I ntegriertes und kosystem -Monitoring Um w - - PowerPoint PPT Presentation

I ntegriertes und Ökosystem -Monitoring

Um w eltbeobachtungskonferenz, Karlsruhe, 2 0 0 4 -0 9 -3 0

Michael Mirtl ( AT) Burkhardt Beudert ( DE) Karl-Heinz Em m erich ( DE)

main Hessisches Landesam t für Um w elt und Geologie

Nationalpark Bayerischer Wald

Roadm ap

Einleitung

Projekte und Arbeitsbereiche der Referenten

Komponenten- und Umfeldanalyse Bestand, Potenziale, Defizite Lösungsansätze und Perspektiven

end

Intensiv-Bodendauerbeobachtung (DE) Integrated Ecosystem Monitoring (DE) Integrated Ecosystem Monitoring (AT)

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich

Wiesbaden, 18.09.2004

I ntensiv Boden-Dauerbeobachtung

Ein zentrales Elem ent einer integrierten Um w eltbeobachtung???

main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich

Wiesbaden, 18.09.2004

Klassisches Monitoring

( Sachstand)

• Medial
• W asser ( Landesgrundw asserdienst 1 9 1 2 ,

Grundw asserbeschaffenheit 1 9 8 4 )

• Luft ( Luftm essnetz 1 9 7 4 )
• Nutzung
• Landw irtschaft ( besondere Ernteerm ittlung 1 9 5 0 )
• Forstw irtschaft ( W aldbelastung durch I m m ission 1 9 8 4 ,

BZE 1 9 9 2 )

main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich

Wiesbaden, 18.09.2004

Medienübergreifende Monitoringansätze

( Sachstand)

• I ntegrierte Um w eltbeobachtung
• I ntensiv Boden-Dauerbeobachtung 1 9 9 1
• Ökosystem are Um w eltbeobachtung 1 9 9 7

main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich

Wiesbaden, 18.09.2004

Standorte der I ntensiv- Boden-Dauerbeobachtungsflächen

( Sachstand) main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie

Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich

Wiesbaden, 18.09.2004

Modell vs. Messung

5 10 15 20 25 30 35 40 J F M A M J J A S O N D Monat l/qm 10 20 30 40 50 60 70 80 J F M A M J J A S O N D Monat mg/qm 100 200 300 400 500 600 700 J F M A M J J A S O N D Monat mg/qm

Modell Modell-

• Ergebnisse

Ergebnisse Gemessen Gemessen

Sickerwasser Sickerwasser Al-Austra Al-Austrag Nitrat-A Nitrat-Austrag ustrag

main

Beudert - Übersicht

Laufende Messungen (Minute - Monat) Periodische Zustandserhebungen (Dauerbeobachtungsflächen) (1 - 5 Jahre) Inventuren im Rasternetz (5 - 10 Jahre)

Meteorologie Luftchemie Wasser- und Stoffhaushalt Niederschlag Bodenwasser Grundwasser Bachwasser Einzelbaumwachstum Streufall Waldwachstum Kronenzustand Blattchemie Bodenchemie Mikrobieller Abbau Vegetation Hydrobiologie Bodenchemie Vegetationstruktur Waldinventur Waldschäden Vogelpopulation

UN/ECE - ICP Integrated Monitoring

Meßprogramm im Forellenbachgebiet Umweltbundesamt Nationalpark Bayerischer Wald

main

Beudert - Ozon

August 2003 August 2004

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Critical level Spätfrost

* ?

• * ?

* ?

Trockenheit

• *
• Mast (t)

0,9

• 0,2

0,3 0,6 1,5

• >2,5

Blattverlust 27 12 14 n.b. 18 27 28 25 33 29 AOT40 (ppm h) 17 4 10 16 17 16 13 16 28 10 mAOT40 (ppm h) 6 8 16 5 Ozonfluß (mmol m-2 PLA) 9 10 12 4 Chlorosen/Nekrosen

* * *

Synopse gemessener Effektoren und beobachteter Wirkungen

(Buchenbestand 820 m ü. NN, ~100 Jahre)

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Durchmesserzuwachs (mm) m

main

• es fehlt das Handwerkszeug zur Identifikation und Quantifizierung von Schädigungen und Risiken

z.B. von Ozon in Waldbeständen

• Blattsymptome treten gegen Ende Juli nach längeren warmen und strahlungsreichen Perioden auf:

– betreffen nicht alle Bestandsbuchen und nicht in gleichem Ausmaß – treten nur in der lichtexponierten Kronenperipherie auf (Auswirkung auf Primärproduktion ?) – nicht eindeutig ozonspezifisch (oxidativer Streß ? subletale Spätfrostschäden ? α-Fehler ?)

