Earth Observation and Modelling

Verknüpfung von Vegetationsdaten und Fernerkundungsmethoden zur Erfolgskontrolle eines nachhaltigen Grünland-Managements

Systematische Erfolgskontrollen sind ein Stiefkind des Naturschutzes. Es fehlen auf Kontinuität und Großflächigkeit ausgelegte Monitoring-Konzepte zur regelmäßigen Kontrolle des Entwicklungsprozesses von Ökosystemen nach Umsetzung von Naturschutzmaßnahmen. Das beantragte Projekt soll einen Beitrag zur Schließung dieser Lücke leisten. Gegenstand des Vorhabens sind Grünland-Ökosysteme des Norddeutschen Tieflandes, die in den vergangenen Jahrzehnten einen dramatischen Flächen- und Funktionsverlust erfahren haben. Die Forschungsabteilungen „Earth Observation and Modelling“ und „Angewandte Ökologie“ der Christian-Albrechts-Universität Kiel haben sich in enger Zusammenarbeit mit der Stiftung Naturschutz Schleswig-Holstein zum Ziel gesetzt, durch komplexe Verknüpfung von Vegetations- mit Fernerkundungsdaten ein in der Naturschutzpraxis langfristig einsetzbares Instrument zur Erfolgskontrolle eines nachhaltigen Grünland-Managements zu entwickeln. Die Stiftung Naturschutz besitzt beziehungsweise verwaltet aktuell ca. 20.000 ha Grünland, das sich qualitativ in sog. „Wertgrünland“ (gesetzlich geschützte Biotope) und „Intensivgrünland“ differenzieren lässt. Letzteres kennzeichnet ehemals intensiv als Grünland oder Acker genutzte Ökokonto-Flächen, die im Rahmen von naturschutzrechtlichen Ersatzmaßnahmen einer ökologisch nachhaltigeren Nutzung zugeführt wurden. Von beiden Grünlandtypen liegen ältere, zu Beginn der Naturschutzmaßnahmen aufgenommene vegetationskundliche Daten vor, mit denen durch den Vergleich mit neu zu erhebenden Daten zeitlich differenzierte und den teilweise irreversiblen Systemveränderungen Rechnung tragende realistische Entwicklungs- (Sukzessions-) linien abgeleitet werden können. Sie sind die Grundlage für die Definition von in die Zukunft weisenden Entwicklungszielen und ein sich daran orientierendes Monitoring. Auf den für die Sukzessionsanalysen vorgesehenen Standorten erfolgt eine enge Abstimmung mit den Daten unterschiedlicher Methoden der Fernerkundung mit dem Ziel, bezüglich wertbestimmender Systemfunktionen (Biodiversität, Nährstoffrückhalt, Kohlenstoff-Speicherkapazität) aussagekräftige Indikatoren zu identifizieren. Die aus den Fernerkundungsdaten abgeleiteten Proxies sollen eine flächendeckende und kontinuierliche Bewertung des naturschutzfachlichen Entwicklungszustandes des Grünlandes erlauben, so dass eine Überprüfung des Zustandes am Boden nur noch im Bedarfsfall erfolgen muss. Dabei soll ein Schwerpunkt auf der Nutzung der Copernicus Daten liegen. Es soll aber keine Ausschließlichkeit in der Verwendung von Copernicus liegen, sondern andere satelliten-, flugzeug-, oder auch drohnengestützte Sensoren werden in die Analyse einbezogen und bei besserer Passung für ein fernerkundungsgestütztes Monitoring von Indikatoren diskutiert. Die Bewertung der in dem Projekt erprobten Methoden erfolgt unter Berücksichtigung der Aussagekraft der Ergebnisse, der praktischen Umsetzbarkeit innerhalb eines auf Dauer angelegten Monitoringkonzeptes und des Kosten/Nutzen-Verhältnisses vor dem Hintergrund der begrenzt für Monitoring zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel. Methodisch neu ist dabei die modellhafte multifaktorielle Verknüpfung von Fernerkundungsdaten mit unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Aussagekraft für die Anwendung im nachhaltigen Umweltschutz von Grünland. Für die Durchführung der Arbeiten sind aktuell 11 Testgebiete vorgesehen, in denen umfangreiche ältere Daten vorliegen und nahezu alle Grünlandtypen des Nordwestdeutschen Tieflands mit unterschiedlicher Nutzungsgeschichte vertreten sind.

Die entwickelten Methoden werden in ein auf Dauer angelegtes Monitoring-Programm der Stiftung Naturschutz integriert. Kernpunkte dieses Programmes sind auf Fernerkundungsdaten basierende Auswertungsroutinen, stichprobenhafte Zustandserhebungen und Bewertung von Probeflächenkomplexen mit einer Kombination aus den im Vorhaben zu entwickelnden Methoden der Fernerkundung und Feldbotanik sowie gegebenenfalls einer Rekonstruktion des Ausgangszustandes mit älteren Fernerkundungsdaten von Flächen, in denen am Boden keine aussagefähigen Vegetations- und Standortsdaten erhoben wurden. Das geplante Forschungsvorhaben wird für das Monitoring aller potentiell in Deutschland zukünftig geplanten Maßnahmen/Programme im Grünland Modellcharakter haben. Die Umsetzung und kontinuierlich Nutzung des Konzeptes in der Stiftung Naturschutz ist gesichert. Eine Implementierung in den Naturschutzverwaltungen des Landes Schleswig-Holsteins und darüber hinaus wird potentiell möglich sein. 

Förderer: Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Zeitraum: 1.09.2020 – 30.08.2023

Projektmitarbeiter: N.N.

Kooperationspartner:

Prof. Joachim Schrautzer (Angewandte Ökologie der CAU)
Stiftung Naturschutz Schleswig-Holstein

Links:

Deutsche Bundesstiftung Umwelt https://www.dbu.de/
AG Schrautzer https://www.ecosystems.uni-kiel.de/de/personen_angew_palaeo/persoenliche_homepage/jschrautzer
Stiftung Naturschutz https://www.stiftungsland.de/