums in wassermangelbedingte übergehen und unter welchen Bedingungen dies geschieht (TP2) – eine zentrale Unsicherheit für das zukünftige Waldmanagement im alpinen Berg- und Schutzwald Bayerns. Ebenso unklar ist, wie die potenzielle Wachstumsperiode an alpinen Standorten von den verschiedenen Baumarten optimal genutzt wird und wann und wo vitale Samen produziert werden (TP1).
Die Teilprojekte TP1 und TP2 werden beide, gut aufeinander abgestimmt, experimentell im Gelände arbeiten, und zwar im Nationalpark Berchtesgaden (unbewirtschaftet) sowie im Werdenfelser Land zwischen der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) und Garmisch-Partenkirchen. Beide Regionen verfügen über ein engmaschiges Netz aus meteorologischen Stationen (Nationalpark, KLIMAgrad-Messnetz, DWD, Lawinenwarndienst, Waldklimastationen). Die KLIMAgrad-Klimastationen und 42 Bestandsmessstationen werden im beantragten Projekt explizit überholt und weiterbetrieben (TP1). TP1 wird alle Klimastationen systematisch auf Witterungsextreme in den letzten 10 Jahren untersuchen und ihr raumzeitliches Auftreten analysieren.
Im Detail wird das Teilprojekt 2 das Wachstum und den Trockenstress von Bäumen auf Ökosystemebene mithilfe eines hochauflösenden Punktdendrometer-Netzwerks untersuchen. In fixen Plots werden alle Bäume ≥15 cm BHD instrumentiert, um artspezifische und soziale Klassenunterschiede zu erfassen. Drei Signalkategorien (Hydraulik, Tree Water Deficit, tägliche Wachstumsraten) werden erstmals auf Bestandsebene analysiert. Das Monitoring erfolgt entlang zweier Höhengradienten (Berchtesgaden, Garmisch-Partenkirchen) mit je drei Standorten (hoch, mittel, niedrig; 592–1700 m ü. M.). Zusätzlich wird das TP1 in Garmisch an 5 Nord- und 5 Südhangstationen jeweils 9 Banddendrometer der UFS installieren, um ebenfalls hochaufgelöste Zuwachsreaktionen zu erfassen. In beiden TPs (TP1, TP2) werden verschiedene Arten untersucht (Picea abies, Fagus sylvatica, Acer pseudoplatanus, Larix decidua) und Bäume aller sozialen Klassen (dominant, konkurrierend, unterdrückt) erfasst. Die hochfrequenten Daten (10-Minuten-Takt) werden mit Fernerkundungsprodukten (TP4) und meteorologischen Messungen (TP1 Garmisch sowie Nationalpark) kombiniert und dienen als Grundlage für Frühwarnsysteme, die Modellierung von Waldwachstum (TP2) und phänologische Studien (TP1).
Teilprojekt 1 wird zusätzlich 33 Wildkameras an den Garmischer Gradienten installieren, um Schalenwild, Schnee-/Feldhasen und Raufußhühner zu erfassen sowie die Phänologie der verschiedenen Baumarten zu monitoren. Im Falle eines Samenjahres werden systematisch Bucheckern gesammelt und ihre Vitalitätsunterschiede an den Höhengradienten untersucht.