• Kein erkennbarer Zusammenhang mit dem Zuwachs (Indikatorwert)

Befund: Fazit:

• Kein Zusammenhang mit Risikoabschätzung durch Critical levels (Experiment -->Standort)
• in situ Prozeßforschung in den Ökosystemen der Integrierten Umweltdauerbeobachtung

Lösungsansatz

main

UNECE I ntegrated Monitoring Zöbelboden

Effects of long-Range Transboundary Air Pollution I nput I nput Output Output

main

Total annual nitrogen deposition ( Zöbelboden/ Eisenw urzen)

Depo Ntot [kg/ha], spruce/plateau

21,5 9,2 12,4

wet (rain&snow) dry (gaseous) fog Depo Ntot [kg/ha], mixed-beech/slope

21,5 6,9 4,9

4 3 ,1 kg/ ha/ a 3 3 ,3 kg/ ha/ a distance: 2 5 0 m

main

Up-scaling ecosystem processes to the National Park

• Representative set of potential natural forest types (limited by elevation

range)

• 70% of pedocomplexes of the NP-region occuring
• Comparable forest stand structure
• All montane vegetation societies of NP present

I M I M site site Zöbelboden ( 8 9 ha) Zöbelboden ( 8 9 ha)

515000 520000 525000 530000 535000 540000 290000 295000 300000 weniger gleich mehr Zöbelboden

National National Park Park 2 3 0 0 0 ha 2 3 0 0 0 ha

main

I T: Object-relational MORI S, polyhierarchical m apping of inform ation ( ontologies)

Hierarchy METHODS Hierarchy PARAMETER

• Physic. Par.
• Chem. Par.

Hierarchy OBJECTS Plants Leaf Root Stem Animals Region X Y Z Plots Topogr. Plot 551 Plot 134 Mass X Mass Y Mechanics Mass Kinetics Equipm Medium

• Spat. Object
• Fieldmeth. A

Analyse Y Analyse X Mass Y: 2.3 kg Leaf at plot 551 DP

• Hier. SPECIMEN

META- DATA Document Acteur Project

main

Projects Sites MFRP

Zöbel- boden Gossenkölle Illmitz Alpine „High Alps“ Montane „Eisenwurzen“ Continental „Illmitz“

I m plem enting LTER in Austria: MFRPs ( Multifunctional Research Platform s)

main

Zeitgerechte I nform ation zu Veränderungen

Wirkung von Maßnahmen / Risiko von Irrtum Ernst und Verbreitung von Umweltproblemen A: Üblicher Zeitpunkt der Wechselwirkung von Umweltinformation und Entscheidungsfindung A

B

Zeit Thematisierung von Umweltproblemen

Late lessons from early warning: the precautionary principle 1896-2000, EEA

main

B: Wünschenswerter Zeitpunkt der Wechselwirkung von Umweltinformation und Entscheidungsfindung

Kom ponentenanalyse anhand DPSI R

main

Forschung Monitoring Modelling

I M: Kom ponenten- und Um feldanalyse

Identifizierung Screening Fläche System Langzeit - Kurz- zeit-

Monitoring/ Observation Forschung

M o d e l l i n g

Szenarien

Trends P r o z e s s e

Flächige Belastung

main

Politik Gesellschaft

(Bildung, Wahr- nehmung, Response)

Moderation

Theoriebildung O p t i m i e r u n g A n p a s s u n g F r a g e s t e l l u n g e n , K

• p

. Validierung, Unsicherh.anal. Repräsentativität Validierung, Theorieblg. Optimierung

Defragm entierung - Bündelung von Ressourceneinsatz

• Ortswahl (Repräsentativitäsprüfung vor Hintergrund eines

arbeitsteiligen Prozesses im kontinantalen Kontext: biogeografische Regionen)

• Skalenübergreifender und regionalisierender Ansatz

(Flächengrößen, die Landschaftsniveau abdecken)

• Integration sozioökonomischer Prozesse

Kritisch

• Prozess der vorausgehenden thematischen Festlegung

(Priorisierung: Wechselwirkung Gesellschaft)

• Eingeschränkte Entscheidungsfreiheit durch bestehende

Strukturen: Sachzwang vs. inhaltl. Notwendigkeiten

• Konzentration vs. Breite der Wissenschaft

main elemen

Eine BÖRSE für...

• (Forschungs-)Fragestellungen, aus jeweils eigenem Tätigkeitsfeld
• Know How
• Einrichtungen („facilities“)
• Datenbestände
• Datenbedarf, Datenlücken
• Forschungskapazitäten
• Finanzierungsmöglichkeiten
• Koordination und Management

Kritisch: Frage der Währung an solchen Börsen:

• Daten (IT...)
• Cash
• „Ergebnisse“ also solche (Performance indicators?)

STOCK ( = Vorrat, Bestand, ( W issens-) Schatz) EXCHANGE ( Austausch)

main

Kritische Punkte für Prozess und Moderation

• Thematische Priorisierung (Interessensausgleich)
• Arbeitsteilung (win-win)
• Vertrauensbildung ( I PR)
• Strukturfragen
• Belohnungs- und Anreizsysteme
• Kulturfragen
• Begleitende Entwicklung geeigneter IT-Werkzeuge (GRID, XML-

EML-OWL; Abbildungstechnik: Ontologien, semantische Mediation)

main

Resum ee

Thema des Workshops von hoher Aktualität Erfahrungen aus Fallbeispielen Kritische Masse

main

I ntegration von Repräsentativitäts- und Skalenniveaus

main

Projects Sites MFRP

Zöbel- boden Gossenkölle Illmitz Alpine „High Alps“ Montane „Eisenwurzen“ Continental „Illmitz“

Das österr. Modell: MFRPs

main

Elem ents of MFRPs ( Multifunctional research platform s)

Landscape: socio-economic & historical land use entity Special areas: National Parks, Biosphere Reserves Supplementary sites: urban, agricultural, aquatic, forests Master site

regional regional/ local local / site site / process

SPACE: axis connecting activities at different scales increasing RESOLUTION (at all scales)

collapse main defrag

Basic design of MFRPs in Austria

harmonized TIME RESOLUTION decades / best available

Present Future Past

elemen main defrag

HI GH ALPS and EI SENW URZEN

main