Erosion findet auch im Wald statt

Bodenverluste werden meist mit landwirtschaftlich genutzten Flächen verbunden. Tatsächlich können jedoch auch unter geschlossener Waldvegetation erhebliche Erosionsraten auftreten. Im Gegensatz zu Agrarflächen wie Weinbergen oder Maisfeldern sind die Effekte von vielfältigen Waldökosystemen bislang nur unzureichend untersucht.

Vegetation als Schlüsselfaktor

Viele Regentropfen erreichen den Waldboden nicht direkt. Sie treffen zunächst auf Blätter, Nadeln oder Äste. Dort können sie zerfallen, sich sammeln und als neue Tropfen wieder abfallen. Je nach Fallhöhe, Größe und Geschwindigkeit verändert sich so die kinetische Energie der Tropfen. Diese Prozesse in der Vegetation können die Erosivität des Niederschlages sowohl verstärken als auch abschwächen.

Die Herausforderung

Die räumliche Variation im Wald ist sehr hoch – von Baumart zu Baumart, aber auch innerhalb einzelner Bestände. Punktmessungen der kinetischen Energie allein erfassen diese Komplexität nicht. Um Erosionsprozesse zuverlässig abzuschätzen, braucht es Methoden, die flächenhafte Informationen liefern und Gebiete mit erhöhtem Erosionspotenzial identifizieren.

Das Projekt RAINER

RAINER untersucht, wie mitteleuropäische Wälder die Energie von Niederschlägen beeinflussen. Dazu führen wir in der südlichen Hardt bei Bruchhausen eine  Feldkampagne durch. Sie umfasst:

• Messungen der kinetischen Energie von Niederschlagstropfen mit sandgefüllten „Splashcups“,
• Erfassung relevanter Vegetationsmerkmale im Gelände,
• UAV-Lidar-Befliegungen, die hochaufgelöste 3D-Daten der Vegetationsstruktur liefern.

Ein neuer Modellansatz

Die gewonnenen Daten fließen in das Vegetation Splash Factor Modell ein. Dieses Modell bildet ab, welche Vegetationsoberflächen den Boden effektiv schützen und wo Tropfen ungehindert durchfallen. Es ermöglicht eine räumlich kontinuierliche Vorhersage des Vegetationseffekts und kann die bislang üblichen, stark vereinfachenden Crop-Factor-Werte in Erosionsmodellen ersetzen.

Relevanz

Vor dem Hintergrund sich wandelnder Niederschlagsmuster und Vegetationszusammensetzungen bietet RAINER einen wichtigen Beitrag, um Erosionsmodelle zu verbessern und deren Vorhersagekraft zu erhöhen.

Senn, J. A., Fassnacht, F. E., Eichel, J., Seitz, S., and Schmidtlein, S. (2020). A new concept for estimating the influence of vegetation on throughfall kinetic energy using aerial laser scanning. Earth Surface Processes and Landforms, esp.4820. https://doi.org/10.1002/esp.4820

Senn, J. A., Schäfer, J., Hosseini, Z., and Seitz, S. (2025 in press). Predicting rainfall kinetic energy under forest canopies – a pilot study using ULS. Earth Surface Processes and Landforms. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/esp.70150