BOKLIM – Anwendung von Bodendaten in der Klimaforschung

Hintergrund und Ziele

Für die Umsetzung der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS ) für das Schutzgut Boden sind belastbare Daten und zuverlässige Zeitreihen über die langfristigen Veränderungen des Bodenzustands und der Bodenfunktionen erforderlich. Die Instrumente des Bodenmonitoring und der Erfassung des Bodenzustands stellen dabei unerlässliche Datengrundlagen dar. In Deutschland bestehen dauerhaft eingerichtete Monitoringprogramme mit repräsentativen Standorten und es finden regelmäßig rasterbasierte Erhebungen des Bodenzustands statt. Die Programme arbeiten in unterschiedlichem Maß nach zwischen den Beteiligten abgestimmten Grundsätzen. Informationen über Bodendaten sind gegenwärtig uneinheitlich und liegen verteilt an vielen Stellen vor, d.h. insbesondere hinsichtlich der Bereitstellung von (Meta-)Daten besteht ein Verbesserungspotenzial.

Im BOKLIM-Vorhaben wurde die Eignung von Bodendaten aus den wichtigsten bundesweit und dauerhaft betriebenen Programmen des Bodenmonitoring und der Bodenzustandserhebung für die Klimaforschung erstmals messnetzübergreifend bewertet. Im Fokus standen dabei Fragestellungen zur Veränderungen des Bodenzustands aufgrund von Klimaänderungen. Demnach liefern die Programme eine Vielzahl wertvoller Daten zur Beurteilung der Wirkungen von Klimaänderungen auf Böden.

Je nach Fragestellung und den sich daraus ergebenden Anforderungen eignen sich die Daten

  1. für die langfristige Überwachung von Änderungen des Bodenzustands,
  2. für Prozessstudien und vertiefende Messungen an repräsentativen Standorten z.B. auch zur Kalibrierung und Validierung von Prognosemodellen sowie
  3. für den Einsatz in Modellszenarien zu Veränderungen des Bodenzustands.

Allerdings ist es notwendig, die Programme des Bodenmonitoring und der Bodenzustandserhebung mit Ausrichtung auf konkrete Fragestellungen zu koordinieren und an bestimmten Stellen anzupassen, um deren Potenzial für Fragen von Klimawandel und Anpassung nutzen zu können. Neben der Bewertung der Bodendaten liegt ein erstes Konzept zur effizienten Datenbereitstellung und -nutzung vor. Empfehlungen für nächste Schritte zur Koordinierung und Optimierung künftiger Mess- und Erhebungsaktivitäten werden den jeweils zuständigen Institutionen und Akteuren zugeordnet; Forschungsbedarf wird aufgezeigt. Die Empfehlungen sind auf klimarelevante Fragen ausgerichtet, enthalten jedoch auch viele themenunabhängige Aspekte, die z.B. für den Bodenschutz oder die Biodiversitätsstrategie aufgegriffen werden können.

Laufzeit

bis

Untersuchungsregion/-raum

Land
  • Deutschland

Schritte im Prozess zur Anpassung an den Klimawandel

Schritt 1: Klimawandel verstehen und beschreiben

Ansatz und Ergebnisse 

Das agrarmeteorologische Messprogramm des DWD sowie ein Teil der Standorte von Bodenmonitorung und Langfristexperimenten liefern geeignete Bodendaten für die Kalibrierung und Validierung von Klimamodellen. Für Modellierungen von Klimafolgen eignen sich vorrangig Daten aus zeitlich hoch auflösendem Intensivmonitoring, wobei ergänzende forschungsorientierte Ansätze zur Modellentwicklung erforderlich sind. Die Dateneignung z.B. hinsichtlich der Flächenrepräsentanz und Untersuchungsverfahren muss je nach Fragestellung und eingesetztem Modell im Einzelfall geprüft werden.

Weitere Parameter 
  • klimatologische Messgrößen,
  • Kohlenstoffgehalt,
  • Bodenart,
  • Sickerwasser,
  • Grundwasserflurabstand (kapillarer Aufstieg),
  • Bodentemperaturen und Bodenfeuchte

Schritt 2a: Risiken erkennen und bewerten (Klimafolgen/-wirkungen)

Analyseansatz 

Klimaänderungen können vielfältige Einflüsse auf die Funktionen der Böden haben. Es wird deutlich, dass Niederschlags- und Temperaturänderungen in engem Zusammenhang mit den vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Bodenwasserhaushalt, Humusgehalt, Bodengefüge und biologischer Aktivität stehen.

Aus Ergebnissen bereits durchgeführter Auswertungen von Daten aus Bodenmonitoring und Bodenzustanderhebung sind derzeit erst in geringem Umfang klimawandelinduzierte Tendenzen für den Boden ableitbar. Ausschließlich aus den bereits über längere Zeiträume (z.B. > 30 Jahre) betriebenen Programmen wie den landwirtschaftlichen Dauerfeldversuchen deuten sich heute bereits abnehmende Tendenzen der Kohlenstoffvorräte im Boden an, die auch durch klimatische Änderungen verursacht sein können. Nicht betrachtet wurden dabei bisher die Veränderungen, die durch eine veränderte Wirtschaftsweise (Kulturartenwechsel, Sortenwahl, Bodenbewirtschaftung usw.) eine Anpassung an den Klimawandel bewirken können (Rückkopplungseffekte).

Schritt 5: Monitoring und Evaluation

Ansatz, Ziel und Ergebnisse von Monitoring und/oder Evaluation 

Das BOKLIM-Vorhaben verfolgte das Ziel, Bodenzustands- und Bodenmonitoringdaten verstärkt in der Klimafolgen - und Klimaanpassungsforschung bekannt zu machen, damit sie künftig verstärkt zur Anwendung kommen.

Anpassung und Modifizierung der Programme des Bodenmonitorings und der Bodenzustandserhebung ist erforderlich, um den Anforderungen im Hinblick auf Datenqualität, -belastbarkeit, -vollständigkeit (Parameterspektrum und Messhäufigkeit) sowie Flächen- und Nutzungsrepräsentanz in vollem Umfang gerecht zu werden. Darüber hinaus hängt ihr erfolgreicher Einsatz in der Klimafolgen- und Klimaanpassungsforschung entscheidend von der Mitgestaltung und Vernetzung aller an der Datenerhebung, -haltung und -nutzung zuständigen Akteuren ab.

Ziele:

Verstärkter Einsatz von Bodendaten in der Klimafolgen- und Anpassungsforschung durch eine:

  • übersichtliche und anschauliche Zusammenstellung der laufenden Aktivitäten zur Bodenzustandserhebung und zum Bodenmonitoring;
  • Zusammenstellung der klimaforschungsrelevanten Fragestellungen, die mit den vorliegenden Daten beantwortet werden können;
  • Aufarbeitung der auf Bund-/Länderebene gegenwärtig vorliegenden Ergebnisse aus der Arbeit mit Daten;
  • Empfehlung zur Vernetzung der bestehenden Instrumente zur Erhebung des Bodenzustands und zum Bodenmonitoring.

Wer war oder ist beteiligt?

Förderung / Finanzierung 

BMUB/UBA im Rahmen des Umweltforschungsplans

Ansprechpartner

Umweltbundesamt
FG II 2.7 Soil condition, soil monitoring
Wörlitzer Platz 1
06844 Dessau-Roßlau

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Handlungsfelder:
 Biologische Vielfalt  Boden  Landwirtschaft