Wuchspotenziale der Waldbäume unter sich ändernden Klimabedingungen im westdeutschen Mittelgebirgsraum

Abstract

Unsere Wälder sind im Zuge des Klimawandels sich verändernden klimatischen Bedingungen ausgesetzt wodurch es zu Änderungen im Radialwachstum, insbesondere zu Wuchsreduktionen, bei Baumarten kommen kann. Um solche Änderungen abschätzen zu können ist ein fundiertes Verständnis der Klima/Wachstumsbeziehungen notwendig. Das Ziel der Arbeit war dieses Verständnis für den westdeutschen Mittelgebirgsraum zu verbessern um daraus Aussagen bezüglich (1) der Wuchspotenziale von Baumarten bei sich ändernden Klimabedingungen und (2) der Eignung von Jahrringserien aus temperierten Wäldern für Klimarekonstruktionen ableiten zu können.<br /> Der Datensatz enthält Jahrringchronologien von insgesamt 69 Standorten, darunter Buchen-, Traubeneichen-, Stieleichen, Kiefern-, Fichten- und Douglasienstandorte, sowie monatlich aufgelöste Zeitreihen von Temperatur, Niederschlag und den Dürreindizes T/N (bzw. T/P) und scPDSI. Die Klima/Wachstumsbeziehungen werden anhand neuartiger methodischer Ansätze für Wuchsvariationen verschiedener Frequenzen über ausgewählte Zeitfenster des 20. Jahrhunderts untersucht. Es kommen Weiserjahr- und Korrelationsanalysen zum Einsatz.<br /> Der wuchsspezifische Ansatz ermöglicht die Detektion der Hierarchie der die Klima/Wachstumsbeziehungen steuernden Faktoren. Es konnte gezeigt werden, dass sich diese für Wuchsvariationen verschiedener Frequenzen unterscheidet und für die Extremjahre ein komplexes System an Steuerfaktoren wichtiger ist als die Baumart.<br /> Der wuchsspezifische Ansatz erlaubt eine feine Differenzierung der Klima/Wachstumsbeziehungen. Während sich die Buchengruppen als besonders empfindlich gegenüber klimatischen Bedingungen, insbesondere der Temperatur, erweisen, zeigen die östlichen Nadelbäume die stärksten Abhängigkeiten von der Wasserverfügbarkeit. Die Wuchstypen der meist als klimatisch weniger empfindlich dargestellten Eiche unterscheiden sich deutlich hinsichtlich ihrer Abhängigkeit von der Wasserverfügbarkeit. <br /> Die gute Eignung der Douglasie für den Anbau bei sich ändernden Klimabedingungen im Vergleich mit den heimischen Baumarten äußert sich insbesondere durch ihre weitgehende Unempfindlichkeit in Bezug auf überdurchschnittliche Sommertemperaturen.<br /> Erstmals konnten die Komplexitäten der Klima/Wachstumsbeziehungen in temperierten Wäldern des westdeutschen Mittelgebirgsraumes benannt werden: räumlich mit der Kontinentalität und zeitlich in Form eines Versatzes zwischen einem Temperatursignal im Vorjahr und einem Niederschlagssignal im Wuchsjahr, einer Verstärkung der klimatischen Signale über die Zeit, sowie einer Verlagerung von stärkerer Temperatursteuerung zu vermehrter Niederschlagssteuerung im letzten Drittel des 20. Jahrhunderts. Diese Komplexitäten stellen Hindernisse für verlässliche Klimarekonstruktionen anhand von Jahrringserien aus temperierten Wäldern dar.

<strong>Growth potentials of forest trees under changing climate conditions in the west German low mountain regions - a dendroecological network analysis</strong><br /> In line with climate change, our forests are exposed to changing climatic conditions which effect changes in the radial growth of tree species, in particular growth reductions. In order to assess these changes, a fundamental understanding of climate/growth relationships is necessary. The aim of this study was to improve our understanding of the relationship in the west German low mountain regions and derive from this statements concerning (1) the growth potential of tree species under changing climate conditions and (2) the suitability of tree ring series from temperate forests for climate reconstruction.<br /> The dataset contains tree-ring chronologies from a total of 69 sites including those of beech, sessile oak, pedunculate oak, Scots pine, spruce and Douglas-fir stands, as well as monthly series of temperature and precipitation and the drought indices T/P (rsp. T/N) and scPDSI. Climate/growth relationships were investigated using novel methodological approaches, for growth variations of different frequencies over several chosen time windows from the 20th century. Pointer year and correlation analyses were applied.<br /> The growth-specific approach enables the detection of a hierarchy of forcing factors for climate/growth relationships. It was shown that this hierarchy differs for growth variations of different frequencies and that a complex system of forcing factors is more important than the given tree species for extreme years. <br /> The growth-specific approach allows a subtle differentiation of climate/growth relationships. Whereas the beech clusters were proven to be especially sensitive to climate conditions, particularly to temperature, the eastern needle trees showed the strongest dependency on water availability. The growth types of oak, usually portrayed as being less sensitive to climate, clearly differ with respect to their dependency on water availability. <br /> The good suitability of Douglas-fir for cultivation in line with climate change compared to native tree species is demonstrated by its extensive insensitivity to above-average summer temperatures.<br /> This novel study identifies the complexities of the climate/growth relationships of temperate forests in the west German low mountain regions for the first time: both spatially in regards to the continentality and temporally in terms of a lag between a temperature signal in the previous year and a precipitation signal in the year of growth, an enhancement of the climatic signal over time, as well as a shift from a predominantly temperature-controlled growth to a more precipitation-controlled growth in the latter third of the 20th century. These complexities will hinder reliable climate reconstructions based on tree ring series from temperate forests.