Kuhn Nikolaus Josef

Waldgrenzverschiebungen zwischen 1899 und 2008 im Gebiet des Schweizerischen Nationalparks (unter besonderer Berücksichtigung des Klimawandels)
Timberline shifts in the Swiss National Park between 1899 and 2008


Project Number: CH-4743
Project Type: Master
Project Duration: 01/01/2012 - 12/31/2012 project completed
Funding Source: other ,
Project Leader: Prof. Nikolaus Josef Kuhn
Geographisches Institut - Physiogeographie und Umweltwandel
Universität Basel
Klingelbergstrasse 27
4056 Basel
Phone: +41 (0) 61 207 36 45 ; +41 (0) 61 207 07 19
FAX: +41 (0) 61 207 07 40
e-Mail: nikolaus.kuhn(at)unibas.ch
http://www.physiogeo.unibas.ch/

related to this project.
for which the project has a relevance.


Research Areas:
Landscape

Disciplines:
environmental sciences
forestry and agricultural sciences


Abstract:
In dieser Arbeit wird versucht, Waldflächenveränderungen vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels über einen Zeitraum von 109 Jahren im Schweizerischen Nationalpark sichtbar zu machen. Anhand von alten Siegfriedkarten (Topografischer Atlas der Schweiz), mit Zeitständen um 1899 und 1938 und mit der Landeskarte der Schweiz, Zeitstände 1973 und 2008, werden mithilfe eines Geographischen Informationssystems (ArcGIS, Version 10.0) Waldflächen digitalisiert. Anhand von Höhenmodellen und deren Derivate werden Faktoren wie Höhe über Meer, Hangneigung und Hangausrichtung in Zusammenhang mit der räumlichen Verbreitung von Waldflächen gesetzt. Durch Einbezug verschiedener Karten kann die Geologie, Geomorphologie, Bedeckung, Substrat und Vegetation mitberücksichtigt werden.
Da der Schweizerische Nationalpark seit dessen Gründung im Jahre 1914 keinen direkten anthropogenen Einflüssen mehr ausgesetzt war, wird angenommen, dass sich die Waldfläche sowohl flächenmässig wie auch in grössere Höhen ausdehnt. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass anfänglich ein starker Waldeinwuchs stattfindet, der ehemalige alpwirtschaftlich genutzte Flächen wiederbesiedelt und später ein Abflachen des Anstiegs und der Fläche zu verzeichnen ist.
Die Resultate zeigen, dass sich die Waldfläche über den Gesamtzeitraum um 1497 ha zugenommen und um 93 Meter in die Höhe ausgedehnt hat. Eine Ausnahme bildet die Waldfläche um 1973, die geringfügig kleiner ist als 1938, höchstwahrscheinlich aufgrund der Umstellung der Methodik bei der Kartenherstellung. Mit zunehmender Höhe nimmt die Waldfläche ab, mit der Zeit breitet sich der Wald in höheren Lagen stärker aus, die Peaks verschieben sich im Laufe der Zeit in grössere Höhen. Dies sind mögliche Anzeichen des Klimawandels als Ursache für die veränderte Verbreitung des Waldes. Die grössten Zunahmen finden sich auf Nord- und Westhängen, dies ist höchstwahrscheinlich wegen der häufigen alpwirtschaftlich Nutzung auf Südhängen, die das Ansiedeln von Waldflächen durch den regelmässigen Düngeeintrag noch Jahrzehnte nach der Aufgabe behindern. Im Waldgrenzbereich, zwischen 2200 und 2400 m ü. M. finden sich die grössten Zunahmen spezifisch auf Südwesthängen. Diese Umkehr der Verteilung von tieferen zu höheren Lagen scheint im alpinen Raum typisch, eine kausale Erklärung wurde aber noch nicht gefunden. Oberhalb der Baumgrenze ist die Verteilung der Ausrichtung mit 11 bis 13% pro Klasse ausgeglichen.
Die grössten Zunahmen bezüglich Hangneigung finden sich auf 15-25° Neigung, die Verteilung ist aber nur 2% höher als in den Klassen 2-15 und 25-35°, eine generelle Aussage kann hier nur insofern gemacht werden, als dass ab 38° Neigung die Bedingungen für die Etablierung von Bäumen und Wäldern nicht mehr geeignet scheint. Im Waldgrenzbereich II befinden sich die grössten Zunahmen ebenfalls 15-25 und 2-15° Neigung, auffallend ist die äusserst kleine Zunahme auf Hängen mit 0-2° Neigung, wahrscheinlich behindert hier der regelmässig angelieferte Hangschutt in flachen Bereichen (Hangfuss) ein Ansiedeln von Bäumen. Über der Baumgrenze befindet sich der grössten Flächenanteil der Neigung auf 25-35 und 35-45° Neigung, einer weiteren Besiedlung dieser Bereiche sind also Grenzen gesetzt.
Bei der Analyse der fünf grössten Zunahmen im Waldgrenzbereich lassen sich folgende Aussagen zusammenfassen: Die rasche Zunahme in den ersten zwei Perioden mit einem Abflachen der Zunahme in der letzten Periode sind, von der Fläche 1 abgesehen, bei allen Zunahmen zu sehen und lassen sich durch die Forst- und Waldgeschichte relativ gut dokumentieren. Die Zunahmen befinden sich vor allem auf Südwest- und Westhängen, mit Hangneigungen von 2-15 und 15-25°, auf lockerem, karbonatreichem, teils dolomitischen Untergrund, auf ehemaligen alpinen Wiesen und Matten. Das Resultat lässt sich gut mit vorhandener Literatur belegen. Einerseits besiedeln Bergföhren als Pionierpflanzen präferiert lockeren, zum Teil noch geomorphologisch aktiven Untergrund, andererseits nutzten Bergamasker Schafhirten bis ins 20 Jahrhundert Alpweiden extensiv, das heisst, dass der Einfluss des damaligen Düngeeintrages nicht mehr allzu hoch sein dürfte.
Die Analyse der Verteilung der Faktoren oberhalb der Baumgrenze auf 2400 bis 2600 m. ü. M. brachte folgendes zu Tage: „Hänge mit Neigung zwischen 25-45° und relativ gleichmässiger Ausrichtung, ein Substrat mit Lockermaterial und hohem Karbonatanteil, auf geomorphologisch aktiven Flächen wie Terrassen, Schutt, Sackungen, verschiedenen Denudationsflächen, teilweise von Grasheiden bewachsen.“ Die Resultate zeigen, dass für die Besiedlung gewisse negative Faktoren dazukommen, generell aber die Bedingungen für die Besiedlung, auch aufgrund der Verteilung des Reliefs, kein „summit syndrome“ festzustellen ist. Diese Resultate lassen die Aussage zu, dass sich aufgrund des Klimawandels im SNP auch in Zukunft der Waldgrenzbereich in höhere Lagen ausbreiten wird.
Die Hauptkomponentenanalyse im Waldgrenzbereich brauchte fünf Hauptkomponenten um das 95% Vertrauensniveau zu bestimmen, sehr hohe Korrelationen ergeben die Waldfläche mit Bedeckung, Substrat mit Neigung, Ausrichtung mit Vegetation und Neigung mit Ausrichtung. Diese Ergebnisse lassen aufgrund der relativ grossen Verteilung der einzelnen Hauptkomponenten kaum Schlüsse zu über die dominierenden Faktoren, welche eine Ansiedlung von Bäumen, respektive Wald, ermöglichen.
Mithilfe der offen und geschlossenen Waldflächenkartierungen in der letzten Untersuchungsperiode konnte Einwuchs von echtem Aufwärtsschreiten getrennt werden: Einwuchs zeigt sich bis in Höhen von 2300 m ü. M., echtes Aufwärtsschreiten ist vor allem III im Höhenband von 2200-2250 zu finden. Ab 2250 ist kein Einwuchs mehr festzustellen, jedoch hatte der Waldgrenzbereich dann am stärksten zugenommen, dies ist ein starkes Indiz für Klimawandel als Ursache des Anstiegs in der Fläche.

