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) Nationalpark Bayerischer Burkhardt Beudert ( DE) Wald Hessisches Landesam t für Karl-Heinz Em m erich ( DE) Um w elt und Geologie main

Roadm ap Einleitung Projekte und Arbeitsbereiche der Referenten Intensiv-Bodendauerbeobachtung (DE) Integrated Ecosystem Monitoring (DE) Integrated Ecosystem Monitoring (AT) Komponenten- und Umfeldanalyse Bestand, Potenziale, Defizite Lösungsansätze und Perspektiven end

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich I ntensiv Boden-Dauerbeobachtung Ein zentrales Elem ent einer integrierten Um w eltbeobachtung??? Wiesbaden, 18.09.2004 main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich 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 ) Wiesbaden, 18.09.2004 main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich 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 Wiesbaden, 18.09.2004 main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich Standorte der I ntensiv- Boden-Dauerbeobachtungsflächen ( Sachstand) Wiesbaden, 18.09.2004 main

Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie Bodenschutz, Dr. K.-H. Emmerich Modell- -Ergebnisse Ergebnisse Modell Gemessen Gemessen Sickerwasser Sickerwasser 40 35 30 25 l/qm 20 15 10 5 Modell vs. Messung 0 J F M A M J J A S O N D Monat Al-Austrag Al-Austra 80 70 60 50 mg/qm 40 30 20 10 0 J F M A M J J A S O N D Monat Nitrat-A Nitrat-Austrag ustrag 700 600 500 mg/qm 400 300 200 100 0 J F M A M J J A S O N D Monat Wiesbaden, 18.09.2004 main

UN/ECE - ICP Integrated Monitoring Meßprogramm im Forellenbachgebiet Beudert - Übersicht Inventuren Periodische Laufende Zustandserhebungen im Messungen (Dauerbeobachtungsflächen) Rasternetz (Minute - Monat) (5 - 10 Jahre) (1 - 5 Jahre) Meteorologie Waldwachstum Bodenchemie Kronenzustand Luftchemie Vegetationstruktur Wasser- und Stoffhaushalt Blattchemie Waldinventur Niederschlag Bodenchemie Waldschäden Bodenwasser Mikrobieller Abbau Vogelpopulation Grundwasser Bachwasser Vegetation Einzelbaumwachstum Streufall Hydrobiologie Nationalpark Umweltbundesamt Bayerischer Wald main

August 2004 August 2003 Synopse gemessener Effektoren und beobachteter Wirkungen (Buchenbestand 820 m ü. NN, ~100 Jahre) Beudert - Ozon 3,0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Critical level * ? * ? * ? Spätfrost - - - - - - - 2,5 m Durchmesserzuwachs (mm) * Trockenheit - - - - - - - - - 2,0 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 1,5 1,0 AOT40 (ppm h) 17 4 10 16 17 16 13 16 28 10 mAOT40 (ppm h) 6 8 16 5 0,5 Ozonfluß (mmol m -2 PLA) 9 10 12 4 0,0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 * * * Chlorosen/Nekrosen main

Befund: • 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) • Kein Zusammenhang mit Risikoabschätzung durch Critical levels (Experiment -->Standort) Fazit: • es fehlt das Handwerkszeug zur Identifikation und Quantifizierung von Schädigungen und Risiken z.B. von Ozon in Waldbeständen Lösungsansatz • in situ Prozeßforschung in den Ökosystemen der Integrierten Umweltdauerbeobachtung 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], mixed-beech/slope Depo Ntot [kg/ha], spruce/plateau 4,9 12,4 6,9 21,5 21,5 9,2 distance: 2 5 0 m wet (rain&snow) 3 3 ,3 kg/ ha/ a 4 3 ,1 kg/ ha/ a dry (gaseous) fog 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) National Park Park National 2 3 0 0 0 ha 2 3 0 0 0 ha 300000 295000 weniger gleich 290000 mehr Zöbelboden 515000 520000 525000 530000 535000 540000 main

I T: Object-relational MORI S, polyhierarchical m apping of inform ation ( ontologies) Hierarchy PARAMETER Hierarchy OBJECTS Physic. Par. Spat. Object Medium Equipm Chem. Par. Plants Region X Animals Y Z Mechanics Kinetics Plots Leaf Root Stem Topogr. Mass Plot 551 Plot 134 Mass X Mass Y Mass Y: 2.3 kg Leaf at plot 551 DP Hierarchy METHODS Fieldmeth. A Document META- DATA Analyse Y Acteur Analyse X Hier. SPECIMEN Project main

I m plem enting LTER in Austria: MFRPs ( Multifunctional Research Platform s) Continental Montane „Illmitz“ „Eisenwurzen“ Alpine „High Alps“ Zöbel- Illmitz boden MFRP Gossenkölle Sites Projects main

Zeitgerechte I nform ation zu Veränderungen A: Üblicher Zeitpunkt der Wechselwirkung von Umweltinformation und Entscheidungsfindung A Ernst und Verbreitung von Umweltproblemen B: Wünschenswerter Zeitpunkt der Wechselwirkung von Umweltinformation und B Entscheidungsfindung Thematisierung von Umweltproblemen Zeit Wirkung von Maßnahmen / Risiko von Irrtum main Late lessons from early warning: the precautionary principle 1896-2000, EEA

Kom ponentenanalyse anhand DPSI R Forschung Monitoring Modelling main

I M: Kom ponenten- und Um feldanalyse Szenarien M o d e l l i n g Flächige Belastung P r o z e s s e Trends Gesellschaft (Bildung, Wahr- Validierung, Unsicherh.anal. Validierung, Theorieblg. nehmung, Repräsentativität Response) Optimierung Theoriebildung Politik Moderation Fläche Identifizierung O p t i m i e r u n g System Langzeit - F r a g e s t e l l u n g e n , K o o p . Monitoring/ Kurz- Forschung Screening A n p a s s u n g zeit- Observation main

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

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

Das österr. Modell: MFRPs Continental Montane „Illmitz“ „Eisenwurzen“ Alpine „High Alps“ Zöbel- Illmitz boden MFRP Gossenkölle Sites Projects main

Elem ents of MFRPs ( Multifunctional research platform s) SPACE: axis connecting collapse activities at different scales regional Landscape: socio-economic & historical land use entity regional/ Special areas: National local Parks, Biosphere Reserves Supplementary sites: local / site urban, agricultural, aquatic, forests site / process Master site increasing RESOLUTION (at all scales) main defrag

Basic design of MFRPs in Austria Future harmonized TIME RESOLUTION defrag elemen Present main Past decades / best available

HI GH ALPS and EI SENW URZEN main