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Rezente Dynamik der Baum- und Waldgrenze im
Lafatschertal (Karwendelgebirge), Tirol, Österreich
Masterarbeit
Zur Erlangung des Master of Science
an der Fakultät für Geo- und Atmosphärenwissenschaften
der Leopold-Franzens-Universität Innsbruck
eingereicht von
Thomas Zieher
eingereicht bei
Ao. Univ. Prof. Dr. Kurt Nicolussi
Innsbruck, Februar 2013
Meinen Eltern
Gerlinde und Franz
Vorwort und Dank
I
Vorwort und Dank
Die Idee zu der vorliegenden Masterarbeit entstand während des zweiten Master-Pflichtmoduls „Kli-
ma- und Umweltdynamik“ im Jahr 2010. Zunächst war sie als regionaler Vergleich zwischen Wald-
grenzstandorten im Karwendel und im Toten Gebirge (Oberösterreich) geplant. Aufgrund wiederhol-
ter schlechter Witterungsverhältnisse und Terminkollisionen konnte die zweite Geländebegehung aber
nicht stattfinden. Daher wurde die Fragestellung auf das bereits beprobte Untersuchungsgebiet ausge-
richtet. Die notwendigen Vorkenntnisse über die Methodik der Dendrochronologie sowie der rezenten
klimatischen Entwicklungen waren großteils Gegenstand der Vorlesungen im Modul „Klima- und
Umweltdynamik“.
Erste Gebietserkundungen fanden bereits im April 2011 statt. Endgültig aufgenommen wurde die
Arbeit Mitte des Sommers 2011, in dem nach der Geländebegehung auch die Messungen weitgehend
abgeschlossen werden konnten. Nach einer Unterbrechung durch ein Praktikum wurde die Arbeit im
Frühjahr 2012 mit der Datenanalyse sowie den Aufgabenstellungen der Fernerkundung fortgesetzt.
Anfang Februar 2013, konnte die Arbeit zum Thema Baum- und Waldgrenze abgeschlossen werden.
Das Gelingen dieser Masterarbeit wäre ohne die Unterstützung zahlreicher Personen schlicht nicht
möglich gewesen. Ein besonderer Dank gilt vorweg Ao. Univ. Prof. Dr. Kurt Nicolussi, dem Betreuer
dieser Arbeit. Neben richtungsweisenden Denkanstößen waren vor allem die Gespräche und Diskussi-
onen in vielerlei Hinsicht sehr hilfreich. Gleiches gilt für Dr. Martin Rutzinger, der den Abschnitt
Fernerkundung betreute.
Des Weiteren möchte ich mich für die Unterstützung bedanken bei:
• Valentino, Tobias und Andreas – für die unbezahlte, weil unbezahlbare Hilfe im Gelände
• Thomas und Andrea – für Rat & Tat im Labor
• Magnus – für die zahlreichen Programmiertipps
• Meinen Eltern – die mich nicht nur finanziell unterstützt haben
• Maria – dafür, dass sie mich in stressigen Zeiten ertragen hat
• Allen weiteren Personen, die mich motiviert und unterstützt haben
Zusammenfassung
II
Zusammenfassung
Die Verschiebung von Vegetationsobergrenzen ist aktuell – vor dem Hintergrund des Klimawandels – ein viel
diskutiertes Thema. Eine Vielzahl an Studien belegt eine im Durchschnitt aufwärts gerichtete Verlagerung. Ziel
dieser Masterarbeit ist es, die rezente Dynamik an der Baum- und Waldgrenze auf lokalem Maßstab zu analysie-
ren. Dabei gilt es vor allem die Frage nach der raumzeitlichen Entwicklung der Baum- und Waldgrenze und ihre
möglichen Ursachen zu beantworten. Ergänzend wurde u.a. auf Fragen nach der Waldentwicklung, der Ände-
rung der Landbedeckung und dem Zusammenhang zwischen der Wuchshöhe von Bäumen und ihrer Höhenlage
eingegangen.
Die Untersuchung sah die dendrochronologische Auswertung von Bohrproben lebender Individuen vor. Diese
Proben wurden in zuvor abgegrenzten Plots unterhalb, an und oberhalb der Waldgrenze gewonnen. Begleitend
kamen Methoden der Fernerkundung zum Einsatz. Neben der Auswertung multitemporaler Orthofo-
tos/Luftbilder wurde eine Routine zur automatischen Einzelbaumextraktion aus Airborne Laserscanning-Daten
entwickelt (implementiert in Python 2.7).
Das gewählte Untersuchungsgebiet befindet sich im Lafatschertal, einem hinteren Seitental des Hinterautales im
Karwendelgebirge (Tirol, Österreich). Die beprobten Plots liegen zwischen 1820 bis 2131 m Seehöhe. Der dorti-
ge Waldbestand (im wesentlichen Karbonat-Lärchen-Zirbenwald) wird aktuell nicht bewirtschaftet und eignet
sich damit gut, um Aussagen über die raumzeitliche Entwicklung der Baum- und Waldgrenze zu treffen.
Die Ergebnisse belegen eine aufwärts gerichtete Verlagerung der Baumgrenze zumindest seit Mitte des 19. Jhd.
Ein Vergleich mit einer auf Tagesmitteln der Lufttemperatur basierenden Modellierung der raumzeitlichen Ent-
wicklung der klimatischen Waldgrenze legt einen Zusammenhang mit dem Verlauf der Temperatur nahe. Auch
die zeitliche Entwicklung der mittleren Wachstumsniveaus der beprobten Individuen belegt einen Zusammen-
hang mit dem Trend der Lufttemperatur. Vor allem der rezente Temperaturanstieg förderte das Aufkommen
bzw. das Wachstum von Jungwuchs oberhalb der aktuellen Waldgrenze. Die Ergebnisse der Response Function
Analysis zeigen zudem, dass die Jahrringbreite der beprobten Lärchen und Zirben zunehmend sensitiv auf die
Monatsmitteltemperaturen der Monate April und Mai reagiert. Dies würde auf eine früher einsetzende Wachs-
tumsphase hinweisen, wie sie durch den allgemeinen Temperaturanstieg zu erwarten wäre.
Aussagen über die Waldentwicklung konnten unter Berücksichtigung der lokalen Nutzungsgeschichte mithilfe
der gemessenen Jahrringserien, die um die modellierte Anzahl an fehlenden Jahrringen zum Kern bzw. zum Wur-
zelansatz verlängert wurden, abgeleitet werden. Aufgrund des beinahe zeitgleichen Aufkommens von Lärchen um
1700 n. Chr. kann von einem vorangegangenen Leerstand der aufgenommenen Fläche ausgegangen werden.
Phasen mit verstärkter Verjüngung traten während klimatisch günstigen Zeiträumen auf. Im Zeitraum einer der
Hauptphasen der Kleinen Eiszeit (ca. 1820 bis 1850), sowie Anfang des 20. Jhd. überlebten dagegen kaum Bäu-
me ihre Jugendphase.
Der angestellte Vergleich multitemporaler Orthofotos (verwendete Aufnahmejahre 1954 und 2009) zeigt klar
eine allgemeine Ausbreitung der Latschen auf Kosten der von alpinem Rasen bewachsenen Fläche. Die von
Baumkronen überschirmte Fläche nimmt hingegen unwesentlich zu, jene von Fels und Schutt eingenommene
bleibt in Summe gleich. Mithilfe des entwickelten Algorithmus zur automatischen Einzelbaumextraktion aus
Derivaten von Airborne Laserscanning-Daten konnten insgesamt 2401 Baumkronen detektiert werden. Im Ver-
gleich mit digitalisierten Baumkronen (auf Basis des Orthofotos von 2009, n= 541) wurden bei weitgehend frei
stehenden Individuen 76% korrekt detektiert. In dichteren Beständen liegt die Erfolgsquote korrekt abgegrenzter
Baumkronen bei 46%. Der aus den extrahierten Baumhöhen abgeleitete empirische Zusammenhang mit der
Höhenlage zeigt eine graduelle Abnahme der Baumhöhe mit steigender Seehöhe.
Abstract
III
Abstract
In the course of current discussions on climate change, increasing attention is being paid on shifting vegetation
boundaries in mountain regions. A great number of studies prove an upward shift. The aim of this thesis is to
analyse recent local-scale dynamics at the alpine tree- and timberline. Emphasis is given to the spatiotemporally
advancement of tree- and timberline and its probable causes. Additionally issues concerning the development of
the local forest stand, changes of land cover and the relation of tree height and altitude are discussed.
In general, the study was based on the dendrochronological analysis of samples of living trees. The samples were
collected within predefined areas below, at and above timberline. In addition means of remote sensing came to
use. Besides the evaluation of multitemporal orthophotos and aerial images, an automated routine for the extrac-
tion of single trees out of airborne laser scanning data was implemented in Python 2.7.
The study area is located in the Lafatscher Valley, a tributary valley at the head of the Hinterau Valley within the
Karwendel Mountains (Tyrol). The sampled areas are situated between 1820 to 2131 m of altitude. Primarily the
forest stand consists of uncultivated Larch and Stone Pine. Therefore the chosen area is particularly suited for the
presented issue of spatiotemporally advancement of tree- and timberline.
The results show an upward shift of tree line since at least 1850. Comparing the modelling of past climatic tim-
berline altitude based on daily means of air temperature with the advancement of tree line proven by field data
good correlations are shown. In addition trends of mean tree ring width (TRW) agree with trends of mean air
temperature. Therefore a connection between air temperature and tree line altitude is suggested. Especially the
recent increase in mean air temperature stimulated enhanced growth of young trees above timberline. Moreover
results of response function analysis prove an increasing sensitivity of tree ring width to monthly means of air
temperature of April and May. Due to rising air temperature growing season seems to start earlier.
In order to draw conclusions on the development of the local forest stand the year of germination had to be mod-
elled for each measured TRW-series. Furthermore history of utilization was concerned according to older litera-
ture. Because of the nearly simultaneously germination of Larch around 1700 A.D. a previous absence of high
vegetation can be assumed. Generally phases of forest regeneration coincide with climatically favourable periods.
On the other hand hardly any tree survived its juvenile stage during one of the main phases of the Little Ice Age
(around 1820 to 1850) as well as during the beginning of the 20th century.
The conducted comparison of multitemporal orthophotos (years 1954 and 2009) clearly shows a general expan-
sion of mugo pine at the cost of alpine meadows. Areas covered by tree crowns increased marginally whereas in
total debris-covered areas remained the same. Applying the developed routine for the extraction of single trees on
derivatives of airborne laser scanning data resulted in 2401 delineated tree crowns within the boundaries of the
study area. Compared to 541 tree crowns digitized in the orthophoto of 2009, 76% of the single trees were ex-
tracted correctly in areas with low stocking rate and 46% in areas with high stocking rate respectively. The empir-
ical connection between tree height and altitude derived from extracted single trees shows a reduction of tree
height with increasing altitude.
IV
Inhalt
V
Inhalt
Vorwort und Dank .........................................................................................................................I
Zusammenfassung ........................................................................................................................ II
Abstract........................................................................................................................................ III
Inhalt ............................................................................................................................................ V
1. Einführung .............................................................................................................................. 1
1.1. Einleitung......................................................................................................................... 1
1.2. Fragestellung ................................................................................................................... 2
1.3. Vegetationskundliche Grundlagen ................................................................................. 3
1.3.1. Definitionen ........................................................................................................... 3
1.3.2. Stammaufbau von Nadelhölzern .......................................................................... 6
1.3.2.1. Allgemeiner Aufbau ................................................................................. 6
1.3.2.2. Radialer Zuwachs ..................................................................................... 6
1.3.2.3. Jahrringbildung an der Waldgrenze ........................................................ 7
1.3.2.4. Alterstrend von Bäumen .......................................................................... 8
1.3.2.5. Zusammenhang von Jahrringbreite und Klima ....................................... 9
1.3.2.6. Reaktionsholz ......................................................................................... 10
1.3.2.7. Frostring ................................................................................................. 10
1.3.3. Berücksichtigte Baumarten ................................................................................. 11
1.3.3.1. Lärche, europäische Lärche (Larix decidua Mill.; Abk. LADE)................ 11
1.3.3.2. Zirbe, Zirbelkiefer, Arve (Pinus cembra L.; Abk. PICE) ........................... 11
1.3.3.3. Fichte, Rotfichte (Picea abies (L.) Karst; Abk. PCAB) ............................. 12
1.4. Wald- und Baumgrenze ................................................................................................ 12
1.4.1. Erforschung der Wald- und Baumgrenze im Rückblick ...................................... 12
1.4.2. Aktueller Forschungsstand .................................................................................. 13
1.4.3. Ursachen der alpinen Wald- und Baumgrenze ................................................... 14
1.4.3.1. Stress ...................................................................................................... 14
1.4.3.2. Mechanische Schäden ........................................................................... 15
1.4.3.3. Verjüngungsprobleme ........................................................................... 15
1.4.3.4. Unzureichende CO2-Versorgung ........................................................... 15
1.4.3.5. Wachstumslimitierung durch die Temperatur ....................................... 16
1.4.3.6. Lokale Einflussfaktoren .......................................................................... 16
1.4.4. Höhenlage der Baumgrenze im globalen Vergleich ........................................... 17
1.4.5. Temperatur an der klimatischen Waldgrenze ..................................................... 17
1.4.6. Reaktion der Wald- und Baumgrenze auf Klimaänderungen ............................ 18
1.4.7. Physiognomie der Waldgrenze ........................................................................... 19
1.4.8. Statur waldgrenznaher Individuen ...................................................................... 21
1.4.9. Schwankungen von Baum-/Waldgrenze in der Vergangenheit ......................... 21
1.5. Das Untersuchungsgebiet ............................................................................................. 22
Inhalt
VI
1.5.1. Gebietsübersicht - Karwendelgebirge ................................................................ 22
1.5.2. Lage des Untersuchungsgebiets ......................................................................... 23
1.5.3. Naturraum ........................................................................................................... 24
1.5.3.1. Geologie ................................................................................................. 24
1.5.3.2. Boden ..................................................................................................... 26
1.5.3.3. Vegetation.............................................................................................. 26
1.5.3.4. Klima ...................................................................................................... 27
1.5.3.5. Lufttemperatur ....................................................................................... 28
1.5.3.6. Niederschlag........................................................................................... 28
1.5.3.7. Klimadiagramme .................................................................................... 30
1.5.4. Kulturraum .......................................................................................................... 31
1.5.4.1. Nutzungsgeschichte ............................................................................... 31
1.5.4.2. Holznutzung seit dem Mittelalter .......................................................... 32
1.5.4.3. Bergbau im Lafatschertal – „Silberner Hansl“....................................... 32
1.5.5. Windwurf Frühjahr 2012 .................................................................................... 33
2. Methoden ............................................................................................................................. 37
2.1. Dendrochronologie ....................................................................................................... 37
2.1.1. Ursprung und Teilgebiete.................................................................................... 37
2.1.2. Zugrundeliegendes Prinzip – „Crossdating“ ...................................................... 37
2.1.3. Material ............................................................................................................... 38
2.1.4. Messung .............................................................................................................. 38
2.1.5. Standardisierung ................................................................................................. 38
2.1.5.1. Individuelle Standardisierung – Curve Fitting Standardization ............. 39
2.1.5.2. RCS – Regional Curve Standardization.................................................. 39
2.1.6. Dendroklimatologie ............................................................................................. 39
2.1.6.1. Skalierung der Jahrringbreitenindices.................................................... 40
2.2. Fernerkundung .............................................................................................................. 40
2.2.1. Angewendete Methoden - Photogrammetrie .................................................... 40
2.2.1.1. Prinzip..................................................................................................... 40
2.2.1.2. Klassifizierung von Orthofotos .............................................................. 40
2.2.2. Angewendete Methoden - Laserscanning.......................................................... 41
2.2.2.1. Prinzip..................................................................................................... 41
2.2.2.2. Generierung eines digitalen Geländemodells ....................................... 41
2.2.2.3. Einzelbaumextraktion ............................................................................ 42
3. Abschnitt Dendrochronologie .............................................................................................. 43
3.1. Probengewinnung......................................................................................................... 43
3.2. Präparierung .................................................................................................................. 48
3.3. Messung ........................................................................................................................ 48
3.4. Kontrolle ........................................................................................................................ 48
3.5. Bestimmung des Aufkommens ..................................................................................... 49
3.5.1. Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Kern („pith offset“) ...................... 49
Inhalt
VII
3.5.2. Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Wurzelansatz................................. 52
3.5.3. Standardisierung der Jahrringserien.................................................................... 54
3.6. Ergebnisse...................................................................................................................... 55
3.6.1. Ausgewertete Jahrringdaten - Übersicht ............................................................ 55
3.6.2. Raumzeitliche Entwicklung von Baum- und Waldgrenze im Lafatschertal ........ 56
3.6.2.1. Gegenwärtige Höhenlage der Baumgrenze .......................................... 56
3.6.2.2. Rekonstruktion der Höhenlage der Baumgrenze .................................. 57
3.6.2.3. Modellierung der Höhenlage der (klimatischen) Waldgrenze auf Basis von Temperaturmessdaten .................................................................... 60
3.6.2.4. Vergleich von Modellierungsergebnissen und Geländebefunden ........ 64
3.6.3. Trends der Jahrringbreite .................................................................................... 68
3.6.3.1. Vergleich der mittleren Jahrringbreite 1840-1900 und 1940-2000 ..... 69
3.6.3.2. Raumzeitliche Entwicklung der Wachstumsniveaus.............................. 70
3.6.3.3. Vergleich von Wachstumsniveau und Sommertemperatur................... 71
3.6.4. Waldentwicklung im Untersuchungsgebiet ........................................................ 73
3.6.4.1. Lebensspanne aufgenommener Individuen........................................... 73
3.6.4.2. Aufkommen nach Höhenlage und Spezies ........................................... 75
3.6.4.3. Waldentwicklung - Synthese ................................................................. 79
3.6.5. Jahrringbreite und Temperatur ........................................................................... 81
3.6.6. Rekonstruktion der Sommertemperatur ............................................................. 84
3.6.7. Prognose für die Entwicklung der Wald- und Baumgrenze ............................... 87
4. Abschnitt Fernerkundung ..................................................................................................... 89
4.1. Photogrammetrie .......................................................................................................... 89
4.1.1. Klassifizierung der Baum- und Waldgrenze im Lafatschertal ............................. 89
4.1.2. Vergleich der Landoberfläche 1954 – 2009 ....................................................... 91
4.1.2.1. Verwendete Datengrundlage ................................................................ 91
4.1.2.2. Klassifizierung der Orthofotos ............................................................... 91
4.1.2.3. Vergleich der Oberflächenklassen 1954 – 2009 ................................... 92
4.1.3. Probleme und Limitationen ................................................................................. 94
4.2. Laserscanning ................................................................................................................ 95
4.2.1. Datengrundlage................................................................................................... 95
4.2.2. Oberflächen- und Geländemodell....................................................................... 95
4.2.3. Einzelbaumextraktion .......................................................................................... 96
4.2.3.1. Konzept .................................................................................................. 96
4.2.3.2. Workflow ............................................................................................... 96
4.2.4. Ergebnisse ............................................................................................................ 97
4.2.4.1. Ergebnisvalidierung der Einzelbaumextraktion...................................... 97
4.2.4.2. Vollständigkeit und Richtigkeit .............................................................. 98
4.2.4.3. Kronenfläche ........................................................................................ 100
4.2.4.4. Kronendurchmesser ............................................................................. 101
4.2.4.5. Virtuelle vs. reale Wuchshöhe.............................................................. 102
4.2.4.6. Bestimmung der Position der Waldgrenze .......................................... 103
Inhalt
VIII
4.2.4.7. Wuchshöhe vs. Höhenlage .................................................................. 104
4.2.4.8. Altersstruktur des lokalen Waldbestandes .......................................... 106
4.2.5. Probleme und Limitationen ............................................................................... 107
5. Fazit .................................................................................................................................... 109
6. Schlussbemerkungen.......................................................................................................... 111
7. Literaturverzeichnis ............................................................................................................. 113
8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis ................................................................................ 120
9. Anhang ..................................................................................................................................... i
1. Einführung
1
1. Einführung
1.1. Einleitung
Vegetationsobergrenzen sind seit geraumer Zeit Forschungsobjekte verschiedener Disziplinen. Die
alpine Baum- und Waldgrenze ist in jeder Hinsicht die wahrscheinlich am besten erforschte unter
ihnen. Zahlreiche Studien belegen ihre aufwärts gerichtete Verlagerung in Gebirgsräumen als direkte
Folge des rezenten Temperaturanstieges. In der vorliegenden Masterarbeit sollen rezente Entwicklun-
gen der alpinen Baum- und Waldgrenze bzw. Veränderungen in deren Umfeld erfasst, analysiert und
diskutiert werden. Als Untersuchungsgebiet wurde das Lafatschertal, ein hinteres Seitental des Hinter-
autales, inmitten des Karwendelgebirges gewählt. VARESCHI (1931) erkennt in seiner physisch-
geographischen Gesamtschau über das Hinterautal, in der er besonders auf die Vegetation dieses Ge-
bietes eingeht:
„Die Gehölztypen eines Gebietes sind, wie jede Pflanzengesellschaft, der Ausdruck eines Ausgleichs
zwischen den zur Verfügung stehenden physikalischen und chemischen Kräften und den historisch
bedingten Lebensformen. Dieser Ausgleich führt niemals zu einer vollen Stabilität sondern zeigt inner-
halb bestimmter Grenzen einen immerwährenden Wechsel“ (VARESCHI 1931, 81).
Dieser Wechsel manifestiert sich in besonderer Weise an den Außengrenzen der mehr oder weniger
geschlossenen Vorkommen. Betrachtet man die Grenzen von Waldbeständen im globalen Maßstab, so
treten diese entlang verschiedener Gradienten auf. Demnach sind Waldgrenzen stets Mangelgrenzen,
egal ob temperatur-, niederschlags- oder nährstoffbedingt. Sie können Vorkommen nach unten („unte-
re Waldgrenze“, „kontinentale Waldgrenze“; in der Regel aufgrund von Wassermangel) oder nach oben
hin begrenzen („obere Waldgrenze“, „alpine Waldgrenze“; allgemein aufgrund zu geringer Temperatu-
ren). Bei genauerer Betrachtung wird die Position der Waldgrenze zusätzlich durch lokal wirksame
Faktoren beeinflusst (KÖRNER 1998, HOLTMEIER 2003).
Momentan dominiert die Frage nach dem Klimawandel eine Vielzahl von Forschungsrichtungen, so-
wie Politik und Gesellschaft. Zu den unmittelbar sichtbaren Folgeerscheinungen des gegenwärtigen
Temperaturanstieges zählt auch die Verlagerung von Vegetationsgrenzen. Während diese im Flachland
nordwärts vorrücken, steigen sie in Gebirgsräumen in größere Höhen auf. Die alpine Wald- und
Baumgrenze eignet sich als Forschungsobjekt vor diesem Hintergrund gut, da ihre Position und Physi-
ognomie bei ungestörten Bedingungen in starkem kausalen Zusammenhang mit den vorherrschenden
Umweltbedingungen - in erster Linie mit der Temperatur - steht. Dieser Zusammenhang bildet eine
der grundlegenden Annahmen der vorliegenden Masterarbeit.
1. Einführung
2
1.2. Fragestellung
Ziel dieser Masterarbeit ist, die Dynamik der Wald- und Baumgrenze im Lafatschertal mit verschiede-
nen Methoden zu untersuchen und rezente Entwicklungen aufzuzeigen. Die maßgebende Hypothese
ist, dass die Position und Physiognomie der alpinen Baum- und Waldgrenze im Untersuchungsgebiet
in erster Linie klimatisch (v.a. durch die vorherrschende Temperatur) gesteuert wird. Dieser Zusam-
menhang lässt sich vor dem Hintergrund des rezenten Temperaturanstieges unter anderem anhand
dieser zwei Kriterien nachweisen:
• Verlagerung der Baumgrenze in höhere Lagen
• Beschleunigtes Wachstum in höheren Lagen
Neben dieser zentralen Fragestellung ergeben sich weitere Forschungsfragen:
• Auf welcher Seehöhe kann die klimatische Waldgrenze heute in etwa angesetzt wer-
den? Auf welcher Seehöhe befand sie sich in der Vergangenheit?
• Welche Aussagen können über die bisherige Waldentwicklung getroffen werden?
• Welche Veränderungen der Landoberfläche können seit 1954 festgestellt werden?
• Kann zwischen Wuchshöhe und Seehöhe ein empirischer Zusammenhang abgeleitet
werden?
• Ist eine Prognose der zukünftigen Baum-/Waldgrenze möglich bzw. zulässig?
Als Standort der Untersuchung wurde das Lafatschertal, ein hinteres Seitental des Hinterautales im
Karwendel gewählt. Dieses Tal ist aufgrund der schwierigen Erreichbarkeit heute weitgehend naturbe-
lassen, wie auch VARESCHI (1931) bereits in der ersten Hälfte des 20. Jhd. feststellte. Der Wald wird
heute nicht bewirtschaftet (Schutzwald außer Ertrag; LAND TIROL 2012) und dient lediglich den um-
liegenden Schutzhütten gegen Auslöse als Brennholzlieferant. Dies betrifft jedoch nur in geringem
Maße den untersten Teil des Untersuchungsgebietes (pers. Mitteilung Thomas Lehner; Pächter des
Hallerangerhauses, 13.07.2011). Der Standort wurde nach verschiedenen Kriterien ausgewählt
(Zirbenbestand, Lärchenbestand, klimatische Wald-/Baumgrenze, Stützpunkt in der Nähe, begehbar)
und mehrmals begangen. Lage und Standortfaktoren werden in Punkt 1.5. genauer beschrieben.
Neben der dendrochronologischen Beprobung vorwiegend lebender Bäume an waldgrenznahen Stand-
orten, wird versucht über Methoden der Fernerkundung (Auswertung multitemporaler Luftbilder bzw.
Orthofotos und Laserscanning) die Position der aktuellen Baum- und Waldgrenze festzumachen, sowie
rezente Veränderungen der Landoberfläche zu erfassen. Die Ergebnisse der verschiedenen Ansätze sol-
len sich am Ende ergänzen und ein Gesamtbild ergeben. Genauere Erläuterungen zu den angewende-
ten Methoden können im 2. Kapitel nachgelesen werden.
1. Einführung
3
1.3. Vegetationskundliche Grundlagen
1.3.1. Definitionen
Jahrring
Als Jahrring (auch: Zuwachsring) wird jene Zuwachsschicht im Holz oder Bast bezeichnet, die sich
innerhalb eines Jahres entwickelt. Die deutlich erkennbaren Grenzen zwischen Spät- und Frühholz
werden konzentrisch um das Mark herum ausgebildet (KAENNEL & SCHWEINGRUBER 1995).
Baum
In der Literatur sind verschiedene Definitionen eines erwachsenen Baumes zu finden. Zumeist wird die
Definition einer Mindesthöhe verwendet. ELLENBERG (2010) setzt eine Mindesthöhe von 2 m voraus,
KÖRNER (1998) und PAULSEN et al. (2000) legen ein Minimum von 3 m fest. HOLTMEIER (2003)
definiert ein erwachsenes Individuum über die durchschnittliche Mächtigkeit der Winterschneedecke.
Demnach muss ein Baum, um als solcher zu gelten, die Schneedecke überragen und ohne deren Schutz
die klimatischen Bedingungen bestehen.
In der vorliegenden Arbeit wird als Definition eines Baumes eine Mindesthöhe von 2 m angesetzt.
Wald
Nach dem österreichischen Forstgesetz von 1975 muss ein Wald, um als solcher zu gelten auf einer
Fläche von mindestens 1000 m² bei mindestens durchschnittlich 10 m Breite mit definierten Holzge-
wächsen bestockt sein. Der Überschirmungsgrad von wenigstens 60 Jahre alten Individuen darf nicht
unter 30 % liegen (REPUBLIK ÖSTERREICH 1975).
(Alpine) Baumgrenze
Als Baumgrenze werden jene Standorte von Bäumen bezeichnet, die sich am äußersten Saum ihrer
ökologischen Amplitude befinden (KAENNEL & SCHWEINGRUBER 1995). In der hier verwendeten
Definition ist die alpine Baumgrenze die oberste Verbindungslinie erwachsener Bäume (HOLTMEIER
2003). In der Literatur wird des Öfteren die Verbindungslinie der obersten Gruppen erwachsener
Bäume verwendet, um auszuschließen, dass mikroklimatische Einflüsse zu stark gewichtet werden (z.B.
HERMES 1955, KÖRNER 1998). Die Verbindungslinie der obersten erwachsenen Einzelbäume wird
dann auch als „outpost treeline“ bezeichnet (KÖRNER 2012b).
Die Baumgrenze ist eine „life form boundary“ (KÖRNER 2012b, 12). Sie ist demnach unabhängig von
der anzutreffenden Baumspezies und wird lediglich über die Definition der „Lebensform Baum“ defi-
niert. Diese Definition eines Baumes beeinflusst damit indirekt auch die Position der alpinen Baum-
grenze (KÖRNER 2012b).
1. Einführung
4
(Alpine) Waldgrenze
Nach PAULSEN et al. (2000) ist die Waldgrenze die Verbindungslinie der obersten Waldbestände in-
nerhalb eines oder mehrerer Hänge derselben Exposition (PAULSEN et al. 2000). Damit ist die Defini-
tion der Waldgrenze abhängig von der verwendeten Definition für Wald. Zudem wird zwischen aktu-
eller und der klimatischer Waldgrenze unterschieden.
Aktuelle Waldgrenze
Die aktuelle Waldgrenze ist die momentan beobachtbare Obergrenze des Waldbestandes. Durch anth-
ropogene Einflussnahme (z.B. Rodung, Beweidung, Holznutzung, Bergbau) wurde die Waldgrenze in
der Vergangenheit vielerorts um 150 bis 300 m nach unten verlagert. Sie kann abrupt und linienhaft
oder als Übergangsbereich („Waldgrenzökoton“) ausgeprägt sein. Die physiognomische Ausprägung
der Waldgrenze wird vielerorts stark von den lokalen Gegebenheiten (bspw. Waldbestand, dessen Auf-
steigen durch eine Steilwand begrenzt wird) beeinflusst. HOLTMEIER (2003) bezeichnet dies als „oro-
graphische Waldgrenze“ (HOLTMEIER 2003, 25).
Die Höhenlage der aktuellen Waldgrenze wird in der vorliegenden Arbeit anhand der Obergrenze des
aktuellen Waldbestandes nach der Definition lt. österreichischem Forstgesetz von 1975 festgelegt.
Klimatische Waldgrenze
Die auch als potenzielle Waldgrenze bezeichnete klimatische Waldgrenze markiert jene maximale Hö-
henlage, die von Waldbeständen bei den vorherrschenden klimatischen Bedingungen erreicht werden
kann. Voraussetzung dafür ist die Abwesenheit anthropogener Beeinflussung sowie Limitierungen
durch lokale naturräumliche Gegebenheiten (HOLTMEIER 2003).
Baumspeziesgrenze, Krüppelgrenze
Als Baumspeziesgrenze oder Krüppelgrenze wird die Verbindungslinie der obersten Vorkommen einer
Baumspezies definiert. Diese Vorkommen stocken in der Regel an der Obergrenze ihrer ökologischen
Amplitude und bilden in der Folge verkrüppelte Wuchsformen aus (KÖRNER 2012b).
Vegetationsperiode
TRANQUILLINI (1981) definiert die Vegetationsperiode im Hinblick auf die alpine Waldgrenze als
„(…) die Zeit vom Erwachen der Bäume aus der Winterruhe bis zum Eintritt in die Winterruhe“
(TRANQUILLINI 1981, 463). Ihre Länge ist zunächst abhängig von der geographischen Breite bzw. der
Höhenlage. Während die Vegetationsperiode an der Waldgrenze in den Alpen etwa 100 Tage lang ist,
herrschen an tropischen Waldgrenzen das gesamte Jahr über Bedingungen, die Wachstum erlauben
(KÖRNER 2012b). Selbst bei sommergrünen Bäumen ist dieser aktive Zeitraum jedoch nicht einfach
einzugrenzen, da die sichtbaren Prozesse (Ausbildung/Vergilbung der Nadeln) weder unmittelbar zu-
erst einsetzen noch am längsten andauern (TRANQUILLINI 1981). Der CO2-Gasaustausch, der TRAN-
QUILLINI (1981) als Indiz für die Aktivität von Bäumen dient, beginnt bei Zirben an Waldgrenzstand-
orten bereits Anfang Mai und endet Anfang November. Lärchen an vergleichbaren Standorten werden
1. Einführung
5
erst Mitte Juni mit der Ausbildung ihrer Nadeln aktiv und stellen die Photosynthese Ende September
mit dem Abwerfen der Nadeln ein. Demnach variiert die Länge der Vegetationsperiode auch nach
betrachteter Spezies (TRANQUILLINI 1981). KÖRNER & PAULSEN (2004) definieren die Vegetations-
periode an der Waldgrenze über die Bodentemperaturen. Die Temperaturschwelle für Beginn und
Ende der Vegetationsperiode liegt bei 3,2°C, gemessen 10 cm unter der Erdoberfläche (KÖRNER &
PAULSEN 2004). Die Länge der Vegetationsperiode ist in der Literatur nicht einheitlich definiert.
Waldgrenzökoton
Nach WIESER & TAUSZ (2007) erstreckt sich das Waldgrenzökoton von der Waldgrenze bis zum
höchsten Vorkommen einer Baumart (Krüppelgrenze). In Abhängigkeit lokaler Gegebenheiten geht
innerhalb dieses Saumes die Wuchsform von aufrecht wachsenden Bäumen zu Krüppelformen über
(WIESER & TAUSZ 2007).
Allgemein ist die Ausprägung des Waldgrenzökotons abhängig von dem Gradienten der maßgebenden
ökologischen Faktoren. Während sich das Ökoton an der arktischen Baumgrenze in der Ebene über
Kilometer erstreckt, ist es in Gebirgsregionen wesentlich schmaler ausgebildet, da sich die ökologischen
Bedingungen mit zunehmender Seehöhe wesentlich rascher verändern (KÖRNER 2012b). Auf lokalem
Maßstab sind die Ursachen für das Vorhandensein dieses Grenzsaumes komplex und können klein-
räumig variieren. Neben klimatischen Veränderungen müssen biotische Faktoren, historische Entwick-
lungen und Waldbrände berücksichtigt werden (HOLTMEIER 2003).
Kampfzone
Die Kampfzone ist nach dem österreichischen Forstgesetz von 1975 als „(…) die Zone zwischen der
natürlichen Baumgrenze und der tatsächlichen Grenze des geschlossenen Baumbewuchses (…)“ defi-
niert (REPUBLIK ÖSTERREICH 1975, 1846). Sie erstreckt sich demnach zwischen Wald- und Baum-
grenze.
1. Einführung
6
1.3.2. Stammaufbau von Nadelhölzern
1.3.2.1. Allgemeiner Aufbau
Als Holz (Xylem) wird das Dauergewebe von Stämmen, Wurzeln und Ästen bezeichnet. Es besteht aus
unterschiedlichen Zellen, die in Verbänden als Gewebe auftreten. Diese Zellen werden vom sogenann-
ten Kambium abgeschieden - einer Schicht, die den Stamm unter der Rinde (Phloem) umhüllt. Die
drei wesentlichen Aufgaben der verschiedenen Holzzellen sind (i) mechanische Stabilisierung des Bau-
mes, (ii) Transport von Wasser und (iii) Zwischenspeicherung von Stoffen. Längliche, stammparallel
angeordnete Zellen (sog. Tracheiden), die den Großteil der Zellen ausmachen, dienen der Stabilisie-
rung und Wasserleitung. Radial angeordnete Zellreihen, die als Holzstrahlen bezeichnet werden, er-
möglichen einen radialen Transport organischer Stoffe und können diese auch speichern. Parenchym-
zellen dienen der Stoffspeicherung (GROSSER 1977).
1.3.2.2. Radialer Zuwachs
Da im Zuge dieser Arbeit Jahrringbreiten gemessen und analysiert werden, ist vor allem der radiale
Aufbau von Bedeutung. Dieser ist bei den behandelten Spezies (Zirbe, Lärche, untergeordnet Fichte)
im Grunde ähnlich und wird in Abb. 1 für die Lärche dargestellt. Der innerste „Kern“ des Stammes
wird durch das Mark gebildet. Während der frühen Jugendphase dient es zum Transport von Wasser,
stirbt jedoch in der Regel bereits früh ab. Der radiale Zuwachs erfolgt in außertropischen Gebieten
zyklisch, da er durch die Vegetationsruhe während der kalten Jahreszeit unterbrochen wird. Zu Beginn
der Vegetationsperiode werden zunächst weitlumige Frühholztracheiden ausgebildet, die einen stetigen
Wassertransport gewährleisten sollen. Gegen Ende der Vegetationsperiode kommt es zur Ausbildung
englumiger, dickwandiger Spätholztracheiden, die vor allem der mechanischen Stabilisierung dienen.
Durch diese Unterschiede lässt sich Früh- und Spätholz auch farblich gut unterscheiden. Die Grenze
zwischen der letzten gebildeten Spätholzreihe und der ersten im darauffolgenden Jahr gebildeten Früh-
holzreihe ist scharf und meist zweifelsfrei erkennbar. Der Übergang von Früh- zu Spätholz erfolgt bei
der Zirbe allmählich, bei der Lärche dagegen abrupt (GROSSER 1977, SCHWEINGRUBER 2001).
1. Einführung
7
Abb. 1: Aufbau eines Nadelbaumstammes im Querschnitt. Aus: CHERUBINI et al. 2004, 164.
1.3.2.3. Jahrringbildung an der Waldgrenze
Den Ergebnissen von LORIS (1981) zufolge, der im Waldgrenzbereich des Patscherkofels den jährli-
chen Verlauf der Jahrringbildung an Zirben, Fichten und Lärchen über mehrere Jahre hinweg unter-
suchte, können vor allem für Zirbe und Fichte charakteristische Wachstumsphasen unterschieden wer-
den (LORIS 1981). Während der Präwachstumsphase, noch bevor das Kambium aktiv ist, setzen Quel-
lungsprozesse innerhalb des Stammes ein. Im Zuge dieser Prozesse wird der Dickenverlust, der im Be-
reich der Rinde während der Vegetationsruhe durch die unzureichende Versorgung mit Wasser eintritt,
reversiert. Ist der Stammdurchmesser des Vorjahres erreicht, setzt die Tätigkeit des Kambiums ein.
LORIS (1981) hebt hervor, dass die Aktivierung des Kambiums nur bedingt von den vorherrschenden
Temperaturen (Luft- oder Bodentemperatur) direkt gesteuert wird. Vielmehr muss zunächst die Was-
serversorgung indirekt über die Temperatur sichergestellt werden. Die Präwachstumsphase dauert im
Schnitt etwa zehn Tage, das Kambium wird meist Anfang/Mitte Mai aktiv (vgl. LORIS 1981). Mit dem
Einsetzen des Kambiums beginnt die Wachstumsphase. Während dieser Phase werden Zellen ausge-
schieden und damit der Jahrring gebildet. Nach KÖRNER (2012a) ist die Ausbildung von Gewebe bei
Temperaturen unter 5°C nur mehr eingeschränkt möglich und um 0°C gänzlich unmöglich. Abb. 2
zeigt den Zusammenhang zwischen Produktivität (ausgedrückt in der für die Zellteilung notwendigen
Zeitdauer) bzw. Photosynthese und der Temperatur. Während bei Temperaturen < 5°C die Zellteilung
nur noch sehr langsam erfolgt, ist die Photosynthese selbst bei Temperaturen unter 0°C noch einge-
schränkt möglich (KÖRNER 2012b).
1. Einführung
8
Abb. 2: Zusammenhang zwischen Produktivi-
tät bzw. Photosynthese und der Temperatur.
Die „Cell doubling time“ bezieht sich auf den
gesamten Prozess der Zellteilung (Interphase
und Mitose), während die „Mitotic time“ der
Zeitdauer der sichtbaren Zellteilung (Prophase
bis Telophase) entspricht. Aus: KÖRNER 2012b,
172.
Demnach bleibt der Zuwachs auch während der Vegetationsperiode meist auf die Tagesstunden be-
schränkt (KÖRNER 2012a). Der tägliche potenzielle Zeitraum in dem Wachstum möglich ist, nimmt
im Verlauf der Wachstumsphase zunächst dementsprechend zu und gegen Ende wieder ab. In den
kumulativen Wachstumskurven von LORIS (1981) äußert sich dies durch die von ihm beschriebene „S-
Kurve“. Anhand der Zuwachsraten können zudem die Phasen der Frühholzbildung von Phasen der
Spätholzbildung unterschieden werden (LORIS 1981). Die Postwachstumsphase beginnt nachdem das
Kambium seine Aktivität einstellt. Das bedeutet, dass die Zellstreckung an sich zu diesem Zeitpunkt
abgeschlossen ist, die Verdickung der Zellwände schreitet jedoch noch voran (LORIS 1981).