Leading questions:
How fast and to which extent have forest areas near the timberline been increasing over the last 100 years? Are there any spatial patterns to be recognized in relation to slope, aspect and bedrock? By digitalizing forest areas on ancient Siegfriedmaps via ArcGIS from 1899 to 2009, I’m going to show timberline shifts in the area. Event recording, as well as test site data, provide further information about increasing or decreasing forest areas near the timberline.

Gibt es im Schweizer Nationalpark Waldgrenzflächen, die sich seit 1899 in höhere Lagen ausgebreitet haben und weder einer Landnutzungsaufgabe, noch rezenten morphodynamischen Prozessen, sowie Feuer oder anderen Störungen (z.B. Wildverbiss, Beweidungsdruck) zuzuschreiben sind? Wie stark ist die Zunahme oder gegebenenfalls eine Abnahme der Waldgrenzfläche? Sind gewisse Muster erkennbar im Zusammenhang mit Hangneigung, Exposition und geologischem Untergrund? Lassen sich evtl. gewisse Waldgrenzflächen dem Klimawandel zuordnen?

Publications:
Berger S 2013: Waldflächenveränderungen im Schweizerischen Nationalpark zwischen 1899 und 2008. Masterarbeit Geographisches Institut Universität Basel.
pdf Masterarbeit


Last update: 7/18/17
Source of data: ProClim- Research InfoSystem (1993-2020)
Update the data of project: CH-4743

Go Back