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Arbeitspaket 1: Stand der Methoden zur Einschätzung des Befahrungsrisikos von Waldböden

Verantwortlicher:	GAU
Partner:	GD NRW, FBZ
Beschreibung:	Darstellung aktueller Methoden zur Einschätzung von Befahrungsrisiken sowie Lösungsstrategien zur Vermeidung von Befahrungsschäden AP 1.1 Stand des Wissens zu Befahrung/Befahrungsschäden in Deutschland aufzeigen. Vergleich mit anderen Bundesländern zu Detailgrad der Risikostufen und Herleitungsmethoden. Darstellung der erforderlichen Ausgangsinformationen und Ergebnisse sowie der Datenformate, Analyse der Vermeidungsstrategien. AP 1.2 Internationale Studien zur Beurteilung des Befahrungsrisikos (z.B. Depth-To-Water, Topographic-Wetness-Index). AP 1.3 Analyse des Zusammenhangs zwischen Niederschlag, Bodenfeuchte und Befahrungsschäden auf Rückegassen. Aktueller Stand der Methoden zur Risikoeinschätzung der Befahrung ist skizziert. Der Grundzusammenhang zwischen Niederschlag und Befahrungsschäden im Wald ist dargestellt.

Arbeitspaket 2: Analyse und Anwendung des DTW/STRAP-Modells aus Kanada

Verantwortlicher:	UNB
Partner:	GAU
Beschreibung:	Die Herleitung des Depth-To-Water-Index im Untersuchungsgebiet bildet das Kernelement des STRAP-Modells. Dies wird durch Wet-Areas-Mapping erreicht. Die Verschneidung mit vorliegenden Bodenkarten soll das kanadische Modell an deutsche Verhältnisse anpassen und die Vor-teile der flächendeckenden Standortskartierung miteinbeziehen. AP 2.1 Analyse des kanadischen Modells und Beschaffung von Informationen: (A) Zusammenstellung aller Einflussgrößen für das Forest Hydrology Model: Wetterdaten, Abflussdaten, Boden- und Standortsinformationen sowie die Zusammensetzung der Waldbestände im Untersuchungsgebiet, (B) Beschaffung aller Geo-Daten für die Anwendung in Arc-GIS: LiDAR-Daten, Topographische Karten, Bodenkarten, Bestandeskarten, Straßendaten, Gewässerinformationen. AP 2.2 Durchführung des Wet-Areas-Mappings auf der Gesamtfläche des Lehr- und Versuchsforstamts Arnsberg (12.000 ha) mit variierenden Flächengrößen der flow initiation. AP 2.3 Modellierung der Bodenbelastung durch die Maschine mithilfe des Forest Hydrology Model und verschiedenen Wetterszenarien: (A) monatliche mittlere Wetterdaten der letzten 10 Jahre (historisches Modell), (B) tagesaktuelle Wetterdaten z.B. der letzten 14 Tage (aktuelles Modell), (C) vorhergesagte Wetterdaten 10 Tage im Voraus (Vorhersage-Modell). AP 2.4 Zusammenführung aller Module und Erstellung von ersten Befahrungsrisikokarten. Modellierung von Tragfähigkeit, Bodenfeuchte und Tiefe der Fahrspuren für das Untersuchungsgebiet.

Arbeitspaket 3: Grundlagenuntersuchung zu Bodenparametern

Verantwortlicher:	GD NRW, GAU
Partner:	FBZ
Beschreibung:	Mithilfe von Feldaufnahmen an permanenten Messstellen (Plots/Transsekte) werden reale Bodenparameter über einen Jahresverlauf erhoben und mit modellierten Bodenparametern verglichen. Dies ist ein wichtiger Faktor für die Überprüfung der Vorhersagegenauigkeit und ermöglicht darüber hinaus die Kalibrierung des Modells. Dafür werden über den Verlauf eines Jahres monatlich wiederkehrende Aufnahmen an permanenten Messstellen durchgeführt. Diese Messergebnisse dienen auch als Grundlage zur Analyse des Zusammenhangs zwischen Niederschlag, Bodenfeuchte und bodenmechanische Eigenschaften unter Berücksichtigung der Jahreszeit. AP 3.1 Zu Beginn einmalige Aufnahme von Bodenprofilen, Untersuchung zu Textur, Skelettanteil, Korngrößenverteilung und organischer Substanz. Messungen der Tiefe zum Stau- bzw. Schichtenwasser (Überprüfung des Depth-To-Water-Index). AP 3.2 Für die Überprüfung der temporären Einflussgrößen des ForHyM und zur Kalibrierung des Modells werden der Niederschlag sowie die Bodentemperatur und Bodenfeuchte in unterschiedlichen Bodentiefen über einen Zeitraum von 12 Monaten kontinuierlich mithilfe von Sensoren erfasst. AP 3.3 Monatliche Aufnahme von Bodenparametern (z.B. Scherfestigkeit, Tragfähigkeit, Bodenfeuchte) an permanenten Messstellen.