1.3.2.4. Alterstrend von Bäumen
Geht man davon aus, dass ein Baum jährlich ein konstantes Volumen an Gewebe ausbildet, so würde
die Jahrringbreite infolge des zunehmenden Stammdurchmessers kontinuierlich abnehmen (vgl.
HUGHES 2011). Allerdings verhält sich der Breitenzuwachs von Bäumen eben nicht linear. Die physio-
logischen Reaktionen von Bäumen auf Umwelteinflüsse, die zunächst durch genetische Faktoren einge-
schränkt sind, ändern sich mit dem Fortgang ihrer Entwicklung. In der Jugendphase (Abb. 3, 1) wäh-
rend der ersten Dekaden des Wachstums eines Baumes nimmt die Breite der ausgebildeten Jahrringe
zu. Dies wird allgemein durch den Aufbau von Wurzelstock und Baumkrone begründet. Die höchsten
Zuwachsraten werden in der anschließenden optimalen Wachstumsphase (Abb. 3, 2) erzielt. Nach der
Kulmination nimmt das Breitenwachstum während der Erwachsenen- und Alterungsphase (Abb. 3, 3)
ab. Im höheren Alter stabilisiert sich der jährliche Breitenzuwachs in der Degenerations- und Absterbe-
phase (Abb. 3, 4) auf niedrigem Niveau (BRÄKER 1981).
Abb. 3: Endogen bedingter Alterstrend von Bäu-
men. Jahrringbreiten von mehr als 3 mm werden
an der Waldgrenze in der Regel nicht erreicht. Der
Zeitraum, in dem maximale Zuwachsraten erreicht
werden, variiert je nach Spezies. Aus: BRÄKER 1981,
77.
1. Einführung
9
Dieses bauminhärente Verhalten ist als niederfrequenter Trend in Jahrringserien enthalten. Der alters-
bedingte Einfluss auf die Jahrringbreite ist vor allem abhängig von den lokalen Wachstumsbedingun-
gen. Im Mittel ist dieser charakteristische Trend, der sogenannte Alterstrend ableitbar. Dieser variiert
u.a. nach Standort, Spezies und Beprobungshöhe (BRÄKER 1981, HUGHES 2011). Für die Rekon-
struktion externer Einflüsse (limitierende Faktoren) muss dieser Alterstrend mithilfe von Standardisie-
rungsverfahren eliminiert werden (FRITTS 1976, MELVIN & BRIFFA 2008).
Auch das Höhenwachstum unterliegt einem Alterstrend. Dieser ist je nach Standort und Spezies etwa
bis zum Erreichen der maximalen Wuchshöhe ähnlich ausgeprägt wie jener des Dickenwachstums
(LEIBUNDGUT 1970).
1.3.2.5. Zusammenhang von Jahrringbreite und Klima
Neben den endogenen Faktoren wird die Produktivität von Bäumen auch von den umgebenden Um-
weltbedingungen beeinflusst. Dabei wirken sowohl klimatische (Temperatur, Niederschlag, Wind) als
auch standortsbezogene Faktoren (Konkurrenz, Boden-, Nährstoff- und Lichtverhältnisse, Naturraum-
prozesse, Verbiss, etc.). Diese Einflüsse modulieren den bauminhärenten Wachstumstrend als „Stö-
rung“ (BRÄKER 1981).
Abb. 4: Zusammenhang zwischen
Klima und Jahrringbreite zum Zeit-
punkt t (aktuelles Jahr), t-1 (Vorjahr),
t+1 (Folgejahr) und t+k (Folgejahre).
Aus: FRITTS 1976, 26.
Bäume reagieren sehr schnell auf Umwelteinflüsse (Größenordnung Minuten und Stunden). Diese
kurzfristigen Änderungen beeinflussen die letztendliche Jahrringbreite zunächst in der Regel nicht. In
der Summe werden diese Änderungen am Ende der Vegetationsperiode allerdings indirekt in Form
einer veränderten Jahrringbreite abgebildet. Ein schmaler Jahrring ist die Folge verschärfter Umweltbe-
1. Einführung
10
dingungen während der Vegetationsperiode, ein breiter Jahrring deutet dagegen auf allgemein gute
Wachstumsbedingungen hin. Vor allem im Grenzbereich der ökologischen Amplitude sind stressbe-
dingte Änderungen der Jahrringbreite sehr ausgeprägt. Die Jahrringbreite reagiert demnach sensitiv
gegenüber bestimmten Umwelt- oder Standortfaktoren. Dies spiegelt sich auch in ihrer Abfolge wider
(Abb. 5).
Abb. 5: Beispiele für Jahrringabfolgen (jährliche Jahrringbreite über die Zeit). Aus: SCHWEINGRUBER 1983, 82.
Damit lassen sich aus Jahrringbreiten bzw. ihrer Abfolge Aussagen über Umweltbedingungen der Ver-
gangenheit treffen. Aufgrund seines Speichervermögens ist der Baum jedoch bis zu einem gewissen
Grad in der Lage Veränderungen auszugleichen. Jahrringbreiten weisen daher eine starke Autokorrela-
tion auf (SCHWEINGRUBER 1983, FRITTS 1976).
1.3.2.6. Reaktionsholz
Auf mechanische Belastung reagieren Bäume mit der Ausbildung von Reaktionsholz. Nadelbäume
bilden dabei das sogenannte Druckholz auf der mechanisch belasteten Seite aus. Dabei werden Trach-
eiden mit dickeren Zellwänden und damit höherer Zugfestigkeit angelegt. Besteht die Belastung über
längere Zeit, wächst der Stamm exzentrisch, wobei der längere Radius in der belasteten Richtung liegt
(SCHWEINGRUBER 2001). Das Auftreten von Reaktionsholz wird u.a. zur Datierung geomorphologi-
scher Prozesse herangezogen (GÄRTNER et al. 2001).
1.3.2.7. Frostring
Ein Frostring ist als Störung innerhalb des Jahrringes sichtbar. Er besteht aus Parenchymzellen (Kallus-
gewebe), die während der Wachstumsperiode bei extremer Kälte entstehen (KAENNEL & SCHWEIN-
GRUBER 1995). Vor allem bei raschen Kälteeinbrüchen kann sich innerhalb lebender Zellen Eis bilden.
Junge, nicht vollständig ausgebildete Zellen werden dabei zerstört. Frostringe treten vermehrt bei
Stämmen mit geringem Durchmesser (d.h. in erster Linie bei Jungwuchs) auf, da in der Regel eine
isolierende, dicke Borke fehlt (FRITTS 1976).
1. Einführung
11
1.3.3. Berücksichtigte Baumarten
1.3.3.1. Lärche, europäische Lärche (Larix decidua Mill.; Abk. LADE)
Natürliche Lärchenvorkommen in Europa sind von den Alpen über die Karpaten bis Polen zu finden.
Anthropogen bedingt ist sie heute zudem in ganz Mittel- und Nordeuropa verbreitet. Die Lärche ist
der einzige einheimische Nadelbaum, der seine Nadeln am Ende der Vegetationsperiode abwirft. Sie
wird nach GROSSER (1977) durchschnittlich 20-40 m hoch (selten über 50 m) bei einem maximalen
Stammdurchmesser von ca. 1 m (GROSSER 1977). Die stumpf-kegelförmige Krone der Lärche setzt
gewöhnlich auf 5 bis 8 m an. Ihre Wurzeln dringen tief ein und bieten einen festen Stand. Die Lärche
verbreitet sich durch Wind, der die leichten Samen (Tausendkornmasse 3-6 g) bei günstigen Verhält-
nissen über weite Strecken verfrachten kann. Vollmasten (ergiebige Samenjahre) treten in etwa alle
zehn bis zwölf Jahre auf. Die Samen reifen bis Oktober/November und fliegen größtenteils im darauf-
folgenden Frühjahr aus. Danach bleiben keimfähige Samen (ca. 35%) weitere zwei bis drei Jahre keim-
fähig. Die Zapfen verbleiben auch nach dem Samenausflug am Baum. In ihrer Jugendphase wächst die
Lärche rasch und erreicht ihre maximale Wuchshöhe je nach Standort nach 60 bis 150 Jahren. Dabei
benötigen die Bäume vor allem Licht (lockere Bestockung), frische Böden und Wind. Die Lärche
kommt daher vor allem in den frühen Phasen der Waldentwicklung auf und gilt als Pionierbaumart. In
geschlossenen Beständen ist eine Verjüngung unwahrscheinlich. Lärchen sind weitgehend unempfind-
lich gegen Hitze und Frost und können ein Alter von 600-700 Jahren erreichen, wobei auch über 1000
Jahre alte Exemplare nachgewiesen wurden (AMANN 1993, AUER 1947).
Aufgrund des abrupten Übergangs von Früh- zu Spätholz sind sowohl Jahrringe, als auch Früh- und
Spätholz gut erkennbar. Im Stammquerschnitt ist das Splintholz meist als schmaler, gelblich gefärbter
Bereich ausgebildet. Das Kernholz ist rötlichbraun (GROSSER 1977).
1.3.3.2. Zirbe, Zirbelkiefer, Arve (Pinus cembra L.; Abk. PICE)
Die Zirbe ist als immergrüner Gebirgsbaum in den Alpen, den Karpaten und in der Tatra vertreten. In
den Ebenen Sibieriens kommt sie zudem als Pinus cembra var. sibirica (Du Tour) Loud vor. Sie wird
als mittelgroßer Baum in der Regel 10-20 m hoch bei einem Stammdurchmesser von bis zu 2 m und
mehr (GROSSER 1977). Ihre kegel- bis walzenförmige Krone setzt tief an und ist des Öfteren mehrwip-
felig. Die Wurzeln der Zirbe sind kräftig und durchdringen den Untergrund großräumig. Hochlagen-
zirben werden nach AMANN (1993) meist erst nach 70-80 Jahren mannbar. Die Reifung der Samen ist
Ende Oktober des zweiten Jahres abgeschlossen. Danach fallen diese bis zum darauffolgenden Frühjahr
ab. Keimfähige Samen (ca. 60%) bleiben weitere zwei bis drei Jahre keimfähig. Aufgrund der schweren
Samen (Tausendkornmasse 250-270 g) ist diese Baumart mehr oder weniger auf den Tannenhäher
angewiesen, der die Samen bei eingeschränktem Fluggebiet verbreitet. Zu einer Verbreitung kommt es
praktisch nur nach Vollmasten (etwa alle fünf bis zehn Jahre). Sprengmasten werden vom Tannenhä-
her in der Regel vollständig vernichtet. Die Zirbe wächst von Beginn an langsam. In ihrer Jugendphase
1. Einführung
12
kann sie im Gegensatz zur Lärche Schatten ertragen. Zirben sind weitgehend kälteunempfindlich und
können über 1000 Jahre alt werden (AMANN 1993, MAYER 1974).
Die Jahrringe der Zirbe sind meist schmal und der Übergang von Früh- zu Spätholz verläuft fließend.
Zudem ist der Unterschied zwischen Früh- und Spätholztracheiden nicht so deutlich ausgeprägt wie
z.B. beim Holz der Lärche. Der Jahrring kann dennoch gut anhand der radial abgeflachten letzten
Zellreihen des Spätholzes abgegrenzt werden. Das Splintholz ist relativ schmal, gelblichweiß gefärbt
und unterscheidet sich vor allem in frischem Zustand vom gelbrötlichen Kernholz (GROSSER 1977).
1.3.3.3. Fichte, Rotfichte (Picea abies (L.) Karst; Abk. PCAB)
Fichten kommen durch kulturelle Verbreitung mittlerweile in ganz Europa vor. Sie zeichnet sich durch
ihre spitze, kegelförmige Krone aus, die im Freistand bis an den Boden hinabreicht. In geschlossenen
Beständen setzt ihre Krone höher an. Die Fichte erreicht ein Höhenwachstum von durchschnittlich
40 m, es sind jedoch Baumhöhen von bis zu 60 m möglich. Der Stamm wird i.d.R. maximal 1,5 m
stark. Die Wurzeln der Fichte reichen nicht weit nach unten, breiten sich jedoch tellerförmig weit nach
außen aus. Fichten werden mit 30-60 Jahren mannbar und bilden an Gebirgsstandorten alle sechs bis
acht Jahre eine Vollmast aus. Samen reifen jährlich bis Oktober und fliegen bis zum darauffolgenden
Frühjahr aus. Keimfähige Samen (ca. 95%) bleiben weitere fünf bis sechs Jahre keimfähig. Die Fichte
wächst in ihrer Jugendphase langsam und erreicht ihre maximale Wuchshöhe mit 70-120 Jahren. Sie
erträgt Schatten, stellt jedoch bei anhaltender Hitze oder Dürre ihre Produktion ein. Aufgrund der
flachen Verwurzelung kann sie durch Stürme leicht geworfen werden (AMANN 1993, GROSSER 1977).
Früh- und Spätholz kann gut unterschieden werden, da Spätholztracheiden dickwandiger und englu-
miger sind als Frühholztracheiden. Splint- und Kernholz unterscheiden sich hingegen farblich nicht
(GROSSER 1977).
1.4. Wald- und Baumgrenze
1.4.1. Erforschung der Wald- und Baumgrenze im Rückblick
Alexander von Humboldt setzte sich bereits im 18. Jhd. wissenschaftlich mit dem Zusammenhang von
Klima und Vegetation auseinander. Während seiner Studienreisen, die ihn unter anderem in Gebirge
Amerikas führten, stellte er auch erstmalig einen Vergleich zwischen den Höhenabfolgen der Vegetati-
on der tropischen Gebirge Südamerikas und der außertropischen Gebirge Europas an (TROLL 1962).
Die systematische Erforschung der Waldgrenze begann vor etwa 150 Jahren. Bereits wenig später wur-
de ihre vordergründige Abhängigkeit von der Temperatur erkannt und wissenschaftlich anerkannt. In
der Folge wurde die Waldgrenze zunächst deskriptiv erforscht. Vergleiche mit bekannten thermalen
Grenzen (z.B. KÖPPEN 1920, HERMES 1955) trugen zum besseren Verständnis der Waldgrenze bei,
konnten sie jedoch nicht ursächlich erklären (TRANQUILLINI 1981, HOLTMEIER 2003).
1. Einführung
13
Die moderne (ursächliche) Erforschung der Waldgrenze geht zurück auf DÄNIKER (1923), der erstmals
ökologische Bedingungen an der Waldgrenze miteinbezog. Nach und nach wurden geeignete Instru-
mente und Messmethoden entwickelt. Vor allem in Innsbruck entstanden aufgrund der vorteilhaften
Lage der Universität bereits früh Arbeiten zu Ökologie und Physiologie von Bäumen an Waldgrenz-
standorten. Im Alpenraum erlebte die Forschung zudem infolge der schweren Lawinenkatastrophen
der Winter 1951/52 und 1953/54 einen Aufschwung. Diese Ereignisse wurden der damaligen intensi-
ven Holznutzung und dem allgemein schlechten Zustand der alpinen Bestände zugeschrieben. In ei-
gens eingerichteten Forschungszentren (z.B. Obergurgl, Davos) konzentrierte man sich nun auf die
Untersuchung der ökologischen Bedingungen an der Waldgrenze (TRANQUILLINI 1981, HOLTMEIER
2003, JANDL et al. 2012). Im Jahr 1979 erschien ein umfassendes Lehrbuch zum Thema Baum- und
Waldgrenze mit Schwerpunkt auf den europäischen Alpen (TRANQUILLINI 1979).
1.4.2. Aktueller Forschungsstand
Die nach wie vor beherrschende Frage in der Erforschung der Waldgrenze ist die Frage nach ihrer Ur-
sache. In diesem Zusammenhang können heute zwei grundlegende Ansätze unterschieden werden. Auf
der einen Seite stehen bei punktuellen/lokalen Untersuchungen („landscape approach“, MALANSON et
al. 2011, 168) Fragen nach der Landschaftsentwicklung und ihren treibenden Faktoren im Vorder-
grund. Neben naturräumlichen Gegebenheiten wird auch die anthropogene Einflussnahme berücksich-
tigt (z.B. GEHRIG-FASEL et al. 2007). In diese Kategorie ist auch die vorliegende Arbeit einzuordnen.
Auf der anderen Seite wird nach einer global gültigen Ursache für die Waldgrenze gesucht. Dabei wird
davon ausgegangen, dass die Höhenlage der Waldgrenze in den Gebirgen der Erde eine gemeinsame
Ursache hat. Lokale Einflüsse werden dabei ausgeblendet, da sie lediglich als Modulation der prinzipiell
möglichen Waldgrenze angesehen werden. Von Priorität ist dabei die Suche nach jenen Mechanismen,
die allgemein das Wachstum von Bäumen limitiert (KÖRNER 2012b, MALANSON et al. 2011). Als
scheinbar entscheidender Faktor für die Position der Waldgrenze auf globalem Maßstab erwies sich die
Bodentemperatur (KÖRNER & PAULSEN 2004).
Ein Überblick über die in diesem Zusammenhang maßgebende Literatur ist in dem Lehrbuch von
KÖRNER (2012b) zu finden (KÖRNER 2012b, 4ff). Weitere maßgebende Lehrbücher wurden von
WIESER & TAUSZ (Hrsg., 2007) und HOLTMEIER (2003) herausgegeben bzw. verfasst.
Eine weitere bedeutende Forschungsfrage ist die Frage nach der Reaktion der Wald- und Baumgrenze
auf die veränderlichen Temperaturen im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Die in Gebirgsräu-
men aktuell zu beobachtende nach oben gerichtete Verschiebung von Vegetationsobergrenzen als Re-
aktion auf allgemein ansteigende Temperaturen gilt als gesichert (z.B. PAULI et al. 2012). Auch Baum-
und Waldgrenze verlagern sich tendenziell nach oben (HARSCH et al. 2009, LEONELLI et al. 2011),
was allerdings nicht nur den ansteigenden Temperaturen zugeschrieben werden kann (z.B. GEHRIG-
FASEL et al. 2007). Jedoch zeigen verschiedene Untersuchungen, dass sich die Wachstumsbedingungen
1. Einführung
14
an Extremstandorten graduell verbessern und Individuen an der alpinen Baum- und Waldgrenze
dadurch rezent höhere Jahrringbreitenwerte aufweisen (z.B. PAULSEN et al. 2000, CARRER et al. 2007).
1.4.3. Ursachen der alpinen Wald- und Baumgrenze
Das Pflanzenwachstum wird durch (veränderliche) Umweltbedingungen beeinflusst. Nach dem Prinzip
des limitierenden Faktors, das auf dem Minimumgesetz nach Liebig beruht, wird die Produktivität von
Bäumen, meist über einen gewissen Zeitraum, von einem hervortretenden Faktor begrenzt (FRITTS
1976). Im Falle der alpinen Wald- und Baumgrenze ist es im Allgemeinen die vorherrschende Tempe-
ratur, die das Wachstum von Bäumen einschränkt und damit ihre Position großräumig bestimmt (z.B.
HERMES 1955, KÖRNER 1998). Nach KÖRNER (1998) können fünf Ursachenkomplexe, die meist
direkt oder indirekt mit der Temperatur zusammenhängen unterschieden werden:
• Stress
• Mechanische Schäden
• Verjüngungsprobleme
• Unzureichende CO2-Versorgung
• Wachstumslimitierung durch die Temperatur
1.4.3.1. Stress
Stress ist grundsätzlich an jedem Standort in irgendeiner Form präsent und bedeutet eine (temporäre)
Überschreitung einer lokal wirksamen Limitierung der Produktivität. Individuen an Wald- und Baum-
grenze sind bedingt durch die niedrigen Temperaturen erhöhtem Stress ausgesetzt. Als physiologische
Reaktion verringert sich die Produktivität drastisch. Oberhalb der Baumgrenze ist dieser Stress für das
aufrechte Wachstum von Bäumen zu schwerwiegend („destructive stress“). Gegen auftretenden Frost
während der Vegetationsruhe sind waldgrenzbildende Baumarten weitestgehend resistent. Frostereig-
nisse, die während der Vegetationsperiode an Wald- und Baumgrenze auftreten, können vor allem für
junge Bäume erhöhten Stress bedingen. Anzeichen dafür sind die bereits erwähnten Frostringe (Punkt
1.3.2.7.). Erwachsene Individuen überstehen derartige Ereignisse dagegen in der Regel unbeschadet
(WIESER & TAUSZ 2007, KÖRNER 2012b). In Verbindung mit Trockenstress kann Frost indirekt
schwerwiegendere Auswirkungen haben. Bei der sogenannten Frosttrocknis können oberirdische Teile
von Bäumen aufgrund des gefrorenen Bodens nicht mehr ausreichend mit Wasser versorgt werden. Sie
sterben in der Folge ab (KAENNEL & SCHWEINGRUBER 1995). Nach TRANQUILLINI (1981) ist in
erster Linie frei stehender Jungwuchs oberhalb der Waldgrenze davon betroffen, da in der Regel die
schützende Schneedecke während der Vegetationsruhe weitgehend fehlt. Im Bereich der Baumgrenze
könnten zudem die Kutikula (Schutzschicht) der Nadeln aufgrund der verkürzten Vegetationsperiode
nicht voll entwickelt sein. Dadurch würde sich die Transpiration erhöhen und die Menge an verfügba-
rem Wasser weiter reduzieren (TRANQUILLINI 1981). Frosttrocknis (engl. „winter desiccation“) tritt
1. Einführung
15
jedoch nur in Gebieten mit Jahreszeitenklima bzw. den gemäßigten Breiten auf. Betroffen ist in erster
Linie Jungwuchs (KÖRNER 1998, 2012b).
1.4.3.2. Mechanische Schäden
Mechanische Schäden („disturbances“) treten im Gegensatz zu Stress nicht zonal auf. Im regionalen
Maßstab gefährden mechanische Schäden das Aufkommen an der Waldgrenze damit kaum und sind
lediglich an der Krüppelgrenze von Bedeutung. Allerdings können Schäden durch Schneelast, Wind
und Eisgebläse einzelnen exponierten Individuen stark zusetzen. (KÖRNER 1998, 2012b). Im Untersu-
chungsgebiet konnte zudem Wildverbiss an Jungwuchs beobachtet werden, der ebenfalls in diese Kate-
gorie einzuordnen wäre.
1.4.3.3. Verjüngungsprobleme
Damit ein waldgrenznaher Bestand nachhaltig bestehen kann, müssen aufgrund der hohen Mortalität
während der Jugendphase mehr junge Bäume aufkommen als alte Bäume absterben. Demnach ist die
Absterberate von Jungwuchs längerfristig entscheidend für die Position der Wald- und Baumgrenze.
Die Samenverfügbarkeit ist dabei kein limitierender Faktor. Während der Jugendphase wird der Jung-
wuchs zumeist durch den Unterwuchs und dem damit verbundenen Mikroklima vor äußeren klimati-
schen Einflüssen weitgehend abgeschirmt. Erreicht er allerdings eine gewisse Wuchshöhe, ist er den
härteren klimatischen Verhältnissen ungeschützt ausgeliefert. In dieser kritischen Phase können Stress
oder mechanische Schäden leicht zum Absterben junger Bäume führen. Allerdings sind lediglich weni-
ge gute Jahre notwendig, damit aufgekommener Jungwuchs seine kritische Jugendphase übersteht und
eine erfolgreiche Verjüngung sichert (KÖRNER 1998, 2012b).
1.4.3.4. Unzureichende CO2-Versorgung
Eine weitere viel diskutierte potenzielle Ursache für die Ausbildung der Baum- und Waldgrenze ist die
reduzierte Photosynthese in größeren Höhen aufgrund mangelhafter CO2-Versorgung. Der Partial-
druck von Kohlendioxid nimmt mit der Seehöhe proportional zum Luftdruck ab. In der Folge würde
Kohlenstoff für den Aufbau von Gewebe fehlen. Auf globalem Maßstab tritt die Waldgrenze jedoch in
verschiedenen Höhenlagen (Punkt 1.4.4.) mit unterschiedlichen CO2-Partialdrücken auf. Relativ zum
Partialdruck auf Meeresniveau (94%) sinkt dieser im Bereich subtropischer Baumgrenzen auf etwa
55%. Damit ist es unwahrscheinlich, dass die CO2-Versorgung eine wesentliche Rolle bei der Ausbil-
dung der Wald-und Baumgrenze spielt (KÖRNER 1998). Aktuelle Untersuchungen konnten auf lokaler
Ebene ebenfalls keine generelle CO2-Unterversorgung an Wald- und Baumgrenze belegen (z.B. HOCH
& KÖRNER 2003, WIESER et al. 2009).
1. Einführung
16
1.4.3.5. Wachstumslimitierung durch die Temperatur
Aufgrund ihrer Größe und Statur interagieren Bäume stärker mit der Atmosphäre als die niederwüch-
sige Vegetation. Neben indirekten Einflüssen wirkt die Temperatur damit auch direkt limitierend auf
die Produktivität (und damit das Wachstum) von Bäumen. LORIS (1981) zeigte, dass zunächst der
Boden tauen muss, bevor die Wasserversorgung - und damit die Wachstumsphase einsetzen kann.
Während der Vegetationsperiode ist das Wachstum im Wesentlichen auf Zeiträume mit Tagesmitteln
der Lufttemperatur >5°C beschränkt, da wie bereits in Punkt 1.3.2.3. dargelegt Zuwachs zwischen 0
und 5°C nur stark eingeschränkt und darunter gar nicht möglich ist (KÖRNER 2012a, 2012b).
1.4.3.6. Lokale Einflussfaktoren
Im regionalen/lokalen Maßstab können dagegen weitere Faktoren Einfluss auf Position und Physiog-
nomie der Waldgrenze nehmen. Bei einer (lokalen) Verschiebung der Waldgrenze muss daher ein
komplexes Geflecht untereinander abhängiger Faktoren berücksichtigt werden (MALANSON et al.
2011). Daher können selbst bei beobachtetem Anstieg der Höhenlage der Waldgrenze nicht zweifels-
frei klimatische Ursachen nachgewiesen werden (LEONELLI et al. 2011, GEHRIG-FASEL et al. 2007). In
Abb. 6 werden die lokale Ausprägung der Wald- und Baumgrenze und ihre Ursachen unter Berück-
sichtigung des rezenten Temperaturanstiegs gezeigt.
Abb. 6: Einwirkende Faktoren auf Position und Physiognomie der Wald- und Baumgrenze im regiona-
len/lokalen Maßstab unter Berücksichtigung der rezenten klimatischen Entwicklung. Eigener Entwurf, nach
HOLTMEIER 2003, MALANSON et al. 2011.
Krüppelgrenze
Aktuelle Baumgrenze
Aktuelle Waldgrenze
Boden
» Pfl anzenverfügbares Wasser
» Nährstoffangebot
» Bodenmächtigkeit
Topographie
» Kleinrelief (Rücken/Mulden)
» Höhenlage
» Exposition
Anthrop. Einfl ussnahme
» Beweidung/Wildhege
» Holznutzung
» Tourismus
Biotische Faktoren
» Baumart (Verbreitungsart)
» Fauna (Wild, Vögel, Insekten)
» Pathogene
Mikroklima
» Bodentemperatur
» Schattenwurf
» Wind (Luv/Lee)
Makroklima
» Temperatur
» Insolation
» Niederschlag (Schnee!)Exogene Prozesse
» Naturraumprozesse (Lawinen, Muren, Felsstürze)
» Stürme, Waldbrände
Zirbe (Pinus cembra L.)
Fichte (Picea abies Karst.)
Lärche (Larix decidua Mill.)
1. Einführung
17
1.4.4. Höhenlage der Baumgrenze im globalen Vergleich
Auf globalem Maßstab variiert die Höhenlage der Baumgrenze in Abhängigkeit vom Breitengrad, auch
wenn kein strikter Zusammenhang besteht (Abb. 7). Nach mäßiger Steigung zwischen den nördlichs-
ten Vorkommen bis etwa 50°N steigt die Baumgrenze in den mittleren Breiten bis etwa 30°N markant
an. Die höchsten Vorkommen auf der Nordhalbkugel sind in Tibet auf ca. 4900 m zu finden und
werden von Juniperus tibetica Kom. gebildet (MIEHE et al. 2007). Von 30°N bis 20°S ändert sich die
Höhenlage der Baumgrenze kaum. Im Bereich des Äquators liegt sie zudem deutlich niedriger als im
subtropischen Raum. Ihre höchste Position nimmt die Baumgrenze am Sajama Vulkan (18,11°S
68,88°W) im Gebiet des Altiplano in Bolivien auf ca. 5000 m ein. Nach Süden nimmt die Höhenlage
der Baumgrenze mit ähnlicher Steigung wie auf der Nordhalbkugel ab (MIEHE & MIEHE 2000).
Abb. 7: Höhenlage der Baumgrenze im globalen Vergleich. Aus: MIEHE et al. 2007.
Die Variation der Höhenlage der Baumgrenze ist auf der Nordhalbkugel größer. Auch in den Alpen ist
diese Variation im N-S-Schnitt deutlich ausgeprägt. In den nördlichen Kalkalpen liegt die Baumgrenze
zunächst auf etwa 1600 m. Aufgrund des Massenerhebungseffektes steigt ihre Höhenlage im Bereich
der Schweizer Zentralalpen auf bis zu 2350 m an (KÖRNER 1998, 2012b).
Eine der ersten umfassenden Studien in der die Höhenlage der Baumgrenze global erfasst und
verglichen wurde, stammt von HERMES (1955). Die im Zuge dieser Arbeit erhobenen Daten bilden bis
heute eine wesentliche Grundlage und werden immer wieder ergänzt. Die zentrale Hypothese von
HERMES (1955) war, dass die Baumgrenze aufgrund ihrer Parallelität zur Schneegrenze auch von
denselben physikalischen Faktoren bestimmt wird. Die Höhenlage der Schneegrenze wird in erster
Linie von der Lufftemperatur bestimmt (HERMES 1955).
1.4.5. Temperatur an der klimatischen Waldgrenze
Wie bereits in Punkt 1.3.2.3. beschrieben, hängt die Produktivität von Individuen an der Baum- und
Waldgrenze stark von der Lufttemperatur ab und ist nach KÖRNER (1998, 2012a, 2012b) die ent-
1. Einführung
18
scheidende Einflussgröße für die Ausbildung der klimatischen Waldgrenze auf globalem Maßstab. Die
Länge der Vegetationsperiode alleine kann als Ursache der klimatischen Waldgrenze ausgeschlossen
werden, da sie keinen globalen Erklärungsanspruch hat. HOCH & KÖRNER (2009) konnten in Labor-
versuchen nachweisen, dass Tages- und Jahresgang der Temperatur beinahe keinen Einfluss auf das
Wachstum von Bäumen haben. Die mittlere Temperatur während der Vegetationsperiode wirkte sich
dagegen direkt auf den jährlichen Zuwachs aus (HOCH & KÖRNER 2009).
Die Temperatur an der klimatischen Waldgrenze gemittelt über die Vegetationsperiode liegt dagegen
weltweit in einem sehr engen Wertebereich. Nach KÖRNER & PAULSEN (2004) beträgt die mittlere
Lufttemperatur während der Vegetationsperiode an der Waldgrenze weltweit 6,7°C (±0,8°C). KÖRNER
(2012a) korrigierte diesen Wert unter Berücksichtigung weiterer Daten auf 6,4°C (±0,7°C). Durch die
resultierende Standardabweichung entsteht für die Position der Waldgrenze ein Unsicherheitsbereich
von etwa ±100 m vertikaler Abweichung. Auf globalem Maßstab ist diese Genauigkeit ausreichend, um
einen generellen Erklärungsanspruch zu erheben. Auf lokalem Maßstab müssen jedoch weitere Ein-
flussfaktoren berücksichtigt werden (KÖRNER 2012a).
KÖRNER (2012b) gibt für die Position der aktuellen Waldgrenze eine mittlere Lufttemperatur von
rund 6,4°C für den Zeitraum der Vegetationsperiode an. Diese muss zumindest drei Monate lang sein.
Die Temperatur an der potenziellen Waldgrenze dürfte derzeit jedoch etwas niedriger liegen (leicht
unter 6°C, KÖRNER 2012b, 169), da die aktuelle Waldgrenze noch nicht auf die klimatischen Ent-
wicklungen der letzten Dekaden reagierte (KÖRNER 2012b).
Nach ELLENBERG (2010) übersteigt das Tagesmittel der Lufttemperatur an der Waldgrenze an 100
Tagen 5°C. In den Schweizerischen Alpen wird dieser Wert auf 2000 m an 85 bis 120 Tagen über-
schritten (ELLENBERG 2010, 678).
In älteren Arbeiten wird die Position der Waldgrenze mithilfe der 10°C Isotherme des wärmsten Mo-
nats beschrieben (z.B. KÖPPEN 1920). Diese Annäherungen sind bestenfalls regional (im Alpenraum)
von Nutzen, nicht jedoch auf globalem Maßstab (TRANQUILLINI 1981, KÖRNER 1998).
1.4.6. Reaktion der Wald- und Baumgrenze auf Klimaänderungen
Die alpine Waldgrenze, sofern sie die klimatisch mögliche Höhenlage erreicht, spiegelt den klimatisch
bedingten Ausgleich zwischen dem Aufkommen und Absterben von Bäumen wider. Da Bäume ab
einer gewissen Größe imstande sind verschärfte ökologische Bedingungen zu ertragen (wogegen Jung-
wuchs absterben würde), ist es möglich, dass sie selbst länger andauernde Klimaverschlechterungen
überdauern. Die Waldgrenze würde demnach während klimatisch ungünstiger Phasen nicht linienhaft
absinken, vielmehr käme es zu einer Auflichtung waldgrenznaher Bestände. Junge Individuen würden
zunächst vermehrt absterben. Die verbleibenden „Methusalem-Bäume“ gleichen klimatisch bedingte
Schwankungen der Wald- und Baumgrenze bis zu einem gewissen Grad aus und dämpfen damit ein
klimabedingtes Absteigen (LUMASEGGER 1996, KÖRNER 2012b).
1. Einführung
19
Die Reaktionszeit für einen klimatisch bedingten Aufstieg der Waldgrenze kann nach KÖRNER
(2012b) von zumindest 50 Jahren bis zu mehr als 100 Jahren reichen. Dabei spielen verschiedene Fak-
toren eine Rolle. Zunächst muss das Auftreten einer Vollmast in einen Zeitraum günstiger klimatischer
Bedingungen fallen. Im Falle der Zirbe tritt eine Vollmast etwa alle fünf bis zehn Jahre auf. Demnach
können bereits Dekaden vergehen, bis sich eine derartige Übereinstimmung ereignet. Nach erfolgrei-
cher Keimung benötigt ein Baum eine gewisse Zeit, um die per Definition eines erwachsenen Indivi-
duums festgelegte Mindesthöhe von 2 m zu erreichen (Größenordnung 30 bis 40 Jahre). Zudem wür-
de die vorausgesetzte klimatisch günstige Phase auch das Wachstum der alpinen Zwergstrauchheide
begünstigen, die dadurch stärker in Konkurrenz mit aufkommenden Bäumen tritt. Von einer 50 Jahre
langen Reaktionszeit der Waldgrenze auf Klimagunstphasen ist demnach nur im Optimalfall – dem
flächenhaften, etwa zeitgleichen Aufkommen von Jungwuchs nach einer Vollmast – auszugehen. Als
Folge dieser Reaktionszeit können aus der Position der Waldgrenze nur bedingt Rückschlüsse auf die
aktuellen klimatischen Bedingungen gezogen werden. Erst über längere Zeiträume hinweg offenbart
sich die Abhängigkeit gegenüber klimatischer Entwicklungen (KÖRNER 2012b).
Abb. 8: Verjüngung nahe der Waldgrenze: innerhalb etablierter Bestände (a) und auf höher gelegenem
offenem Terrain (b). KÖRNER 2012, 173.
Das Aufkommen junger, erwachsener Bäume oberhalb der Waldgrenze kann dagegen als (zunächst
kurzfristige) Reaktion auf positive Temperaturtrends gesehen werden (PAULSEN et al. 2000, KÖRNER
2012b). Demnach kann die Baumgrenze in der hier verwendeten Definition mit nur geringer Verzöge-
rung auf länger andauernde günstigere klimatische Bedingungen reagieren (Größenordnung 30 bis 40
Jahre). Ob sich aus diesen einzelnen Aufkommen letztendlich ein Waldbestand entwickelt, hängt da-
von ab, ob sich der Jungwuchs längerfristig behaupten kann. Während der sensiblen Jugendphase
könnten bereits kurzfristige Klimarückschläge (wenige „schlechte Sommer“) ein Absterben dieser neu
aufgekommenen Individuen zur Folge haben (Abb. 8).
1.4.7. Physiognomie der Waldgrenze
Die Waldgrenze kann generell abrupt und linienhaft (Abb. 9, a), als Übergangszone (Waldgren-
zökoton; Abb. 9, b) oder als gradueller Übergangsbereich (Abb. 9, d) ausgebildet sein. Zudem kann
Wald nach oben hin auch durch Krüppelwuchs (z.B. Latschen) begrenzt werden (Abb. 9, c). Im Unter-
suchungsgebiet schließt oberhalb der Waldgrenze dichter Latschenbewuchs an (Abb. 10). Dies würde
dem Waldgrenztyp in Abb. 9, c entsprechen.
1. Einführung
20
Abb. 9: Waldgrenz-
typen. Abrupte, li-
nienhafte Grenze zur
alpinen Vegetation
(a), Übergangszone
(Waldgrenzökoton
(b), durch Latschen-
gürtel begrenzter
Wald (c), gradueller
Übergang von Wald
zu alpiner Vegetati-
on. Aus: HOLTMEIER
2003, 14.
Diese Typen der Waldgrenze können im Gelände in unmittelbarer Nähe nebeneinander vorkommen.
Ihre Ursachen sind auf lokalem Maßstab auf das Zusammenwirken der bereits in Punkt 1.4.3.6. erläu-
terten Faktoren zurückzuführen (HOLTMEIER 2003). Unter Berücksichtigung der rezenten klimati-
schen Entwicklungen kann die Physiognomie der Waldgrenze wie in Abb. 11 schematisch dargestellt
werden.
Abb. 10: Waldgrenzökoton im Untersuchungsgebiet vom Gipfel des Sunntigers (2231 m) aus gesehen. Der
Wald steigt entlang des nach Süden gerichteten Rückens bis auf etwa 2000 m an. Nach oben hin wird der
Bestand von einem Latschengürtel abgegrenzt. Im rechten oberen Bildteil ist das Melzer-Denkmal
(Markierung, 1988 m) erkennbar. Foto: Thomas Zieher, 03.06.2012, Richtung Süd-West.
1. Einführung
21
Abb. 11: Aktuelle Physiognomie
der Wald-, Baum- und Baumspe-
ziesgrenze. Verändert nach KÖRNER
& PAULSEN 2004, 714.
1.4.8. Statur waldgrenznaher Individuen
Mit den zunehmend härteren ökologischen Bedingungen in höheren Lagen verändert sich die Statur
der anzutreffenden Bäume. Während die Größe der einzelnen Holzzellen mit zunehmender Seehöhe
unverändert bleibt, nimmt die Größe der einzelnen Organe ab. Baumgrenznahe Individuen unter-
scheiden sich von tiefer gelegenen Individuen demnach nur in der Anzahl der ausgebildeten Zellen,
nicht aber in deren Größe. Die Baumstatur verändert sich damit allerdings drastisch. Vor allem die
Wuchshöhe nimmt mit steigender Seehöhe stark ab (Punkt 4.2.4.7.). Individuen oberhalb der Wald-
grenze bilden meist eine gedrungene Wuchsform aus und wachsen verstärkt in die Breite. Damit profi-
tieren sie von den milderen mikroklimatischen Bedingungen in Bodennähe. Oberhalb der Baumgrenze
werden nur noch Krüppelformen ausgebildet (KÖRNER 2012b). Neben den klimatisch bedingten Li-
mitierungen haben auch andere exogene Faktoren (z.B. Schneedruck, Wind) Einfluss auf die Wuchs-
form (vgl. HOLTMEIER 2003)
1.4.9. Schwankungen von Baum-/Waldgrenze in der Vergangenheit
Schwankungen der alpinen Baum- bzw. Waldgrenze in der älteren Vergangenheit können anhand
verschiedener Proxydaten rekonstruiert werden. Mithilfe fossiler Pollen aus höher gelegenen Mooren
und Seen (z. B. BORTENSCHLAGER 1970), subfossilen Hölzern aus Mooren, Seen und Gletscherabla-
gerungen, sowie lebenden Bäumen (z.B. NICOLUSSI et al. 2005) können Aussagen über die langfristi-
gen Entwicklungen der Höhenlage der Baum- bzw. Waldgrenze über das gesamte Holozän getroffen
werden. Da jedoch in der Regel nicht nachvollzogen werden kann, ob die gewonnenen Proben von
Individuen an oder oberhalb der Waldgrenze stammen, sind die abgeleiteten Aussagen über die frühere
Position der Baum- bzw. Waldgrenze als Minimalhöhe zu verstehen (KÖRNER 2012b).
