Variabilität der Klima-Wachstums-Beziehung an der Waldgrenze

Forschungsprojekt P 14554Variabilität der Klima-Wachstums-Beziehung an der WaldgrenzeSigmar BORTENSCHLAGER09.10.2000 Im beantragten Forschungsprojekt soll die zeitliche und räumliche Variabilität des Dickenwachstums der Zirbe (Pinus cembra L.), die in den Alpen verbreitet an der Waldgrenze dominant auftritt, untersucht werden. Das Ausmaß der Variabilität des kambialen Wachstums wird entlang mehrerer topographisch differenzierter Transekte, die sich von der Wald- bis zur Baumgrenze erstrecken, mittels spezifischer statistischer Verfahren (Hauptkomponenten-, Cluster-, Diskriminanz-Analyse u.a.) ermittelt. In diesem Auswertungsprozeß werden Jahrringreihen einzelner Bäume bzw. von Beständen (Chronologien) mit ähnlichem Wachstumsverlauf zu Gruppen (cluster) zusammengefaßt, die eine räumliche und zeitliche Darstellung der Wachstumsvariabilität ermöglichen. In einem zweiten Ansatz werden auf Grundlage dieser Gruppenbildung an Hand langjähriger Klimareihen die Unterschiede in den wachstumslimitierenden Klimafaktoren und in der Sensibilität gegenüber Klimaextremen ermittelt, wobei die Auswirkungen auf spezifische Jahrringparameter wie "leichtes" Spätholz, Frostringe, fehlende Jahrringe u.a. sowie die vorherrschenden Klimabedingungen in Jahren mit sehr weiten bzw. engen Zuwächsen in die Analyse der Klima-Wachstums-Beziehung miteinbezogen werden. Weiters soll der Einfluß des vorherrschenden Temperatur-Regimes (Luft- und Bodentemperatur), welches während der Projektdauer an mehreren Standorten durchgehend aufgezeichnet wird, auf die kambiale Aktivität verfolgt werden, um die Enge der Verknüpfung zwischen diesem an der Waldgrenze als wesentlich erachteten Umweltfaktor und Wachstumsprozessen im Detail zu erheben. Die Ergebnisse dieser dendroklimatologischen Studie werden das Verständnis über den Einfluß von Klimafaktoren auf das radiale Wachstum der Zirbe an der Waldgrenze erweitern und ermöglichen zudem eine Abschätzung der Reaktion des Baumwachstums auf zukünftige Klimaänderungen. Vorrangiges Ziel ist jedoch die Erfassung der räumlichen und zeitlichen Wachstumsvariabilität, der individuellen Reaktion auf Klimaextreme und der Bandbreite des Einflusses dominanter Klimafaktoren insbesondere der Temperatur auf das Baumwachstum im alpinen Waldgrenzökoton. Eine Darstellung des Ausmaßes der Wachstumsvariabilität ermöglicht auch eine exaktere quantitative Rekonstruktion von Klimaparametern an Hand fossiler Hö1zer aus dem Waldgrenzbereich.

Die Variabilität der Jahrringbreite und die Reaktion der Zirbe (Pinus cembra L.) auf kurz- und langfristige Klimaveränderungen wurden innerhalb des Waldgrenzökotons am Patscherkofel (2246 mNN) bei Innsbruck untersucht. Das Untersuchungsgebiet liegt im Bereich der inneralpinen Trockenzone, welches durch ein Niederschlagsminimum im Winter und das häufige Auftreten von Föhntagen im Frühjahr charakterisiert ist. Die Zeitreihen der jährlichen Radialzuwächse wurden hinsichtlich des Klimaeinflusses, extremer Wachstumseinbrüche und langfristiger Wachstumstrends analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die räumlichen Unterschiede im Radialzuwachs durch lokale Standortfaktoren, die mit der Höhenlage und Exposition variieren, geprägt werden. An der Waldgrenze steht die Breite der Jahrringe nicht nur in Zusammenhang mit den Temperaturen im Juli, sondern diese wird im selben Ausmaß durch hohe Temperaturen im vorangegangenen Herbst sowie hohe Winterniederschläge begünstigt. An der Baumgrenze kontrollieren ebenfalls Temperaturen im Herbst des Vorjahres sowie Niederschläge im Spätwinter den Jahrringzuwachs, währenddessen die Julitemperatur keinen signifikanten Einfluss auf die Jahrringbreite ausübt. Die Analyse der Klimabedingungen in Jahren mit extremen Wachstumsabweichungen bestätigte die hohe Sensitivität des Radialwachstums gegenüber winterlichen Niederschlägen bzw. der Schneehöhe. Unabhängig von topographisch bedingten Unterschieden in der Schneedeckenandauer, Windexposition und Sonneneinstrahlung zeigt das Dickenwachstum der Waldgrenzbestände während der letzten 200 Jahre zeitgleiche Perioden des Wachstumsanstiegs, wobei Nord-exponierte Standorte mit verkürzter Vegetationsperiode an der Wald- und Baumgrenze eine deutlichere Reaktion auf die Klimaerwärmung zeigen, als früh ausapernde Süd-exponierte Standorte. Andererseits induzieren Klimaextreme nicht zwangsläufig die aufgrund der ermittelten Klima-Wachstums-Beziehung zu erwartenden Wachstumsreaktionen. Dies ist durch gleichsinnig und/oder kompensatorisch wirkende Effekte wachstumslimitierender Klimavariablen sowie den Einfluß der Wachstumsbedingungen in Vorjahren zu erklären. Ein Vergleich der extremen Wachstumseinbrüche mit solchen anderer inneralpiner Bestände zeigt, dass Zirben am Patscherkofel am empfindlichsten gegenüber Änderungen in den klimatischen Bedingungen reagieren. Dies weist auf die Bedeutung der außerordentlichen Windexposition am Patscherkofel für das Zirbenwachstum im Waldgrenzbereich hin.