Arbeitspaket 4: Fallstudien Befahrungsversuche

Verantwortlicher:	GAU
Partner:	FBZ
Beschreibung:	Die Einschätzung des Befahrungsrisikos erfolgt mithilfe des STRAP-Modells. Ausgabeparameter des Modells sind u. a. prognostizierte Tragfähigkeit und Fahrspurtiefe. Die Genauigkeit der Werte des kanadischen Modells werden in NRW in Abhängigkeit von Geländeausformung (Ebene, Hang) und Jahreszeit in Bestandesbereichen mit unterschiedlich prognostiziertem Befahrungsrisiko untersucht. Die Verwendung des Modells im steilen Gelände wurde bisher nicht untersucht. Daher sollen die Fallstudien nicht nur im ebenen Gelände im grundwasserbeeinflussten Bereich, sondern auch am Hang durchgeführt werden. AP 4.1 Fallstudie in der Ebene (0-5 %) im grundwasserbeeinflussten Bereich (DTW zwischen 0-1 m). Messung der Fahrspuren mit Laserscanner am Forwarder (OnTrack, NIBIO). Mehrfache Überfahrten auf der Rückegasse geben Aufschluss über die Entwicklung der Fahrspurtiefe. Erfassung der befahrungsbedingten Veränderung der Bodenlagerungsdichte mittels Stechzylinder und radiometrischem Verfahren (Troxler-Sonde, auch in AP 4.2) AP 4.2 Fallstudie im hängigen Gelände (20-30 %). Bei der Fallstudie im Hang spielt vor allem der Schlupf eine große Rolle. Dieser wird gemessen und in Relation gesetzt. Die Fahrspurmessung erfolgt durch mehrere an der Maschine befestigte Laserscanner (OnTrack, NIBIO). AP 4.3 Fallstudie zur Bodenpfleglichkeit von Holzerntemaßnahmen (z.B. Anlage von Bestandesfeinerschließung, Entscheidungshilfe zum Maschineneinsatz) – Vergleich zwischen „Planung mit Verwendung von Befahrungsrisikokarten“ und „Planung ohne Verwendung von Befahrungsrisikokarten“.

Arbeitspaket 5: Entwicklung und Anpassung des Modells

Verantwortlicher:	GAU
Partner:	UNB
Beschreibung:	Die Auswertung der Ergebnisse aus AP 3 und AP 4 ist das vorrangige Ziel. Dabei sollen statistische Zusammenhänge zwischen Niederschlagshöhe, Boden-, Gelände-, Bestandes-, Maschinen und hydrologischen Parametern untersucht werden. Damit sollen etwaige Anpassungen des Modells an die Verhältnisse in Arnsberg vorgenommen werden. AP 5.1 Vergleich der gemessenen Bodenparameter mit den modellierten Werten sowie Vergleich der Fahrspurtiefe. Beurteilung der Profile, die mittels Laserscanning gemessen wurden. Quantifizierung, Charakterisierung und Bewertung der Fahrspurtiefen nach mehrmaliger Überfahrt. AP 5.2 Auswertung der verschiedenen Wetterszenarien in unterschiedlicher zeitlicher Auflösung: (A) Übereinstimmung der Skala (trocken bis nass) mit gemessenen Werten. (B) Vergleich des Aussagegehalts von Befahrungsrisikokarten, die auf unterschiedlichen Berücksichtigungszeiträumen von Wetterdaten basieren (historische, aktuelle und prognostizierte Wetterdaten). AP 5.3 Anpassung des Modells an eine praxistaugliche, zeitliche und räumliche Auflösung und Erstellung von Befahrungsrisikokarten.

Arbeitspaket 6: Entwicklung und Anpassung des Modells

Verantwortlicher:	GAU
Partner:	FBZ
Beschreibung:	Bewertung des Modells hinsichtlich des Praxisnutzens im Forstbetrieb. Definition des Einsatzspektrums der Befahrungsrisikokarten und Überprüfung der digitalen Übertragbarkeit. AP 6.1 Durchführung einer SWOT-Analyse zur Bewertung des Praxisnutzens der Befahrungsrisikokarten für den Forstbetrieb. AP 6.2 Zur weiteren digitalen Verwendung der Befahrungsrisikokarten (z.B. auf Bordcomputern von Forstmaschinen) werden die technischen Nutzungsvoraussetzungen wie z.B. unterschiedliche Datenübertragungsformate hinsichtlich ihrer Tauglichkeit untersucht und dokumentiert. AP 6.3 Prüfung der technischen Erfordernisse und Datenverfügbarkeiten als Voraussetzungen für die automatisierte Analyse des Befahrungsrisikos in Echtzeit. AP 6.4 Erstellung der Abschlussdokumentation des Projekts und Veröffentlichungen zu relevanten Fragestellungen. Zum Ende des Projekts wird ein Abschlussworkshop stattfinden.