Zu Beginn des Holozäns kam es zu einer raschen Wiederbewaldung des Alpenraumes. Bereits zwischen
11500 und 9500 BP lag die Baum- bzw. Waldgrenze auf etwa derselben Höhenlage wie heute. Wäh-
rend dieser 2000 Jahre wurden waldgrenznahe Bestände von Lärchen bestimmt (TINNER & KALTEN-
Geschlossener Waldlt. Forstgesetz (1975)
Baumgruppen
Waldgrenze
Baumgrenze
Baumspeziesgrenze
Wa
ldg
ren
zö
ko
ton
Baumspeziesgrenze(nicht waldgrenzbildende Spezies)
Jungwuchs,
Krüppelwuchs
Frei stehende
erwachsene Bäume
1. Einführung
22
RIEDER 2005). Ihre bisher höchste Position erreichte die alpine Baum- bzw. Waldgrenze während des
holozänen Klimaoptimums etwa zwischen 8000 und 7000 Jahre BP. Zu dieser Zeit lag sie ungefähr
150 bis 200 m höher als heute. Im Anschluss an diese Phase der Klimagunst sank die Baum- bzw.
Waldgrenze infolge einer Klimaverschlechterung ab und verblieb ab ca. 4000 BP auf dem heutigen
Niveau (KÖRNER 2012b). NICOLUSSI et al. (2005) stellten eine vergleichbare Entwicklung der alpinen
Baumgrenze des Kaunertales seit etwa 9000 BP fest. Ihre Ergebnisse zeigten, dass die Baumgrenze zwi-
schen 9000 und 4000 BP durchwegs höher lag, als während der 1980er Jahre (zwischen 120 und
165 m). Nachdem sie ihre höchste Position um 7000 BP erreichte, sank sie zunächst infolge einer Kli-
maverschlechterung etwa 600 Jahre später ab. Nach kürzer andauernden Fluktuationen zwischen 6000
und 5200 BP, blieb die Baumgrenze während des fünften Jtd. BP auf hohem Niveau weitgehend stabil.
Während des vierten Jtd. BP sank die Baumgrenze unter das Niveau der 1980er Jahre ab. Ab diesem
Zeitraum ist ihre Rekonstruktion klima- und nutzungsbedingt lückenhaft. Nur während der ersten
Hälfte des dritten und zweiten Jtd. BP konnten noch eine höhere Position der Baumgrenze als wäh-
rend der 1980er Jahre nachgewiesen werden (NICOLUSSI et al. 2005, NICOLUSSI 2009).
1.5. Das Untersuchungsgebiet
Neben der Gebietsübersicht und der Beschreibung der Lage des Untersuchungsgebiets werden dem
länderkundlichen Schema nach Hettner entsprechend Natur- und Kulturraum der Lokalität beschrie-
ben.
1.5.1. Gebietsübersicht - Karwendelgebirge
Das Karwendel ist eine Gebirgsgruppe der nördlichen Kalkalpen, die wiederum in den Ostalpen liegen.
Begrenzt wird es im Norden durch das Isartal, im Osten durch das Achental, im Süden durch das Inn-
tal und im Westen durch die Seefelder Senke und das Isartal. Seine Ost-West-Erstreckung misst in
etwa 40 km, in Nord-Süd-Richtung in etwa 25 km. Das Karwendel setzt sich aus fünf in Ost-West-
Richtung verlaufenden Gebirgsketten zusammen. Von Norden nach Süden sind dies: Vorkarwendel
(Soiern- und Rissergruppe), nördliche Karwendelkette (Falken-, Gams- und Sonnjochstock), Hinter-
autal-Vomperkette, Gleirschtaler-Halltalerkette, sowie Solstein- oder Inntalkette. Die Gipfel des Kar-
wendels erreichen Höhen von 2500 bis 2800 m, im Bereich des Vorkarwendels im Schnitt 2000 m.
Entwässert wird die Gebirgsgruppe fast zur Gänze von der Isar gen Norden, lediglich die südlichsten,
steil abfallenden Täler entwässern zum Inn (STOLZ 1938).
Im Februar 1928 wurde das Karwendel zum Banngebiet erklärt. Mit 450 km² war es der größte Natur-
schutzpark seiner Zeit in Europa (VEREIN ALPENPARK KARWENDEL 2012).
1. Einführung
23
1.5.2. Lage des Untersuchungsgebiets
Das Untersuchungsgebiet liegt im Lafatschertal, einem Hochtal zwischen der Hinterautal- Vomperket-
te und der Gleirschtaler-Halltalerkette inmitten des Karwendels. Das Lafatschertal verläuft in Ost-
West-Richtung bei einer Länge von etwa 5 km. Im Osten wird es vom Übergang zum Vomper Loch
(Überschalljoch, 1912 m) begrenzt. Die südexponierte Talflanke fällt nach Norden steil ab, wodurch
der Zustieg aus Richtung Norden nicht möglich ist. Im Westen vereinigt sich das Lafatschertal im
Bereich der Kastenalm mit dem parallel im Norden verlaufenden Rossloch zum Hinterautal, das sich in
Richtung Westen ca. 15 km bis Scharnitz erstreckt. Im Süden wird das Hochtal von den steilen Nord-
wänden des Gr. Lafatscher (2696 m) und der Speckkarspitze (2621 m) spektakulär begrenzt. Dazwi-
schen befindet sich mit dem Lafatscher Joch (2081 m) ein Übergang in Nord-Süd-Richtung. Entwäs-
sert wird das Lafatschertal vom Lafatscherbach, der im hinteren Hinterautal in die Isar mündet.
Abb. 12: Lage des Untersuchungsgebiets. Rechts sind die im Gelände aufgenommenen Plots HALc (Wald),
HALb (Waldgrenze) und HALa (Baumgrenze) rot umrandet. Hintergrund links: Hillshade berechnet aus
SRTM-Daten (JARVIS et al. 2007). Rechts: Alpenvereinskarte Karwendelgebirge Mitte, DEUTSCHER ALPENVEREIN
2008 (verändert).
Das beprobte Areal liegt auf einem südexponierten Rücken unterhalb der Sunntigerspitze (2321 m). Es
kann über den Pfad zur Sunntigerspitze unschwer erreicht werden und liegt in unmittelbarer Nähe
zum Melzerdenkmal (1988 m). Am Talboden befinden sich mit der Hallerangeralm und dem Hal-
lerangerhaus zwei geeignete Stützpunkte für mehrtägige Geländebegehungen. Der Zustieg zum Hal-
lerangerhaus aus Richtung Süden über das Lafatscher Joch (2081 m), welches am besten durch das
Halltal erreicht wird, ist mit ca. 2 Stunden mit Abstand der kürzeste. Von Scharnitz durch das Hinter-
autal bis zur Hütte muss zu Fuß mit 4,5 Stunden gerechnet werden. Die Fahrt mit dem Auto bis zur
1. Einführung
24
Kastenalm ist nur mit Genehmigung möglich, kann jedoch problemlos mit dem Rad bewältigt werden.
Von Osten kann das Lafatschertal von Vomperbach durch das Vomper Loch in etwa 7,5 Stunden er-
reicht werden.
Abb. 13: Blick über das Lafatschertal vom Gumpenjöchl (1881 m) aus gesehen. Zu sehen: Lafatscher Nieder-
leger (1), Hallerangeralm (2), Überschalljoch (3), Gamskarspitze (2513 m; 4). Die aufgenommenen Plots
liegen inner- bzw. oberhalb des bewaldeten Hanges in der Bildmitte (Pfeile von oben nach unten: HALa,
HALb und HALc). Foto: Thomas Zieher, 22.04.2011, Richtung Osten.
1.5.3. Naturraum
1.5.3.1. Geologie
Die Tektonik des Karwendelgebirges kann nach HEISSEL (1978) in drei Hauptkomponenten gegliedert
werden. Als unterste Einheit liegt die Lechtaldecke, die das nördliche Karwendelgebirge aufbaut, der
kristallinen Basis auf. Sie wird im Süden von der Karwendelschuppenzone überlagert. Die oberste tek-
tonische Einheit bildet die Inntaldecke, die von der Lechtaldecke im Westen und von der Karwendel-
schuppenzone im Norden, Osten und Süden umgrenzt wird (HEISSEL 1978).
1. Einführung
25
Abb. 14: Geologie in der Umgebung des Untersuchungsgebiets. Die im Gelände aufgenommenen Plots
HALc, HALb und HALa sind rot umrandet eingezeichnet und entfallen größtenteils auf die Raibl Gruppe. Die
Legende enthält die für das Lafatschertal relevanten Einträge. Blatt 118 Innsbruck (Geofast-Karte 1:50.000),
GOLOGISCHE BUNDESANSTALT 2008 (verändert).
Das Untersuchungsgebiet liegt innerhalb der Inntaldecke, die den größten Teil des Karwendels auf-
baut. Sie wird von den anderen tektonischen Einheiten umgrenzt. Die Inntaldecke erstreckt sich in
Nord-Süd-Richtung über maximal 18 km vom Inntal bis zur Angeralm im Karwendeltal. Von der
Fiechter Spitze bis zur Seefelder Senke misst ihre Ost-West-Ausdehnung maximal 33 km. Ihren größ-
ten Tiefgang erreicht die Inntaldecke unter der Gleirsch- Bettelwurfkette (auch Gleirsch- Halltalerket-
te) mit etwa -2000 m (unter dem Meeresspiegel). Die Inntaldecke bildet insgesamt zwölf nordvergente
Großfalten aus, darunter die Gumpenwand-Reps-Hochkanzelantiklinale, auf der das Untersuchungs-
gebiet liegt (HEISSEL 1978). Diese Antiklinale besteht hauptsächlich aus Wettersteinkalk. Daneben
spielen auch die Raibler Schichten (Abb. 14), die den Untergrund für den größten Teil des Untersu-
chungsgebiets bilden, eine große Rolle. Sie bestehen aus Dolomiten, Rauwacken, Sandsteinen und
Mergeln. Der Talboden des Lafatschertales wird von einer Hauptdolomitmulde gebildet. Der am
Überschalljoch entspringende Lafatscherbach folgt zunächst dieser Mulde, die er westlich des Lafat-
scher Niederlegers durchbricht. In der dadurch entstandenen Schlucht stürzt der Bach bis zum Talbo-
den im Bereich der Kastenalm. Die Hauptdolomitmulde verläuft weiter in Richtung Westen und steht
nischenförmig über dem Talboden des Hinterautales an. Im weiteren Verlauf wird sie von der über-
kippten Gleirschfalte überlagert (VARESCHI 1931).
Erratika, die durch einen Seitenarm des Inngletschers nach der letzten Eiszeit abgelagert wurden, sind
im Hinterautal bis etwa 9 km taleinwärts auffindbar. Auch über das 2081 m hohe Lafatscher Joch ver-
1. Einführung
26
lagerte ein Seitenarm des Inngletschers, dessen Oberfläche im Raum Innsbruck auf einer Seehöhe von
etwa 2250 m vermutet wird, silikatisches Gestein nach Norden. Die Erratika im hinteren Hinterautal
könnten ebenso von diesem Seitenarm stammen (MUTSCHLECHNER 1949). Ob ortsfremde Gesteine
flächig oder nur punktförmig abgelagert wurden ist nicht näher beschrieben. Aus eigenen Beobachtun-
gen und der Tatsache, dass in der Literatur von Funden die Rede ist, lässt auf letzteres schließen.
1.5.3.2. Boden
Bezogen auf die geologischen Verhältnisse müsste sich die Bodenentwicklung der nördlichen Kalkalpen
deutlich von jener der Zentralalpen unterscheiden. Allerdings wird das anstehende Gestein des Öfteren
von silikatreichem Moränen- und Terrassenmaterial als auch von Flugsanden überlagert. Daher bilden
sich auch in den Kalkalpen Braunerden, ggf. auch Podsole aus. Braunerden sind flächig bis in die sub-
alpine Stufe auffindbar, nach oben hin treten sie inselartig in Mulden und an flachen Hängen auf. Die
Böden der subalpinen und alpinen Höhenstufe werden von Rendzinen dominiert. Diese können in
Abhängigkeit von der lokalen Ausprägung der bodenbildenden Faktoren als Protorendzina, Pechrend-
zina, Moder- oder Mullrendzina auftreten. Aufgrund der starken Solifluktion sind auch Stockwerkbö-
den anzutreffen (NEUWINGER 1970).
Rendzinen zeichnen sich durch das Fehlen des B-Horizontes aus (A-C-Boden). Der braunschwarz bis
schwarz gefärbte A-Horizont liegt direkt auf dem C-Horizont, der meist aus festem Carbonatgestein
besteht, auf (BLUM 2007). Im Untersuchungsgebiet wurde auf die genauere Untersuchung des Bodens
verzichtet. Da einige Bäume im Folgejahr der Geländebegehung entwurzelt wurden (Punkt 1.5.5.) war
der Boden an einigen Stellen aufgeschlossen. An diesen Stellen lag eine flachgründige Rendzina auf
Schuttmaterial vor.
1.5.3.3. Vegetation
Die im Untersuchungsgebiet anzutreffende Waldvegetation ist dem Karbonat-Lärchen-Zirbenwald
(nach MAYER 1974) zuzurechnen, obwohl dieser in Hanglagen nicht so gut ausgeprägt ist wie bei-
spielsweise auf den Plateaugebirgen des Salzkammergutes (SCHIECHTL et al. 1987, MAYER 1974).
Diese Waldgesellschaft tritt vor allem in den Randalpen auf, da sie an karbonatisches Grundgestein
gebunden ist. Gewöhnlich erstrecken sich ihre Vorkommen zwischen 1800 und 2100 m. Charakteris-
tisch ist der mosaikartige Aufbau des Karbonat-Lärchen-Zirbenwaldes. Neben etablierten Waldgesell-
schaften kommen auch initiale Zwergstrauchheidenelemente, Latschen und Kalkschuttpioniere (Be-
wimperte Alpenrose - Rhododendron hirsutum, Zwerg-Mehlbeere - Sorbus chamaemespilus) vor
(SCHIECHTL et al. 1987, MAYER 1974).
Auf südexponierten Rücken (vgl. Untersuchungsgebiet) mit flach- bis mittelgründigen Rendzinen do-
miniert die Lärche vor allem in aufgelockerten Beständen. Die Wuchsleistung ist dabei nur mäßig (10-
15/20 m). Zudem können Spitzfichten untergeordnet vorkommen. An Standorten mit zu flachgründi-
gem Boden wird der Karbonat-Lärchen-Zirbenwald durch einen Latschen-Buschwald ersetzt (MAYER
1. Einführung
27
1974). Oberhalb der Waldgrenze ist vielerorts im Karwendel ein Legföhrengürtel ausgebildet. Auf
Schutthalden und in Lawinenstrichen reichen diese Bestände oft bis an den Talboden (SCHIECHTL et
al. 1987).
Die Sukzession des (Karbonat-) Lärchen-Zirbenwaldes kann nach MAYER (1974) grob in drei Ent-
wicklungsstadien gegliedert werden:
• Lärchen-Initialphase
• Lärchen-Zirben-Optimalphase
• Zirben-Terminalphase
Die Lärchen-Initialphase kann natürlich (gravitative Massenbewegungen, Waldbrand, Windwurf) oder
anthropogen (Kahlschlag, Beweidung, Schwendung des Unterwuchses) bedingt sein. Während der
Initialphase kommen meist einschichtige Lärchenbestände auf. Die als Lichtbaumart bekannte Lärche
fungiert als Pionierbaumart. Nach und nach wandern Zirbe und Fichte ein, wodurch schließlich zwei-
schichtige Bestände entstehen. Diese erste Phase der Waldentwicklung dauert auf durchschnittlichen
Standorten etwa 50 bis 200 Jahre. Während der Lärchen-Zirben-Optimalphase wächst der Zirben-
Nebenbestand stetig bis in die Oberschicht hinauf. In diesem Stadium wird bei ausreichender Anzahl
an Bäumen (v.a. des Zirben-Nebenbestandes) ein Leistungsoptimum erreicht. Das verdichtete Kro-
nendach und die damit einhergehende verstärkte Beschattung des Untergrunds verhindert jedoch eine
Lärchenverjüngung. Dieser Umstand und die zunehmende Konkurrenz durch die Zirbe leiten auf
Standorten mit silikatischem Untergrund die Zirben-Terminalphase ein. In dieser Phase setzt sich die
Zirbe endgültig durch und ältere Lärchen fallen nach und nach aus. Dieser Zustand wird nach Mayer
auf Standorten mit karbonatischem Untergrund bzw. auch in Steilhangwäldern auf Silikat nicht er-
reicht. Dort bildet der (Karbonat-) Lärchen-Zirbenwald den Schlusswald. Die Ursache liegt in dem
bereits erwähnten mosaikartigen Aufbau dieser Waldgesellschaft aus ineinander verzahnten Vorkom-
men initialer bis terminaler Standorte (MAYER 1974).
Für das Untersuchungsgebiet ist anzumerken, dass die Dominanz der Lärche mit steigender Seehöhe
abnimmt. Ab etwa 1950 m Seehöhe kommt die Lärche praktisch nicht mehr vor. Ab dieser Höhenlage
wird der Bestand vor allem aus Zirben mit vereinzelten Fichten gebildet.
1.5.3.4. Klima
Nach FLIRI (1975, S. 277ff) kann das Untersuchungsgebiet dem Klimatyp C4sk zugerechnet werden.
Dieser Typ umfasst Gebiete mit einer jährlichen Niederschlagssumme von mehr als 1500 mm und
Jahresmitteltemperaturen zwischen +2 bis -5 °C. Der Niederschlag weist dabei einen kontinentalen
Jahresgang mit Sommermaximum auf. Die Variabilität der jährlichen Niederschlagsmenge ist gering (<
18% Variabilität). Die Besonnung liegt bei ca. 50% (FLIRI 1975).
1. Einführung
28
1.5.3.5. Lufttemperatur
In Gebirgen ist die Lufttemperatur in erster Linie von der Seehöhe abhängig. Für das Untersuchungs-
gebiet wird die Abnahme der Lufttemperatur mit steigender Seehöhe im Monatsmittel in Tab. 1 ange-
geben. Während der Wintermonate nimmt die Lufttemperatur mit steigender Seehöhe in geringerem
Maße ab als während des Sommers. Dies begründet sich im häufigen Auftreten von Inversionen wäh-
rend des Winters. Die absinkende Höhenluft, die sich dabei dynamisch erwärmt, hat im Hochgebirge
ein winterliches Bewölkungsminimum zur Folge, während die Talböden und das Vorland meist unter
ausgedehnten Stratusdecken liegen. Zudem verringert sich die Lufttemperatur in den Tälern aufgrund
der Beschattung durch die flankierenden Gebirgsketten zusätzlich (HENDL 1994).
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Mittel
-0,47 -0,52 -0,59 -0,63 -0,64 -0,64 -0,64 -0,62 -0,58 -0,51 -0,48 -0,47 -0,57
Tab. 1: Monatliches Mittel der Temperaturabnahme je 100 hm basierend auf linearer Interpolation tägli-
cher Temperaturmittel der Stationen Zugspitze (2964 m) und Hohenpeißenberg (977 m) über den Zeitraum
von 1900-2011. Datenquelle: DWD 2012.
Da in unmittelbarer Umgebung keine direkten Messwerte der Lufttemperatur zur Verfügung stehen,
wurden Zeitreihen von den Stationen Zugspitze (2964 m, ca. 37 km entfernt; freie Atmosphäre) und
Hohenpeißenberg (977 m, ca. 60 km entfernt) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für die Rekon-
struktion des täglichen Temperaturmittels auf Seehöhe des Untersuchungsgebietes verwendet (Tab. 2).
Stationsname Stations ID Seehöhe [m] Geogr. Breite Geogr. Länge Seit Bis
Zugspitze 5792 2964 47,4222° 10,9867° 19.07.1900 31.12.2011
Hohenpeißenberg 2290 977 47,8011° 11,0156° 01.01.1781 19.04.1940
Hohenpeißenberg 2290 977 47,8022° 11,0106° 20.04.1940 30.04.1947
Hohenpeißenberg 2290 977 47,8019° 11,0119° 01.05.1947 31.12.2011
Tab. 2: Metadaten der Stationen Zugspitze und Hohenpeißenberg. Datenquelle: DWD 2012.
Die Temperaturmittel wurden durch die lineare Regression der entsprechenden Tagesmittel der beiden
Stationen auf 2000 m Seehöhe interpoliert. Die daraus abgeleiteten monatlichen Temperaturmittel für
die Klimanormalperiode 1961 bis 1990 sowie für den Zeitraum 1981 bis 2010 sind in Tab. 3 aufge-
führt. Mit Ausnahme des Monats September liegen alle Monatsmitteltemperaturen des Zeitraumes
1981-2011 über jenen von 1961-1990.
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahresmittel
1961-1990 -6,5 -6,4 -4,5 -1,4 3,1 6,1 8,4 8,2 6,1 2,8 -2,4 -5,2 0,7
1981-2010 -5,7 -6 -3,8 -0,6 4,1 7 9,4 9,3 6 2,9 -2,2 -4,9 1,3
Tab. 3: Monatsmittel der Lufttemperatur auf 2000 m für die Zeiträume 1961-1990 und 1981-2010 basie-
rend auf linearer Interpolation täglicher Temperaturmittel der Stationen Zugspitze (2964 m) und Hohenpei-
ßenberg (977 m). Datenquelle: DWD 2012.
1.5.3.6. Niederschlag
Das Untersuchungsgebiet befindet sich wie bereits beschrieben inmitten der von Ost nach West verlau-
fenden Gebirgsketten des Karwendelgebirges, die das Inntal im Großraum Innsbruck gegen Norden
hin abschirmen. Daher liegt es bei Nordwest- und Nordwetterlagen im Staubereich der anströmenden
Luftmassen, wodurch hohe Niederschlagssummen erreicht werden. Diese Wetterlagen treten am häu-
1. Einführung
29
figsten gegen Ende des Frühlings und während des Sommers auf. Auf diesen Zeitraum entfällt auch das
Niederschlagsmaximum (HENDL 1994). Nach FLIRI (1974) fallen im Gebiet um Iller-Isar 18,2% des
Jahresniederschlags während der Wintermonate, 22,1% im Frühling, 37,9% während des Sommers
und 21,9% im Herbst (FLIRI 1974). In den hochaufragenden Gipfelpartien fällt auch im Winter wäh-
rend Westwetterlagen staubedingt mehr Niederschlag. Folglich ist der Unterschied zwischen Winter-
und Sommerniederschlagsmenge in diesen Gebieten nicht so groß. Die Niederschlagsmenge entlang
der mitunter tief eingeschnittenen Talböden ist dagegen v.a. von der Ausrichtung der einzelnen Täler
abhängig. Ist ein Tal nach Norden hin geöffnet, ist mit größeren Niederschlagsmengen auch in den
Tallagen zu rechnen (HENDL 1994).
Im Umkreis von 5 km um das Untersuchungsgebiet befinden sich zwei Totalisatoren. Die Nieder-
schlagsmessstation Kastenalm liegt etwa 2,9 km Luftlinie nordwestlich auf 1230 m Seehöhe. Der Tota-
lisator im Halltal (Oberbergstollen) liegt etwa 3,2 km südlich des Untersuchungsgebiets auf 1610 m
Seehöhe. Die Metadaten der Messstationen sind in Tab. 4 aufgelistet.
Stationsname Stations ID Seehöhe [m] Geogr. Breite Geogr. Länge Seit Bis
Kastenalm 119354 1230 47,3711° 11,4369° 29.10.1991 31.12.2010 Halltal (Oberbergstollen) 119453 1610 47,3294° 11,4706° 08.10.1992 31.12.2010
Tab. 4: Metadaten der Niederschlagsmessstationen. Datenquelle: BMLFUW 2012.
An der Station Halltal (Oberbergstollen) fällt pro Monat im Mittel um etwa 23 mm mehr Nieder-
schlag (Tab. 5). Die relativ hohen jährlichen Niederschlagssummen, die entsprechend dem Klimatyp
C4sk 1500 mm übersteigen, werden vor allem aufgrund des erwähnten Nordstaus erreicht. Die im
Untersuchungsgebiet zu erwartende Niederschlagsmenge kann daher für das Wachstum von Bäumen
kein limitierender Faktor sein.
Station Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Summe
Kastenalm 110,6 101,2 121,1 118,6 130,8 172,7 190,8 196,0 126,3 97,9 113,4 110,8 1590,2
Halltal 134,7 123,6 166,3 144,2 141,8 181,1 217,9 214,4 140,5 112,4 145,7 144,6 1867,2
Tab. 5: Mittlerer Monatsniederschlag in mm an den Stationen Kastenalm und Halltal (Oberbergstollen) über
den Zeitraum von 1993 bis 2010. Datenquelle: Hydrographischer Dienst Tirol 2012.
1. Einführung
30
Abb. 15: Lage der meteorologischen Stationen, deren Zeitreihen für die Interpolation der Temperatur (Zug-
spitze, Hohenpeißenberg) und der Abschätzung des zu erwartenden Niederschlags (Kastenalm, Halltal) für
das Untersuchungsgebiet verwendet wurden. Hintergrund: Hillshade berechnet aus SRTM-Daten (JARVIS et
al. 2007).
1.5.3.7. Klimadiagramme
Die in Abb. 16 dargestellten Klimadiagramme der Stationen Kastenalm und Halltal (Oberbergstollen)
sollen den Jahresgang der Monatsmittel von Temperatur und Niederschlag stellvertretend für das Un-
tersuchungsgebiet wiedergeben. Beide Stationen können nach FLIRI (1974) dem Klimatyp C4sk zuge-
rechnet werden. Da an beiden Stationen keine Temperaturaufzeichnungen stattfinden, wurde die Luft-
temperatur auch hier auf die entsprechende Seehöhe interpoliert. Der Jahresgang von Niederschlag und
Temperatur als auch die Variabilität sollte im Untersuchungsgebiet ähnlich verlaufen. Das Nieder-
schlagsmaximum während der Sommermonate bei generell niedriger Niederschlagsvariabilität ist ty-
pisch für diesen Klimatyp. Die Wintertemperaturen könnten aufgrund der auftretenden Inversionen
1. Einführung
31
und der starken Abschattung der umliegenden Gebirgsketten für beide Stationen etwas überschätzt
sein.
Abb. 16: Klimadiagramme für die Niederschlagsmessstationen Kastenalm (a) und Halltal (Oberbergstollen)
(b). Die Lufttemperatur wurde durch die lineare Regression der täglichen Temperaturmittel der Stationen
Zugspitze und Hohenpeißenberg auf die entsprechende Seehöhe interpoliert und die Monatsmittel gebil-
det. Alle Mittelwerte beziehen sich auf den Zeitraum von 1993 bis 2010. Datenquelle: Hydrographischer
Dienst Tirol 2012, DWD 2012.
1.5.4. Kulturraum
1.5.4.1. Nutzungsgeschichte
Das Karwendelgebirge ist seit jeher aufgrund seiner Topographie und der vorherrschenden Witterungs-
lage nur spärlich besiedelt. Bis heute gibt es keine Möglichkeit das Karwendelgebirge mit dem PKW zu
queren. Im Inneren der Gebirgsgruppe befinden sich lediglich im Risstal ganzjährig bewohnte Dörfer,
Weiler und Einzelhöfe. Am Gebirgsrand liegen mehrere dauerhafte Siedlungen, von denen aus die
Almen und Hochleger in den einzelnen Tälern im Sommer bestoßen werden (STOLZ 1938, Karte
Karwendelgebirge (Nr. 26), KOMPASS-KARTEN 2011).
Vereinzelte Funde bezeugen eine Nutzung der Hochflächen innerhalb des Karwendelgebirges bereits in
der Vorgeschichte. Während der Römerzeit gehörte das Karwendel politisch zur Provinz Rätien im
römischen Reich. Einige Flurnamen, die dem Romanischen zugeordnet werden können, deuten auf
Weidewirtschaft noch vor der Einwanderung der Bajuwaren im Zuge der Völkerwanderung im Laufe
des 6. Jhd. und damit dem Aufkommen der deutschen Sprache hin. Der Ausdruck „Lavatsch“ (später
Lafatsch) entstammt beispielsweise dem romanischen Ausdruck „Lappa“, übersetzt „Klette“. Nachdem
die Bajuwaren die Gebiete um das Karwendel besiedelt hatten, übernahmen und erweiterten sie nach
STOLZ (1938) die bestehenden Weideflächen. Vor allem niedriger gelegene Nutzflächen weisen Flur-
namen mit deutscher Wurzel auf (z.B. Kastenalm) (STOLZ 1938).
Das Hinterautal wird um 1330 n.Chr. in Zusammenhang mit Weide- und Holznutzung zum ersten
Mal erwähnt. Einer Urkunde von 1587 n.Chr. nach befanden sich die Almen Laveis und Lafatsch
damals im Besitz der Stadt Hall. Die Laveiser Alm entspricht dem heutigen Lafatscher Hochleger, die
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0
50
100
150
200
250
Nie
ders
chla
g [m
m]
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Te
mp
era
tur
[°C
]
ba
1. Einführung
32
Lafatscher Alm wurde später zum Haller Anger umbenannt. Die tiefer gelegene Kastenalm befand sich
zu dieser Zeit im Besitz von Milser Bauern und hieß Milser Alm. Demnach wurden diese drei Almen
von Süden aus Hall- und Inntal über das Lafatscher Joch unterhalten. Da sich im Karwendel die po-
tenziell nutzbaren Flächen oft von 1000 bis 2000 m Seehöhe erstrecken, sind die Almen meist in Un-
ter-/Niederleger und Ober-/Hochleger gegliedert (STOLZ 1938).
1.5.4.2. Holznutzung seit dem Mittelalter
Der Bedarf an Grubenholz für das Salzbergwerk in Hall in Tirol konnte nicht im Halltal allein gedeckt
werden. Daher wurden geeignete Hölzer (bergmännisch „Stempel“) im Gleirsch-, Lafatscher- und Hin-
terautal geschlagen und über das Stempel- und Lafatscher Joch zum Bergwerk transportiert. Die gro-
ßen Mengen an Brennholz für den Salzsud wurden durch Hölzer aus dem Inntal und seinen Seitentä-
lern bis hinauf ins Engadin gedeckt. Diese wurden mittels Trift auf dem Inn flussabwärts nach Hall
bzw. flussaufwärts auf Schiffen transportiert (FINSTERWALDER 1937).
Über den Zustand der Wälder im Lafatschertal zu Zeiten des Bergbaus konnten keine genaueren An-
gaben aus der vorliegenden Literatur erhoben werden. Der mit dem lokalen Bergbau verbundene Be-
darf an Gruben- und Brennholz wurde jedoch wahrscheinlich durch lokale Waldbestände gedeckt. Aus
diesem Grund ist das Ausmaß des Rohstoffabbaus und der damit verbundene Grad der Entwaldung
ein wichtiger Aspekt für die Waldentwicklung. Auf Basis vorwiegend älterer Literatur soll ein kurzer
Überblick über die damaligen Aktivitäten gegeben werden.
1.5.4.3. Bergbau im Lafatschertal – „Silberner Hansl“
Zahlreiche verlassene Gruben sind stumme Zeugen aus einer Zeit, zu der das Lafatschertal deutlich
belebter war als heute. Vor allem der Bergzug zwischen Lafatschertal und Rossloch, Reps genannt (von
„Röpps“ für gebrochenes Gestein), erwies sich als durchaus ergiebige Erzlagerstätte (FINSTERWALDER
1937). Die Erze beinhalten vor allem Zinkblende und Bleiglanz, daneben auch Pyrit und Markasit
(SCHULZ 1982). Gesucht wurde zunächst wie in Schwaz nach Silber, wodurch das Gebiet auch den
Namen „Silberner Hansl“ erhielt. Nach WÖß (1936) war Silber ebenfalls im Erz enthalten. Bereits
1501 wird der Bergbau im Lafatschertal erwähnt. Da das Erzlager gemeinschaftliches Gut war, konnten
die Bergleute eigene Stollen unterhalten. Neben Bauern aus der Umgebung, erwarben auch Knappen
aus den umliegenden Gruben sowie die Fugger Schürfrechte. Der Vortrieb erfolgte mit Schlögel und
Eisen, zudem war auch das Feuersetzen eine gängige Methode. Bis Ende des 17. Jhd. wurden so insge-
samt etwa 10 km Stollen angelegt. Oberhalb des Melzer-Denkmales sind Überreste eines Gebäudes zu
finden, das nach WÖß (1936) zu Zeiten der Fugger als Schlafstätte für Knappen oder Hirten gedient
hat (WÖß 1936). MUTSCHLECHNER (1949) schreibt von ehemaligen Knappensiedlungen im Bereich
des Repskammes (MUTSCHLECHNER 1949). Entlang des Reps führte ein Saumpfad, auf dem das Erz
auf Maultieren abtransportiert wurde. Nach WÖß (1936) wurde auch im Bereich des Repsjoches ge-
schmolzen (oberhalb des Melzerdenkmales), im Nahbereich des hier behandelten Untersuchungsgebie-
1. Einführung
33
tes (innerhalb HALa). Die Metalle und auch Roherz wurden entweder über Scharnitz nach Bayern
gebracht oder über das Lafatscher Joch nach Hall transportiert. Ende des 17. Jhd. gab man den Berg-
bau weitgehend auf, lediglich lokal ansässige Bauern schürften weiterhin. Im Jahr 1840 entdeckte man
das Gebiet neu und versuchte mit Bohrern und Sprengmitteln Erz in größeren Mengen abzubauen
(WÖß 1936). Heute sind entlang der Reps ca. 150 Mundlöcher dieser alten Gruben bis in etwa
2100 m Seehöhe zu finden. Bis in die 1960er Jahre wurde oftmals versucht, den Erzabbau wieder auf-
zunehmen. Zuletzt wurde von der Bleiberger Bergwerksunion von 1951 bis 1963 mit Unterfahrungen
(Stefanie-Stollen) von der Kastenalm aus Erz geschürft. Der Abbau rentierte sich letztendlich aufgrund
der damals niedrigen Metallpreise und der hohen Löhne und Lohnnebenkosten nicht mehr. Momen-
tan ruht der Bergbau im Bereich der Kastenalm, die Lagerstätte hat mit einer Vererzung über mindes-
tens 1000 hm (Höhenmeter) aber nach wie vor Potenzial (FRIEDRICH 1964, SCHULZ 1982).
Über den Holzbedarf für das Schmelzen des Metalls sowie für die Gruben selbst, wird in der verwende-
ten Literatur keine nähere Angabe gemacht. Aufgrund der verbreiteten Landschaftsnamen, welche den
Wortteil „Kohler“ enthalten (Kohleralm, Kohlplatz, Kleine und Große Kohlerrinne) kann davon aus-
gegangen werden, dass der Waldbestand im Lafatschertal zu Zeiten des Bergbaus intensiv genutzt wur-
de.
1.5.5. Windwurf Frühjahr 2012
Bei einer Begehung des Untersuchungsgebietes am 02.06.2012 wurde festgestellt, dass etliche Bäume
innerhalb des lokalen Waldbestandes, wie auch innerhalb der beprobten Plots in der Zwischenzeit
entwurzelt wurden. Da vor allem gut gewachsene erwachsene Individuen betroffen waren, kann keines-
falls von einem „alltäglichen“ Ereignis ausgegangen werden. Auf einer gewonnenen Holzprobe mit
Waldkante waren noch keine Frühholzzellen ausgebildet. Aus diesem Grund muss dieses Ereignis vor
der Aktivierung des Kambiums (ca. Anfang bis Mitte Mai) eingetreten sein. Ferner lagen die umge-
stürzten Bäume z.T. auf Altschneeresten auf. Daraus kann geschlossen werden, dass sie nicht vor den
Wintermonaten, sondern wahrscheinlich eher danach umgeworfen wurden. Die entstandenen Auf-
schlüsse als auch die Bruchstellen an Stämmen und Ästen wirkten allgemein sehr frisch.
1. Einführung
34
Abb. 17: Aufnahmen vor (a und b) und nach dem Windwurf (c und d). Die in Abb. a) beschrifteten Individu-
en HALb-00 und HALb-02 in 1988 m Seehöhe wurden entwurzelt (Abb. c), das Individuum HALb-23 (Abb. b)
auf 1973 m stark beschädigt (Abb. d). Aufnahmen a) (Kurt Nicolussi, 12.07.2011) und c) (Thomas Zieher,
02.06.2012) vom Melzer Denkmal Richtung Westen, b) (Thomas Zieher, 28.09.2011) und d) (Thomas Zieher,
02.06.2012) von der Kleinen Kohlerrinne aus Richtung Osten.
Als mögliche Ursachen kommen nach Rücksprache mit dem zuständigen Förster Schneedruck und
Windwurf in Frage (pers. Mitteilung Helmut Lang, 10.07.2012). Aus genannten Gründen kann von
starken Windböen als Ursache ausgegangen werden. Bei einem Vergleich mit den Spitzenwindge-
schwindigkeiten der Station Zugspitze (2964 m) für den Zeitraum von Juli 2011 bis Ende Mai 2012
(Abb. 18) ist vor allem der Föhnsturm vom 28. und 29. April auffällig. An beiden Tagen wurden Spit-
zengeschwindigkeiten von ca. 175 km/h erreicht (DWD 2012). Auf der Station Patscherkofel
(2247 m) wurden 154 km/h gemessen, in Tälern wurden bis zu 89 km/h erreicht (ZAMG 2012). Al-
lerdings lagen alle entwurzelten Bäume hangabwärts gerichtet und damit entgegen der eigentlichen
Windrichtung. Der über das Lafatscher Joch anströmende Föhn könnte jedoch am oberhalb des Un-
tersuchungsgebietes gelegenen Hang einen abwärts gerichteten Rotor ausbilden, der die Position der
umgestürzten Bäume erklären könnte (pers. Mitteilung Hanns Kerschner, 11.07.2012).
1. Einführung
35
Abb. 18: Tägliche Windspitze sowie tägliche mittlere Windgeschwindigkeit an der Station Zugspitze. Daten-
quelle: DWD 2012.
0
40
80
120
160
200
Win
dges
chw
indi
gkei
t [k
m/h
]
182 202 222 242 262 282 302 322 342 362 17 37 57 77 97 117 137
Tagesnummer(Juli 2011 bis Mai 2012)
Tägliche Windspitze
Mittlere tägliche Windgeschwindigkeit
36
2. Methoden
37
2. Methoden
2.1. Dendrochronologie
2.1.1. Ursprung und Teilgebiete
Die moderne Dendrochronologie geht zurück auf Andrew E. Douglass, der zu Beginn des 20. Jhd. den
Einfluss von Sonnenflecken auf das Klima der Erde untersuchen wollte. Er ging davon aus, dass die
Jahrringbreite maßgeblich von der lokalen Niederschlagsmenge abhängt und erstellte in der Folge eine
erste Proxy-Zeitreihe aus Jahrringbreitenwerten. Schnell erkannte er die Anwendungsmöglichkeit der
Jahrringanalyse als jahrgenaue (u.U. saisonal aufgelöste) Datierungsmethode, die zunächst vor allem in
der Archäologie eingesetzt wurde. In Europa wurde die Jahrringanalyse Anfang der 1940er Jahre durch
Bruno Huber eingeführt (FRITTS 1976, CHERUBINI et al. 2004).
Heute können zahlreiche Forschungsrichtungen der Dendrochronologie unterschieden werden. Die
Dendrochronologie im engeren Sinne umfasst alle Teilgebiete, die Hölzer zum Zweck ihrer Datierung
untersuchen (z.B. Dendroarchäologie). Im weiteren Sinne werden der Dendrochronologie alle Teilge-
biete untergeordnet, die Jahrringe und Jahrringabfolgen für die Rekonstruktion früherer Umweltbe-
dingungen untersuchen. Diese Forschungsrichtung wird auch als Dendroökologie (mit den Teilgebie-
ten Dendroklimatologie, -glaziologie, -hydrologie, -geomorphologie, -chemie, etc.) bezeichnet (KA-
ENNEL & SCHWEINGRUBER 1995, SPEER 2010).
2.1.2. Zugrundeliegendes Prinzip – „Crossdating“
Das zentrale Prinzip der Dendrochronologie ist die Möglichkeit des sogenannten „Crossdating“. Da
Bäume des gleichen Standortes sehr ähnlichen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, bilden sie ver-
gleichbare Jahrringabfolgen aus. Wenn sich Jahrringserien mit unterschiedlichem Absterbedatum über
eine ausreichend lange Zeitspanne überlappen, können sie aufgrund dieser charakteristischen Abfolgen
relativ zueinander datiert werden. Diese Methode wird auf Basis verschiedener statistischer Kenngrö-
ßen mithilfe von Computerprogrammen angewendet. Anfänglich erfolgte dies vor allem visuell
(FRITTS 1976).
Wichtigste statistische Kenngrößen (nach SCHWEINGRUBER 1983, RINN 1996):
• Gleichläufigkeit (Vorzeichentest): Die Gleichläufigkeit ist ein Maß für die Überein-
stimmung der jährlichen (Jahrringbreiten-) Trends zweier Jahrringabfolgen. Sie wird
als Prozentsatz der gleichgerichteten Intervall-Trends angegeben.
