03 – Mikita


TitelUsage of multidimensional statistic methods with MAXTOPEX factor for Windthrow risk assessment
AutorTOMÁŠ MIKITA, MARTIN KLIMÁNEK and JAROMÍR KOLEJKA
HeftAFJZ 2012 - Heft 3&4
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Create Date30. October 2016
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Zusammenfassung

Windwürfe sind die Ergebnisse komplexer Prozesse zwischen den natürlichen und anthropogenen Faktoren. Ihre Entwicklung wird von einer Vielzahl klimatischer, topographischer, physikalischer, biologischer und bis zu einem bestimmten Maße auch anthropogener Faktoren beeinflusst. Dieser Artikel beschreibt verschiedene Klassifikationsverfahren, die die Gefährdung der Wald - bestände durch den Wind unter Verwendung mehr - dimensionaler statistischer Methoden mit Nachdruck auf die topographische Beleuchtung einschätzen, die dann in die Form des sogenannten MAXTOPEX-Faktors verarbeitet wird. Die Modelle zur Windgefährdung wurden anhand von Windwurfregionen auf dem Gebiet des Nationalparks S˘ umava (Böhmerwald) erstellt, die infolge des Sturms Kyrill im Januar 2007 entstanden sind.
Das Hauptproblem bei einer Modellerstellung zur Stabilität von Waldbeständen gegenüber dem Wind stellt das Finden einer geeigneten Kombination von Faktoren mit dem größten Einfluss auf die Entstehung von Windwurf dar. Bei der Auswahl der Faktoren wurde wegen der praktischen Anwendbarkeit des Modells Wert auf die allgemeine Zugriffsmöglichkeit zu den Daten gelegt. Die erstellten Modelle nützen drei grundsätzliche Datenquellen: ein digitales Geländemodell, Daten aus den Waldwirtschaftsplänen und Datensammlungen von Waldtypen. All diese Datenquellen sind flächendeckend für das gesamte Gebiet der Tschechischen Republik zugänglich.
Bei der Modellentwicklung wurde auf die topographische Beleuchtung des Geländes sowie insbesondere auf jene der Waldränder Wert gelegt. Die topographische Beleuchtung ist eine Charakteristik des Reliefs, die ein Niveau an Schutz einer Lokalität gegenüber dem Umgebungsrelief darstellt. Eine bestimmte Berechnung der Beleuchtung der Waldränder gegenüber dem Wind wird im Folgenden in den MAXTOPEX-Faktor verarbeitet, der den Einfluss von der Entfernung und der Verbreitungsrichtung der Windwurf von diesen Rändern aus ausdrückt. In einem weiteren Schritt wurde eine ein - fache statistische Bewertung verschiedener Faktoren des Reliefs durchgeführt (Beleuchtung, Neigung, Krümmung, Höhe über dem Meeresspiegel), des Standorts (Tiefe und Feuchtigkeit der Erde, Trophismus), der Charakteristiken des Waldbestandes (Alter, Dichte, Höhe, Dicke, Artenzusammensetzung), der Windgeschwindigkeit und weiterer Faktoren, die durch die Kombination wie z.B. Hangexposition zur Windrichtung entstanden sind. Als Ergebnis ging hieraus hervor, dass das Ausmaß an Schäden ganz gesetzmäßig mit der Windgeschwindigkeit und gemeinsam mit der Höhe über dem Meeresspiegel steigt, ältere Bestände mit einer großen Vertretung von Fichten mit niedrigerer Dichte und mit einem hohen MAXTOPEX-Wert in der Nähe von beleuchteten Wald - rändern wurden stärker beschädigt.
Für die weitere Verarbeitung mit Hilfe der mehr - dimensionalen statistischen Methoden DA und logreg wurden lediglich die folgenden Faktoren ausgewählt: MAXTOPEX, die Höhe über dem Meeresspiegel, die edaphische Kategorie (drückt die Bodenklassifizierung nach dem tschechischen typologischen System aus und drückt im übertragenen Sinne das Maß an Beeinflussung des Standorts durch Wasser aus), die Entfernung von den Waldrändern, die Höhe des Bestands, die Dichte und die Vertretung von Fichten. Beide angewandten Methoden erreichten ähnliche Ergebnisse mit einem Vorhersageerfolg von um die 71% bei DA und 76% bei logreg.
Das erstellte Modell für den Nationalpark S˘ umava (Böhmerwald) in Form von Gleichungen zur Diskriminationsanalyse sowie für die logistische Regression wurde direkt ohne Modifikationen auf das Gebiet S˘ LP angewandt. Die Begutachtung an den Windwurfstellen nach dem Sturm Antonín (Mai 2010) wies jedoch keine besondere Übereinstimmung nach, deshalb wurden mögliche Gründe für eine fehlerhafte Klassifizierung gesucht. Das Hauptproblem bei einer allgemeinen Anwendung von Modellen ist das unterschiedliche Werteintervall bei der Höhe über dem Meeresspiegel. Die anderen Variablen können gänzlich ohne Änderungen angewandt werden. Die erfolgreiche Anpassung des Faktors Höhe über dem Meeresspiegel wurde für die allgemeine Verwendung auf unterschiedlichen Geländen schließlich durch die Überführung des DMT zum Höhenunterschied und mit einer folgenden Umrechnung in Prozente vom maximalen Höhenunterschied auf diesem Gelände durchgeführt.
Die Begutachtung beider erstellten Modelle auf dem Gebiet S˘ LP Kr˘ tiny wies ihre praktische Anwendbarkeit zur Modellerstellung bezüglich der Bedrohung von Waldbeständen durch den Wind nach. Beide verwendeten Methoden erreichten bei der Überprüfung hochwertige Ergebnisse, die an den Windwurfstellen auf dem Gebiet S˘ LP im Falle der logistischen Regression bei 84% lagen und bei der Anwendung von DA bei 82%. Die Ergebnisse belegen eindeutig den Einfluss der untersuchten Faktoren auf die Beschädigung der Waldbestände durch den Wind. Gemäß der Analyseergebnisse hat den größten Einfluss auf die Entstehung von Windwurf die Höhe über dem Meeresspiegel, des Weiteren die Höhe des Bestandes und der MAXTOPEX, der direkt die durch das Relief als auch durch die Waldbestandshöhe gegenüber der Umgebung bedingte Beleuchtung der Bestände. Die Rolle des Standorts des Waldbestandes drückt die edaphische Kategorie aus, bei der sich laut Modell die Gefährdung mit dem Maße an Einfluss von Wasser erhöht. Die Vertretung von Fichten erhöht eindeutig die Gefährdung des Waldbestandes, es kommt jedoch immer auf die konkreten Bedingungen des Standortes an. Gleichfalls ist der Zusammenhang zwischen der Entfernung von den Waldrändern offensichtlich, bei der durch Entfernung die Gefährdung sinkt. Eine kleinere Rolle spielt auch die Dichte, eine höhere Gefährdung weist eine niedrigere Dichte auf.

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