Modellierung der Dynamik afrikanischer Tropenwälder. Analyse des Einflusses von Störungen auf tropische Wälder mit Hilfe des Waldmodells FORMIND

Tropische Wälder spielen eine wichtige Rolle für das Klima und den globalen Kohlenstoffkreislauf, da sie sehr große Mengen an Kohlenstoff speichern. Allerdings sind große Teile der Tropen vom Klimawandel oder auch vom Menschen beeinflusst. Als Konsequenz könnten diese Wälder zur Kohlenstoffquelle werden und damit die globale Erwärmung verschärfen. Während für temperierte Wälder schon viel über die Prozesse im Wald und den Kohlenstoffaustausch mit der Atmosphäre bekannt ist, ist für die artenreichen und komplexen Wälder in den Tropen das Verständnis immer noch gering. Prozessbasierte Waldmodelle können hier ein vielversprechendes Werkzeug sein. In dieser Studie wird das Waldmodell FORMIND verwendet, welches speziell für artenreiche Wälder entwickelt wurde. Dieses Modell wurde um ein Bodenwassermodell und ein Feuermodell erweitert, um klimatische Bedingungen und auch Feuerereignisse simulieren zu können. Es wurde eine Parametrisierung für einen tropischen Wald am Kilimandscharo und auf Madagaskar erstellt. Im Laufe dieser Arbeit wurden diese Parametrisierungen genutzt, um verschiedenste Fragestellungen zu untersuchen, welche sich größtenteils mit den Auswirkungen von Störungen wie Feuer und Trockenheit auf die Walddynamik befassen. Es wurde aber auch die Bedeutung der Artengruppierung für Waldmodelle untersucht, speziell für die Schätzung der Waldproduktivität und des Kohlenstoffflusses. Die Auswertungen haben gezeigt, dass das Modell FORMIND die wesentlichen Waldeigenschaften - wie zum Beispiel oberirdische Biomasse und Blattfläche - sehr gut wiedergeben kann. Dabei hat die Einsortierung von den zahlreichen Baumarten in verschiedene Artengruppe eine zentrale Rolle. Würde man auf eine Unterscheidung der Baumarten verzichten, könnte bei der vorgestellten Feldstudie die Produktivität des Waldes um bis zu 30% unterschätzt werden. Der Grund liegt in den produktiven Pionierarten. Der Anteil der Pionierbäume ist ein wesentlicher Indikator für die Produktivität und auch die Kohlenstoffbilanz im Wald. Simulationsergebnisse haben gezeigt, dass bei einem Anteil von Pionierbäumen größer als 10% der entsprechende Wald mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Kohlenstoffsenke ist. Laut der vorgestellten Modellstudie für das untersuchte Gebiet am Kilimandscharo, können diese Kohlenstoffbestände durch Waldbrände um bis zu 60% reduziert werden. Allerdings erhöht sich die Artenvielfalt nach einem Feuer, da sich nach dem Brand auch feuertolerante Baumarten etablieren können. Auch das Klima kann einen wesentlichen Einfluss auf die Dynamik und die Struktur eines tropischen Waldes haben. In dieser Studie wurden die Folgen von sich langfristig ändernden Niederschlägen untersucht, wie sie zum Beispiel für Madagaskar vorausgesagt werden. Das Ergebnis der vorgelegten Studie zeigt für das Untersuchungsgebiet in Madagaskar, dass der Niederschlag aber um mehr als 30% zurückgehen muss, um signifikante Änderungen in der Struktur und der Dynamik des tropischen Waldes zu erkennen. In einer sich ändernden Welt ist FORMIND ein geeignetes Waldmodell zur Simulation von Dynamiken in tropischen Wäldern. Neben den hier vorgestellten Untersuchungen, hat dieses Modell mehrere weitere mögliche Anwendungen, von der Analyse von Managementstrategien bei der Holznutzung, Veränderungen im Wald durch Erdrutsche, bis hin zu Auswirkungen von Klimawandel auf die Walddynamik. Im Gegensatz zu globalen Vegetationsmodellen kann es auf lokaler Ebene die Sukzession eines Waldes sehr gut beschreiben. Dieser Fakt ist bedeutend für die Schätzung der Produktivität und ist essentiell bei der Beantwortung der Frage nach einer Kohlenstoffsenke im Wald