• Weiserintervall-Gleichläufigkeit: Als Weiser-Intervall wird das zeitgleiche Auftreten
von signifikanten Zuwachsänderungen in der Mehrzahl der Jahrringserien beprobter
Individuen eines Standortes bezeichnet. Die Weiserintervall-Gleichläufigkeit be-
schreibt die prozentuelle Anzahl aller Intervalle gleicher Steigung.
2. Methoden
38
• Korrelationskoeffizient: Der Korrelationskoeffizient gibt die Ähnlichkeit zweier Zeit-
reihen anhand des linearen Zusammenhanges der Wertepaare wieder. Der Wertebe-
reich erstreckt sich von -1 (negativer Zusammenhang) bis 1 (positiver Zusammen-
hang). Standardisierte Jahrringserien weisen in der Regel höhere Korrelationen auf.
• t-Werte: Die t-Werte nach BAILLIE & PILCHER (1973; TV BP) und HOLLSTEIN
(1980; TV H) werden durch statistische Testverfahren (t-Test) bestimmt. Der Unter-
schied der beiden Kenngrößen besteht in der verwendeten Methode zur Trendberei-
nigung der Rohdaten. BAILLIE & PILCHER (1973) verwenden ein 5-jähriges gleiten-
des Mittel und den natürlichen Logarithmus. HOLLSTEIN (1980) zieht dafür den so-
genannten Wuchswert, den Logarithmus aus der Division der Jahrringbreite durch die
Jahrringbreite des Folgejahres heran.
• Cross-Date-Index: Der Cross-Date-Index ist eine Kombination aus t-Werten und der
Gleichläufigkeit.
2.1.3. Material
Als Ausgangsmaterial werden entweder Stammscheiben oder Bohrproben verwendet. Der augenschein-
liche Nachteil der Scheiben ist das Dahinscheiden des Baumes. Bohrkerne können in der Regel ohne
gröbere Verletzung des Baumes entnommen werden, bieten allerdings nur einen Teilausschnitt des
Stammquerschnittes. Proben können von lebenden Bäumen, aber auch von subfossilen Hölzern, sowie
aus Balken historischer Gebäude stammen (CHERUBINI et al. 2004).
2.1.4. Messung
Die wesentlichen Messparameter sind Jahrringbreite und Jahrringdichte. Vor allem die Messung der
Jahrringbreite gestaltet sich dabei relativ einfach. Die Stammscheiben oder Bohrkerne werden zunächst
mittels Bandschleifmaschine oder technischer Klinge bearbeitet, um die einzelnen Jahrringe besser
sichtbar zu machen. Anschließend werden die Breitenwerte mittels Binokular und Messtisch und spezi-
ellen Computerprogrammen gemessen und weiterverarbeitet (CHERUBINI et al. 2004).
2.1.5. Standardisierung
Um Jahrringdaten mit Temperaturzeitreihen vergleichen zu können, müssen die Jahrringserien stan-
dardisiert werden. Dieser Arbeitsschritt ist notwendig, um nicht klimatisch bedingte Einflüsse auf das
Wachstum von Bäumen zu isolieren und die dadurch verursachten niederfrequenten Trends zu entfer-
nen. Allem voran gilt es den altersbedingten Wachstumstrend (siehe 1.3.2.4.) zu eliminieren (FRITTS
1976). Dazu können zwei Formen der Standardisierung unterschieden werden. Nach erfolgter Stan-
dardisierung liegen die Jahrringserien als einheitslose Indices vor (SCHWEINGRUBER 1983, COOK et al.
1995).
2. Methoden
39
2.1.5.1. Individuelle Standardisierung – Curve Fitting Standardization
Bei der individuellen Standardisierung wird jede Jahrringserie separat standardisiert. Ziel ist es, nieder-
frequente Trends zu eliminieren und die einzelnen Jahrringserien auf ein vergleichbares Niveau zu
bringen. Dazu wird eine Ausgleichsfunktion, die je nach Fragestellung und Datenmaterial variiert, in
jede Jahrringserie eingepasst und in der Folge entfernt. Dabei wird jedoch nicht zwischen endogenen
biologischen und exogenen klimatischen Einflüssen auf das Wachstum von Bäumen unterschieden.
Diese Standardisierungsmethode wurde in erster Linie für lebende, eher junge Bäume entwickelt
(FRITTS 1976, SCHWEINGRUBER 1983).
2.1.5.2. RCS – Regional Curve Standardization
Die Rekonstruktion längerfristiger Klimatrends, die über die Länge der eingehenden Jahrringserien
hinausgehen, ist mit individuellen Standardisierungsmethoden nicht möglich. Die maximale Wellen-
länge der potenziell in Jahrringserien enthaltenen Trends wird durch die Serienlänge beschränkt. Ein-
facher ausgedrückt kann die Jahrringserie eines Baumes mit einer Lebensdauer von 500 Jahren nicht
den Klimatrend von 1000 Jahren widerspiegeln. Demnach ist die individuelle Standardisierung nicht
geeignet, da Trends, deren Wellenlänge die maximale Serienlänge überschreiten, dadurch entfernt
werden („segment length curse“, COOK et al. 1995, 229ff). Falls die Serienlänge der beprobten Indivi-
duen zudem stark variiert, kann der längerfristige klimabedingte Trend auch nur bedingt extrahiert
werden (COOK et al. 1995). Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurde die RCS-Methode
entwickelt. Die Grundidee ist, ein für Standort und Spezies charakteristisches Wachstumsmodell („Re-
gional Curve“) zu erstellen und damit das zu erwartende jährliche Dickenwachstum zu modellieren. Im
Falle eines unruhigen Verlaufs (z.B. aufgrund unzureichender Serienanzahl) muss dieses Modell z.B.
mittels Spline geglättet werden. Im Anschluss wird das (geglättete) Wachstumsmodell zum Entfernen
des altersbedingten Trends aus den einzelnen Jahrringserien verwendet. Längerfristige Trends, die sich
im allgemeinen Wachstumsniveau eines Baumes widerspiegeln, als auch höherfrequente Trends inner-
halb der Serie bleiben dadurch potenziell erhalten (BRIFFA & MELVIN 2010).
Regionale Wachstumskurven wurden in der Forstwirtschaft bereits vor mehr als 100 Jahren angewen-
det. Als eigene Standardisierungsmethode, die speziell auf den Erhalt langfristiger Klimatrends in Jahr-
ringserien abzielt, wurde die „regional curve standardization“ 1992 von BRIFFA et al. (1992, 1996)
eingeführt (BRIFFA & MELVIN 2010).
2.1.6. Dendroklimatologie
Ein Teil der vorliegenden Arbeit kann dem Teilgebiet der Dendroklimatologie zugeordnet werden.
Diese beschäftigt sich allen voran mit Jahrringen als Proxy-Archiv für Klimarekonstruktionen. Ein
zentraler Vorteil gegenüber anderen Archiven (z.B. Eisbohrkerne, Speläotheme, lakustrine Sedimentab-
lagerungen, etc.) ist die vergleichsweise sehr hohe Anzahl an Datenserien, die hohe und konstante zeit-
2. Methoden
40
liche Auflösung, sowie die jahrgenaue Datierung. Zudem kann die Jahrringbreite mit sehr einfachen
Mitteln gemessen werden (FRITTS 1976, HUGHES 2011).
Eine zentrale Annahme ist das bereits 1785 von James Hutton formulierte Uniformitätsprinzip. Es
wird davon ausgegangen, dass sich der Zusammenhang zwischen Umwelt und Proxy über die Zeit
nicht verändert. Die zugrundeliegenden physikalischen und biologischen Prozesse werden daher als
zeitlich konstant angesehen. Nur unter dieser Annahme ist es möglich Jahrringdaten als Proxy für
frühere Klimabedingungen zu verwenden (FRITTS 1976).
2.1.6.1. Skalierung der Jahrringbreitenindices
Falls das Wachstum der beprobten Individuen eines Standortes über eine ausreichend lange Zeitspanne
von einem limitierenden Faktor begrenzt wurde und damit ein in den Jahrringserien enthaltenes Kli-
masignal nahe liegt, können Jahrringdaten mithilfe eines statistischen Modells (Transferfunktion) oder
durch Skalierung mit der Einheit des Klimaelements kalibriert werden. Dabei wird die aufgebaute
Jahrringchronologie mit Zeitreihen von Beobachtungsdaten (z.B. Temperaturzeitreihe) in Verbindung
gebracht. Damit ist es möglich die Temperatur über die bestehenden instrumentellen Aufzeichnungen
hinaus zu rekonstruieren (FRITTS 1976).
2.2. Fernerkundung
2.2.1. Angewendete Methoden - Photogrammetrie
2.2.1.1. Prinzip
Unter Photogrammetrie (Bildmessung) versteht man jene Methoden der Fernerkundung, die über eine
bildhafte Wiedergabe des Untersuchungsobjektes Informationen zu dessen Geometrie und Inhalt erfas-
sen. Dazu wird die von der Erdoberfläche emittierte elektromagnetische Strahlung von einem Sensor
erfasst und anschließend in Bilddaten (Luft- oder Satellitenbild) weiterverarbeitet. Die Daten werden
meist mithilfe entsprechend ausgerüsteter Flugzeuge oder Satelliten gewonnen. In einem zweiten
Schritt ist es meist erforderlich, diese Daten zu entzerren, um durch Aufnahmesystem und Gelände
bedingte Verzerrungen auszugleichen und sie in ein geeignetes geodätisches Referenzsystem zu über-
führen (Orthofoto). Neben geometrischen Informationen kann auch der Inhalt der gewonnenen Bild-
daten ausgewertet werden (ALBERTZ 2007).
2.2.1.2. Klassifizierung von Orthofotos
Für den Vergleich von Orthofotos, die aus Bilddaten mit unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten
generiert wurden, ist es notwendig, diese zuvor auszuwerten. Im Gegensatz zur Bildinterpretation, bei
der Bildinhalte subjektiv durch den Bearbeiter manuell ausgewertet werden, ist die automatisierte digi-
tale Bildauswertung mehr oder minder objektiv und wiederholbar. Das Prinzip der multispektralen
2. Methoden
41
Klassifizierung beruht auf der Unterscheidung verschiedener Landoberflächen anhand ihrer spektralen
Eigenschaften. Im sogenannten Merkmalsraum liegen Messwerte derselben Klasse näher beisammen
und können dieser mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zugeordnet werden. Generell unterschei-
det man in überwachte und unüberwachte Klassifizierungsverfahren. Unüberwachte Klassifizierungs-
verfahren unterteilen den Merkmalsraum vollautomatisch in eine gewünschte Anzahl an Klassen. Diese
Verfahren können zur Vorbereitung einer überwachten Klassifikation verwendet werden. Diese wiede-
rum definiert die einzelnen Klassen im Merkmalsraum mithilfe vom Bearbeiter erstellter „Trainingsge-
biete“, die als charakteristisch für die gewünschten Objektklassen angesehen werden. Für die letztendli-
che Zuordnung einzelner Messwerte zu den entsprechenden Klassen können verschiedene Ansätze (z.B.
Maximum-Likelihood-, Minimum-Distance-, Quaderverfahren) verwendet werden (ALBERTZ 2007).
2.2.2. Angewendete Methoden - Laserscanning
2.2.2.1. Prinzip
Laserscanning ist eine aktive Fernerkundungsmethode, die auf der Abtastung von Oberflächen mithilfe
optomechanischer Scanner beruht. Dabei werden Laserpulse in Richtung der zu erfassenden Oberflä-
che abgegeben und jeweils ein oder mehrere reflektierte Signale aufgezeichnet. Das fundamentale Prin-
zip dabei ist stets die Messung der Laufzeit des Laserlichts. Daraus kann die Distanz („range“) zwischen
Scanner und der erfassten Stelle an der Oberfläche berechnet werden. Der ausgesendete Laserstrahl
weitet sich mit zunehmender Entfernung ähnlich einem Lichtkegel auf („beam divergence“). Die ge-
troffene Fläche wird als Abtastfleck („foot print“) bezeichnet. Da ein einzelner Laserstrahl somit nur ein
stark begrenztes „Gebiet“ abtasten kann, ist es notwendig, die Oberfläche mit möglichst vielen Laser-
pulsen ausreichend abzudecken und aufzunehmen. Für eine Ableitung der räumlichen Lage der einzel-
nen Punkte ist es erforderlich, Orientierung und Position des Sensors während der Datenaufnahme
genau zu verfolgen. Neben der Scaneinheit muss daher sowohl die sogenannte „inertial measurement
unit“ (IMU) als auch ein „global positioning system“ (GPS) mitgeführt werden. Als Ergebnis erhält
man eine Punktwolke, die die Oberfläche repräsentiert (BERALDIN et al. 2010, WEHR & LOHR 1999).
2.2.2.2. Generierung eines digitalen Geländemodells
Bezogen auf europäische Wälder dringen zwischen 30 und 65% der emittierten Laserstrahlen durch die
Vegetationsdecke und erreichen den Untergrund (HOSS 1997). Ein zentraler Vorteil von Laserscan-
ning ist damit die Erstellung von digitalen Geländemodellen in Gebieten mit Vegetation (KRAUS &
PFEIFER 1998). Der Einsatz von Laserscanning ist somit sehr gut für forstliche Fragestellungen geeig-
net. In Verbindung mit dem Oberflächenmodell können forstliche Parameter wie Biomasse, Über-
schirmungsgrad, Wuchshöhe oder Kronendurchmesser mit relativ einfachen Mitteln großflächig be-
stimmt werden (MAAS 2010). Voraussetzung dafür ist eine ausreichende Repräsentation des Unter-
grundes in der Punktwolke sowie geeignete Filterungsverfahren um Bodenpunkte zu identifizieren. In
2. Methoden
42
dieser Arbeit wurde das open-source Tool MCC-LIDAR verwendet, das auf dem Multiscale Curvature
Classification Algorithmus nach EVANS & HUDAK (2007) basiert (TINKHAM et al. 2011).
2.2.2.3. Einzelbaumextraktion
Für forstwirtschaftliche Fragestellungen, die mithilfe von Laserscan-Daten bearbeitet werden sollen, ist
es in der Regel notwendig, einzelne Individuen zu erkennen, abzugrenzen und verschiedene forstliche
Parameter abzuleiten. Für diese Aufgabenstellung können Punktdaten direkt (z.B. MORSDORF et al.
2003), oder daraus abgeleitete Derivate (z.B. SOLBERG et al. 2006) verwendet werden. Aufgrund der
geringeren Komplexität wurde in dieser Arbeit ein Algorithmus für Rasterdaten entwickelt, der auf
einem geometrischen Ansatz beruht.
3. Abschnitt Dendrochronologie
43
3. Abschnitt Dendrochronologie
3.1. Probengewinnung
Die Probengewinnung fand im Wesentlichen vom 11. bis inkl. 13. Juli 2011 statt. Am 28. September
wurde das Gebiet erneut begangen um fehlerhafte Proben zu ersetzen bzw. fehlende zu ergänzen. Wäh-
rend der drei Tage im Juli wurden, ähnlich wie in der von MOTTA et al. (2006) durchgeführten Unter-
suchung, Plots für die dendrochronologische Beprobung ausgewählt. Diese Methodik schien für die
Fragestellung gut geeignet, da vergangene als auch rezente Veränderungen an der Waldgrenze erfasst
werden können. Das Untersuchungsdesign von MOTTA et al. (2006) sieht vor, erwachsene Individuen
innerhalb von drei repräsentativen Plots von etwa 2000 m² Fläche zu beproben. Dabei sollte ein Plot
an der Baumgrenze, einer an der Waldgrenze und ein weiterer etwa 200 hm unterhalb der Waldgrenze
liegen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Plotgrößen von etwa 50x25 m gewählt. Da der Jungwuchs
oberhalb des geschlossenen Waldbestandes nur vereinzelt auftritt, konnte der entsprechende Plot nicht
eindeutig abgegrenzt werden. Die einzelnen Individuen stocken ausnahmslos innerhalb von Latschen-
bewuchs, der Schutz vor Wildverbiss zu bieten scheint. Im Lafatschertal treten Wildschäden aufgrund
der großen Wildpopulation verstärkt auf (pers. Mitteilung Helmut Lang, zuständiger Förster des Re-
viers Telfs, 26.06.2011). Die Proben mussten daher innerhalb eines etwa 300x300 m großen Areals
gewonnen werden. Die Eckdaten der einzelnen Plots sind in Tab. 6 ersichtlich.
Plot Seehöhe Exposition Mittlere
Hangneigung
Grundfläche
(m², unprojiziert)
Individuen (beprobt)
PICE LADE PCAB
HALa (Baumgrenze) 2000 - 2131 S bis SW 30° (300x300 m) 15 (11) 2 (2) 7 (3)
HALb (Waldgrenze) 1950 - 1999 SW 35° 1800 34 (27) 1 (1) 4 (2) HALc (Wald) 1820 - 1850 SW 37° 1250 20 (14) 22 (17) 26 (5)
69 (53) 25 (20) 37 (10)
Tab. 6: Metadaten zu den aufgenommenen Plots. Die mittlere Hangneigung sowie die Exposition wurden
mithilfe eines digitalen Geländemodells (Datenquelle: Amt der Tiroler Landesregierung, Abteilung Geoin-
formation) berechnet.
Plot HALa (Abb. 19) ist ein nach Süden bis Südwesten gerichteter, mäßig geneigter Hang, der nach
unten auf etwa 2000 bis 2050 m von dichtem Latschenbewuchs abgegrenzt wird. Nach oben begrenzt
ein Grat auf rund 2130 m dieses Areal, das großteils von alpinem Rasen bewachsen ist. Inselartig tritt
Latschenbewuchs auf, innerhalb dessen vereinzelt Jungwuchs aufkommt. Hauptsächlich sind Zirben
anzutreffen, untergeordnet kommen junge Lärchen und Fichten vor. Im unteren Hangbereich auf
rund 2000 m stocken einzelne erwachsene Zirben.
Plot HALb (Abb. 20) ist eine nach Südwesten gerichtete mäßig steile Felsrippe, die zur Kleinen Koh-
lerrinne im Westen hin in zwei Stufen etwa 3 m abbricht. Auf Höhe des Melzerdenkmales (1988 m)
geht diese Rippe in den darüber anschließenden Hang (HALa) über. Auf HALb stocken fast aus-
schließlich Zirben. Außer einer Anfang der 1980er Jahre abgestorbenen Lärche, die in der Kleinen
3. Abschnitt Dendrochronologie
44
Kohlerrinne liegt, sind lediglich vier jüngere Fichten eingestreut. Proben wurden entlang der Felsrippe
bis auf eine Seehöhe von etwa 1950 m auf einer Fläche von ca. 60x30 m gewonnen.
Plot HALc (Abb. 21) befindet sich im östlichen Randbereich des etablierten Waldes zwischen 1820
und 1850 m Seehöhe. Auf dem nach Südwesten gerichteten, mäßig steilen Hang stockt ein Karbonat-
Lärchen-Zirbenwald mit einigen, vor allem jungen Fichten. Der Untergrund ist unruhig und teilweise
mit Latschen bewachsen. Beprobt wurden vornehmlich Lärchen und Zirben auf einer Fläche von ca.
50x25 m.
Abb. 19: Positionen der auf Plot HALa aufgenommenen Individuen. Orthofoto und Höhenlinien: Amt der
Tiroler Landesregierung, Abteilung Geoinformation.
Um die einzelnen Individuen auch später im Gelände identifizieren zu können, wurden Stützpunkte
bzw. die Eckpunkte der Plots HALb und HALc per GPS-Gerät (Garmin GPSMAP 60CSx) eingemes-
sen. Daraufhin wurde jedes Individuum relativ zu diesen Referenzpunkten mit Maßbändern vermes-
sen. Die Lagegenauigkeit der Referenzpunkte liegt der Ungenauigkeit des GPS-Gerätes entsprechend
bei etwa ±5 m. Innerhalb der Plots HALb und HALc aufgenommene relative Positionen sind wesent-
lich genauer und weichen ggf. im Dezimeterbereich ab (Abb. 20 und Abb. 21). Aufgrund der Abstände
zueinander und dem daraus resultierenden auffälligen Muster, ließen sich die groß gewachsenen Indi-
viduen auch im Orthofoto erkennen. Die beprobten Individuen innerhalb des Plots HALa wurden
einzeln per GPS vermessen (Abb. 19).
3. Abschnitt Dendrochronologie
45
Abb. 20: Verortung der in Plot HALb aufgenommenen Individuen. Von 30 erwachsenen Individuen (inkl. der
abgestorbenen Lärche HALb-TOT) konnten Bohrproben entnommen werden (orange gekennzeichnet), der
Jungwuchs wurde mittels Triebzählung aufgenommen. Im Gelände wurden vier Stützpunkte mittels GPS-
Gerät (Garmin GPSMAP 60CSx) eingemessen (Lagegenauigkeit ca. ±5 m). Die Vermessung der einzelnen
Individuen erfolgte relativ zu den Stützpunkten per Maßband und ist damit in sich genauer (Größenordnung
Dezimeter). Die beiden etwa 3 m hohen Abbrüche zum östlichen Ausläufer der Kleinen Kohlerrinne sind mit
der Böschungs-Signatur eingezeichnet.
0 m 10 m 15 m 20 m 25 m
50 m
45 m
40 m
35 m
30 m
25 m
20 m
15 m
10 m
5 m
0 m
30 m
55 m
60 m
65 m
5 m
Standort: Hallerangerhaus
Aufnahmedatum: 12.07.2011
Exposition: SO
Durchschnittliche Hangneigung: 35°
Projektion: UTM 32T/WGS84
GPS-Genauigkeit: ca. ±5 m
Berg
Tal
N
Larix decidua
Pinus cembra
Picea abies
Pinus mugo
Probennahme
Totholz
Geländekante, Böschung
Unsicherheitsbereich GPS
1 m
5 m
2 m
Baumart
PICE
PCAB
LADE
7
2
0
34
4
1
27
2
1
JungwuchsbeprobtAnzahl
HALb-371964 m0686599 O5248324 N
HALb-001987 m0686649 O5248355 N
HALb-221968 m0686619 O5248347 N
HALb-321968 m0686601 O5248314 N
HALb-03
HALb-01
HALb-05
HALb-22
HALb-04
HALb-07
HALb-06
HALb-00
HALb-02
HALb-08
HALb-09
HALb-10
HALb-11
HALb-12 HALb-13
HALb-14
HALb-15
HALb-16
HALb-17
HALb-18
HALb-19
HALb-20
HALb-23
HALb-37
HALb-21
HALb-33 HALb-34
HALb-35
HALb-36
HALb-24
HALb-32HALb-31
HALb-30
HALb-29
HALb-27
HALb-28
HALb-25
HALb-26
HALb-TOT
Melzer Denkmal ca. 20 m; 1988 m.ü.A.
Kl
ei
ne
Ko
hl
er
ri
nn
e(
Os
t)
3. Abschnitt Dendrochronologie
46
Abb. 21: Verortung der in Plot HALc aufgenommenen Individuen. Von 36 erwachsenen Individuen (inkl. des
aufrecht stehenden Stammes der abgestorbenen Lärche HALc-65) konnten Bohrproben entnommen wer-
den (orange gekennzeichnet), der Jungwuchs wurde mittels Triebzählung aufgenommen. Nicht alle aufge-
nommenen erwachsenen Individuen wurden beprobt. Die Eckpunkte des Plots wurden mittels GPS-Gerät
(Garmin GPSMAP 60CSx) eingemessen (Lagegenauigkeit ca. ±5 m). Die Vermessung der einzelnen Individu-
en erfolgte relativ zu den Eckpunkten per Maßband und ist damit in sich genauer (Größenordnung Dezime-
ter).
Die Untersuchung sah die Beprobung lebender Individuen vor, nur in zwei Fällen wurde Totholz be-
probt (HALb-TOT, liegend; HALc-65, stehend). Um den Schaden am Baum so gering wie möglich zu
halten, wurden Bohrproben entnommen. Der verwendete Zuwachsbohrer, der auf eine Entwicklung
von Max R. Pressler aus dem Jahr 1866 zurückgeht (Pressler 1866), ermöglicht die Entnahme von
Bohrproben mit einem Durchmesser von 5 mm und maximal 400 mm Länge. In Fällen in denen diese
0 m 5 m 10 m 15 m 20 m
50 m
45 m
40 m
35 m
30 m
25 m
20 m
15 m
10 m
5 m
0 m
25 m
Standort: Hallerangerhaus
Aufnahmedatum: 13.07.2011
Exposition: SO
Durchschnittliche Hangneigung: 37°
Projektion: UTM 32T/WGS84
GPS-Genauigkeit: ca. ±5 m
Berg
Tal
N
P1 P2
P3 P4
1850 m0686525 O5248157 N
1849 m0686547 O5248147 N
1820 m0686493 O5248129 N
1820 m0686512 O5248110 N
Larix decidua
Pinus cembra
Picea abies
Pinus mugo
Probennahme
Totholz
Unsicherheitsbereich GPS
1 m
5 m
2 m
Baumart
PICE
PCAB
LADE
4
19
0
20
26
22
14
5
17
JungwuchsbeprobtAnzahl
HALc-03
HALc-53
HALc-51
HALc-46
HALc-45
HALc-44
HALc-34
HALc-33
HALc-32HALc-31
HALc-25
HALc-23
HALc-21HALc-19
HALc-17
HALc-16
HALc-15
HALc-13
HALc-12
HALc-09
HALc-06
HALc-60
HALc-59
HALc-57
HALc-54
HALc-61
HALc-05
HALc-58
HALc-55
HALc-50
HALc-49
HALc-48
HALc-40
HALc-38HALc-37
HALc-36
HALc-28
HALc-26
HALc-18 HALc-11
HALc-10
HALc-08
HALc-07
HALc-62
HALc-63
HALc-65
HALc-01
HALc-56
HALc-52
HALc-47
HALc-43
HALc-42
HALc-41
HALc-39
HALc-35
HALc-30HALc-29HALc-27
HALc-24
HALc-22
HALc-20
HALc-14
HALc-04
HALc-02
HALc-67
HALc-68
HALc-66
HALc-64
3. Abschnitt Dendrochronologie
47
Länge ausreichte, wurde das Individuum durchbohrt. Bei dickeren Individuen wurden gegenüberlie-
gend zwei Bohrkerne auf gleicher Höhe (Brusthöhe) entnommen.
Um den Zeitpunkt des Aufkommens zu erhalten, wäre eine Beprobung auf Höhe des Wurzelansatzes
notwendig. Der entnommene Bohrkern würde im Idealfall den ersten vom Individuum ausgebildeten
Jahrring enthalten und damit das Aufkommen relativ datieren. Aufgrund des Bohrhebels ist es aller-
dings nicht möglich auf Höhe des Wurzelansatzes zu beproben. Zudem ist der Stammquerschnitt
knapp über dem Wurzelansatz in der Regel unregelmäßig und nicht symmetrisch ausgebildet, wodurch
die Jahrringbreite verfälscht wird. Aus diesen Gründen wird die Beprobung in der Regel auf Brusthöhe
(etwa 1,2 m über dem Wurzelansatz) durchgeführt. In der Folge muss das Jahr des Aufkommens abge-
schätzt bzw. modelliert werden (Punkt 3.5.). In Hanglagen kommt es dazu aufgrund von mechani-
schen Belastungen (z.B. Schneedruck) des Öfteren zur Ausbildung von Reaktionsholz. Da durch die
Bildung von Reaktionsholz die Jahrringbreite verändert und damit das klimatische Signal überlagert
wird, werden Bohrproben gewöhnlich von der hangparallelen Seite entnommen (SCHWEINGRUBER
2001). Die Bohrkerne wurden einzeln in Bohrkernhülsen aus Karton aufbewahrt und an Ort und Stel-
le entsprechend beschriftet. Zudem wurden im Gelände folgende Parameter für jedes Individuum auf-
genommen und in einem vorgefertigten Datenblatt notiert:
• Absolute Position relativ zu den Eckpunkten des jeweiligen Plots
• Seehöhe (barometrisch; GPSMAP 60CSx)
• Spezies
• Bohrhöhe
• Stammdurchmesser auf Bohrhöhe
• Wuchshöhe
• Kronendurchmesser
• Kronenansatz
Wuchshöhe und Kronenansatz wurden wenn möglich mittels Inklinometer gemessen, der Kronen-
durchmesser mittels Zollstock bzw. Maßband. Im dichteren Bestand auf Plot HALc war dies allerdings
nur eingeschränkt möglich. Infolge dessen wurden diese Parameter oftmals geschätzt. Zusätzliche In-
formationen über Wuchsform, Dominanz, Kernfäule oder Schäden wurden im Datenblatt ergänzt.
Das Alter von Jungwuchs, der aufgrund seines geringen Alters nicht mittels Zuwachsbohrer beprobt
werden konnte, wurde mithilfe der Triebzählung bestimmt. Da ein Nadelbaum jährlich einen Trieb in
vertikaler Richtung (Apikalzuwachs) und dazugehörig ein seitliches Trieb-Paar ausbildet, kann über die
Zählung dieser Trieb-Paare auf das Alter des Individuums geschlossen werden (LEIBUNDGUT 1970).
Diese Methode ist allerdings ungenau, da sich nicht feststellen lässt wann der erste seitliche Trieb aus-
gebildet wurde. Mit fortschreitendem Alter wird es zudem schwieriger, die Trieb-Paare korrekt zu zäh-
len. In Plot HALc konnte aufgrund von Schäden nicht an allen jungen Fichten eine aussagekräftige
Triebzählung durchgefüht werden.
3. Abschnitt Dendrochronologie
48
3.2. Präparierung
Die Bohrkerne wurden zunächst im Jahrringlabor des Instituts für Geographie sortiert und auf Voll-
ständigkeit geprüft. Gebrochene Bohrkerne mussten sorgfältig zusammengesetzt und fixiert werden.
Für die Betrachtung unter dem Mikroskop war es notwendig, die Jahrringgrenzen entsprechend her-
vorzuheben. Dazu wurde der Bohrkern in einen Probenhalter eingespannt, befeuchtet und mit einer
technischen Klinge quer zur Ausrichtung der Tracheiden bearbeitet. Zur Verbesserung des Kontrasts ist
es üblich die Probe mit Kreidestaub einzureiben. Dieser dringt in die einzelnen Zellen ein und hebt
dadurch den Unterschied zwischen Früh- und Spätholzzellen hervor (SCHWEINGRUBER 1983).
3.3. Messung
Die Jahrringbreiten der präparierten Proben wurden während des Sommers und im Herbst 2011 mit-
tels Messtisch (Modell: Lintab V; 1 µm Messgenauigkeit) und Mikroskop (Modell: Olympus SZ60;
10- bis 63-fache Vergrößerung) gemessen. Der Schlitten des Messtisches ist manuell zu bedienen, die
Abgrenzung der einzelnen Jahrringbreiten erfolgt über einen externen Fußtaster. Das elektrische Signal
des Messtisches wird über die serielle Schnittstelle auf den PC übertragen und mit dem Programm
TSAP (Time Series Analysis and Presentation, RINN 1996) verarbeitet. Zusätzlich zur Jahrringbreite
wurden Frostringe (nach Zeitpunkt des Auftretens während der Vegetationsperiode) und Jahre mit
Druckholzausbildung dokumentiert. Sämtliche Bohrkerne wurden mindestens zweimal gemessen, um
Fehler von Beginn an auszuschließen. Da dieses Messprinzip jedoch auf dem visuellen Erkennen der
Jahrringgrenzen beruht, ist es dementsprechend subjektiv. Die Genauigkeit des Messtisches (10-3 mm)
kann nicht erreicht werden.
3.4. Kontrolle
Alle gemessenen Jahrringserien wurden mehrstufig auf ihre Vollständigkeit und Richtigkeit hin über-
prüft. Als mögliche Fehlerquellen kamen Messfehler und Jahrringausfälle in Frage. Serien, die vom
selben Individuum stammten, wurden zunächst auf ihren Verlauf hin geprüft, um Messfehler auszu-
schließen. Jahrringausfälle, wie sie unter extremen Bedingungen vorkommen können, konnten durch
einen anschließenden Vergleich mit bestehenden regionalen Zirben-, Lärchen- und Fichtenchronolo-
gien (vgl. NICOLUSSI 2006) aufgespürt werden. Zudem wurde aus ausgewählten Serien eine vorläufige
lokale Chronologie erstellt, die ebenso als Referenz diente. Dieser Vergleich erfolgte mit dem Pro-
gramm TSAP auf Basis der relevanten statistischen Werte als auch visuell. Um vor allem die visuelle
Kontrolle zu erleichtern, wurden die Serien mit einem Hochpassfilter (zentriertes 15-jähriges gleitendes
Mittel) standardisiert und damit auf eine einheitliche Skala gebracht. Die korrigierten Einzelserien
wurden anhand der Chronologien absolut datiert und je Individuum gemittelt. Um Datierungsfehler
und Jahrringausfälle endgültig auszuschließen, wurden alle gemittelten und datierten Serien zusätzlich
mit dem in der Dendrochronologie oftmals eingesetzten Programm COFECHA überprüft (HOLMES
3. Abschnitt Dendrochronologie
49
1983). Die Ergebnisse des Programms zeigten, dass alle Serien des Datensatzes mit einer minimalen
Serienlänge von 100 Jahren vollständig sind und korrekt datiert wurden. Jene Messreihen, die im Jahr
1821 keinen Jahrring enthielten, wurden jedoch meist als problematisch eingestuft. Dies begründet
sich darin, dass der eingefügte Messwert mit 10 µm (für das einfachere Erkennen eines eingefügten
Jahrrings) bis zu fünf Standardabweichungen unterhalb des Mittelwertes liegt. Die am weitesten zu-
rückreichende Serie (HALb-23) konnte aufgrund der nicht vorhandenen Referenz in den ersten Jahr-
zehnten von COFECHA nicht überprüft werden. Die kürzeren Serien weisen aufgrund der kürzeren
Segmentlänge geringere Korrelationen auf. In den meisten Fällen gelang jedoch eine Datierung relativ
zu den längeren Serien. Die verbleibenden Messreihen wurden ein weiteres Mal visuell kontrolliert.
3.5. Bestimmung des Aufkommens
Um den exakten Zeitpunkt des Aufkommens einzelner Individuen erfassen zu können, müsste die
Beprobung wie oben erwähnt auf Höhe des Wurzelansatzes - genauer in der Höhe des einsetzenden
Markes - erfolgen (MOTTA & NOLA 2001). Diese Höhe ist generell schwer bestimmbar und eine Pro-
bennahme aufgrund des Bohrhebels auch nicht möglich. Daher werden Bohrproben meist einheitlich
in Brusthöhe (ca. 1,2 m über dem Boden) gewonnen. Demzufolge kann lediglich das Alter in Brusthö-
he bestimmt werden, sofern der Kern in der Bohrprobe enthalten ist. Meist ist dies nicht der Fall, da
der Kern entweder verfehlt wurde oder das beprobte Individuum kernfaul war. Dementsprechend
musste die Anzahl der fehlenden Jahrringe zum Kern modelliert werden. Die fehlende Anzahl an Jahr-
ringen bis zum Wurzelansatz wurde mithilfe des Zusammenhanges zwischen Wuchshöhe und Kambia-
lalter extrapoliert. In den folgenden beiden Punkten wird das Vorgehen zur Modellierung des Kambia-
lalters sowie die Methodik zur Abschätzung der resultierenden Fehlerbereiche erläutert.
3.5.1. Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Kern („pith offset“)
Wurde der Kern bei der Beprobung verfehlt, ist es notwendig, die Anzahl der fehlenden Jahrringe zu
bestimmen. Dazu wurden die Proben zunächst in drei Kategorien unterteilt: a) Proben in denen der
Kern enthalten ist, b) Proben in denen der Kern nicht enthalten ist, die innersten Jahrringe jedoch
aufgrund einer erkennbaren Krümmung eine unmittelbare Nähe zum Kern vermuten lassen und c)
Proben, die weder den Kern beinhalten, noch eine Krümmung der innersten Jahrringe erkennen lassen
(vgl. MOTTA & NOLA 2001).
Proben der Kategorie a) bedurften keiner Korrektur. Für Proben der Kategorie b) musste zunächst die
Entfernung zum Kern mittels einer Schablone konzentrischer Kreise unterschiedlicher Radii bestimmt
werden. Unter der Annahme eines symmetrischen Wuchses lässt sich durch das Vergleichen der
Krümmung die Entfernung abschätzen. Da jedoch die Jahrringbreiten des fehlenden Teilstückes eben-
so unbekannt sind, müssen auch diese geschätzt werden. Unter Voraussetzung konstanter Wuchsbe-
dingungen kann angenommen werden, dass die fehlenden Jahrringbreiten den Werten der ersten in
der Bohrprobe enthaltenen Jahrringe ähneln. Um auszuschließen, dass eventuelle Ausreißer das Ergeb-
3. Abschnitt Dendrochronologie
50
nis beeinflussen, ist es für diese Abschätzung üblich, das Mittel der ersten fünf bis zehn Jahrringe zu
verwenden (BRÄKER 1981). Die Anzahl der fehlenden Jahrringe ergibt sich aus der Division des ge-
schätzten Abstandes zum Kern durch das Mittel der ersten fünf Messwerte je Bohrprobe. Dabei gilt
naturgemäß: je größer der Abstand zum Kern, desto ungenauer die errechnete Anzahl an fehlenden
Jahrringen zum Kern.
Abb. 22: Schema der Kernschätzung mit A- und
B-Proben; der Abstand zum Kern (x bzw. y) wird
mit einer Schablone abgeschätzt. Eigene Darstel-
lung.
Um die Unsicherheit dieser Modellierung angeben zu können, wurden A- und B-Proben von 19 Indi-
viduen bezüglich des modellierten Markalters in Brusthöhe miteinander verglichen (Abb. 22). Beide
Proben je Individuum wurden dabei in gleicher Höhe (Brusthöhe) gewonnen. Da die geschätzten Ab-
stände zum Kern x (A-Probe) und y (B-Probe) sowie das Mittel der ersten fünf gemessenen Jahrringe
von A- und B-Proben in der Regel differieren, stimmt auch die Anzahl der extrapolierten Jahrringe
zum Mark JMA und JMB nicht überein. Der Betrag der Differenz beider Alter wurde durch den mittle-
ren geschätzten Kernabstand geteilt und der Mittelwert aller 19 Individuen gebildet (Formel 3.5.1.-1).
Die zugrundeliegenden Daten sind in Tab. 7 angeführt.
�� = ∑ |������|� �
����
Probe
Ø JR-Breite
der ersten fünf JR [mm]
Kern-
schätzung [mm]
Extrapolierte
Jahrringe
Mittelwert der
Kernschätzungen [mm]
(�� + ��)
Differenz der fehlenden Jahr-
ringe |���� − ����|
Mittlerer Feh-
ler je Probe [JR/mm]
A B xi yi JMA JMB
HALa-01 0,79 1,33 2 7 3 5 4,5 2 0,44
HALa-05 1,07 0,75
15 5
14 7 10 7 0,70 HALa-07 1,54 0,53
15 15
10 28 15 18 1,20
HALa-09 2,2 2,01
17 6
8 3 11,5 5 0,43 HALa-15 0,62 0,51
5 0,5
8 1 2,75 7 2,55
HALb-00 0,47 2,32
5 10
11 4 7,5 7 0,93
HALb-05 0,45 0,61
2 7
4 11 4,5 7 1,56 HALb-25 1,62 0,98
10 9
6 9 9,5 3 0,32
HALb-27 2,13 1,65
8 15
4 9 11,5 5 0,43 HALc-01 0,93 1,44
25 30
27 21 27,5 6 0,22
HALc-02 1,63 0,48
20 17
12 35 18,5 23 1,24 HALc-14 1,43 1,43
12 14
8 10 13 2 0,15
HALc-20 2,46 2,07
20 5
8 2 12,5 6 0,48
HALc-24 0,93 1,05
27 20
29 19 23,5 10 0,43
A
B
3.5.1.-1
3. Abschnitt Dendrochronologie
51
HALc-29 0,94 1,56
22 7
23 4 14,5 19 1,31 HALc-39 2,59 1,43
20 7
8 5 13,5 3 0,22
HALc-48 1,36 0,77
35 15
26 19 25 7 0,28 HALc-55 1,02 0,96
11 14
11 15 12,5 4 0,32
HALc-62 0,74 0,8 16 2 22 3 9 19 2,11
Mittlerer Fehler dM:
0,81
Tab. 7: Datengrundlage zur Berechnung des mittleren Fehlers bei der Modellierung der fehlenden Jahrringe
zum Kern. Durch den Vergleich der A- und B-Proben von 19 Individuen konnte die mittlere Abweichung der
Anzahl an Jahrringen pro Längeneinheit [JR/mm] ermittelt werden.
Die mittlere Abweichung dM für die Modellierung des Markalters in Brusthöhe beträgt 0,81 Jahrringe
pro mm. Dieser Mittelwert wurde für alle nicht kernfaulen Proben herangezogen und mit den jeweili-
gen geschätzten Kernabständen multipliziert. Die resultierende Anzahl an Jahrringen gibt den Fehler-
bereich der Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Kern an. Diese Methode kann allerdings nur
angewendet werden, wenn der Abstand zum Kern abschätzbar ist. Dazu muss die Krümmung ausrei-
chend erkennbar sein.
Bei Proben der Kategorie c), die aufgrund von Kernfäule o.ä. unvollständig sind, kann die Krümmung
zumeist nicht ausreichend nachvollzogen werden. Der Abstand z zum Kern kann in diesem Fall durch
Subtraktion der kumulierten gemessenen Jahrringbreite JBkum vom Radius r des jeweiligen Individuums
abzüglich der Rindenbreite bR errechnet werden (Abb. 23, Formel 3.5.1.-2). Voraussetzung ist Annah-
me eines symmetrischen Wuchses. Für die Bestimmung des Stammdurchmessers (bzw. des Radius r)
wurde der im Gelände erhobene Stammumfang auf Beprobungshöhe herangezogen. Die Breite der
Rinde muss abgezogen werden, da sie nicht in der kumulativen Jahrringbreite JBkum enthalten ist. Für
Lärchen wurde eine mittlere Rindenbreite von 15 mm, für Zirben ein Wert von 10 mm angesetzt.
Diese Werte entsprechen in etwa der Breite der in den Bohrproben teilweise enthaltenen Rinde der
beiden Spezies.
� = � − ����� − !
Abb. 23: Schema der Kernschätzung bei kernfau-
len Individuen. Da der Kernbereich fehlt, muss
die Anzahl der Jahrringe für den fehlenden Ab-
stand z zum Kern abgeschätzt werden. Der Ab-
stand z wird durch Subtraktion der kumulierten
gemessenen Jahrringbreite JBkum vom Radius r
des jeweiligen Individuums abzüglich der Rin-
denbreite bR berechnet. Eigene Darstellung.
3.5.1.-2
3. Abschnitt Dendrochronologie
52
Der Zusammenhang zwischen Jahrringbreite JB und Kambialalter KA kann gut mithilfe der sogenann-
ten Hugershoff-Funktion, eine Kombination aus Polynom- und Exponentialfunktion (Formel 3.5.1.-
3), beschreiben werden (Abb. 24, a).
��#$%& = ' ∗ $%) ∗ *+∗,� + � Anhand der kumulativen Funktion (Abb. 24, b) kann bei bekanntem Abstand z zum Kern näherungs-
weise auf die Anzahl der fehlenden Jahrringe geschlossen werden (BRÄKER 1981). Für diese Abschät-
zung wurde die Mittelkurve eines bestehenden Datensatzes aus 337 Hochlagen-Zirben verwendet, die
ebenfalls auf Brusthöhe beprobt wurden (vgl. BÜNTGEN et al. 2011). Mit dieser Methode kann jedoch
naturgemäß nur das ungefähre Kambialalter errechnet werden.
Abb. 24: Alterstrend von PICE in Brusthöhe an Waldgrenzstandorten. Mittelkurve aus 337 Serien von Hoch-
lagen-Zirben (grün), überlagert mit entsprechender Hugershoff-Funktion (rot) (a) und kumulative Huger-
shoff-Funktion (b). Mithilfe der Funktion kann die jährliche Jahrringbreite JB in Abhängigkeit des Kambialal-
ters KA modelliert werden. Datenquelle: Kurt Nicolussi (vgl. BÜNTGEN et al. 2011).
Für die Fehlerabschätzung der Modellierung der aufgrund von Kernfäule fehlenden Jahrringe wurde
die Standardabweichung des Alters auf Brusthöhe in Abhängigkeit der kumulativen Jahrringbreite
herangezogen. Als Datengrundlage dienten 60 Jahrringserien von in Brusthöhe beprobten Hochlagen-
Zirben, die allesamt den Kern beinhalten (vgl. BÜNTGEN et al. 2011). Damit konnten das mittlere
Alter und die entsprechende Standardabweichung in Abhängigkeit der kumulativen Jahrringbreite
berechnet werden. Je Probe der Kategorie c) wurden diese Werte individuell für die errechnete fehlende
Länge zum Kern berechnet.
3.5.2. Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Wurzelansatz
Durch die Beprobung auf Brusthöhe bleiben die bis zum Erreichen der Beprobungshöhe gebildeten
Jahrringe unberücksichtigt. Um das Jahr des Aufkommens zu erhalten, müssen die Jahrringe bis zum
Wurzelansatz modelliert und vom datierten Markalter auf Beprobungshöhe abgezogen werden. Der aus
den im Gelände erhobenen Daten abgeleitete Zusammenhang zwischen Höhenwachstum und Kam-
bialalter steigt in den ersten Dekaden des Wachstums exponentiell an (Abb. 25). Die resultierende
Funktion (Formel 3.5.2.-1) weist ein Bestimmtheitsmaß von 0,77 auf.
0 100 200 300 400 500
Kambialalter [a]
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
Jahr
ringb
reite
[m
m]
0 100 200 300 400 500
Kambialalter [a]
0
100
200
300
400
Kum
ula
tive
Ja
hrr
ing
brei
te [m
m]
a) b)
JB(KA) = 0,19 KA0,69 * e
-0,02 KA + 0,46
3.5.1.-3
3. Abschnitt Dendrochronologie
53
Abb. 25: Empirischer Zusammenhang
zwischen Wuchshöhe und Kambialalter.
Aufgetragen sind die im Gelände erho-
benen Daten bis zu einer Wuchshöhe
von 5 m (n=39). Triebzählungen wurden
um fünf Jahre korrigiert.
WH = 1,9613 ∗ $%�,4567
WH steht für die Wuchshöhe, die in Abhängigkeit des Kambialalters KA berechnet werden kann. Über
diesen empirischen Zusammenhang können die fehlenden Jahrringe zwischen Wurzelansatz und Be-
probungshöhe modelliert werden. Da im Untersuchungsgebiet kaum Lärchenjungwuchs auftritt, ist
dieser Zusammenhang für Lärchen nicht bekannt. Folglich wurde als Näherung ebenfalls die gezeigte
Funktion verwendet.
Um die Qualität dieses empirischen Zusammenhangs abschätzen zu können, wird ein Vergleich mit
Angaben aus der Literatur angestellt. MOTTA & DOTTA (1994) errechneten die mittlere Zeitdauer, die
von Zirben und Lärchen an Waldgrenzstandorten benötigt wird, um eine Wuchshöhe von 0,5 m zu
erreichen. Demnach beträgt das mittlere Alter für eine Wuchshöhe von 0,5 m 19,6 Jahre für Zirben
und 11,8 Jahre für Lärchen. Mit dem hier verwendeten empirischen Zusammenhang entspricht eine
Wuchshöhe von 0,5 m einem Alter von 12,8 Jahren. Demnach würden Zirben um etwa sieben Jahre
unterschätzt und Lärchen um ein Jahr überschätzt. Ungeachtet dessen können damit die fehlenden
Jahrringe zum Wurzelansatz (Kambialalter auf Beprobungshöhe) näherungsweise berechnet werden
(Formel 3.5.2.-2).
KA = : ;<�,=5�>
?,@ABC
Das mittlere Alter auf Brusthöhe (WH von 1,2 m) beträgt damit 25,6 Jahre. Für die Abschätzung des
damit verbundenen Fehlers wurde die Standardabweichung des Kambialalters von Bäumen, die gerade
eine Wuchshöhe zwischen 1,0 und 1,3 m (für auf Brusthöhe beprobte Individuen) bzw. 0,2 bis 0,5 m
(bei Probennahme auf niedrigerer Höhe) erreicht hatten verwendet. Die Berechnung erfolgte mithilfe
der von KAUFMANN (2003) erhobenen Daten. Die resultierende Standardabweichung des erhobenen
Alters beträgt 5,29 Jahre auf Brusthöhe (n=43) und 2,67 Jahre auf etwa 0,35 m (n=428).
0 20 40 60 80 100Kambialalter
0
100
200
300
400
500
Wuc
hshö
he [c
m]
3.5.2.-2
3.5.2.-1
3. Abschnitt Dendrochronologie
54
Für Triebzählungen stellte KAUFMANN (2003) fest, dass zur gezählten Anzahl an Trieb-Paaren im
Mittel fünf Jahre (4,7 ±1,7 a) aufaddiert werden müssen, um das korrekte Alter zu erhalten. Der
Fehlerbereich der korrigierten Triebzählungen wird mit 1,7 Jahren angenommen. Tab. 8 gibt einen
Überblick über die Anzahl der modellierten Jahrringe zum Kern bzw. zum Wurzelansatz sowie der
jeweilige mittlere Fehler je Probenkategorie.
Kategorie Anzahl Mittlere Anzahl an JR (modelliert) Mittlerer Fehler [a]
zum Kern zur Wurzel gesamt zum Kern zur Wurzel gesamt
a) mit Kern 11 - 16,6 16,6 - 3,6 3,6 b) ohne Kern 60 11,7 22,5 34,2 5,0 4,7 9,7
c) kernfaul 12 180,7 27,5 208,2 43,8 5,3 49,1 Triebzählungen 22 - - - - - 1,7
Tab. 8: Mittlere Anzahl an fehlenden Jahrringen (modelliert) und mittlerer Fehler der Altersbestimmung je
Probenkategorie.
3.5.3. Standardisierung der Jahrringserien
Da es für die Beantwortung der Frage nach der Abhängigkeit der Jahrringbreite von der Temperatur
notwendig war, langfristige Klimatrends zu erhalten, kam nur die RCS-Methode in Frage. Der poten-
ziell über ca. 300 Jahre enthaltene Trend, der unter anderem von der stark variierenden Serienlänge
(Tab. 9) verzerrt wird, kann damit besser extrahiert werden.
Spezies Proben-anzahl
Minimale Serienlänge [a]
Maximal Serienlänge [a]
Mittlere Serienlänge [a]
Standard-abweichung [a]
PICE 46 35 318 137 68,5 LADE 18 126 280 247 38,4 gesamt 64 35 318 168 79,1
Tab. 9: Metadaten der für die RCS-Methode verwendeten Jahrringserien.
Die für die RCS-Methode benötigte regionale Wachstumskurve (Regional Curve) wird durch Mitte-
lung aller Jahrringserien der gleichen Spezies, sortiert nach Kambialalter (erstes Wachstumsjahr = Jahr
1) errechnet. Sie gibt den standortspezifischen Alterstrend wider. Da die Wachstumskurve auch mit der
Beprobungshöhe variiert, kamen dazu lediglich Jahrringserien von Individuen, die auf Brusthöhe (zwi-
schen 0,8 und 1,4 m; PICE: 46 Serien, LADE: 18 Serien) beprobt wurden, in Frage. Aufgrund der zu
geringen Probenanzahl blieb die Fichte unberücksichtigt. Um die Position von Proben, bei denen der
Kern verfehlt wurde, relativ zum Markalter auf Brusthöhe zu korrigieren, musste der jeweilige model-
lierte Anzahl an fehlenden Jahrringen (Punkt 3.5.1.) berücksichtigt werden. Nach ESPER et al. (2009)
hat dieser Abstand keine Auswirkungen auf das Ergebnis der Standardisierung mittels regionaler
Wachstumskurve. Vor dem Hintergrund der relativ geringen Probenanzahl ist jedoch davon auszuge-
hen, dass die Form der Wachstumskurve sehr wohl durch die Berücksichtigung des Kernabstandes
beeinflusst wird (BRIFFA & MELVIN 2010).
Die Standardisierung erfolgte mithilfe des Programms TomB1, das verschiedene Varianten der RCS-
Methode implementiert hat. Das empirische Wachstumsmodell wurde unter Berücksichtigung der
Kernabstände mithilfe einer variablen Splinefunktion geglättet. Die Flexibilität der verwendeten Spli- 1 Autor: Thomas M. Melvin, University of East Anglia, Norwich/UK.
3. Abschnitt Dendrochronologie
55
nefunktion verringert sich mit zunehmendem Kambialalter. Damit wird gewährleistet, dass sie wäh-
rend der Jugendphase ausreichend flexibel ist, um dem bewegten Verlauf folgen zu können. Dagegen
sind im fortgeschrittenen Alter keine großen Änderungen (insbesondere kein Zunehmen der Jahrring-
breite) des bauminhärenten Alterstrends zu erwarten. In diesem Altersabschnitt soll die Splinefunktion
dem Verlauf mit zunehmender Steifigkeit nur noch bedingt folgen (MELVIN et al. 2007).
3.6. Ergebnisse
Um die eingangs gestellten Fragen beantworten zu können, wurden die im Gelände gewonnenen Da-
ten wie beschrieben aufbereitet und nach verschiedenen Gesichtspunkten ausgewertet. In den folgen-
den Punkten sollen nach einem Überblick über das aufbereitete Datenmaterial diese Fragestellungen
anhand der Ergebnisse diskutiert und beantwortet werden.
3.6.1. Ausgewertete Jahrringdaten - Übersicht
Insgesamt wurden an den Bohrproben von 83 Individuen 12.014 Breitenwerte gemessen. Lediglich die
Serien eines Individuums (HALb-26; weniger als 100 Jahrringe) konnten nicht weiter verwendet wer-
den, da aufgrund auskeilender Jahrringe keine eindeutigen Messungen möglich waren. Tab. 10 gibt
einen Überblick über relevante Mittelwerte des gewonnenen Datenmaterials vor der Standardisierung.
Die Anzahl der zugrundeliegenden Jahrringserien (n) in den beiden rechten Spalten ist ident und dient
lediglich der besseren Lesbarkeit.
Plot Seehöhe Mittlere Jahrringbreite [mm], (n) Mittlere Serienlänge, (n)
PICE LADE PCAB PICE LADE PCAB
HALa (Baumgrenze) 2000 - 2131 1,29 (11) 1,22 (2) 1,10 (3) 65,6 (11) 14,5 (2) 29,0 (3) HALb (Waldgrenze) 1950 - 2000 1,12 (27) 0,39 (1) 1,23 (2) 120,7 (27) 248 (1) 51,5 (2) HALc (Wald) 1800 - 1850 0,91 (14) 0,58 (17) 1,10 (5) 179,8 (14) 247,2 (17) 154,4 (5)
1,09 (52) 0,63 (20) 1,13 (10) 124,9 (52) 223,9 (20) 96,2 (10)
Tab. 10: Mittlere Jahrringbreite und Serienlänge je Spezies bzw. Plot.
Die mittlere Jahrringbreite der beprobten Zirben liegt mit 1,09 mm bei 52 Datenserien etwas höher als
der Wert von 0,94 mm, den NICOLUSSI (1990) für Hochlagenzirben in den Ötztaler Alpen angibt.
Zur mittleren Jahrringbreite der einzelnen Plots bleibt neben der z.T. geringen Probenanzahl zu be-
merken, dass das Alter bzw. die Anzahl der ausgebildeten Jahrringe der Individuen unberücksichtigt
bleibt. Da beprobte Individuen der oberen Beprobungsareale (HALa, HALb) generell jünger sind als
jene des unteren Plots (HALc), muss auch ihr gegenwärtiges Jahrringbreitenmittel dementsprechend
höher sein. Dies begründet sich durch den stärkeren Einfluss der Jugendphase, in der grundsätzlich
höhere Zuwächse erzielt werden. Demnach geben diese mittleren Breitenwerte (v.a. bei der Zirbe)
keinen Trend zu höheren Wachstumsniveaus in höheren Lagen wider, sondern verdeutlichen lediglich,
dass höher gelegene Bäume innerhalb des Untersuchungsgebietes tendenziell jünger sind. Auch die
mittlere Serienlänge, die mit der Seehöhe signifikant abnimmt, unterstreicht diese Aussage. Dabei muss
allerdings beachtet werden, dass die Altersverteilungen der drei Spezies innerhalb der Plots stark variie-
3. Abschnitt Dendrochronologie
56
ren und die Serienlänge nicht die gesamte Lebensdauer des jeweiligen Individuums widergibt. Zudem
waren in erster Linie ältere Zirben meist kernfaul, was die Serienlänge zusätzlich verringert.
3.6.2. Raumzeitliche Entwicklung von Baum- und Waldgrenze im Lafatschertal
Um den postulierten Zusammenhang zwischen der Höhenlage der Baumgrenze und der Temperatur
nachzuweisen, wurde die Entwicklung der Baumgrenze entsprechend der damit verbundenen Definiti-
onen einer Mindesthöhe für erwachsene Individuen rekonstruiert. Es galt, jenen „Zeitpunkt“ zu be-
rechnen zu dem das jeweils höchstgelegene Individuum eine Wuchshöhe von 2 m erreichte. Dies er-
folgte mithilfe des in Punkt 3.5.3. beschriebenen Zusammenhangs von Kambialalter und Wuchshöhe.
Die Entwicklung der (klimatischen) Waldgrenze wurde mithilfe der Abschätzung von ELLENBERG
(2010) für das Untersuchungsgebiet modelliert (siehe unten). Der Vergleich beider Ergebnisse soll
zeigen, ob die aktuelle Baumgrenze in günstigen klimatischen Phasen anstieg.
3.6.2.1. Gegenwärtige Höhenlage der Baumgrenze
Die gegenwärtige Höhenlage der Baumgrenze wird gemäß der eingangs beschriebenen Definition
durch das höchstgelegene erwachsene Individuum (Wuchshöhe ≥2 m) bestimmt. Abb. 26 zeigt die
Wuchshöhe der aufgenommenen Individuen aufgetragen gegen ihre Höhenlage. Allgemein ist eine
Abnahme der Wuchshöhe in Abhängigkeit der Seehöhe erkennbar (vgl. TRANQUILLINI 1981, PAUL-
SEN et al. 2000). Zudem ist erkennbar, dass auch die obersten Bäume die gemäß der Definition eines
erwachsenen Baumes notwendigen 2 m Wuchshöhe bereits überschritten haben. Demnach liegt die
Baumgrenze derzeit auf Höhe des höchsten im Gelände aufgefundenen Baumes. Die junge Zirbe mit
der Kennung HALa-05 stockt auf 2118 m knapp unterhalb des Grates. Nördlich des Grates befinden
sich zwei weitere junge Zirben auf etwa derselben Höhe, die jedoch geländebedingt unerreichbar waren
und nicht beprobt werden konnten.
3. Abschnitt Dendrochronologie
57
Abb. 26: Wuchshöhe der aufgenommenen Individuen in Abhängigkeit der Höhenlage. Auch das höchstgele-
gene Individuum (HALa-05) hat die gemäß der Definition eines erwachsenen Baumes notwendigen 2 m
Wuchshöhe (graue Linie) bereits überschritten und bildet damit aktuell die Baumgrenze.
In Tab. 11 ist die mittlere Wuchshöhe der zehn höchstgewachsenen Individuen je Plot aufgelistet. Die
mittlere Wuchshöhe nimmt nach oben hin jeweils etwa um die Hälfte ab. Diese Tatsache unter-
streicht, dass die angesprochenen Individuen der Plots HALa und HALb zumindest in jüngerer Ver-
gangenheit am Limit der ökologischen Amplitude operierten.
Plot mittlere Wuchshöhe [m] SD [m]
HALa 6,24 2,83 HALb 11,78 1,63
HALc 20,30 1,06 Tab. 11: Mittlere Wuchshöhe und Standardabweichung
(SD) der zehn höchstgewachsenen Individuen je Plot.
3.6.2.2. Rekonstruktion der Höhenlage der Baumgrenze
Um nun die raumzeitliche Entwicklung der Baumgrenze in der Vergangenheit nachvollziehen zu kön-
nen, musste das mittlere Alter, in dem ein Baum eine Wuchshöhe von 2 m (gemäß der Definition
eines erwachsenen Baumes) erreichte, berechnet werden. Dafür wurde der in Punkt 3.5.3. beschriebene
Zusammenhang zwischen Wuchshöhe und Kambialalter verwendet (Formel 3.5.2.-1). Im Durch-
schnitt ist ein Baum mit einer Wuchshöhe von 2 m demnach 38 Jahre alt. Zusätzlich muss der kumu-
lative Fehler aus der Modellierung des Aufkommens der einzelnen Individuen berücksichtigt werden.
Dieser setzt sich aus dem Fehler der Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Kern (Punkt 3.5.1.)
und dem Fehler der Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Wurzelansatz (Punkt 3.5.2.) zusam-
men.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Wuchshöhe [m]
1800
18501950
2000
2050
2100
2150
Höh
enla
ge [m
ü.A
.]
HALa
HALb
HALc
3. Abschnitt Dendrochronologie
58
Abb. 27 zeigt die Lebensdauer der beprobten Individuen sortiert nach ihrer Höhenlage. Nach oben hin
ist zudem die raumzeitliche Entwicklung der Baumgrenze aufgetragen. Zu beachten ist, dass sich Serien
gleicher Standorthöhe überlagern und nicht alle aufgenommenen Individuen im Diagramm einwand-
frei erkennbar sind. Zudem ist die Ordinatenachse zwischen 1850 und 1950 m gebrochen, da inner-
halb der 100 hm kein Baum angesprochen wurde.
Die Serien aus Plot HALc zwischen 1820 und 1850 m zeigen hinsichtlich der Altersstruktur einen
weitgehend homogenen Bestand, wie er für einen etablierten, naturnahen Wald zu erwarten ist. Der
Bestand auf Plot HALb ist durchschnittlich jünger und weist eine deutlich unregelmäßigere Alters-
struktur auf. Innerhalb des Plots HALb ist eine Aussage über die raumzeitliche Entwicklung der
Baumgrenze nicht sinnvoll, da ihre Höhenlage während des gesamten Holozäns in etwa diesem Hö-
henbereich erwartet werden kann.
Um das Jahr 1822 (±9,4 a) lag die Baumgrenze auf 2001 m (HALa-14). Etwa 90 Jahre später befand
sich der höchstgelegene erwachsene Baum (HALa-08) im Jahr 1894 (±5,3 a) auf 2042 m. Nach weite-
ren 58 Jahren stieg die Baumgrenze um das Jahr 1952 (±9,9 a) auf 2050 m (HALa-09). Die im Jahr
2011 aufgenommene Obergrenze besteht seit etwa 1991 (±9,0 a) und liegt auf 2118 m (HALa-05).
Wie alle oberhalb von 2000 m (HALa) aufgenommenen Individuen stockt auch diese junge Zirbe
innerhalb von Latschen. Das Jahr ihres Aufkommens wurde entsprechend der in Punkt 3.5. beschrie-
benen Vorgehensweise modelliert und datiert um 1953. Der kumulative Fehler dieser Modellierung
beträgt ±9,0 Jahre.
3. Abschnitt Dendrochronologie
59
Abb. 27: Raumzeitliche Entwicklung der Baumgrenze. Ein Anstieg der Baumgrenze erfolgt in jenem Jahr, in
dem das jeweils höchstgelegene Individuum eine Wuchshöhe von 2 m erreicht (nach 38 Jahren). Die Zeit-
räume, in denen die Baumgrenze anstieg bzw. stagnierte stimmen mit klimatischen Gunst- bzw. Ungunst-
phasen überein.
Kritisch muss bei dieser Vorgehensweise angemerkt werden, dass die Position der Baumgrenze lediglich
am obersten erwachsenen Baum festgemacht wird. Nach der verwendeten Definition der Baumgrenze
ist die gewonnene Aussage berechtigt, andere Definitionen (die von Baumgruppen ausgehen) wären
hier nicht anwendbar. Zudem ist der „Zeitpunkt“ zu dem ein Individuum eine Wuchshöhe von 2 m
erreicht und damit als erwachsener Baum angesehen wird, nur mit einer gewissen Unsicherheit be-
stimmbar. Da bei der Berechnung dieses Zeitpunktes von unveränderlichen Wachstumsbedingungen
ausgegangen wird, bleiben klimatische Einflüsse auf das Höhenwachstum unberücksichtigt. Unter
klimatisch günstigen Bedingungen ist jedoch von deutlich höheren Zuwachsraten auszugehen. Im Ge-
lände wurde die Länge der letzten drei ausgebildeten Höhentriebe von acht Jungzirben gemessen (Auf-
nahme im Sommer 2011). Durchschnittlich stieg der Apikalzuwachs von 6,2 cm im Jahr 2008, über
7,4 cm im Jahr 2009 auf 8,9 cm im Jahr 2010 an (Abb. 28). Bei einer dementsprechend mittleren
rezenten Zuwachsrate von 7,5 cm a-1 könnte eine Wuchshöhe von 2 m – ungeachtet des verlangsamten
Wachstums während der ersten Jahre - bereits nach etwa 27 Jahren (anstelle von 38 Jahren) erreicht
1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Kalenderjahre
1800
1850
1950
2000
2050
2100
2150
Höh
enla
ge [m
ü.A
.]
Baumgrenze um 1991
Baumgrenze um 1952Baumgrenze um 1894
Baumgrenze um 1822 (Kleine Eiszeit)
Aufstieg nach Endeder Kleinen Eiszeit
Stagnation bis indie 1920er Jahre
Klimatisch günstigerePhase während der
1950/80er Jahre
3. Abschnitt Dendrochronologie
60
werden. Die Verlagerung der Baumgrenze würde dementsprechend früher erfolgen. Gegenteiliges gilt
für klimatisch ungünstige Phasen.
Abb. 28: Mittlere Zuwachsraten der Jahre
2008, 2009 und 2010 anhand von acht Jung-
zirben.
Am allgemeinen Trend der ansteigenden Höhenlage der Baumgrenze ändern diese Kritikpunkte jedoch
nichts. Im Zeitraum von ca. 1822 bis 1991 stieg die Baumgrenze um 117 m an, d.h. im Durchschnitt
um 7 m pro Dekade. Bis um 1980 kann ein Anstieg der Höhenlage der Baumgrenze von 49 m abgelei-
tet werden. Für den in etwa gleichen Zeitraum geben NICOLUSSI et al. (2005) für die Baumgrenze
(Definition entspricht der hier verwendeten) im Kaunertal einen Wert von 65 m an (NICOLUSSI et al.
2005).
3.6.2.3. Modellierung der Höhenlage der (klimatischen) Waldgrenze auf Basis von Temperaturmessdaten
Wie bereits in Punkt 1.4.5. beschrieben, geht ELLENBERG (2010, 678) pro Saison von wenigstens 100
Tagen mit einer Tagesmitteltemperatur von mindestens 5°C auf Höhe der Waldgrenze aus. Die Tem-
peratur von 5°C entspricht der von LORIS (1981) identifizierten Temperaturschwelle ab der Zuwachs
möglich ist. ELLENBERG (2010) setzt somit indirekt eine 100 Tage lange Vegetationsperiode (für
Bäume) auf der Höhe der Waldgrenze voraus. Im Umkehrschluss kann mithilfe bestehender, täglich
aufgelöster Temperaturdaten die ungefähre Position der (klimatischen) Waldgrenze modelliert werden.
Die Annäherung über die Länge der Vegetationsperiode ist für Gebirge der mittleren Breiten eine gän-
gige Praxis (ELLENBERG 2010).
Um die jährliche Höhenlage der klimatischen Waldgrenze zu modellieren, musste jene maximale See-
höhe bestimmt werden, auf der innerhalb eines Jahres an mindestens 100 Tagen eine Mitteltemperatur
von zumindest 5°C erreicht wird. Für diese Aufgabenstellung war es zunächst notwendig für den
Standort im Lafatschertal täglich aufgelöste, absolute Mittelwerte der Lufttemperatur für den infrage
kommenden Höhenbereich zu errechnen, da sich in unmittelbarer Nähe zum Untersuchungsgebiet
keine meteorologischen Stationen mit Temperaturaufzeichnung befinden. Als Datengrundlage kamen
alle täglich aufgelösten Temperaturmessreihen aus der Umgebung mit ähnlicher Grundcharakteristik
2008 2009 2010
Kalenderjahre
0
5
10
15
20
Zuw
achs
[cm
]
Mittel
HALa-04
HALa-05
HALa-06
HALc-09
HALc-44
HALc-46
HALc-51
HALc-53
3. Abschnitt Dendrochronologie
61
(Alpennordrandlage) infrage. Verwendet wurden die Stationen Zugspitze und Hohenpeißenberg des
DWD, da nur diese Stationen über ausreichend lange Zeitreihen mit täglicher Auflösung verfügen. Die
Temperaturzeitreihe der Station Hohenpeißenberg liegt lückenlos seit Beginn des Jahres 1814 vor,
davor fehlen gelegentlich Aufzeichnungen einzelner Jahre bzw. Monate (1781, 1789, 1794, 1800,
1813). Die Zeitreihe der Station Zugspitze beginnt am 01.08.1900 und ist zwischen 01.05. und
15.08.1945 unterbrochen. Die Temperaturaufzeichnungen wie auch weitere Daten sind frei von der
Webseite des DWD beziehbar (DWD 2012). Auf die Korrektur der Höhendifferenz zwischen den
jeweiligen Bezugspegeln der deutschen und österreichischen Höhenmessung wurde verzichtet, da diese
im Sub-Meter-Bereich liegt und damit für die Genauigkeit der berechneten Temperaturwerte nicht
relevant ist. Auch die zweimalige Verlagerung der Messanlagen der Station Hohenpeißenberg blieb
unberücksichtigt. Die Metadaten der beiden Stationen sind unter Punkt 1.5.3.4. angeführt.
Auf Basis der täglich aufgelösten Mitteltemperaturen beider Stationen wurde die tägliche Adiabate Γ
(Steigung der linearen Funktion, die durch die beiden täglichen Messwerte beschrieben wird) errech-
net. Mittels Interpolation konnten damit absolute Tagesmitteltemperaturen für den Höhenbereich von
1500 bis 2500 m in Intervallschritten von 10 hm berechnet werden (Abb. 29).
Abb. 29: Schema der Interpolation der Tempera-
turmittel. Über den Zeitraum von 1781 bis 2011
wurde auf Basis der täglich aufgelösten Tempera-
turdaten der Stationen Zugspitze und Hohenpei-
ßenberg das Tagesmittel über den Höhenbereich
von 1500 bis 2500 m in Intervallen von 10 hm
berechnet.
Anschließend wurde pro Jahr die Anzahl an Tagen je Höhenlage mit einer Tagesmitteltemperatur ≥
5,0°C aufsummiert und ausgewertet. Als jährliche modellierte Höhenlage der klimatischen Waldgrenze
wird die oberste Höhenlage angegeben, auf der das Tagesmittel an 100 Tagen mindestens 5°C beträgt
(Abb. 30). Vor dem Beginn der Messungen auf der Station Zugspitze, bzw. während der Unterbre-
chung wurde die mittlere Adiabate des Zeitraumes von 1900 bis 2011 (jeweils Mai bis inkl. Septem-
ber) von -0,624°C pro 100 hm verwendet.
1500
2500
dH
dT
= -dT/dH
5°C
Höhe [m]
Temperatur [°C]
Zugspitze (2964 m)
Hohenpeißenberg (977 m)
3. Abschnitt Dendrochronologie
62
Abb. 30: Schema der Auswertung der interpo-
lierten Temperaturmittel. Jene oberste Höhenla-
ge, auf der innerhalb eines Jahres ein Tagesmit-
tel ≥ 5,0°C an zumindest 100 Tagen erreicht wird
(hier z.B. auf 2080 m), entspricht der modellier-
ten Höhenlage der klimatischen Waldgrenze des
jeweiligen Jahres.
Abb. 31 zeigt das Ergebnis der Modellierung der Höhenlage der klimatischen Waldgrenze. Zu sehen
sind die jährlichen Höhenwerte, das entsprechende zentrierte 15jährige gleitende Mittel sowie die mitt-
lere Höhenlage je Vierteljahrhundert. Zudem sind die zentrierten 15jährigen gleitenden Mittel der
jährlichen Höhenlage mit 80 und 120 Tagen, an denen die Tagesmitteltemperatur 5°C überschreitet,
abgebildet. Die Höhenlage für eine um 20 Tage verkürzte Vegetationsperiode liegt im Durchschnitt
um ca. 200 m höher. Im Gegenzug würde eine um 20 Tage längere Vegetationsperiode etwa 200 m
tiefer anzutreffen sein. Ein Tag entspricht demnach rein rechnerisch einem Höhenunterschied von
10 hm.
Die Ergebnisse innerhalb des Zeitraums von 1781 bis um 1850 müssen zunächst vernachlässigt wer-
den. Innerhalb dieses Zeitraumes liegen lediglich lückenhafte Daten auf Basis der Temperaturzeitreihe
der Station Hohenpeißenberg vor, die in dieser Phase sehr wahrscheinlich zu hohe Temperaturen be-
inhaltet (vgl. BÖHM et al. 2009). Auch die vermeintliche Klimadepression gegen Ende der Kleinen
Eiszeit um 1850 spiegelt sich in den vorliegenden Daten nicht wider. Von 1850 bis 1900 basieren die
Ergebnisse ebenfalls lediglich auf den Daten der Station Hohenpeißenberg, allerdings kann von einer
besseren Qualität der zugrundeliegenden Temperaturdaten ausgegangen werden. Verfolgt man die
Entwicklung der modellierten klimatischen Waldgrenze ab 1850 zunächst grob, so kann seit dem Ende
der Kleinen Eiszeit bis 2011 allgemein ein positiver Trend hin zu höheren Lagen konstatiert werden
(Steigung 1,38 m a-1, R²=0,19). In Vierteljahrhundert-Schritten erfolgt dieser Anstieg grob in vier Pha-
sen. Zunächst sinkt die klimatische Waldgrenze in der zweiten Hälfte des 19. Jhd. auf etwa 1940 m ab.
Darauf folgend steigt sie bis Mitte des 20. Jhd. mehr oder minder gleichmäßig auf ca. 2080 m an. Be-
ginnend in den 1950er Jahren bis Mitte der 1970er erfolgt abermals ein Rückschlag. Der anschließen-
de Aufstieg der klimatischen Waldgrenze bis in das Jahr 2011 erfolgt vor allem in der jüngsten Vergan-
genheit verstärkt.
Eine etwas genauere Abfolge kann anhand des zentrierten 15jährigen gleitenden Mittels beschrieben
werden. Nach einem kurzen Anstieg ab 1850 nimmt die Höhenlage der modellierten klimatischen
Waldgrenze ab etwa 1860 graduell ab und erreicht in den 1870/80er Jahren mit rund 1900 m ihr Mi-
nimum. Darauf folgt bis um 1900 ein langsamer Aufstieg auf etwa 2000 m. Nach kleineren Schwan-
1500
2500
100
2080
Höhe [m]
Anzahl Tage mit Tm > 5,0°C
3. Abschnitt Dendrochronologie
63
kungen zu Beginn des 20. Jhd. steigt die klimatische Waldgrenze bis um 1950 langsam auf etwa
2100 m an. Bis Anfang der 1970er Jahre kommt es zu einem Abstieg auf rund 2050 m. Der darauf
folgende starke Aufstieg auf über 2200 m würde im Mittel bis in das Jahr 2011 andauern (der zentrier-
te gleitende Mittelwert über 15 Jahre endet dementsprechend mit dem Jahr 2004). Er wird nur wäh-
rend der ausgehenden 1980er bzw. 1990er Jahre kurz unterbrochen. Über den Zeitraum von 1975 bis
2011 steigt die klimatische Waldgrenze im Mittel um ca. 80 m pro Dekade an.
Ein Vergleich der mittleren Höhenlage der modellierten klimatischen Waldgrenze der letzten 30
(KW30) bzw. 20 (KW20) Jahre zeigt ebenfalls einen Anstieg (+28 m). Über den gesamten betrachteten
Zeitraum bleiben beide mittleren Höhenlagen KW20 und KW30 unerreicht. Zu ähnlichen Ergebnis-
sen kamen auch LEONELLI et al. (2011) im südalpinen Raum.
Abb. 31: Modellierung der Höhenlage der klimatischen Waldgrenze auf Basis der Summe der Tage mit Tm ≥
5°C. Gezeigt werden die modellierte jährliche Höhenlage (mind. 100 Tage mit Tm ≥ 5°C; hellgrün) mit dem
entsprechenden zentrierten 15jährlichen gleitenden Mittel (dunkelgrün), die zentrierten 15jährlichen glei-
tenden Mittel für die modellierte Höhenlage für 80 (blau) bzw. 120 Tage (orange) mit Tm ≥ 5°C, sowie die
mittlere Höhenlage über die letzten 30 (KW30, rot punktiert) bzw. 20 Jahre (KW20, rot). Die mittlere Hö-
henlage je Vierteljahrhundert ist in schwarz dargestellt. Datenquelle: DWD 2012.
Die modellierte Höhenlage der klimatischen Waldgrenze folgt naturgemäß dem Langzeittrend der
Temperatur. In Tab. 12 sind die Korrelationskoeffizienten des Vergleichs mit verschiedenen jährlichen
Temperaturmitteln über den Zeitraum von 1781 bis 2011 angegeben. Die beste Annäherung ist dem-
nach das jährliche Temperaturmittel der Monate Mai bis inkl. September. Dieser Zeitraum entspricht
in etwa der Vegetationsperiode auf der Höhenlage der Waldgrenze.
1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
Höh
enla
ge [m
ü.A
.]
Höhenlage mit Tm >= 5°C an mind. 100 Tagen/JahrHöhenlage mit Tm >= 5°C an mind. 80 Tagen/JahrHöhenlage mit Tm >= 5°C an mind. 120 Tagen/Jahr
Höhenlage KW20 (2233 m)Höhenlage KW30 (2205 m)
Jährliche Höhenlage mit Tm >= 5°C an mind. 100 Tagen/JahrMittlere Höhenlage je Viertel-Jhd.
15j. gleitende Mittel:
3. Abschnitt Dendrochronologie
64
Temperaturmittel Korrelationskoeffizient
Jahresmittel 0,67 JJA 0,70
MJJAS 0,89
Tab. 12: Korrelationskoeffizienten des Vergleichs zwi-
schen der berechneten jährlichen Höhenlage der klimati-
schen Waldgrenze und verschiedenen Temperaturmitteln
der interpolierten Datensätze.
3.6.2.4. Vergleich von Modellierungsergebnissen und Geländebefunden
Ein Vergleich der Zeitpunkte der einzelnen aufwärts gerichteten Verlagerungen der Baumgrenze mit
der zeitlichen Entwicklung der modellierten klimatischen Waldgrenze zeigt, dass Anstiege allgemein
synchron erfolgen. Dabei muss jedoch der Zeitpunkt des Aufkommens der relevanten Individuen,
sowie der Zeitraum in dem sie durch den Unterwuchs geschützt sind berücksichtigt werden, da die
kritische Wachstumsphase für Jungwuchs erst beginnt, sobald er über die schützende bodennahe Vege-
tation hinausragt (PAULSEN et al. 2000). Ausnahmslos alle Individuen oberhalb von 2000 m stocken
innerhalb geschlossener Latschenbestände. Nimmt man an, dass diese Individuen in ihrer Jugendphase
dadurch bis zum Erreichen von 1,2 m Wuchshöhe (25,6 Jahre, Formel 3.5.2.-2) von äußeren klimati-
schen Einflüssen weitgehend geschützt sind, kommt es vor allem auf die Wachstumsbedingungen (v.a.
Temperatur) während des anschließenden Zeitraums bis zum Erreichen der definierten Wuchshöhe
von 2 m an. Wie in Punkt 3.6.2.2. erläutert, sind die im Untersuchungsgebiet aufgenommenen Indi-
viduen, die eine Wuchshöhe von 2 m erreichen im Durchschnitt 38 Jahre alt. Relevant sind den An-
nahmen entsprechend die zwölf Jahre zwischen dem Aufsteigen über den schützenden Latschenbe-
wuchs hinaus bis zum Erreichen einer Wuchshöhe von 2 m.
Die Abb. 32 bis 34 zeigen die Entwicklung der modellierten klimatischen Waldgrenze während der
Zeiträume der Baumgrenzanstiege. Zusätzlich zu den jährlichen Höhenwerten ist das nachlaufende
12jährige gleitende Mittel der Höhenlage der modellierten klimatischen Waldgrenze aufgetragen. Die
dunkelgrau hinterlegte Zeitspanne entspricht den zwölf Jahren vor dem rechnerischen Erreichen einer
Wuchshöhe von 2 m. Nach außen schließt hellgrau hinterlegt der durch die Modellierung des Auf-
kommens der einzelnen Individuen bedingte Fehlerbereich an.
Für die Phase von 1810 bis 1822 können zunächst keine zuverlässigen Aussagen getroffen werden, da
die Datengrundlage für die Modellierung der klimatischen Waldgrenze zu dieser Zeit Lücken aufweist.
Die Baumgrenze liegt zu dieser Zeit auf 2001 m. Der entsprechende Zeitraum für das Individuum
HALa-09, das den Anstieg um das Jahr 1894 bedingt, ist in Abb. 32 dargestellt. Diese Zirbe kam kurz
nach Ende der Kleinen Eiszeit (1856 ±13,4 a) zu klimatisch günstigen Zeiten auf. Den kurzen Klima-
rückschlag während der 1870/80er Jahre, der auch ein Absinken der modellierten klimatischen Wald-
grenze zur Folge hatte, könnte dieses Individuum innerhalb der Latschen überdauert haben. Wahr-
scheinlich erreichte das Individuum HALa-09 im Zuge eines kurzen Temperaturaufschwungs gegen
Ende des 19. Jhd. eine Wuchshöhe von 2 m und bildete somit um das Jahr 1894 die Baumgrenze auf
2042 (Baumhöhe Sommer 2011: 8,75 m). Da der Kern bei der Beprobung deutlich verfehlt wurde, ist
3. Abschnitt Dendrochronologie
65
der durch die Modellierung der fehlenden Jahrringe zum Kern bedingte Fehlerbereich (±13,4 a; grau
hinterlegt) relativ groß.
Abb. 32: Zeitraum des durch HALa-09 bedingten An-
stiegs der Baumgrenze um das Jahr 1894 auf 2042 m.
Die modellierte jährliche Höhenlage der klimatischen
Waldgrenze sowie das entsprechende nachlaufende
12jährliche gleitende Mittel zeigt einen leicht positiven
Trend während des Zeitraums von 12 Jahren (dunkelgrau
hinterlegt) vor dem rechnerischen Erreichen einer
Wuchshöhe von 2 m. Nach außen schließt hellgrau hin-
terlegt der durch die Modellierung des Aufkommens der
einzelnen Individuen bedingte Fehlerbereich an
(±13,4 a).
Abb. 33 zeigt den Zeitraum vor dem Anstieg der Baumgrenze um das Jahr 1952 auf 2050 m. Der seit
den frühen 1920er Jahren bestehende positive Trend der Höhenlage der modellierten klimatischen
Waldgrenze kehrt sich Mitte der 1950er Jahre um. Zuvor erreicht das Individuum HALa-08 im Jahr
1952 rechnerisch die vorausgesetzte Wuchshöhe von 2 m (Baumhöhe Sommer 2011: 8,15 m). Auf-
kommen und Jugendphase fallen allgemein in einen Zeitraum in dem auch die modellierte klimatische
Waldgrenze ansteigt.
Abb. 33: Zeitraum des durch HALa-08 bedingten An-
stiegs der Baumgrenze um das Jahr 1952 auf 2050 m.
Die modellierte jährliche Höhenlage der klimatischen
Waldgrenze sowie das entsprechende nachlaufende
12jährliche gleitende Mittel zeigt einen deutlich positi-
ven Trend während des Zeitraums von 12 Jahren (dun-
kelgrau hinterlegt) vor dem rechnerischen Erreichen
einer Wuchshöhe von 2 m. Nach außen schließt hellgrau
hinterlegt der durch die Modellierung des Aufkommens
der einzelnen Individuen bedingte Fehlerbereich an
(±7,3 a).
Abb. 34 zeigt den Zeitraum vor dem Anstieg der Baumgrenze um das Jahr 1991 auf 2118 m. Nach
dem Aufkommen um das Jahr 1953 (±6,4 a) überdauerte das Individuum HALa-05 den kurzen Klima-
rückschlag während der 1960/70er Jahre scheinbar innerhalb der Latschen. Im Zuge des anschließen-
den Temperaturanstiegs während der 1980er Jahre erreichte diese Zirbe um das Jahr 1991 eine
Wuchshöhe von 2 m (Baumhöhe Sommer 2011: 2,9 m).
1880 1900
Kalenderjahre
1750
2000
2250
2500
Höh
enla
ge [m
]
1920 1940 1960
Kalenderjahre
1750
2000
2250
2500
Höh
enla
ge [m
]
3. Abschnitt Dendrochronologie
66
Abb. 34: Zeitraum des durch HALa-05 bedingten An-
stiegs der Baumgrenze um das Jahr 1991 auf 2118 m.
Die modellierte jährliche Höhenlage der klimatischen
Waldgrenze sowie das entsprechende nachlaufende
12jährliche gleitende Mittel zeigt einen deutlich positi-
ven Trend während des Zeitraums von 12 Jahren (dun-
kelgrau hinterlegt) vor dem rechnerischen Erreichen
einer Wuchshöhe von 2 m. Nach außen schließt hellgrau
hinterlegt der durch die Modellierung des Aufkommens
der einzelnen Individuen bedingte Fehlerbereich an
(±6,4 a).
In Abb. 35 wird die Entwicklung der modellierten klimatischen Waldgrenze dem rekonstruierten An-
stieg der Baumgrenze gegenübergestellt. Zusätzlich zu den jährlichen Höhenwerten ist für die model-
lierte Höhenlage der klimatischen Waldgrenze das nachlaufende 38jährige gleitende Mittel aufgetra-
gen. Das 38jährige Mittel wurde gewählt, da für das Erreichen einer Wuchshöhe von 2 m im Durch-
schnitt 38 Jahre benötigt werden und dadurch die Reaktion der Baumgrenze dementsprechend verzö-
gert wird. Da die für die Modellierung der klimatischen Waldgrenze verwendeten Zeitreihen vor 1850
sehr wahrscheinlich zu warme Temperaturen beinhalten (vgl. BÖHM et al. 2009), wird dieses Mittel
erst ab dem Jahr 1888 dargestellt. Vorweg muss angemerkt werden, dass die modellierte Höhenlage der
klimatischen Waldgrenze, die per Definition in etwa jene Seehöhe angibt auf der unter gegebenen
Temperaturverhältnissen ein geschlossener Waldbestand möglich wäre, in der Regel nicht der Höhen-
lage der Baumgrenze entspricht. Aufgrund der relativ schnellen Reaktion der Baumgrenze auf klimati-
sche Veränderungen, ist ein Vergleich mit Vorbehalt zulässig.
Vor dem Anstieg der Baumgrenze um das Jahr 1894, stimmt ihre Position (2001 m) mit der modellier-
ten Höhenlage der klimatischen Waldgrenze in etwa überein. Während das 38jährige Mittel der mo-
dellierten klimatischen Waldgrenze Ende des 19. Jhd. als verspätete Reaktion auf den Klimarückschlag
der 1870/80er Jahre leicht zurückgeht, steigt die Baumgrenze um 41 m auf 2042 m an. Auf dieser
Höhenlage verbleibt sie bis 1952. Im Zeitraum von 1894 bis 1951 unterscheiden sich Modellierungs-
ergebnis und Geländebefund damit um durchschnittlich 50 m. Erst ab den 1920er Jahren bewegt sich
die klimatische Waldgrenze wieder aufwärts. Mit ihrem raschen Anstieg Ende der 1940er/Anfang der
1950er Jahre kann die Baumgrenze indes nicht mithalten. Über den Zeitraum von 1952 bis 1990 liegt
die modellierte klimatische Waldgrenze um durchschnittlich 22 m höher. Dass während der klimatisch
günstigen 1950er Jahre kein höher stockendes Individuum eine Wuchshöhe von 2 m erreichte, könnte
an den unterdurchschnittlichen 1940er Jahren liegen. Auch der Wildverbiss könnte damals wie heute
eine Rolle gespielt haben. Mit dem Anstieg im Jahr 1991 auf 2118 m liegt die Baumgrenze wieder
deutlich über den Modellierungsergebnissen. Die modellierte Höhenlage der klimatischen Waldgrenze
steigt seit Beginn der 1990er Jahre kontinuierlich verstärkt an. Seit dem Jahr 2003 liegt sie wiederum
höher als die Baumgrenze. Im Untersuchungsgebiet kann diese aufgrund der Topographie aktuell nicht
mehr ansteigen.
1960 1980 2000
Kalenderjahre
1750
2000
2250
2500
Höh
enla
ge [m
]
3. Abschnitt Dendrochronologie
67
Abb. 35: Vergleich der modellierten klimatischen Waldgrenze mit dem rekonstruierten Anstieg der Baum-
grenze. Gezeigt werden die rekonstruierte Höhenlage der Baumgrenze (grün), die jährliche modellierte
Höhenlage der klimatischen Waldgrenze (grau) als auch das nachlaufende 38jährliche gleitende Mittel
(schwarz). Durch die Wahl des 38 Jahre breiten Fensters soll die verzögerte Reaktion der Baumgrenze auf
Änderungen der Temperatur berücksichtigt werden. Im Durchschnitt dauert es im Untersuchungsgebiet 38
Jahre bis ein Individuum eine Wuchshöhe von 2 m erreicht.
Die Positionen der für das Ansteigen der Baumgrenze letztendlich verantwortlichen Individuen im
Gelände sind in Abb. 36 dargestellt. Das 1822 maßgebende Individuum (HALa-14) stockt im unteren
Bereich von Plot HALa im Nahbereich von Plot HALb. Die für die Anstiege in den Jahren 1894 und
1952 verantwortlichen Individuen HALa-09 und HALa-08 (Abb. 36, b) befinden sich beide etwa
200 m nordwestlich davon. Weitere 200 m nördlich stockt das Individuum HALa-05, das auf 2118 m
die heutige Baumgrenze bildet (Abb. 36, a).
1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000
Kalenderjahre
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
Höh
enla
ge [m
]
3. Abschnitt Dendrochronologie
68
Abb. 36: Räumliche Verlagerung der Baumgrenze. Beschriftet sind jene Individuen, die die Baumgrenze in
der Vergangenheit (HALa-14, HALa-09, HALa-08) bildeten bzw. das Individuum (HALa-05), auf dessen Hö-
henlage die Baumgrenze momentan anzusetzen ist. Zusätzlich zur jeweiligen absoluten Höhe ist das Jahr
angegeben, in dem die einzelnen Individuen rein rechnerisch eine Wuchshöhe von 2 m erreichten. Foto a)
zeigt das Individuum HALa-05 (Kurt Nicolussi, 11.07.2011, Richtung Südost), auf Foto b) ist das Individuum
HALa-08 zu sehen (Valentino Dax, 12.07.2011, Richtung Nordwest). Orthofoto: Amt der Tiroler Landesregie-
rung, Abteilung Geoinformation.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Baumgrenze während der letzten 120 Jahre kon-
tinuierlich angestiegen ist. Der Vergleich mit der Entwicklung der modellierten klimatischen Wald-
grenze zeigt, dass sich die Baumgrenze vornehmlich zu klimatisch günstigen Zeiten nach oben verla-
gert. Es liegt demnach nahe, dass ihre Position klimatisch gesteuert wird. Potenziell wäre das Aufkom-
men erwachsener Bäume heute auch in höheren Lagen denkbar - was allerdings im Untersuchungsge-
biet aufgrund der Topographie nicht möglich ist.
3.6.3. Trends der Jahrringbreite
Wie bereits in Punkt 1.4.8. beschrieben, nimmt die Anzahl der ausgebildeten Zellen mit der Seehöhe
ab. Obwohl in höheren Lagen vordergründig das Höhenwachstum eingeschränkt ist, gehen damit auch
3. Abschnitt Dendrochronologie
69
reduzierte Jahrringbreiten einher (PAULSEN et al. 2000, KÖRNER 2012b). Die Variabilität der Jahr-
ringbreite hängt in großen Höhenlagen, wie später in Punkt 3.6.5. gezeigt wird, maßgeblich von der
Sommertemperatur ab (z.B. BÜNTGEN et al. 2005). Nimmt diese zu, so ist auch eine entsprechende
Reaktion der Jahrringbreite zu erwarten. Demnach müsste die mittlere Jahrringbreite - nachdem alle
bauminhärenten Trends eliminiert wurden - ohne wesentliche Verzögerung (allenfalls bedingt durch
Autokorrelation) dem Trend der Sommertemperatur folgen.
Die Abhängigkeit der Jahrringbreite von der (Sommer-) Temperatur und der Höhenlage kann anhand
eines raumzeitlichen Vergleichs der über längere Zeiträume gemittelten relativen Jahrringbreite veran-
schaulicht werden. Dazu werden in den folgenden Punkten die relativen Jahrringbreiten der in den
Plots HALa/b und HALc beprobten Individuen, gemittelt über verschiedene Zeiträume („Wachstums-
niveaus“) einander gegenübergestellt. Damit wird der Einfluss von Höhenlage und Temperaturände-
rung auf die Jahrringbreite ersichtlich.
3.6.3.1. Vergleich der mittleren Jahrringbreite 1840-1900 und 1940-2000
KÖRNER (2012b) stellt auf Basis der Daten von PAULSEN et al. (2000) aus Waldgrenzgebieten in den
Schweizerischen Alpen für den Zeitraum von 1840 bis 1900 im Mittel eine Verringerung der Jahrring-
breite mit der Seehöhe fest. Dieser Trend ist 100 Jahre später nicht mehr beobachtbar, da das Dicken-
wachstum der höher gelegenen Individuen in etwa gleichzogen (KÖRNER 2012b). In den Daten aus
dem Lafatschertal ist eine ähnliche Entwicklung über diese Zeiträume erkennbar, wenn auch mit Vor-
behalt. Abb. 37 zeigt die entsprechenden Mittelwerte der relativen Jahrringbreite für die beprobten
Zirben und Lärchen (mit RCS-Methode standardisiert) während derselben Zeitspannen, aufgetragen
über die Seehöhe. Dargestellt sind lediglich die Werte jener Serien, die den jeweiligen Zeitraum kom-
plett abdecken. Zudem blieben die ersten 40 Jahrringe, sofern auf den Serien vorhanden, unberück-
sichtigt. Damit soll eine Beeinflussung des Wachstumsniveaus durch etwaige breitere Jahrringe wäh-
rend der Jugendphase ausgeschlossen werden. Alle gezeigten Serien wurden etwa auf Brusthöhe ent-
nommen (0,8 bis 1,4 m). Die Trends sind statistisch nicht signifikant und dienen lediglich der besse-
ren Veranschaulichung. Sie beziehen sich auf die Werte beider Spezies.
Aus den vorhandenen Daten sind für den Zeitraum von 1840 bis 1900 in etwa ausgeglichene Jahrring-
breiten über die Seehöhe abzuleiten. Die Anzahl der Serien, die den Zeitraum von 1840 bis 1900
komplett abdecken, ist im oberen Bereich des Untersuchungsgebietes (HALa, HALb) jedoch zu gering,
um eine eindeutige Aussage treffen zu können (fünf Serien, Abb. 37, a). Zwischen 1940 und 2000
(Abb. 37, b) nimmt die Anzahl der Individuen, die den gesamten Zeitraum abdecken, auf den oberen
Plots HALa und HALb stark zu (21 Serien). Die Lärche auf HALb starb 1981 ab und ist deshalb in
Abb. 37, b nicht mehr enthalten. Im Mittel liegt deren relative Jahrringbreite tendenziell über jener der
Individuen auf HALc. Eine Erklärung dafür wäre der geringere Konkurrenzdruck in den Plots HALa
und HALb. Dem etwaigen Einfluss durch stärkeres Dickenwachstum während der Jugendphase wurde
durch den Ausschluss der ersten 40 Jahrringe vorgebeugt.
3. Abschnitt Dendrochronologie
70
Abb. 37: Vergleich der Wachs-
tumsniveaus von Einzelbäumen in
Abhängigkeit der Höhenlage für die
Zeiträume von 1840 bis 1899 (a)
und 1940 bis 1999 (b). Gezeigt
werden die Wachstumsniveaus der
einzelnen Lärchen (Dreiecke) und
Zirben (Punkte) aus dem Lafat-
schertal, die den jeweiligen Zeit-
raum zur Gänze abdecken. Die
Jahrringserien wurden zuvor mit
der beschriebenen RCS-Methode
standardisiert. Die Trends sind
statistisch nicht signifikant.
3.6.3.2. Raumzeitliche Entwicklung der Wachstumsniveaus
PAULSEN et al. (2000) berechneten die Mittelwerte standardisierter Jahrringserien (Datenmaterial aus
den Schweizerischen und Österreichischen Alpen) von 1800 bis 1996 über Zeitfenster von 20 Jahren.
Die Autoren zeigten damit, dass das Ansteigen der Wachstumsniveaus in höheren Lagen graduell und
abhängig von den klimatischen Entwicklungen erfolgte. Abb. 38 zeigt nach dem Prinzip von Abb. 37
die Wachstumsniveaus über die Seehöhe, berechnet über Zeitfenster von 20 Jahren (Ausnahme: 2000
bis 2010) für den Zeitraum von 1780 bis 2010. Die verwendeten Jahrringserien wurden zuvor mit der
beschriebenen RCS-Methode standardisiert. Die ersten 40 Jahrringe, sofern in den Serien enthalten,
wurden wiederum vernachlässigt. Der letzte Jahrring aus dem Jahr 2011 war zum Zeitpunkt der Be-
probung noch nicht abgeschlossen und bleibt daher ebenfalls unberücksichtigt. Neben erwachsenen
Individuen, die auf Brusthöhe beprobt wurden, sind auch jüngere Individuen enthalten, die z.T. knapp
über dem Wurzelansatz beprobt werden mussten. Die Trends sind statistisch nicht signifikant und
sollen lediglich zur einfacheren Lesbarkeit der allgemeinen Tendenzen dienen. Sie beziehen sich auf alle
Werte ungeachtet der Spezies.
Bis 1879 liegen die Wachstumsniveaus der auf HALa und HALb stockenden Individuen im Schnitt
unter jenen von HALc. Ab diesem Zeitpunkt verschiebt sich dieses Verhältnis zugunsten der höher
gelegenen Individuen. Betrachtet man nur die Zirben, kann bereits von 1860 bis 1879 eine Trendum-
kehr beobachtet werden. Scheinbar konnte sich der Großteil der Lärchen, die sich zu diesem Zeitpunkt
wahrscheinlich nur geringem Konkurrenzdruck durch die aufkommende Zirbe stellen mussten, rascher
von der klimatisch ungünstigen Phase während der ersten Hälfte des 19. Jhd. erholen. Während des
neuerlichen Klimarückschlages Ende des 19. Jhd. bzw. Anfang des 20. Jhd. reagieren die Individuen
auf HALc mit schmaleren Jahrringen, während die höher gelegenen ihr Wachstumsniveau in etwa
halten können. Nach etwa ausgeglichenen Niveaus während der 1920er und 1930er Jahre steigen sie
zwischen 1940 bis 1959 bei den Individuen auf HALa und HALb an, während sie bei den Individuen
auf HALc leicht zurückgehen. Über den Zeitraum von 1960 bis 1979 ist ein leichter Rückgang der
relativen Jahrringbreiten über den gesamten Höhenbereich zu verzeichnen. Nach ausgeglichenen
1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100
Seehöhe [m]
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Mitt
lere
rel
ativ
e J
ah
rrin
gbr
eite
PICE
LADE
Trend
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Mitt
lere
re
lativ
e J
ah
rrin
gbre
ite 1840-1900
1940-2000
n=26
n=49
a)
b)
3. Abschnitt Dendrochronologie
71
Wachstumsniveaus während der 1980er und 1990er Jahre ist rezent ein stärkerer Anstieg in den höhe-
ren Lagen erkennbar.
Auffällig sind zudem zwei Erholungsphasen zwischen 1840 und 1879, sowie ab den 1980er Jahren
nach klimatisch ungünstigen Zeiträumen. Diese sind vor allem für den unteren Bereich des Untersu-
chungsgebietes ablesbar.
Abb. 38: Vergleich der Wachstumsniveaus von Einzelbäumen in Abhängigkeit der Standorthöhe in Zeitfens-
tern von 20 Jahren (Ausnahme 2000-2010) während des Zeitraums von 1780 bis 2010. Gezeigt werden die
Wachstumsniveaus der einzelnen Lärchen (Dreiecke) und Zirben (Punkte) aus dem Lafatschertal, die den
jeweiligen Zeitraum zur Gänze abdecken. Die Jahrringserien wurden zuvor mit der beschriebenen RCS-
Methode standardisiert.
3.6.3.3. Vergleich von Wachstumsniveau und Sommertemperatur
Ein direkter Vergleich der Entwicklung der über 20 Jahre gemittelten Jahrringbreiten der standardisier-
ten Jahrringserien aus HALa, HALb und HALc mit den Abweichungen der Sommertemperatur (relativ
zu 1961-1990) zeigt eine hohe Übereinstimmung (Abb. 39). Mit Ausnahme des Zeitraums von 1820
bis 1840 ist der Verlauf des Mittels aus HALa, HALb und HALc (HALabc; schwarz) gleichläufig (82%
Gleichläufigkeit). Während dieses Zeitraums enthält der Histalp-Datensatz von 2008 wahrscheinlich
jedoch zu warme Temperaturen (BÖHM et al. 2009).
Nach Höhenlage unterteilt betrachtet, ist das mittlere Wachstumsniveau der höher stockenden Indivi-
duen (HALab) bis etwa 1880 geringer als auf HALc. In der Folgezeit bilden die Individuen auf HALab
1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150
Absolute Höhe [m]
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Mitt
lere
re
lativ
e J
ahrr
ing
bre
ite
0
0.5
1
1.5
2
2.5
30
0.5
1
1.5
2
2.5
30
0.5
1
1.5
2
2.5
3
1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 21501800 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150
PICE
LADE
Trend
2000-2010
1980-1999
n=57
n=55
1960-1979n=53
1940-1959n=50
1840-1859n=25
1780-1799
1800-1819
1860-1879
1880-1899
1900-1919
1920-1939n=39
n=13
n=18
n=37
n=34
n=31
1820-1839n=21
R²=0,18
R²=0,23
R²=0,10
R²=0,00
R²=0,01
R²=0,05
R²=0,05
R²=0,01
R²=0,00
R²=0,02
R²=0,08
R²=0,00
3. Abschnitt Dendrochronologie
72
im Durchschnitt allerdings breitere Jahrringe aus. Lediglich während der 1920/30er Jahre und zwi-
schen 1980 bis 2000 liegt ihr mittleres Wachstumsniveau wieder knapp unter dem der Individuen auf
HALc. Die höher stockenden Individuen scheinen stärker auf günstige bzw. ungünstige klimatische
Entwicklungen zu reagieren. Im Vergleich zur Entwicklung der über 20 Jahre gemittelten Sommer-
temperatur wird eine Gleichläufigkeit von 64% (HALab) bzw. 82% (HALc) erreicht.
Abb. 39: Vergleich der Wachstumsniveaus (HALabc, HALab und HALc; keine Unterteilung nach Spezies) und
der Abweichungen der Sommertemperatur (JJA) vom klimatologischen Mittel 1961-1990. Die Belegung für
HALab ist dunkelgrün dargestellt, die für HALc hellgrün. Neben den jährlichen Abweichungen der Sommer-
temperatur werden alle Zeitreihen gemittelt über Zeiträume von 20 Jahren dargestellt (Ausnahme 2000-
2010). Bis 1840 sind für die Plots HALa und HALb nur die Serien zweier Individuen verfügbar, die ungeachtet
der jeweils ersten 40 Jahre die Zeitfenster komplett abdecken (strichliert). Datenquelle: Histalp-Datensatz
2008, AUER et al. 2007.
Die mittleren Wachstumsniveaus schwanken ab 1840 allgemein zwischen 0,86 und 1,24. Mit der zeit-
lichen Auflösung von 20 Jahren ist jedoch kein Langzeittrend hin zu höheren Wachstumsniveaus er-
kennbar. Gegenteiliges wiesen PAULSEN et al. (2000) nach. Allerdings liegt die mittlere relative Jahr-
ringbreite des Zeitraumes von 2000 bis 2010 mit 1,20 deutlich über dem Mittel seit 1840 (1,01; Tab.
13).
Plot 1840-2010 2000-2010
Mittel SD Mittel SD
HALa/HALb 1,05 0,47
1,24 0,60
HALc 0,99 0,42
1,17 0,59 HALabc 1,01 0,44 1,20 0,59
Tab. 13: Vergleich der mittleren relativen Jahrring-
breite von 1840-2010 und 2000-2010.
1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Kalenderjahre
-3
-2
-1
0
1
2
3
dT [
°C]
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Mitt
lere
re
lativ
e J
ahrr
ingb
reite
TemperaturabweichungenHistalp, jährliche Abweichung der Sommertemperatur relativ zu 1961-90
JJA dT Histalp, gemittelt über 20 Jahre
WachstumsniveausMittel HALabc
HALab
HALc
0
25
50
Bel
egu
ng
3. Abschnitt Dendrochronologie
73
3.6.4. Waldentwicklung im Untersuchungsgebiet
Um die Frage nach der bisherigen Waldentwicklung beantworten zu können, muss die jeweils gesamte
Lebensdauer der beprobten Individuen berücksichtigt werden. Damit können Phasen verstärkten bzw.
verringerten Aufkommens identifiziert und Aussagen über die zeitliche Abfolge des Aufkommens der
bestandsbildenden Spezies getroffen werden. Zunächst beschränken sich die Aussagen auf die drei auf-
genommenen Plots. In der Zusammenfassung soll zudem versucht werden, auf die Waldentwicklung
der näheren Umgebung zu schließen.
3.6.4.1. Lebensspanne aufgenommener Individuen
Abb. 40 zeigt die Lebensspanne der beprobten Individuen sortiert nach ihrem Aufkommen. Grundlage
dafür sind neben den gemessenen Jahrringserien (grün) und Triebzählungen (weiß) das modellierte
Markalter auf Beprobungshöhe (orange; Punkt 3.5.1.) sowie die modellierten fehlenden Jahrringe bis
zur Beprobungshöhe (grau; Punkt 3.5.2.). Zudem ist der Unsicherheitsbereich der Modellierungen
(graue Fehlerbalken) aufsummiert für jedes Individuum abgebildet.
Bis Anfang/Mitte des 17. Jhd. kommen nach und nach Zirben auf, die zunächst vor allem im unteren
Bereiches des Untersuchungsgebietes (Plot HALc) stocken. Da jedoch diese Individuen ausnahmslos
kernfaul sind, ist deren Aufkommen nur grob abschätzbar. Wesentlich gesicherter ist das verstärkte
Aufkommen gegen Ende des 17. bzw. zu Beginn des 18. Jhd., da diese Serien fast ausschließlich von
nicht-kernfaulen Individuen stammen und ihr Aufkommen damit genauer bestimmbar ist. Im Wesent-
lichen sind es zunächst Lärchen, die im Bereich des heutigen Waldes (Plot HALc) stocken. Wie bereits
in Punkt 1.3.3.1. beschrieben, sind Lärchen vor allem in ihrer Jugendphase an Standorte mit großem
Lichtangebot gebunden und gelten daher als Pionierbaumart. Die Tatsache, dass gegen Ende des 17.
bzw. zu Beginn des 18. Jhd. zunächst verstärkt Lärchen aufkommen, kann als Indiz für einen vorheri-
gen Leerstand gedeutet werden. Dies würde sich mit den Berichten decken, dass gegen Ende des 17.
Jhd. der Bergbau in unmittelbarer Nähe zum Untersuchungsgebiet (Punkt 1.5.4.3.) beinahe zum Er-
liegen kam. Der vormals möglicherweise genutzte Bestand könnte sich in der Folge erholt haben. Der
Leerstand könnte allerdings auch natürliche Ursachen haben (z.B. Waldbrand, Lawinenereignis).
Anschließend kommen neben Lärchen vereinzelt Zirben und Fichten auf, wobei sich der Bestand nach
wie vor auf den unteren Plot des Untersuchungsgebietes (HALc) konzentriert. Ab etwa Mitte des 18.
Jhd. konnten sich bis ca. 1780 keine Bäume mehr durchsetzen. Wahrscheinlich kam zwar Jungwuchs
auf, der allerdings den Umweltbedingungen nicht gewachsen war und abstarb. Dies deutet auf eine
Klimaverschlechterung hin. Gegen Ende des 18. Jhd. bis ca. 1810 sowie zwischen 1820 bis 1840
kommen wiederholt keine Bäume auf, die ihre Jugendphase überdauern. Im Zeitraum von 1760 bis
1840 überleben innerhalb der beprobten Plots lediglich acht Individuen (allesamt Zirben) die Jugend-
phase. Auf diesen Zeitraum entfällt auch eine Hauptphase der Kleinen Eiszeit. Ab 1840 setzt eine gra-
duelle Verjüngungsphase ein, während der auch im höher gelegenen Plot HALb als auch darüber vor-
nehmlich Zirben stocken. Um 1900 verlangsamt sich das Aufkommen kurzzeitig, wie auch während
3. Abschnitt Dendrochronologie
74
der 1940er Jahre. Von 1955 bis Ende der 1970er Jahre überleben lediglich zwei Individuen (Zirben)
ihre Jugendphase. Seit 1980 kommt in allen Höhenstufen Jungwuchs auf, in erster Linie sind es junge
Fichten. Die aufgekommenen Individuen der scheinbar stärkeren Verjüngungsphase während der letz-
ten 20 Jahre müssen allerdings zunächst ihre Jugendphase überleben.
Abb. 40: Lebensspanne der im Sommer 2011 aufgenommenen Individuen aus dem Lafatschertal, abstei-
gend sortiert. Die Serien der beiden abgestorbenen Individuen endeten 1981 (HALb-TOT) bzw. 1945 (HALc-
65). Die Fehlerbalken geben den kumulativen Fehlerbereich der Modellierung der fehlenden Jahrringe zum
Wurzelansatz an.
1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000
HALb-23HALc-26HALc-10HALc-11HALb-30HALc-63HALc-05HALc-35HALb-02HALc-06HALc-27HALc-41HALc-30HALb-TOTHALc-47HALc-02HALc-39HALc-52HALc-14HALc-01HALc-08HALc-04HALc-43HALc-24HALc-20HALc-29HALc-49HALc-42HALc-37HALc-48HALc-22HALc-03HALb-27HALa-14HALc-07HALb-37HALc-36HALb-06HALc-62HALb-24HALc-55HALb-29HALb-07HALc-23HALb-14HALb-28HALa-15HALa-09HALb-31HALc-65HALb-04HALb-16HALc-17HALb-25HALb-00HALb-08HALb-10HALc-19HALb-05HALb-21HALb-32HALa-08HALb-33HALb-11HALb-26HALb-09HALa-07HALb-34HALa-12HALb-35HALb-13HALa-16HALb-12HALa-05HALa-22HALa-23HALa-20HALa-04HALa-06HALa-17HALb-01HALa-21HALb-22HALa-10HALa-24HALa-18HALa-01HALa-13HALb-15HALc-44HALc-09HALa-19HALc-46HALb-19HALa-11HALc-53HALc-51HALb-17HALb-18HALb-36HALb-20HALb-03HALc-18HALc-28HALc-40PICE
LADE
PCAB
Triebzählung (Jungwuchs)
Gemessene Jahrringe
Fehlende Jahrringe zum Kern (nicht kernfaul)
Fehlende Jahrringe zum Kern (kernfaul)
Fehlende Jahrringe zum Wurzelansatz
Vereinzelte Zirben,Aufkommen aufgrundvon Kernfäule nurunsicher bestimmbar
Beinahe zeitgleichesAufkommen der Lärchenauf Plot HALc
Verlangsamte Verjüngung,Klimarückschlag (eine Haupt-phase der Kleinen Eiszeit)
Verstärkte Verjüngungnach Ende der KleinenEiszeit (um 1850)
Rezente Verjüngungsphaseab den 1980er Jahren
3. Abschnitt Dendrochronologie
75
Das möglicherweise älteste beprobte Individuum (HALb-23, PICE) steht auf einer Felsrippe in
1973 m Seehöhe. Da der Stamm stark kernfaul ist (Abb. 41), kann sein Aufkommen nicht genau be-
stimmt werden und datiert wahrscheinlich um 1429 ±65 Jahre. Der Baum weist besonders schmale
Jahrringe auf und wächst damit insgesamt auf niedrigem Niveau.
Abb. 41: Kernfauler Stamm des Individuums HALb-23 (PICE; 1973 m),
beschädigt durch den Windwurf Ende April 2012. Foto: Thomas Zie-
her, 02.06.2012, Richtung Süden.
3.6.4.2. Aufkommen nach Höhenlage und Spezies
Abb. 42 zeigt die Altersverteilungen der drei behandelten Spezies innerhalb der drei aufgenommenen
Plots. Tab. 14 gibt zudem einen Überblick über die mittlere Lebensdauer je Spezies und Plot. Zusätz-
lich zu den gemessenen Serien, die auf das Markalter auf Wurzelniveau korrigiert wurden, sind auch
die mittels Triebzählung erhobenen Individuen in der Grafik als auch in den Werten der Tabelle ent-
halten. Es muss wieder darauf hingewiesen werden, dass aufgrund der unterschiedlichen Altersvertei-
lungen und der unsicheren Altersbestimmung bei kernfaulen Individuen die Mittelwerte nur bedingt
aussagekräftig sind. Es zeichnet sich jedoch das in Punkt 3.6.1. beschriebene Bild ab, dass die Bestände
mit ansteigender Standorthöhe merklich jünger werden.
3. Abschnitt Dendrochronologie
76
Abb. 42: Lebensdauer
der aufgenommenen
Individuen unterteilt
nach Spezies und Plot.
Neben den Jahrringse-
rien, die um die mo-
dellierte Anzahl an
Jahrringen zum Kern
bzw. Wurzelansatz
verlängert wurden,
sind auch die um fünf
Jahre korrigierten
Triebzählungen ent-
halten (Punkt 3.5.2.).
Plot Seehöhe Mittlere Lebensdauer [a], (n)
PICE LADE PCAB gesamt
HALa (Baumgrenze) 2000 - 2131 81,6 (13) 23,0 (2) 31,6 (7) 60,4 (22) HALb (Waldgrenze) 1950 - 2000 141,9 (34) 284,0 (1) 44,5 (4) 135,5 (39)
HALc (Wald) 1800 - 1850 247,2 (17) 301,1 (17) 125,4 (10) 240,4 (44)
157,6 (64) 272,4 (20) 78,7 (21) 163,7 (105)
Tab. 14: Mittlere Lebensdauer je Spezies bzw. Plot.
Getrennt nach Spezies betrachtet sind die in Plot HALc stockenden Lärchen mit durchschnittlich ca.
300 Jahren die ältesten Bäume. Lediglich eine Fichte und sechs Zirben, deren Aufkommen aufgrund
von Kernfäule jedoch nur grob datiert werden kann, sind älter. Die Lärchen auf Plot HALc weisen
zudem eine sehr homogene Altersverteilung auf (Abb. 42, h; einschichtiger Lärchenbestand). Nach
einem beinahe zeitgleichen Aufkommen vor etwa 300 Jahren verjüngte sich die Lärche praktisch nicht
mehr. In den beiden oberen Plots (HALa, HALb) fehlen Lärchen fast vollständig (Abb. 42, b; e).
Zirben, die in Plot HALc im Vergleich zu den Lärchen im Schnitt um 50 Jahre jünger sind, kommen
unregelmäßig auf und verjüngen sich mit Unterbrechungen (Abb. 42, g). Abgesehen von wenigen
Ausnahmen bildet die Zirbe auf HALb einen Reinbestand. Im Mittel ist dieser Zirbenbestand um etwa
100 Jahre jünger als die Zirben in Plot HALc. Mit Ausnahme des „Methusalem-Baums“ HALb-23 und
zwei weiteren alten Individuen setzt in HALb vor ca. 200 Jahren eine verstärkte Verjüngung ein. Die
Zirben auf Plot HALa sind im Schnitt noch einmal 60 Jahre jünger. Eine stärkere Verjüngungsphase
begann auf dieser Höhenlage vor ca. 100 Jahren.
0 200 400 6000 200 400 6000 200 400 600
Kambialalter
0 200 400 6000 200 400 6000 200 400 600
0 200 400 6000 200 400 6000 200 400 600
PICE LADE PCAB
HALa
HALb
HALc
a b c
d e f
g h i
3. Abschnitt Dendrochronologie
77
Fichten sind im Mittel jünger, wobei die Altersverteilung vor allem auf Plot HALc sehr ungleichmäßig
ist (Abb. 42, i). Erwachsene Fichten kommen derzeit nur untergeordnet vor. Fichtenjungwuchs ist
heute jedoch in allen Höhenlagen auffindbar. In der Vergangenheit konnte er sich jedoch nicht ent-
scheidend durchsetzen. Für Plot HALc (Abb. 42, i) sind jene 13 Jungfichten, deren Alter im Gelände
nicht bestimmt werden konnte, nicht dargestellt. Wie bereits erwähnt beträgt ihr Alter maximal 30
Jahre.
Etwas genauer betrachtet kann ein feineres Bild der Waldentwicklung nachgezeichnet werden. In Abb.
43 wird das zeitliche Aufkommen getrennt nach Höhenlage und Spezies gezeigt. Die jeweiligen Hö-
henbereiche entsprechen den Klassengrenzen der aufgenommenen Plots HALc, HALb und HALa. Das
früheste Aufkommen im Bereich des heutigen etablierten Waldes (Plot HALc) bildeten zunächst vor
allem Lärchen und Zirben. Wie bereits beschrieben kann aufgrund des beinahe gleichzeitigen Auf-
kommens der Lichtbaumart Lärche angenommen werden, dass diese Fläche zuvor nicht oder nur ge-
ringfügig bestockt war. Mitte des 18. Jhd. verlangsamte sich die Verjüngung beider Spezies im unteren
Bereich (HALc) drastisch. Bei einem angenommenen mittleren Kronendurchmesser von 5,5 m betrug
der Schlussgrad bezogen auf die projizierte Grundfläche des Plots HALc um 1750 bereits etwa 64%.
Im Durchschnitt waren die zu diesem Zeitpunkt auf HALc stockenden Individuen 66,3 Jahre alt (Tab.
15). Die Sukzession des Karbonat-Lärchen-Zirbenwaldes war zu diesem Zeitpunkt bereits weit fortge-
schritten und könnte in die Lärchen-Zirben-Optimalphase übergegangen sein. Demnach hätte der
gesamte Bestand die Oberschicht erreicht. In der Folge setzten sich über 200 Jahre lang nur vereinzelt
Zirben und Fichten durch. Erst ab 1980 kommen wieder vermehrt Zirben und Fichten auf. Die 13
Jungfichten, deren Alter nicht bestimmt werden konnte, sind im Diagramm nicht enthalten. Sie könn-
ten der jüngsten Klasse zugerechnet werden.
Spezies Anzahl mittleres Alter SD
PICE 9 100,3 51,9 LADE 16 48,6 24,8 PCAB 2 55,0 7,6
27 66,3 52,3
Tab. 15: Zusammensetzung und Altersverteilung inner-
halb des Plots HALc um 1750.
Etwa zur Mitte des 18. Jhd. (im Mittel ca. 100 Jahre später als auf Plot HALc) kommen auf den Fels-
rippen innerhalb des Plots HALb vermehrt Zirben auf, die ihre Jugendphase überleben. In dieser Hö-
henlage (oberhalb 1950 m) bildeten diese Zirben einen Reinbestand. Dieser ist heute im Mittel 141,9
Jahre alt (Tab. 14). Vor allem im Zeitraum von 1850 bis 1950 setzt in dieser Höhenlage eine stärkere
Verjüngung durch Zirben ein. Darauf folgt eine Phase geringer Verjüngung bis in die 1970er Jahre.
Das rezente Aufkommen von Zirben und Fichten seit 1980 ist mengenmäßig vergleichbar mit dem auf
HALa, jedoch überwiegt die Zirbe.
Mit durchschnittlich 60 Jahren Verzögerung gegenüber dem tiefer liegenden Plot HALb kommen
einzelne Zirben auch in höheren Lagen (HALa) auf. Diese stocken jedoch ausschließlich innerhalb von
Latschenbewuchs, wo sie vor Wildverbiss einigermaßen geschützt sind. Die Menge an aufkommendem
3. Abschnitt Dendrochronologie
78
Jungwuchs, der seine Jugendphase überlebt, nimmt stetig zu. Seit 1980 sind es jedoch Fichten, die in
den oberen Lagen die Mehrzahl neu aufkommender Individuen bilden.
Abb. 43: Aufkommen
nach Höhenlage
(entsprechend der
Höhenerstreckung
der aufgenommenen
Plots) und Spezies.
Die innerhalb des Plots HALa stockenden Individuen zeigen allgemein weder Anzeichen von Frost-
trocknis, noch scheint ihr Wachstum durch Wind bzw. Eisgebläse beeinflusst zu sein. Dadurch beding-
te physische Schäden bzw. unregelmäßige Kronenformen treten praktisch nicht auf. Lediglich an den
Stellen, die für das Wild zugänglich sind, konnten Schälschäden dokumentiert werden (Abb. 44).
bis 1700 1701-1750 1751-1800 1801-1850 1851-1900 1901-1950 1951-1980 nach 1980
Aufkommen
0
5
10
15
20
Anz
ahl
bis 1700 1701-1750 1751-1800 1801-1850 1851-1900 1901-1950 1951-1980 nach 1980
0
5
10
15
20
bis 1700 1701-1750 1751-1800 1801-1850 1851-1900 1901-1950 1951-1980 nach 1980
0
5
10
15
20
PCABPICELADE
> 2000 m
1950 - 2000 m
1820 - 1850 m
HALa
HALb
HALc
3. Abschnitt Dendrochronologie
79
Abb. 44: Schälschäden an einer jungen Zirbe
(HALa-04, 2108 m). Die in den Latschen sto-
ckende Zirbe ist von einer Seite für das Wild
zugänglich. Fotos: Thomas Zieher, 02.06.2012,
Richtung Norden.
Diese Entwicklungen zeigen ein langsames Aufsteigen des Waldes (und der Waldgrenze) seit dem 17.
Jhd. Die Sukzession des Karbonat-Lärchen-Zirbenwaldes ist innerhalb des Plots HALc mit der erreich-
ten Optimalphase im Grunde abgeschlossen. Ausgenommen sind jene Flächen, die aufgrund des
Windwurfes durch den Föhnsturm im Frühjahr 2012 wieder „frei“ geworden sind. Der seit 1980 in
allen Plots aufkommende Jungwuchs muss seine Jugendphase zunächst noch überstehen. Auch den
Föhnsturm haben nicht alle Individuen überstanden (beobachtet, aber nicht im Einzelnen aufgenom-
men).
3.6.4.3. Waldentwicklung - Synthese
In der Zusammenfassung kann aus den bisher präsentierten Ergebnissen eine mögliche Waldentwick-
lung für die nähere Umgebung abgeleitet werden. Dabei wird von den aufgenommenen Plots auf das
gesamte Gebiet geschlossen. Die Aussagen werden zudem vereinfacht präsentiert und dürfen demnach
nicht überbewertet werden.
Wie bereits erwähnt ist den Resultaten der Literaturrecherche zufolge eine Nutzung der Waldbestände
im Lafatschertal bis Ende des 17. Jhd. sehr wahrscheinlich. Einerseits wurde Holz über das Lafatscher
Joch ins benachbarte Halltal bzw. nach Hall transportiert, andererseits benötigte man es mitunter auch
für den lokalen Bergbau (z.B. Grubenholz, Bedarf für das eventuelle Feuersetzen). Nach WÖß (1936)
wurde im Bereich oberhalb des Melzerdenkmales (1988 m) sogar geschmolzen. Auch das zeitlich nahe
beieinander liegende Aufkommen der Lärchen Anfang des 18. Jhd. spricht dafür, dass diese Flächen
gegen Ende des 17. Jhd. - mit Ausnahme weniger alter Zirben - leer standen (Abb. 45, a). Ob dieser
Leerstand das Ergebnis einer Nutzung in Zusammenhang mit dem nahen Bergbau oder die Folge eines
Naturereignisses war, kann nicht mit Sicherheit nachgewiesen werden. Die Tatsache, dass einzelne
Zirben vor dem beinahe zeitgleichen Aufkommen der Lärchen auf diesen Flächen stockten, spricht
eher für eine nutzungsbedingte Situation. Es ist unwahrscheinlich, dass diese Zirben im Gegensatz zu
den Lärchen ein Naturereignis ausreichender Magnitude überstanden hätten.
3. Abschnitt Dendrochronologie
80
Abb. 45: Grobe Züge der möglichen Waldentwicklung während des 17. Jhd. (a) und während der ersten
Hälfte des 18. Jhd. (b).
Im Zeitraum von etwa 1700 bis 1750, nachdem der Bergbau weitgehend eingestellt worden war, konn-
ten sich in erster Linie Lärchen und untergeordnet Zirben etablieren. Der einschichtige Lärchenbe-
stand auf Plot HALc stammt fast ausnahmslos aus diesem Zeitraum (Abb. 45, b).
Von 1760 bis 1840 überlebten innerhalb der beprobten Flächen lediglich acht Zirben ihre Jugendpha-
se. Dieser Zeitraum, in den auch eine Hauptphase der Kleinen Eiszeit fällt, wurde von Klimarückschlä-
gen geprägt. Jungwuchs, der auch in dieser Phase aufgekommen sein dürfte, konnte das Erwachsenen-
alter größtenteils nicht erreichen. Etablierte Individuen, die aufgrund ihrer Größe den raueren Bedin-
gungen gewachsen waren, überstanden diesen Zeitraum (Abb. 46, a). Allerdings setzte ihnen der er-
höhte Umweltstress phasenweise stark zu, wie Jahrringausfälle bspw. im Jahr 1821 vor allem in den
Jahrringserien der Lärchen zeigen. Die Baumgrenze lag in dieser Zeit wie beschrieben auf 2001 m.
Abb. 46: Grobe Züge der möglichen Waldentwicklung während der zweiten Hälfte des 18. Jhd. bis etwa
Mitte des 19. Jhd. (a) und während der zweiten Hälfte des 19. Jhd. bis etwa Mitte des 20. Jhd. (b).
bis 175017. Jhd.G
r. K
oh
le
rr
in
ne
Kl.
K
oh
le
rr
i nn
eHALa
HALb
HALc
1800 m
1850 m
1900 m
1950 m
2000 m
2050 m
2100 m
Gr.
Ko
hl
er
rin
ne
Kl
.
Ko
hl
er
rin
ne
HALa
HALb
HALc
1800 m
1850 m
1900 m
1950 m
2000 m
2050 m
2100 m
a) b)
bis 1850
Gr. K
oh
le
rr
in
ne
Kl.
K
oh
le
rr
i nn
e
HALa
HALb
HALc
1800 m
1850 m
1900 m
1950 m
2000 m
2050 m
2100 m
aktuelle Baumgrenze
a) bis 1950
Gr. K
oh
le
rr
in
ne
Kl.
K
oh
le
rr
i nn
e
HALa
HALb
HALc
1800 m
1850 m
1900 m
1950 m
2000 m
2050 m
2100 m
modellierte klimatische Waldgrenze
aktuelle Baumgrenze
b)
3. Abschnitt Dendrochronologie
81
Im Zeitraum von 1850 bis 1950 setzte eine graduelle Verjüngung ein, die um 1900 unterbrochen
wurde. Während sich die Lärche jedoch praktisch nicht verjüngte, kamen vor allem junge Zirben, aber
auch Fichten auf. Die Zirbe setzte sich in allen Höhenstufen verstärkt durch, der Fichtenjungwuchs
beschränkte sich hingegen auf den unteren Bereich des Hanges (Abb. 46, b). Die Baumgrenze lag auf
2042 m, die klimatische Waldgrenze im Durchschnitt knapp darunter.
Abb. 47: Grobe Züge der möglichen Waldentwicklung
seit Mitte des 20. Jhd.
Nach 1950 erreichten bis in die 1970er Jahre zunächst kaum junge Bäume das Erwachsenenalter. Erst
ab Ende der 1970er Jahre erfolgte in allen Höhenlagen eine verstärkte Verjüngung durch Zirben und
vor allem Fichten. Zirbenjungwuchs kam in der Folgezeit vereinzelt auch bis auf Höhe des Grates in
2130 m auf. Die aktuelle Waldgrenze liegt heute (Stand 2007) auf 1988 m (Punkt 4.2.4.6.), die
Baumgrenze auf 2118 m. Die modellierte klimatische Waldgrenze liegt zwischen 1950 und 2010 im
Schnitt auf ca. 2130 m (Abb. 47).
3.6.5. Jahrringbreite und Temperatur
Wie bereits beschrieben wird die Produktivität von Bäumen (und somit das Wachstum) indirekt und
direkt von klimatischen Einflüssen limitiert. Mithilfe der sogenannten „Response Function Analysis“
kann auf Basis eines statistischen Modells die Abhängigkeit der Jahrringbreite von Klimaelementen
(Temperatur und/oder Niederschlag) des gleichen und des vorhergehenden Jahres bestimmt werden
(FRITTS 1976). Die Response Function Analysis wurde mithilfe des open-source Statistikprogramms
„R“ (R Developement Core Team 2008) bzw. den beiden Packages „dplR“ (BUNN 2008) und
„bootRes“ (ZANG & BIONDI 2012) durchgeführt. Letzteres ist ein Klon des Programms DENDRO-
CLIM2002 (BIONDI & WAIKUL 2004).
Die Response Coefficients wurden für die RCS-Chronologien der beprobten Zirben und Lärchen so-
wie der Kombination beider gegen die jährlichen Temperaturabweichungen vom klimatologischen
Mittel 1961-1990 für den Einzugsbereich des Untersuchungsgebietes (entsprechende Rasterzelle des
gerasterten 5x5‘ Histalp-Datensatzes von 2008, AUER et al. 2007) über den Zeitraum von 1901 bis
2008 berechnet (Abb. 48). Dabei wurden die Monate vom Mai des Vorjahres (Kleinbuchstaben) bis
bis 2011
Gr.
Ko
hl
er
rin
ne
Kl
.
Ko
hl
er
rin
ne
HALa
HALb
HALc
1800 m
1850 m
1900 m
1950 m
2000 m
2050 m
2100 m
modellierte klimatische Waldgrenze
aktuelle Baumgrenze
aktuelle Waldgrenze
3. Abschnitt Dendrochronologie
82
September des laufenden Jahres (Großbuchstaben), sowie die mittlere Sommertemperatur (JJA) und
Jahresmitteltemperatur (JAHR) berücksichtigt. Signifikante Zusammenhänge (95% Signifikanzniveau)
sind mit einem „s“ gekennzeichnet.
Die in Abb. 48 dargestellten Koeffizienten beschreiben zunächst eine allgemeine Sensitivität der Jahr-
ringbreite gegenüber der Sommertemperatur (JJA), insbesondere der Temperatur während der Monate
Juni und Juli. Diese Zusammenhänge sind statistisch signifikant. Nach Spezies betrachtet sind für das
Dickenwachstum der Zirbe vor allem die Temperaturen während der Monate Juni und Juli des glei-
chen Jahres sowie der Monate Juni und November des Vorjahres ausschlaggebend. Die Temperaturen
während der Wintermonate korrelieren dagegen negativ (davon statistisch signifikant: Dezember des
Vorjahres und Februar) mit der Jahrringbreite. Dies würde bedeuten, dass diese Zirben bei geringeren
Temperaturen während des Winters in der darauf folgenden Vegetationsperiode breitere Jahrringe
ausbilden (FRITTS 1976). Die Lärche ist vor allem sensitiv gegenüber den Temperaturmitteln der Mo-
nate Mai bis Juli. Eine Erklärung dafür ist die Ausbildung der Nadeln bis etwa Mitte Juni sowie die
kürzere vegetative Phase dieser Spezies. Die mittlere Temperatur des Monats September korreliert mit
der Jahrringbreite hingegen signifikant negativ.
Abb. 48: Koeffizienten der Response Function Analysis, berechnet für die mittlere jährliche Jahrringbreite je
Spezies (Zirbe – dunkelgrün; Lärche – hellgrün) gegen die Monatsmittel der Temperatur (Mai des Vorjahres
bis September des laufenden Jahres), sowie die mittlere Sommer- und Jahrestemperatur. Datenquelle:
Histalp-Datensatz 2008, AUER et al. 2007.
Die Abhängigkeit der Jahrringbreite gegenüber den Temperaturmitteln einzelner Monate kann sich im
Laufe der Zeit ändern. Mithilfe einer zeitlich variablen Response Function Analysis kann diese verän-
derliche Abhängigkeit dargestellt werden (BIONDI & WAIKUL 2004). Abb. 49 und Abb. 50 zeigen die
Koeffizienten der Moving Response Function Analysis mit einem jeweils um zwei Jahre versetzten
Zeitfenster von 30 Jahren für die Zirben-RCS-Chronologie (Abb. 49) und die Lärchen-RCS-
Chronologie (Abb. 50). Die Monatsmittel der Temperatur entstammen der entsprechenden Rasterzelle
aus dem Histalp-Datensatz von 2008 (AUER et al. 2007). Berücksichtigt wurden wie bereits zuvor die
Monate beginnend mit Mai des Vorjahres bis September des laufenden Jahres, sowie Sommer- und
Jahresmitteltemperatur von 1901 bis 2008. Die Skalierung der beiden Abbildungen ist nicht ident.
1901-2008
m j j a s o n d J F M A M J J A S JJA JAHR
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
s
ss
s
s
s
s s
s
s s
s
PICELADEKombination
m j j a s o n d J F M A M J J A S JJA JAHR
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Res
pons
e C
oeffi
cien
ts
s s s
3. Abschnitt Dendrochronologie
83
Für die beprobten Zirben ist eine klare Abhängigkeit der Jahrringbreite von den Temperaturmitteln
der Monate Juni und vor allem Juli sowie der Monate Juni und November des Vorjahres über den
gesamten Zeitraum zu beobachten. Der Zusammenhang zwischen der Jahrringbreite und der Monats-
mitteltemperatur des Monats Juni ist im Zeitraum von etwa 1950 bis 1990 weniger stark ausgeprägt
und zwischen 1953 bis 1982 sogar leicht negativ. Die allgemein signifikant negativen Korrelationen
zwischen der Jahrringbreite und den Temperaturmitteln der Monate Dezember (des Vorjahres) und
Februar bestehen über den gesamten Zeitraum. Eine Ausnahme bildet im Falle des Monatsmittels des
Dezembers lediglich der Zeitraum von 1943 bis 1972. Für die beprobten Zirben spielt die Temperatur
während des Augusts scheinbar eine geringere Rolle. Ähnliche Untersuchungen zeigten eine wesentlich
höhere Korrelation (BÜNTGEN et al. 2005). Die mittlere Temperatur während der Sommermonate
korreliert dagegen stark mit der Jahrringbreite. Über den gesamten Zeitraum wird ein mittlerer Koeffi-
zient von 0,25 (±0,05) erreicht. Der mittlere Koeffizient für die Jahresmitteltemperatur liegt dagegen
bei -0,04 (±0,08) womit diese für die Jahrringbreite irrelevant ist.
Eine interessante Entwicklung zeigen die Korrelationen der Jahrringbreite mit der mittleren Tempera-
tur des Monats Mai. Bis etwa Mitte des 20. Jhd. liegt ein negativer Zusammenhang vor. Seit den
1950er Jahren ist dieser Zusammenhang jedoch durchwegs positiv. Auch die Koeffizienten für den
Monat April nehmen zuletzt leicht zu wobei zeitgleich jene des Monats August abnehmen. Demnach
reagiert die Jahrringbreite zunehmend sensitiv gegenüber den Temperaturmitteln der Monate April
und Mai. Dies spricht für ein früheres Einsetzen der Wachstumsphase, wie es aufgrund des allgemei-
nen Temperaturanstieges erwartet werden könnte.
Abb. 49: Koeffizienten der Moving Response Function Analysis der Zirben-RCS-Chronologie über den Zeit-
raum von 1901 bis 2008 mit einem jeweils um zwei Jahre versetzten Zeitfenster von 30 Jahren. Berücksich-
tigt wurden die Monate vom Mai des Vorjahres bis September des laufenden Jahres. Referenzdaten der
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S
JJA
JAHR
A
J
J
M
A
M
F
J
d
n
o
s
a
j
j
m
−0,31
−0,27
−0,19
−0,13
−0,06
0,0
0,10
0,20
0,30
0,40
0,51
3. Abschnitt Dendrochronologie
84
Temperatur stammen von der entsprechenden Rasterzelle des Histalp-Datensatzes von 2008, AUER et al.
2007.
Der für die beprobten Lärchen allgemein signifikant positive Zusammenhang zwischen der Jahrring-
breite und den Temperaturmitteln der Monate Juni und Juli sind über den gesamten Zeitraum positiv.
Die Koeffizienten für den Monat Juni des Vorjahres weisen seit Mitte des 20. Jhd. durchwegs positive
Werte auf. Auch für die beprobten Lärchen scheinen die Temperaturen während des Augusts weniger
ausschlaggebend zu sein. Die mittlere Temperatur während der Sommermonate korreliert dagegen
auch im Falle der Lärche stark mit ihrer Jahrringbreite. Über den gesamten Zeitraum wird ein mittlerer
Koeffizient von 0,22 (±0,04) erreicht. Der mittlere Koeffizient für die Jahresmitteltemperatur liegt bei -
0,07 (±0,10) womit diese für die Jahrringbreite ebenfalls nicht ausschlaggebend ist.
Die bereits bei der Zirbe beschriebene zunehmende Sensitivität der Jahrringbreite gegenüber den Mo-
naten April und Mai ist auch anhand der Ergebnisse für die Lärche erkennbar. Die Vorzeichen der
Koeffizienten der Monate April und Mai kehren sich ab den 1950er (Mai) bzw. den 1960er Jahren
(April) um. Auch der vor allem zwischen 1910 bis 1980 stark negative Zusammenhang zwischen der
Jahrringbreite und dem Temperaturmittel des Monats März ist zuletzt nur mehr leicht negativ. Ähnli-
ches gilt für den Monat September.
Abb. 50: Koeffizienten der Moving Response Function Analysis der Lärchen-RCS-Chronologie über den Zeit-
raum von 1901 bis 2008 mit einem jeweils um zwei Jahre versetzten Zeitfenster von 30 Jahren. Berücksich-
tigt wurden jeweils die Monate vom Mai des Vorjahres bis September des laufenden Jahres. Referenzdaten
der Temperatur stammen von der entsprechenden Rasterzelle des Histalp-Datensatzes von 2008, AUER et al.
2007.
3.6.6. Rekonstruktion der Sommertemperatur
Die Ergebnisse der Response Function Analysis weisen auf eine signifikante Abhängigkeit der Jahrring-
breite vom Temperaturmittel während des Sommers hin. Daher ist es gerechtfertigt, die standardisier-
19
05
−1
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JJA
JAHR
A
J
J
M
A
M
F
J
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o
s
a
j
j
m
−0,37
−0,30
−0,22
−0,15
−0,07
0,0
0,08
0,16
0,24
0,32
0,40
3. Abschnitt Dendrochronologie
85
ten Jahrringserien als Proxy für die Sommertemperatur heranzuziehen (BÜNTGEN et al. 2005). Die
Zirben- und Lärchen-RCS-Chronologien wurden daher anhand der jährlichen Abweichungen der
Sommertemperatur des Histalp-Datensatzes von 2008 (AUER et al. 2007) über den Zeitraum von 1901
bis 2000 skaliert (Anpassung von Mittelwert und Standardabweichung der RCS-Chronologien an die
entsprechenden Werte der Temperaturzeitreihe, ESPER et al. 2005). Dieser Zeitraum wurde gewählt,
da die Temperaturzeitreihe der Station Zugspitze, die sich in geringer Entfernung zum Untersu-
chungsgebiet befindet, erst ab 1900 in den Histalp-Datensatz einfließt. Die Daten seit 2000 blieben
unberücksichtigt, um auch für das zentrierte 15jährige gleitende Mittel (endet im Falle der Histalp-
Zeitreihe im Jahr 2001) Korrelationen über die gesamte Periode berechnen zu können. Der Zeitraum
vor 1836 ist von der Zirbenchronologie nur unzureichend belegt (n < 15). Zudem weist die Histalp-
Temperaturzeitreihe bis um 1850 aufgrund der „Frühen Instrumentellen Periode“ systematisch zu
hohe Temperaturen auf, zumal der verwendete Histalp-Datensatz in diesem Zeitraum noch nicht kor-
rigiert wurde (BÖHM et al. 2009).
Tab. 16 gibt die Mittelwerte und Standardabweichungen der skalierten Jahrringindices der RCS-
Chronologien und der Histalp JJA-Temperaturzeitreihe seit 1851 in Schritten von 50 Jahren sowie
über den gesamten Zeitraum an. Abb. 51 zeigt die beiden skalierten RCS-Chronologien (ab einer Bele-
gung von mindestens 15 Serien) im Vergleich mit der jährlichen Abweichung der Sommertemperatur
(JJA) vom klimatologischen Mittel 1961-1990. Zusätzlich werden auch die beiden skalierten RCS-
Chronologien miteinander verglichen. In Tab. 17 sind die entsprechenden Korrelationskoeffizienten
aufgelistet.
1851-1900 1901-1950 1951-2000 1851-2000 1901-2000
Mittel SD
Mittel SD
Mittel SD
Mittel SD Mittel SD
LADE 0,10 1,00 -0,02 0,97 0,00 0,84 0,03 0,93 -0,01 0,90 PICE -0,26 0,87
0,02 1,04
-0,03 0,75
-0,09 0,90
-0,01 0,90
Histalp JJA -0,08 0,79 -0,22 0,91 0,21 0,86 -0,03 0,87 -0,01 0,90
Tab. 16: Mittelwerte [°C] und Standardabweichungen (SD) der RCS-Chronologien und der Histalp JJA-
Temperaturzeitreihe seit 1851 relativ zur Klimanormalperiode 1961-1960. Skalierung der RCS-Chronologien
über den Zeitraum 1901 bis 2000. Datenquelle: Histalp-Datensatz 2008, AUER et al. 2007.
Von 1851 bis 1900 liegt der Histalp-Datensatz im Durchschnitt zwischen Zirben- und Lärchenchro-
nologie. Bis etwa 1875 weist die Lärchenchronologie im Vergleich zu den anderen beiden Zeitreihen
im Mittel höhere Werte bei stärkerer Variabilität auf. Allem voran das Jahr 1875 (+2,7 SD) scheint ein
außerordentlich guter Sommer für die beprobten Lärchen gewesen zu sein. Die Zirbenchronologie liegt
dagegen vor allem zu Beginn dieses Zeitintervalls niedriger als die Histalp-Zeitreihe. Ab etwa 1860
zeigen beide Zeitreihen einen ähnlichen Verlauf. Im Gegensatz zur Lärchenchronologie weist die
Zirbenchronologie kaum nennenswerte Korrelationen mit der Histalp-Zeitreihe auf. Die beiden Chro-
nologien verlaufen in diesem Zeitraum mit einem Korrelationskoeffizienten von 0,62 (15j. g. Mittel:
0,74) jedoch ähnlich.
Von 1901 bis 1950 liegen beide Chronologien im Mittel über der Histalp-Zeitreihe. Während der
1910er und 1920er Jahre unterschreiten die Werte der Zirbenchronologie jene der Histalp-Zeitreihe,
3. Abschnitt Dendrochronologie
86
in den 1940er Jahren liegen die der Lärchenchronologie darunter. Während dieses 50jährigen Zeit-
raumes korreliert die Zirbenchronologie besser mit den Histalp-Daten (Einzeljahre: 0,54; 15j. g. Mit-
tel: 0,89), wobei auch der Vergleich mit der Lärchenchronologie sehr hohe Korrelationskoeffizienten
ergibt (Einzeljahre: 0,60; 15j. g. Mittel: 0,83).
Im Zeitraum von 1951 bis 2000 liegt die Histalp-Zeitreihe im Schnitt - vor allem aber gegen Ende der
Periode – höher als die beiden Chronologien. Der Vergleich mit der Lärchenchronologie zeigt dabei
eine deutlich bessere Übereinstimmung (Einzeljahre: 0,66; 15j. g. Mittel: 0,91). Die beprobten Zirben
scheinen langsamer auf den rezenten Temperaturanstieg zu reagieren.
Über den gesamten Zeitraum von 1851 bis 2000 betrachtet, liegt die Zeitreihe des Histalp-Datensatzes
im Durchschnitt zwischen jenen der beiden Chronologien. Die Lärchenchronologie liegt leicht dar-
über, die Zirbenchronologie etwas darunter bei etwa gleicher Variabilität. Auffällig ist, dass an diesem
Standort die Lärchenchronologie wesentlich besser mit den Sommertemperaturen des Histalp-
Datensatzes korreliert (Einzeljahre: 0,53; 15j. g. Mittel: 0,70). Ein Vergleich der Histalp-Daten mit der
Zirbenchronologie führt zu geringeren Korrelationskoeffizienten (Einzeljahre: 0,38; 15j. g. Mittel:
0,43). Eine Übereinstimmung, wie von NICOLUSSI & THURNER (2011) für eine lokale Zirben-RCS-
Chronologie in den Ötztaler Alpen publiziert (Einzeljahre: 0,62 über den Zeitraum von 1850 bis
2008), wird hier nicht erreicht.
Abb. 51: Rekonstruierte jährliche Abweichungen der Sommertemperatur anhand der skalierten Lärchen-
und Zirben-RCS-Chronologie im Vergleich mit den jährlichen Abweichungen der mittleren Sommertempera-
tur (Histalp-Datensatz) vom klimatologischen Mittel 1961-1990. Jährliche Mittelwerte und zentriertes
-3
-2
-1
0
1
2
3
dT [°
C]
-3
-2
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1
2
3
dT [°
C]
-3
-2
-1
0
1
2
3
dT [°
C]
1800 1850 1900 1950 20001775 1825 1875 1925 1975
Kalenderjahre
0
20
40
60
Bel
egun
g
LADE vs. Histalp JJA
PICE vs. Histalp JJA
LADE vs. PICE
3. Abschnitt Dendrochronologie
87
15jähriges gleitendes Mittel. Die Skalierung der RCS-Chronologien erfolgte über den Zeitraum 1901 bis
2000. Im untersten Diagramm ist die zeitlich variable Belegung aufgetragen. Datenquelle: Histalp-Datensatz
2008, AUER et al. 2007.
Vergleiche 1851-1900 1901-1950 1951-2000 1851-2000
Einzelj. 15j. Mittel
Einzelj. 15j. Mittel
Einzelj. 15j. Mittel
Einzelj. 15j. Mittel
LADE vs. Histalp JJA 0,51 0,74 0,49 0,78 0,66 0,91 0,53 0,70 PICE vs. Histalp JJA 0,18 0,15
0,54 0,89
0,42 0,36
0,38 0,43
LADE vs. PICE 0,62 0,74 0,60 0,83 0,60 0,55 0,59 0,63 Komb. vs. Histalp JJA 0,44 0,61 0,56 0,86 0,53 0,85 0,53 0,67
Tab. 17: Korrelationskoeffizienten der Vergleiche der drei (Sommertemperatur-) Zeitreihen (Rekonstruktion
mittels LADE-, PICE-RCS-Chronologie und ihrer Kombination bzw. Histalp JJA-Temperaturmittel) über ver-
schiedene Zeiträume. Datenquelle: Histalp-Datensatz 2008, AUER et al. 2007.
3.6.7. Prognose für die Entwicklung der Wald- und Baumgrenze
Die vorliegenden Ergebnisse belegen einen allgemeinen Anstieg der Baumgrenze in jüngerer Vergan-
genheit. Hält die gegenwärtige Entwicklung der Temperatur an, ist auch in Zukunft von ähnlichen
Verlagerungen der Baumgrenze auszugehen (vgl. KÖRNER 2012b). Aufgrund der topographischen
Voraussetzungen ist dies in unmittelbarer Umgebung zum Untersuchungsgebiet nicht mehr möglich.
Allerdings könnte sich mit einiger Verzögerung auch die Waldgrenze aufwärts verlagern. Die model-
lierte Höhenlage der klimatischen Waldgrenze liegt derzeit bereits oberhalb des Grates. Demnach wäre
über einen Höhenbereich von etwa 130 m oberhalb der aktuellen Waldgrenze durchaus Potenzial für
einen künftigen Waldbestand. Als Konsequenz würde die derzeitige alpine Vegetation oberhalb der
aktuellen Waldgrenze zusehends verdrängt (TINNER & KALTENRIEDER 2005). Im Fall des Untersu-
chungsgebietes würde das Aufsteigen des Waldes bedingt durch den Wildverbiss zusätzlich verzögert.
Den Ergebnissen des Vergleichs der Landbedeckung zwischen 1954 und 2009 zufolge breiten sich die
Latschen auf den freien, derzeit von alpinem Rasen eingenommenen Flächen oberhalb der Waldgrenze
aus. Dadurch nimmt die Fläche, auf der Jungwuchs potenziell vor Wildverbiss geschützt wäre, zu. Zu-
nächst könnte sich das Aufsteigen einzelner Individuen dadurch beschleunigen. Bis daraus letztendlich
ein Waldbestand entsteht, wird wahrscheinlich noch viel Zeit vergehen.
88
4. Abschnitt Fernerkundung
89
4. Abschnitt Fernerkundung
4.1. Photogrammetrie
Ein Ziel der Auswertung der Orthofotos war, sowohl Baum- als auch Waldgrenze entlang des gesamten
Tales zu kartieren und sie nach ihren möglichen Ursachen zu klassifizieren. Des Weiteren wurde ein
Vergleich mit älteren Luftbildern angestellt, um zwischenzeitliche Veränderungen der Landoberfläche
zu quantifizieren. In den folgenden Punkten wird auf diese beiden Aufgabenstellungen eingegangen.
4.1.1. Klassifizierung der Baum- und Waldgrenze im Lafatschertal
Luftbilder bzw. daraus generierte Orthofotos eignen sich gut für die Kartierung der Baum- und Wald-
grenze. Vor allem letztere ist in hochaufgelösten Orthofotos gut erkennbar. Sie kann für ganze Täler
ohne Ortsaugenschein kartiert werden. Die Baumgrenze ist dagegen schwieriger abgrenzbar, da die
obersten Individuen in der Regel von niedriger Statur sind und isoliert stocken. Ihre Wuchshöhe kann
nur abgeschätzt werden, wodurch die lt. Definition eines erwachsenen Baumes notwendige Höhe von
2 m nur bedingt erfüllbar ist. Eine Geländebegehung ist daher meist unumgänglich.
Baum- und Waldgrenze wurden für das Lafatschertal auf Basis des Farb-Orthofotos von 2009 unter
Berücksichtigung der im Gelände erhobenen Daten kartiert. Ihre Positionen variieren kleinräumig, da
sie meist durch lokale Gegebenheiten überprägt werden (HOLTMEIER 2003, Punkt 1.4.3.6.). LEONEL-
LI et al. (2011) klassifizierten die in Orthofotos kartierte Baum- und Waldgrenze in drei Tälern der
Region Val d’Aosta nach ihrer wahrscheinlichen Ursache, die in drei Kategorien zusammengefasst
wurden:
• Geomorphologisch
• Nutzungsbedingt
• Klimatisch
Für das Lafatschertal wurde noch eine zusätzliche Kategorie (Topographisch) gewählt, da der Waldbe-
stand mitunter aufgrund der begrenzten Höhenerstreckung geeigneter Hänge limitiert wird. Besonders
auf der orographisch linken Talseite verhindern steile Felswände ein weiteres Aufsteigen des Waldbe-
standes, wobei geomorphologische Prozesse im Gegensatz zur orographisch rechten Talseite nur eine
untergeordnete Rolle spielen dürften. Eine nutzungsbedingte Herabsetzung der Wald- oder Baumgren-
ze konnte im Untersuchungsgebiet nicht festgestellt werden.
Zunächst wurden auf Basis des Farborthofotos von 2009 auf beiden Talseiten des Lafatschertals im
Abstand von ungefähr 400 m die höchstgelegenen Wald- bzw. Baumbestände kartiert. Die Wuchshöhe
konnte aufgrund der Schatten abgeschätzt werden. Um die Interpretation der möglichen Ursachen zu
erleichtern, wurden die potenziell von Felssturz betroffenen Flächen mithilfe eines statistischen Modells
ausgewiesen. Als Datengrundlage diente das frei zugängliche Geländemodell des Landes Tirol mit einer
Auflösung von 10 m. Diese Auflösung ist nach ZIEHER et al. (2012) für Felssturzmodellierungen auf
4. Abschnitt Fernerkundung
90
regionalem Maßstab ausreichend. Das Modell wurde anhand der Auslaufzone der Großen Kohlerrinne
kalibriert (ZIEHER et al. 2012). Die Modellierung erfolgte letztlich mit einem geometrischen Gefälle
von 33° und 100 Iterationen (Abb. 52).
Abb. 52: Typisierung der Wald- und Baumgrenze im Lafatschertal. Orthofoto und Höhenlinien: Amt der
Tiroler Landesregierung, Abteilung Geoinformation.
Vor allem auf der orographisch rechten Talseite werden Baum- und Waldgrenze von Naturraumpro-
zessen herabgesetzt. Beide Höhengrenzen liegen in diesem Talabschnitt zwischen 1500 und 1700 m.
Die Baumgrenze liegt stets knapp oberhalb der Waldgrenze. Im Bereich des Untersuchungsgebietes
steigen sowohl Baum- als auch Waldgrenze markant an. Die Baumgrenze liegt aktuell wie bereits be-
schrieben auf 2118 m, die Waldgrenze auf etwa 1988 m. In diesem Bereich wurden beide Höhengren-
zen als klimatisch bedingt klassifiziert. Streng genommen wäre es den zuvor gezeigten Ergebnissen nach
möglich, dass sowohl Baum- als auch Waldgrenze größere Höhen erreichen könnten. Bei einer ange-
nommenen Verzögerung der Reaktion der Waldgrenze auf ansteigende Temperaturen von 100 Jahren
liegt die aktuelle Waldgrenze um etwa 100 hm zu tief (Mittel der modellierten Höhenlage der klimati-
schen Waldgrenze der letzten 100 Jahre: 2094 m). Die Baumgrenze ist dagegen an ihrer topographi-
schen Obergrenze angelangt und könnte demnach auch als „topographisch bedingt“ klassifiziert wer-
den. Da jedoch eine starke Sensitivität gegenüber der Temperatur nachgewiesen wurde, ist diese Zu-
ordnung gerechtfertigt.
Der Bereich um das Überschalljoch (1912 m) ist nicht bewaldet. Auf der orographisch linken Talseite
werden Wald- und Baumgrenze vor allem durch die steil abfallenden Felsflanken am weiteren Aufstei-
gen gehindert. Die höchsten Positionen werden an jenen Stellen erreicht, an denen keine direkte Ge-
fährdung durch Naturraumprozesse vorliegt.
4. Abschnitt Fernerkundung
91
4.1.2. Vergleich der Landoberfläche 1954 – 2009
Um neben den raumzeitlichen Veränderungen von Baum- und Waldgrenze auch den rezenten Wandel
der Landoberfläche in deren Umfeld zu erfassen, wurde ein Vergleich zwischen einem Orthofoto
(2009) und Luftbildern (1954) angestellt. Damit können Veränderungen während der dazwischen
liegenden 55 Jahre quantifiziert und analysiert werden.
4.1.2.1. Verwendete Datengrundlage
Um eine gute Aussage über zwischenzeitliche Veränderungen treffen zu können, sollte der Zeitraum
zwischen den Aufnahmezeitpunkten der zu vergleichenden Bilder möglichst groß sein. Die ersten Bild-
flüge wurden während der Nachkriegszeit in den Jahren 1946 und 1947 durchgeführt. Aufgrund der
Schatten und unzureichenden Auflösung dieser Aufnahmen mussten Luftbilder von der Waldstands-
aufnahme D aus dem Jahr 1954 verwendet werden. Aus dieser Befliegung wurden zwei schwarz-weiß
Luftbilder vom Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV) Österreich im Maßstab von etwa
1:20.000 mit einer räumlichen Auflösung von 1 m erworben. Die Rektifizierung der beiden Luftbilder
erfolgte mithilfe der Software OrthoEngine (PCI Geomatics).
Das Referenz-Orthofoto stammt von der Befliegung im Jahr 2009 und wurde von der Abteilung für
Geoinformation des Landes Tirol bereitgestellt. Die sechs digitalen Blattschnitte (RGB) mit einer
räumlichen Auflösung von 0,2 m wurden zusammengefügt und entsprechend des Untersuchungsgebie-
tes beschnitten.
4.1.2.2. Klassifizierung der Orthofotos
Um einen Vergleich der Landoberfläche zu den beiden Aufnahmezeitpunkten anstellen zu können,
musste diese anhand der Bilddaten klassifiziert werden. Das zu vergleichende Gebiet im Nahbereich
des Untersuchungsgebietes wurde seitlich anhand zweier markanter Rinnen abgegrenzt. Talseitig be-
grenzt die Forststraße das Areal, bergseits der Grat. Das etwa 0,8 km² große Gebiet erstreckt sich von
etwa 1600 bis ca. 2150 m. Für beide Aufnahmezeitpunkte wurden die Klassen Fels/Schutt, Wei-
de/Rasen, Bäume und Latschen gewählt. Siedlungselemente oder Infrastruktur kommen innerhalb des
Areals nicht vor.
Im Falle der S/W-Orthofotos von 1954 (aus den Luftbildern generiert) konnte keine halb- oder vollau-
tomatische Klassifizierung durchgeführt werden, da dies mit lediglich einem Kanal (8 bit Grauwerte)
nicht möglich ist. Aus diesem Grund wurde die Klassifizierung manuell durchgeführt. Die Digitalisie-
rung erfolgte auf einem Maßstab von 1:200 um ein bestmögliches Ergebnis zu erzielen. Für die Klassi-
fizierung des Farb-Orthofotos von 2009 wurde die Maximum-Likelihood-Methode (überwachte Klas-
sifizierung) entsprechend der Klassen angewendet. Da sich die spektralen Eigenschaften der Klassen
„Latschen“ und „Bäume“ sehr ähneln, waren die Ergebnisse für diese Klassen unzureichend. Aus die-
sem Grund wurden die mithilfe der Einzelbaumextraktion aus Laserscandaten abgegrenzten Baumkro-
4. Abschnitt Fernerkundung
92
nen verwendet (Punkt 4.2.3.). Das Ergebnis der Klassifizierung wurde in abgeschatteten Bereichen
manuell korrigiert.
Abb. 53: Vergleich des aus S/W-Luftbildern generierten Orthofotos aus dem Jahr 1954 (a) und des Farb-
Orthofotos aus dem Jahr 2009 (b). Der dargestellte Ausschnitt zeigt den oberen Teil des Untersuchungsge-
biets. Visuell sind vor allem betreffend der Ausbreitung der Latschen Unterschiede ersichtlich. Durch das
Ergebnis der Oberflächenklassifizierung zu den Aufnahmezeitpunkten 1954 (c) und 2009 (d) werden diese
Unterschiede untermauert. S/W-Luftbilder: Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen; Orthofoto und
Höhenlinien: Amt der Tiroler Landesregierung, Abteilung Geoinformation.
4.1.2.3. Vergleich der Oberflächenklassen 1954 – 2009
Nach erfolgter Klassifizierung in die beschriebenen vier Klassen wurden die einzelnen Flächenanteile
nach Höhenstufen unterteilt. Dazu mussten sie mit Höhenlinien (Äquidistanz 100 m), die aus dem
abgeleiteten Geländemodell (Punkt 4.2.2.) generiert wurden, verschnitten werden. Der anschließende
Vergleich erfolgte anhand der relativen Flächenanteile an der Gesamtfläche je Höhenstufe (Abb. 54).
4. Abschnitt Fernerkundung
93
Die größten Flächenanteile entfallen auf die Klassen „Weide/Rasen“ und „Latschen“, die im Jahr 2009
gemeinsam 85,7% der gesamten Fläche einnehmen (1954: 86,5%). Latschen dominieren vor allem
den mittleren Hangbereich, Wiesen bzw. alpinen Rasen nehmen vornehmlich im unteren und obersten
Bereich des Untersuchungsgebietes größere Flächen ein. Die Klasse „Fels/Schutt“ tritt in den oberen
Höhenstufen häufig auf und verliert nach unten hin an Bedeutung. Die von Baumkronen überschatte-
te Fläche nimmt dagegen mit der Höhe ab und bildet insgesamt den geringsten Flächenanteil.
Abb. 54: Relative Flächenanteile der Klassen Fels/Schutt, Weise/Rasen, Bäume und Latschen je Höhenstufe
im Jahr 1954 (a) und 2009 (b).
Die absoluten Flächen je Klasse und Höhenstufe zu den beiden Aufnahmezeitpunkten, sowie die rela-
tive Änderung innerhalb des Zeitraumes von 1954 bis 2009 sind in Tab. 18 aufgelistet. Relativ be-
trachtet ändern sich die Flächenanteile aller Klassen deutlich, mit Ausnahme der Klasse Fels/Schutt.
Absolut gesehen sind jedoch nur die Änderungen der Klassen „Weide/Rasen“ und „Latschen“ relevant.
Höhenstufe Fels/Schutt Weide/Rasen Bäume Latschen
1954 2009 rel.
1954 2009 rel.
1954 2009 rel.
1954 2009 rel.
2100-2150 2,03 1,61 -26%
2,78 2,48 -12%
0,00 0,00 -
0,81 1,53 +47% 2000-2100 0,84 0,93 +10%
6,17 4,60 -34%
0,00 0,00 +9%
3,08 4,56 +33%
1900-2000 1,30 1,14 -13%
1,96 1,27 -54%
0,07 0,08 +12%
6,43 7,27 +11% 1800-1900 1,01 0,82 -22%
1,60 1,03 -55%
0,47 0,61 +22%
10,14 10,76 +6%
1700-1800 0,45 0,49 +7%
8,34 6,42 -30%
1,88 2,23 +16%
10,63 12,16 +13% 1600-1700 0,42 1,07 +60%
10,65 8,97 -19%
1,89 2,05 +7%
4,01 4,90 +18%
Gesamt 6,04 6,06 ±0%
31,52 24,78 -27%
4,32 4,97 +13%
35,10 41,18 +15%
Tab. 18: Absolute Flächen (Hektar) nach Klassen je Höhenstufe für die Jahre 1954 und 2009, sowie die rela-
tive Änderung.
Die relativen Flächenanteile der einzelnen Klassen werden je Höhenstufe und Aufnahmezeitpunkt in
Abb. 55 gegenübergestellt. Der direkte Vergleich der beiden Aufnahmezeitpunkte zeigt, dass sich die
Fläche der Klasse „Fels/Schutt“ (Abb. 55, a) nur geringfügig ändert. Lediglich in der Höhenstufe von
1600 bis 1700 m nimmt die Fläche dieser Klasse aufgrund ein oder mehrerer Felssturzereignisse in der
Großen Kohlerrinne deutlich zu (+60%). In der obersten Höhenstufe vermindert sich die Ausdehnung
der Klasse „Fels/Schutt“ um etwa 26% von 2,03 auf 1,61 Hektar.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Relativer Flächenanteil
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
See
höhe
[m
]
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Relativer Flächenanteil
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
See
höh
e [m
]
Fels/SchuttWeide/RasenBäumeLatschen
a) b)
4. Abschnitt Fernerkundung
94
Die von Baumkronen überschirmte Fläche steigt insgesamt von etwa 4,32 auf 4,97 Hektar um ca. 13%
an (Abb. 55, c). Vor allem im mittleren Bereich des Hanges (1800-1900 m) nehmen diese Flächenan-
teile deutlich zu (22%). In dieser Höhenlage kommen innerhalb des Latschengürtels vermehrt einzeln
stehende Bäume auf.
Wesentliche Veränderungen sind jedoch bei den Klassen „Weide/Rasen“ (Abb. 55, b) und „Latschen“
(Abb. 55, d) erkennbar. Die Fläche ersterer nimmt insgesamt von etwa 31,52 auf 24,78 Hektar ab. Das
entspricht einer Reduktion um 27%. Diese Flächen werden in erster Linie von Latschen eingenom-
men. Die Ausdehnung dieser Klasse steigt über den Zeitraum von 1954 bis 2009 um etwa 15% von
35,10 auf 41,18 Hektar an. Vor allem in der Höhenstufe von 2000 bis 2100 m ist klar eine Abnahme
der Fläche der Klasse „Weide/Rasen“ (-34%) zugunsten der Klasse „Latschen“ (+33%) ersichtlich. Im
Bereich von 2100 bis 2150 m nimmt die von Latschen eingenommene Fläche ebenfalls deutlich zu
(+47%). Die Klassen „Fels/Schutt“ und „Weide/Rasen“ verzeichnen in dieser Höhenlage die entspre-
chenden Flächenverluste.
Abb. 55: Vergleich der relativen Flächenanteile je Höhenstufe aus den Jahren 1954 (strichliert) und 2009 für
die Klassen Fels/Schutt (a), Weide/Rasen (b), Bäume (c) und Latschen (d).
4.1.3. Probleme und Limitationen
Da der Vergleich der beiden Datengrundlagen auf Basis unterschiedlicher Klassifizierungsmethoden
erfolgte, muss die Genauigkeit der Ergebnisse dementsprechend hinterfragt werden. Die manuelle
Klassifizierung der Orthofotos aus dem Jahr 1954 wurde im größtmöglichen Maßstab durchgeführt.
Da für 1954 zwei Orthofotos aus zwei Luftbildern mit verschiedenen Perspektiven vorlagen, konnten
abgeschirmte Objekte besser erkannt werden. Die vier gewählten Klassen ließen sich anhand der
Grauwerte gut unterscheiden, lediglich in abgeschatteten Bereichen innerhalb des Waldbestandes war
eine eindeutige Klassifizierung nur bedingt möglich.
An den grundsätzlichen Aussagen bezüglich der Klassen „Fels“, „Weide/Rasen“ und „Latschen“ ändern
die Unsicherheiten in der Klassifizierung nichts, diese Änderungen sind auch visuell ersichtlich. Die
Zunahme der von Baumkronen überschirmten Fläche liegt wahrscheinlich in der Schwankungsbreite
der Unsicherheiten.
0 0.25 0.5 0.75 1
Relativer Flächenanteil
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
Se
ehö
he
[m]
0 0.25 0.5 0.75 1
Relativer Flächenanteil
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
Se
ehö
he
[m]
0 0.25 0.5 0.75 1
Relativer Flächenanteil
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
Se
ehö
he
[m]
0 0.25 0.5 0.75 1
Relativer Flächenanteil
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
Se
ehö
he
[m]
1954
2009a) b) c) d)
4. Abschnitt Fernerkundung
95
4.2. Laserscanning
Ein Ziel dieser Masterarbeit ist es, eine möglichst automatisierte Methode zur Erfassung der Waldgren-
ze auf Basis von ALS-Daten (airborne laser scanning) zu entwickeln. Voraussetzung dafür ist die Detek-
tion und Extraktion einzelner Individuen. Mithilfe des in Python 2.7 (PYTHON SOFTWARE FOUNDA-
TION 2012) implementierten Algorithmus können einzelne Baumkronen erfasst und verschiedene
Parameter abgeleitet werden. Anhand dieser Daten kann die Position der aktuellen Waldgrenze (Ober-
grenze des Waldes nach österreichischem Forstgesetz 1975) bestimmt werden. Zudem ist eine räumli-
che Analyse des lokalen Bestandes möglich. In den folgenden Punkten werden Herangehensweise,
Ergebnisse und Limitationen erläutert.
4.2.1. Datengrundlage
Die verwendeten ALS-Punktdaten wurden von der Abteilung für Geoinformation des Landes Tirol zur
Verfügung gestellt. Die Befliegungen im Untersuchungsgebiet fanden 2006 und 2007 statt. Das aus-
gewählte Gebiet von 2.310.400 m² (Quadrat, Kantenlänge 1.520 m) enthält ca. 8,5 Mio. Punkte.
Damit beträgt die mittlere Punktdichte 3,65 Punkte/m². Die Daten liegen standardmäßig in der Pro-
jektion MGI Austria GK West (geod. Datum: MGI, Referenzellipsoid: Bessel 1941) vor.
4.2.2. Oberflächen- und Geländemodell
Aufgrund der Punktdichte war es nicht sinnvoll die Auflösung von Geländemodell (DGM; engl.
DTM, digital terrain model) und Oberflächenmodell (DOM; engl. DSM, digital surface model) unter
1 m anzusetzen. Mit einer theoretischen Auflösung von 0,5 m würde nicht einmal im Idealfall ein
Punkt je Rasterzelle entfallen. In der Praxis entstehen dadurch Löcher, die selbst nach ihrer Interpolati-
on die Extraktion der Baumkronen erheblich erschweren. Daher wurde für das DOM als auch für das
DGM eine Auflösung von 1 m gewählt.
Das DOM wurde mithilfe des Grass-Moduls r.in.xyz() erzeugt. Um die Baumkronen möglichst realis-
tisch darstellen zu können, musste bei mehreren Punkten je Rasterzelle darauf geachtet werden, den
Höhenwert des jeweils höchsten Punktes zu übernehmen (MAAS 2010). Auftretende Löcher wurden
mit dem Grass-Modul r.fillnulls() mittels Spline-Interpolation gefüllt.
Um aus Punktdaten ein DGM zu erstellen, müssen die Punktdaten entsprechend gefiltert und klassifi-
ziert werden. Für diesen Arbeitsschritt gibt es zahlreiche Programme, wobei meist eine Lizenz notwen-
dig ist. In dieser Arbeit wurde das an der Moskauer Universität entwickelte open-Source-Tool MCC-
LIDAR verwendet. Der Algorithmus wurde speziell für die Ableitung von Geländemodellen in bewal-
deten Gebieten entwickelt. Dabei werden iterativ Punkte als Nicht-Boden-Punkte klassifiziert, falls die
Krümmung einer lokal geschätzten Ebene (mittels thin-plate spline) einen wählbaren Schwellenwert
überschreitet. Zudem kann über einen Skalierungsfaktor die ungefähre Größe der herauszufilternden
Objekte relativ zur Punktdichte berücksichtigt werden (EVANS & HUDAK 2007).
4. Abschnitt Fernerkundung
96
Für die einstellbaren Parameter scale (s) und curvature threshold (t) gibt es eine Faustformel bzw. einen
empfohlenen Ausgangswert. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Werte für ein
optimales Ergebnis verändert werden sollen (MCC-LIDAR 2012).
4.2.3. Einzelbaumextraktion
Da sich die Analyse von ALS-Daten gut für forstliche Fragestellungen eignet (z.B. NAESSET 2004), gibt
es mittlerweile eine Vielzahl von Ansätzen, um einzelne Bäume aus Punktdaten oder daraus abgeleite-
ten Raster-Derivaten zu extrahieren. Im Zuge dieser Masterarbeit wurde ein Ansatz entwickelt, der es
erlaubt einzelne Baumkronen in einem normalisierten Geländemodell (nDOM) zu erfassen und ver-
schiedene forstliche Parameter wie z.B. Wuchshöhe und Kronendurchmesser abzuleiten.
4.2.3.1. Konzept
Das Ziel des in Python 2.7 implementierten Programms ist es, einzelne Baumkronen unabhängig von
der Baumart zu erkennen und zu extrahieren. Dazu muss ein idealtypisches Baummodell definiert wer-
den. Da verschiede Baumarten zu erwarten sind, können dabei nur allgemeine Kriterien berücksichtigt
werden. Es wird davon ausgegangen, dass ein Baum an der Position seines Stammes die größte Höhe
aufweist. Die Krone breitet sich nach außen hin aus, wobei die Höhe dabei abnimmt (vgl. WOLF (NÉ
STRAUB) & HEIPKE 2007). Grenzen zwei Baumkronen direkt aneinander, wird angenommen, dass
ihre Grenze entlang der Tiefenlinie zwischen ihnen verläuft. Ab einer einstellbaren Höhe wird eine
weitere Ausbreitung der Baumkrone abgebrochen. Damit soll verhindert werden, dass umgebende
niedriger gewachsene Vegetation der Baumkrone zugeschrieben wird (MAAS 2010). Der dadurch be-
dingte Fehler ist (hier) vernachlässigbar, da die Krone in der Regel oberhalb dieser Vegetation ansetzt
(ausgenommen Fichten). Neben den einzelnen Baumkronen und deren Fläche sollte zudem die
Stammposition, Wuchshöhe und Standorthöhe abgeleitet werden.
4.2.3.2. Workflow
Der Algorithmus der Einzelbaumextraktion (Abb. 56) setzt ein normalisiertes Oberflächenmodell
(nDOM) voraus. Das nDOM wird durch Subtraktion des DGM von dem DOM generiert. Nach der
Generierung des nDOMs wird zunächst das absolute Maxima innerhalb dieses Rasters (Annahme: der
höchste Baum) gesucht. Falls diese virtuelle Wuchshöhe über einer festzulegenden Mindesthöhe liegt
(je nach verwendeter Definition eines erwachsenen Baumes), wird damit begonnen die Baumkrone
auszubreiten. Dafür werden zwei Kriterien überprüft. Potenzielle Baumpixel müssen (i) niedriger liegen
als das Ausgangspixel und (ii) mindestens drei Nachbarn haben, die ihrerseits ebenfalls mindestens drei
Nachbarn aufweisen. Mit diesen beiden Kriterien wird sichergestellt, dass die ausgebreitete Baumkrone
den Eigenschaften des eingangs definierten Baummodells entspricht (vgl. SOLBERG et al. 2006). Falls
Löcher innerhalb der extrahierten Baumkrone auftreten, werden diese gefüllt, falls sie von mindestens
fünf ausgewiesenen Baumkronenpixeln umgeben sind. Anschließend wird geprüft, ob die Anzahl der
4. Abschnitt Fernerkundung
97
Rasterzellen der extrahierten Krone ein Minimumkriterium (hier: mindestens sechs Rasterzellen, d.h.
6 m²) erfüllt. Ist dieses Kriterium erfüllt, werden Baumkrone, (virtuelle) Wuchshöhe, Stammposition
(Mittelpunkt der Rasterzelle des lokalen Maximums) und absolute Höhe zwischengespeichert. Andern-
falls wird die betreffende Krone im nDOM ausmaskiert. Sobald keine neuen Baumkronen extrahiert
werden, gibt das Programm zwei Datensätze aus. Ein ASCII-Raster beinhaltet die mit einer fortlaufen-
den Nummer indexierten Kronen und eine ASCII-Datei enthält die dreidimensionalen Koordinaten
sowie die Wuchshöhe und Anzahl der Baumkronenpixel je Individuum.
Abb. 56: Ablaufdiagramm des Algorithmus zur Einzelbaumextraktion.
4.2.4. Ergebnisse
Insgesamt wurden auf dem etwa 0,8 km² großen abgegrenzten Gebiet (analog zur Auswertung der
Orthofotos) 2401 Einzelbäume über einen Höhenbereich von 1623 bis 2114 m extrahiert. Die
Wuchshöhen reichen von 4,1 bis 36,2 m. Der Konfiguration entsprechend hätten potenziell auch
niedrigere Bäume detektiert werden können. Aufgrund der beschriebenen Kriterien bei der Einzelbau-
mextraktion sowie der Auflösung der generierten Geländemodelle war es nicht möglich, Baumkronen
mit weniger als 6 m² (projizierter) Fläche zu erfassen. Dem verwendeten Ansatz entsprechend konnten
jüngere Individuen aus dem unteren Stockwerk nicht erkannt werden, da sie von den dominanten
Individuen überschirmt werden.
4.2.4.1. Ergebnisvalidierung der Einzelbaumextraktion
Um die Vollständigkeit bzw. Richtigkeit der extrahierten Baumkronen abschätzen zu können, wurden
aus dem Farb-Orthofoto von 2009 innerhalb zweier Testgebiete (Abb. 57) insgesamt 541 einwandfrei
erkennbare Baumkronen als Referenz digitalisiert. Ein Testgebiet im oberen Hangbereich ist dichter
bestockt (a), das zweite, etwas tiefer liegende Gebiet weist eine lockere Bestockung auf (b). Damit kann
4. Abschnitt Fernerkundung
98
zusätzlich eine Aussage über die zu erwartende Qualität der Ergebnisse bei unterschiedlicher Bestands-
dichte getroffen werden.
4.2.4.2. Vollständigkeit und Richtigkeit
Die Vollständigkeit ist der relative Anteil korrekt extrahierter Baumkronen an der Anzahl digitalisierter
Referenz-Baumkronen. Die Richtigkeit ist der relative Anteil korrekt extrahierter Baumkronen an der
Gesamtzahl extrahierter Baumkronen (RUTZINGER et al. 2011). Eine extrahierte Baumkrone wird als
korrekt erkannt eingestuft, wenn (i) der Zentroid der digitalisierten Baumkrone innerhalb der extra-
hierten Fläche liegt und (ii) die extrahierte Fläche die digitalisierte Fläche nicht um 50% über- oder
unterschreitet. Dieser hohe Toleranzbereich wurde aufgrund der geringen räumlichen Auflösung der
Eingangsdaten (DGM und DOM) angesetzt. In Tab. 19 wird die Anzahl der digitalisierten Referenz-
Baumkronen den Ergebnissen der Einzelbaumextraktion gegenübergestellt.
Testfläche Anzahl Vollständigkeit
[%]
Richtigkeit
[%] digitalisiert extrahiert korrekt
Dicht bestockt 252 214 116 46 54
Locker bestockt 289 284 220 76 77
Gesamt 541 498 336 62 67
Tab. 19: Übersicht über die Ergebnisvalidierung der Einzelbaumextraktion.
Aus den in Tab. 19 aufgeführten Parametern geht klar hervor, dass der Algorithmus zur Einzelbaumex-
traktion auf locker bestockten Flächen wesentlich bessere Ergebnisse erzielt als auf dichter bestockten.
Mit einer mittleren Vollständigkeit von 62% bei einer Richtigkeit von 67 % liegt der vorgestellte An-
satz im Bereich vergleichbarer Arbeiten (vgl. KAARTINEN 2012). Abb. 57 zeigt die beiden Testflächen
im unteren Hangbereich des Untersuchungsgebietes. Die entsprechenden Zahlenwerte sind in Tab. 20
aufgelistet.
4. Abschnitt Fernerkundung
99
Abb. 57: Vergleich zwischen den im Orthofoto digitalisierten und den extrahierten Baumkronen im unteren
Bereich des Untersuchungsgebietes. Testfläche a weist eine höhere Bestandsdichte auf als Testfläche b. Die
Fläche der korrekt abgegrenzten Individuen (grün) liegt zwischen 50 und 150% der Fläche der digitalisierten
Baumkronen. Größere (orange) oder kleinere (gelb) extrahierte Baumkronen wurden als nicht korrekt klas-
sifiziert. Gleiches gilt für Baumkronen, die nicht richtig abgegrenzt wurden (rot). Orthofoto und Höhenda-
ten: Amt der Tiroler Landesregierung, Abteilung Geoinformation.
Testfläche Korrekt Kein
Baum Zu kleine
Fläche Zu große
Fläche Mehrere Baum-
kronen
Dicht bestockt (a) 116 20 7 33 38 Locker bestockt (b) 220 11 3 40 10
Gesamt 336 31 10 73 58
Tab. 20: Klassifizierung der extrahierten Einzelbäume.
Innerhalb der Fläche mit dichterer Bestockung (Testfläche a) können Baumkronen im Vergleich zur
Fläche mit lockerer Bestockung (Testfläche b) häufiger nicht voneinander unterschieden werden (rot).
Die Anzahl der extrahierten Baumkronen, deren Fläche jene der digitalisierten Baumkronen um mehr
als 50% übersteigt, ist dagegen innerhalb der lockeren Bestockung höher. Nur in wenigen Fällen unter-
4. Abschnitt Fernerkundung
100
schreitet die Fläche der extrahierten Baumkronen die Hälfte der Fläche der Referenz-Baumkronen. Die
Anzahl an falschen Baumkronen (Krone extrahiert, wo kein Baum) beträgt für Testfläche a in etwa das
Zweifache im Vergleich zu Testfläche b.
4.2.4.3. Kronenfläche
Die zugrundeliegenden ALS-Derivate (räumliche Auflösung 1 m) erlauben lediglich die automatische
Extraktion von größeren Baumkronen. Eine minimale Kronenfläche von sechs Rasterzellen (entspricht
6 m²; Kronendurchmesser von ca. 2,8 m) wurde festgelegt, um fälschlich als Baumkrone detektierte
Latschen zu vermeiden. Die geringste Wuchshöhe eines extrahierten Individuums beträgt in dieser
Konfiguration 4,1 m. Bei entsprechend höherer räumlicher Auflösung könnten auch kleinere Individu-
en extrahiert werden.
Der Vergleich zwischen digitalisierten und korrekt extrahierten Baumkronen (a: 116; b: 220) zeigt,
dass die Kronenfläche tendenziell überschätzt wird (Abb. 58). Vor allem die extrahierte Fläche größerer
Baumkronen liegt meist deutlich über der digitalisierten. Der relativ hohe root mean squared error
(Wurzel aus dem mittleren Fehlerquadrat; RMSE), der die mittlere Abweichung einer Schätzung von
den tatsächlichen Werten angibt, kommt letztendlich aufgrund des hohen Schwellenwertes für die
Klassifizierung korrekt extrahierter Baumkronen (±50% der Referenzfläche) zustande. Bei einer höhe-
ren räumlichen Auflösung der Datengrundlage (DGM/DOM) wäre ein besseres Ergebnis zu erwarten.
Abb. 58: Vergleich der Kronenfläche (KF) von extrahierten und digitalisierten Baumkronen für die Testflä-
chen a (links) und b (rechts). Berücksichtigt wurden nur die als korrekt extrahiert klassifizierten Kronen.
Die Abweichung der mittleren Kronenfläche variiert je nach Bestandsdichte (Tab. 21). Im Mittel ist
die Kronenfläche in der dichter bestockten Testfläche um etwa 8 m² kleiner als in der locker bestock-
ten. Die entsprechende Differenz der extrahierten Kronenflächen ist mit ca. 11 m² deutlich höher. Für
Testfläche a (dicht bestockt) beträgt die Differenz zwischen dem Mittel der extrahierten und digitali-
sierten Kronenfläche 0,89 m², für Testfläche b (locker bestockt) 4,26 m². Die Kronenfläche wird auf
locker bestockten Flächen stärker überschätzt. Demnach sind die Kronen frei stehender Bäume in den
generierten ALS-Derivaten zu groß repräsentiert.
0 20 40 60 80 100
KF - Referenz-Baumkronen [m²]
0
20
40
60
80
100
KF
- E
xtra
hier
te B
aum
kron
en [m
²]
n=116RMSE=8,49
0 20 40 60 80 100
KF - Referenz-Baumkronen [m²]
0
20
40
60
80
100
KF
- E
xtra
hier
te B
aum
kron
en [m
²]
n=220RMSE=8,97
Testfläche a Testfläche b
4. Abschnitt Fernerkundung
101
Dicht bestockt (a) Locker bestockt (b)
Mittelwert SD
Mittelwert SD
Extrahiert 31,07 14,84 42,29 17,76
Digitalisiert 30,18 12,10
38,03 14,99
Differenz 0,89 8,47 4,26 7,91
Tab. 21: Mittlere Kronenfläche [m²] und Stan-
dardabweichung (SD) der extrahierten und digi-
talisierten Baumkronen für Testfläche a und b.
Als Grundlage für erstere wurden die als korrekt
extrahiert klassifizierten Kronen herangezogen.
4.2.4.4. Kronendurchmesser
Unter der Annahme einer kreisförmigen Baumkrone kann aus der extrahierten Fläche der Kronen-
durchmesser abgeleitet werden. Nicht zuletzt aufgrund der geringen räumlichen Auflösung der Daten-
grundlage (DGM und DOM) muss dies jedoch als grobe Annäherung verstanden werden. Ein Ver-
gleich der abgeleiteten Kronendurchmesser mit den aus den digitalisierten Kronenflächen berechneten
Werten zeigt eine allgemein gute Übereinstimmung (Abb. 59). Die Genauigkeit der Bestimmung des
Kronendurchmessers großer Individuen im Gelände ist vergleichbar mit den Abweichungen der vorlie-
genden Ergebnisse (RMSE unter 1 m).
Abb. 59: Vergleich des abgeleiteten Kronendurchmessers (KD) von extrahierten und digitalisierten Baum-
kronen für die Testflächen a (links) und b (rechts). Berücksichtigt wurden nur die als korrekt extrahiert klas-
sifizierten Kronen.
Im Mittel stimmt der Kronendurchmesser für beide Testflächen gut mit dem aus den Referenz-
Baumkronen berechneten Wert überein. Analog zu den Ergebnissen aus Punkt 4.2.4.3. sind die Ab-
weichungen für die locker bestockte Testfläche b höher.
Dicht bestockt (a) Locker bestockt (b)
Mittelwert SD
Mittelwert SD
extrahiert 6,11 1,49 7,17 1,54
digitalisiert 6,07 1,25
6,82 1,37
Differenz 0,04 0,82 0,35 0,67
Tab. 22: Mittlere Kronendurchmesser [m] und
Standardabweichung (SD) der extrahierten und
digitalisierten Baumkronen auf den Testflächen
a und b. Als Grundlage für erstere wurden die
als korrekt extrahiert klassifizierten Baumkro-
nen herangezogen.
2 4 6 8 10 12
KD - Referenz-Baumkronen [m]
2
4
6
8
10
12
KD
- E
xtra
hier
te B
aum
kron
en [m
]
n=116RMSE=0,82
2 4 6 8 10 12
KD - Referenz-Baumkronen [m]
2
4
6
8
10
12
KD
- E
xtra
hier
te B
aum
kron
en [m
]
n=220RMSE=0,75
Testfläche a Testfläche b
4. Abschnitt Fernerkundung
102
4.2.4.5. Virtuelle vs. reale Wuchshöhe
Für jede extrahierte Baumkrone wurde das lokale Maximum als Wuchshöhe gespeichert. Ein Vergleich
mit der im Gelände aufgenommenen Wuchshöhe soll zeigen wie genau sie in den ALS-Daten bzw. den
daraus abgeleiteten Derivaten repräsentiert wird. Dazu wurden die Baumkronen der im Gelände auf-
genommenen Individuen, sofern einwandfrei erkennbar, im Orthofoto digitalisiert. Das lokale Maxi-
mum innerhalb dieser Polygone repräsentiert die Wuchshöhe des jeweiligen Individuums.
Die Ergebnisse des Vergleichs beider Parameter sind in Tab. 23 aufgelistet. Daraus ist ersichtlich, dass
die im Gelände aufgenommenen Wuchshöhen im Mittel deutlich unter den entsprechenden virtuellen
Höhen liegen. Die hohen Standardabweichungen der Differenzen zeigen, dass sich die Werte mitunter
stark voneinander unterscheiden. Dabei muss jedoch die geringe Anzahl an Stichproben, als auch die
Tatsache, dass bei den Geländeaufnahmen die Wuchshöhe in Plot HALc meist geschätzt wurde, be-
rücksichtigt werden.
Tab. 23: Mittlere reale bzw. virtuelle Wuchshöhe (WH) in den Plots HALa/HALb und HALc.
Verschiedene Studien belegen eine generelle Unterschätzung der Wuchshöhe, deren Ausmaß in der
Regel von der Baumart (Wuchsform) abhängt. Vor allem die Höhe von Koniferen, deren Wipfel auf-
grund der spitzen Kronenform in der Regel nur bedingt in den Daten enthalten ist, wird meist unter-
schätzt. Je nach Datengrundlage (d.h. Punktdichte) und Ansatz werden unterschiedliche Genauigkei-
ten erreicht (vgl. HEURICH et al. 2003). PERSSON et al. (2002) konnten mithilfe eines rasterbasierten
Ansatzes 71% der Baumkronen korrekt abgrenzen. Dabei wurde die Wuchshöhe durchschnittlich um
1,13 m (±0,63 m) unterschätzt. Die Punktdichte der ALS-Daten ist mit 5 Pkte/m² vergleichbar mit
den hier verwendeten Daten (PERSSON et al. 2002). Allerdings wurde diese Studie auf ebener Fläche
durchgeführt.
Die Abweichung zwischen virtueller und realer Wuchshöhe ist sehr wahrscheinlich durch Hangnei-
gung und unruhiger Topographie bedingt. Nach BALTSAVIAS (1999) kann die maximale vertikale
Abweichung ΔRmax [m] der Entfernungsmessung mittels ALS wie folgt berechnet werden,
|∆E|�F� � G ∗ H ∗| IJK#�&|
4
wobei h [m] der mittleren Flughöhe, γ [rad] der Divergenz des Laserstrahles und i [deg] der Hangnei-
gung entspricht. Bei einer angenommenen Flughöhe h von 1000 m, einer Divergenz γ von 1 mrad und
der mittleren Hangneigung von 35° beträgt die maximale vertikale Abweichung ∆R 0,35 m.
Abb. 60: Einfluss der Hangneigung auf die Entfernungsmessung mittels Laser-scanning. Aus: BALTSAVIAS 1999, 212.
Plot Anzahl Mittlere reale
WH [m]
Mittlere virtuelle
WH [m] Differenz [m] SD [m]
HALa/HALb 20 9,99 10,97 0,98 1,46
HALc 27 17,17 19,43 2,26 2,17
4.2.4.5.-1
4. Abschnitt Fernerkundung
103
Nach HIRATA (2004) variiert die repräsentierte Wuchshöhe je nachdem ob und wie ein Baum geneigt
ist. Auf Hängen sind Bäume aufgrund von Bodenkriechen oder Schneedruck des Öfteren hangabwärts
geneigt. Die daraus resultierende vertikale Abweichung beträgt nach HIRATA (2004) etwa +0,2 m.
Abb. 61: Unter- (links) und Überschätzung
(rechts) der Wuchshöhe auf geneigten Flächen.
H1 entspricht der unter- bzw. überschätzten
Wuchshöhe. Aus: HIRATA 2004, 104.
Im Fall des Untersuchungsgebietes trägt sehr wahrscheinlich auch die ausgesprochen unruhige Topo-
graphie zur Überschätzung der Wuchshöhe bei. Innerhalb des Plots HALb stocken die aufgenomme-
nen Individuen auf zwei Felsrippen, die nach Westen etwa 3 m zur Kleinen Kohlerrinne abbrechen.
Eine daraus resultierende Abweichung in der Größenordnung von 0,5 m kann nicht ausgeschlossen
werden.
Abb. 62: Überschätzung der Wuchshöhe in ALS-Derivaten aufgrund von Felsab-
brüchen.
Der Betrag des Höhenwachstums im Zeitraum zwischen dem Jahr der Befliegung (2007) und dem Jahr
der Geländeaufnahme (2011) ist vernachlässigbar, da die detektierten, meist erwachsenen Bäume nur
noch sehr langsam wachsen (vgl. LEIBUNDGUT 1970).
Die um ca. 1 m überschätzte Wuchshöhe der Individuen in Plots HALa und HALb ist damit plausibel.
Dagegen scheint die für Plot HALc berechnete Überschätzung von mehr als 2 m deutlich zu hoch. Da
die entsprechenden Wuchshöhen zumeist geschätzt wurden, ist von einer Unsicherheit von zumindest
±1 m auszugehen.
4.2.4.6. Bestimmung der Position der Waldgrenze
Mithilfe der extrahierten Baumkronen lässt sich die Definition des Waldes lt. Österreichischem Forst-
gesetz von 1975 mithilfe eines weiteren Tools2 anwenden. Damit kann innerhalb des Untersuchungs-
gebietes auf Basis von Fernerkundungsdaten objektiv die Ausbreitung des Waldes erhoben werden.
Folglich ist auch die Position der Waldgrenze bestimmbar. Sie lag im Jahr 2007 (Jahr der ALS-
Befliegung) auf 1988 m (Abb. 63). Streng genommen müsste die Waldgrenze aktuell aufgrund des
2 Autor: Magnus Bremer, Universität Innsbruck, Institut für Geographie; nach EYSN 2010
Hf
H1
4. Abschnitt Fernerkundung
104
Windwurf-Ereignisses von 2012 etwas tiefer angesetzt werden. Die obersten beiden Individuen des
Waldbestandes (HALb-00, HALb-02) wurden umgeworfen.
Abb. 63: Waldfläche im Un-
tersuchungsgebiet nach dem
Österreichischen Forstgesetz
von 1975. Die oberste Grenze
des geschlossenen Waldbe-
standes liegt auf 1988 m.
Orthofoto und Höhenlinien:
Amt der Tiroler Landesregie-
rung, Abteilung Geoinforma-
tion.
4.2.4.7. Wuchshöhe vs. Höhenlage
Nach TRANQUILLINI (1979, 1981) als auch PAULSEN et al. (2000) besteht ein (generell negativer)
Zusammenhang zwischen Wuchshöhe und Standorthöhe. PAULSEN et al. (2000) stellen die Wuchshö-
he in Abhängigkeit von der Entfernung zur Baumgrenze anhand von Zirben und Fichten, die an meh-
reren Standorten in den Alpen beprobt wurden, dar. Der baumartenspezifische Zusammenhang lässt
sich durch lineare Regressionen beschreiben. Die Autoren halten zudem fest, dass die niedrigere
Wuchshöhe nahe der Baumgrenze nicht allein durch ihr geringeres Alter erklärbar ist (PAULSEN et al.
2000).
Mit den Ergebnissen der Einzelbaumextraktion kann die Wuchshöhe der 2401 abgegrenzten Individu-
en in Abhängigkeit der Höhenlage aufgetragen werden (Abb. 64). Es wird angenommen, dass die
höchstgewachsenen Individuen das physiologisch bedingte Wuchshöhenlimit der jeweiligen Höhenlage
repräsentieren. Um einen empirischen Zusammenhang zwischen maximaler Wuchshöhe und Höhen-
lage abzuleiten, mussten die größten Individuen ausgeschieden bzw. erfasst werden. Dazu wurde in
Intervallschritten von 10 hm der Wert des 90%-Perzentils der Baumhöhenverteilung berechnet. An-
hand der darüber liegenden Werte wurde mithilfe einer polynomialen Regression der empirische Zu-
sammenhang zwischen Wuchshöhe und Höhenlage für das Untersuchungsgebiet abgeleitet. Zusätzlich
sind in Abb. 64 die im Gelände erhobenen Wuchshöhen (ebenfalls jene, die das 90%-Perzentil über-
schreiten) in Rot aufgetragen. Das Bestimmtheitsmaß beträgt 0,84.
4. Abschnitt Fernerkundung
105
Höhenbereich Anzahl Minimale Wuchs-
höhe [m] Maximale
Wuchshöhe [m] Mittlere Wuchs-
höhe [m] SD [m]
1623-1699 m 925 5,2 36,2 20,3 6,7 1700-1799 m 1067 4,1 35,5 20,1 6,1
1800-1899 m 305 4,4 28,7 16,7 5,6 1900-1999 m 94 5,2 19,0 11,3 3,0 2000-2114 m 10 5,2 12,8 8,6 2,5
Tab. 24: Anzahl und Wuchshöhe der extrahierten Einzelbäume nach Höhenstufen.
Aus den Daten kann eine allgemeine Abnahme der (maximalen) Wuchshöhe mit zunehmender Hö-
henlage abgeleitet werden. Während einzelne Bäume auf 1600 bis 1700 m Höhe noch etwa 35 m er-
reichen, sind es ab 2000 m nur noch an die 13 m. Im unteren Hangbereich stocken v.a. Lärchen und
Fichten, die problemlos etwa 40 m aufragen können. Jene erwachsenen Zirben, die in den oberen
Hanglagen beinahe einen Reinbestand bilden, scheinen jedoch ihre maximal mögliche Wuchshöhe von
etwa 20 m bei weitem nicht zu erreichen. Dies deutet darauf hin, dass sie nahe an der Obergrenze ihrer
ökologischen Amplitude operieren. Die resultierende Polynomfunktion 2. Grades ergibt für die per
Definition erwachsener Bäume notwendige Wuchshöhe von 2 m eine Seehöhe von 2105 m. Der Ver-
gleich mit der im Gelände erhobenen Höhenlage der Baumgrenze, die derzeit auf 2118 m Seehöhe
liegt, zeigt eine gute Übereinstimmung.
Abb. 64: Zusammenhang zwischen der Wuchshöhe der aus ALS-Daten extrahierten Einzelbäume und ihrer
Höhenlage. Die für die Regression verwendeten Wuchshöhen sind die Werte, die in Intervallen von 10 hm
über dem jeweiligen 90%-Perzentil liegen. Gleiches gilt für die im Gelände aufgenommenen Wuchshöhen.
Die resultierende Polynomfunktion 2. Grades ergibt für die per Definition erwachsener Bäume notwendige
Wuchshöhe von 2 m eine Seehöhe von 2105 m.
Die in Punkt 4.2.4.5. diskutierte Abweichung der virtuellen Wuchshöhe um etwa +1 m muss bei die-
sem Ergebnis berücksichtigt werden. Da diese vertikale Abweichung jedoch in Abhängigkeit von
Hangneigung, Wuchsform, Stammneigung und Topographie von Fall zu Fall variieren kann, lässt sich
kein pauschaler Unsicherheitsbereich angeben. Aufgrund des gezeigten Vergleichs ist jedoch davon
auszugehen, dass die extrahierten Wuchshöhen in der Regel nicht um mehr als +1 m abweichen. Der
gezeigte empirische Zusammenhang zwischen Wuchshöhe und Höhenlage ändert sich dadurch nicht
wesentlich, ggf. muss der Ordinatenabstand modifiziert werden.
1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200Höhenlage [m]
0
10
20
30
40
Wuc
hshö
he [m
]
Erhobene Wuchshöhen
Wuchshöhen > 90%-Perzentil
Extrahierte Wuchshöhen
Trend Wuchshöhe - Höhenlage
Wuchshöhe 2 m
y = - 195,70 + 0,29 x - 0,000095 x²R²=0,85
4. Abschnitt Fernerkundung
106
4.2.4.8. Altersstruktur des lokalen Waldbestandes
Unter der Annahme, dass die Wuchshöhe in etwa das Baumalter widerspiegelt, können anhand der
extrahierten Wuchshöhen Aussagen über die Altersstruktur des lokalen Bestandes getroffen werden.
Diese Annahme ist allerdings nur bis in jene Höhenlage zulässig, die ein Höhenwachstum der Bäume
bis zu ihrem physiologisch bedingten Maximum erlaubt. Bis ca. 1850 m scheint das Höhenwachstum
nicht wesentlich durch verschärfte Umweltbedingungen eingeschränkt zu sein (siehe Abb. 64). Dar-
über ist eine rasche Abnahme der Wuchshöhe mit zunehmender Höhenlage erkennbar. Abb. 65 zeigt
die extrahierten Baumkronen, klassifiziert nach der jeweiligen Wuchshöhe. Zu den Außengrenzen des
Bestandes hin nimmt die Höhe der einzelnen Individuen ab. Dies weist darauf hin, dass auch das Alter
der Individuen nach außen hin abnimmt. Demnach breitet sich der Wald auf Kosten des Latschenbe-
wuchses langsam aus. Vereinzelte Bäume und Baumgruppen innerhalb des Latschengürtels, vor allem
junge Lärchen, sind Pioniere und treiben die Ausbreitung des Waldes voran.
Abb. 65: Extrahierte Baumkronen,
klassifiziert nach der Wuchshöhe.
Orthofoto und Höhenlinien: Amt der
Tiroler Landesregierung, Abteilung
Geoinformation.
Abb. 66: Untersuchungsgebiet im
Lafatschertal vom Haller-angerhaus
aus gesehen (Pfeil in Abb. 65). In der
rechten oberen Bildecke ist das
Melzerdenkmal markiert. Foto:
Thomas Zieher, 22.04.2011, Rich-
tung Nordwest.
4. Abschnitt Fernerkundung
107
4.2.5. Probleme und Limitationen
Die Qualität des Ergebnisses der Einzelbaumextraktion hängt von der Güte der Datengrundlagen ab.
Vor allem die Auslösung der Geländemodelle - und in weiterer Folge die Punktdichte der ALS-Daten -
ist entscheidend für die letztendliche Größe der potenziell repräsentierten Objekte. Für die Extraktion
erwachsener Bäume ist eine räumliche Auflösung von 1 m ausreichend (bzw. einer Punktdichte von
mindestens 1 Pt/m²; MAAS 2010), Jungwuchs kann mithilfe des beschriebenen Algorithmus nicht
erkannt werden. Bei entsprechend höherer räumlicher Auflösung könnten auch kleinere Individuen
extrahiert werden (z.B. NAESSET & NELSON 2007).
Neben der Auflösung der Geländemodelle ist auch die Filterung der Punktdaten entscheidend für das
Ergebnis. Die hier durchgeführte Filterung der ALS-Daten führte vor allem auf stark geneigten Flächen
zu großen Abweichungen zwischen Gelände- und Oberflächenmodell. Diese Abweichungen wurden
oftmals fälschlicherweise als Baumkronen identifiziert. Mithilfe der (automatisch abgeleiteten) Oberflä-
chenklasse „Fels/Schutt“ wurden diese Fehler im Ergebnis der Einzelbaumextraktion eliminiert. Ohne
diese zusätzliche Information aus einem Orthofoto könnte ein Algorithmus zur Erkennung von Bruch-
kanten eingesetzt werden (RUTZINGER et al. 2012).
Ein weiteres Kriterium ist die Bestandsdichte des untersuchten Areals. Stehen die Bäume zu dicht bei-
einander, können die einzelnen Baumkronen nicht mehr voneinander unterschieden werden. Auch die
allgemeine Form der Baumkrone spielt hier eine große Rolle. Abgeflachte, runde Formen wie sie in der
Regel von Laubhölzern ausgebildet werden, können im Fall dichter Bestände nur schwer einzeln extra-
hiert werden. Unterdrückte Individuen, die unter größer gewachsenen Individuen stocken, konnten
mit dem entwickelten Algorithmus nicht erfasst werden. Für diese Zwecke bedarf es wesentlich kom-
plexerer Ansätze (z.B. MORSDORF et al. 2003). Im Fall des hier behandelten Untersuchungsgebietes
stehen die Bäume allerdings weitgehend frei. Aus diesem Grund können die einzelnen Baumkronen
mit dem beschriebenen Algorithmus gut erkannt werden. Aufgrund der gewählten räumlichen Auflö-
sung der Geländemodelle von 1 m ist die Abgrenzung der einzelnen Baumkronen allerdings dement-
sprechend grob. Auch die Stammposition (sofern diese durch das lokale Maximum abgebildet wird)
kann infolgedessen abweichen.
108
5. Fazit
109
5. Fazit
Um die eingangs gestellten Forschungsfragen abschließend zu beantworten, sollen die Ergebnisse der
einzelnen Kapitel noch einmal zusammengefasst werden. Die zentrale Fragestellung nach der rauraurauraum-m-m-m-
zeizeizeizeittttlichenlichenlichenlichen Entwicklung der alpinen BaumEntwicklung der alpinen BaumEntwicklung der alpinen BaumEntwicklung der alpinen Baum---- und Waldgrenzeund Waldgrenzeund Waldgrenzeund Waldgrenze, sowie ihren möglichen Treibern wird
in den Punkten 3.6.2.1. und 3.6.2.2. behandelt. Mithilfe der im Gelände gewonnenen Bohrproben
und den aufgenommenen Daten konnte ein stufenförmigesstufenförmigesstufenförmigesstufenförmiges Aufsteigen der BaumgrenzeAufsteigen der BaumgrenzeAufsteigen der BaumgrenzeAufsteigen der Baumgrenze in jüngerer in jüngerer in jüngerer in jüngerer
Vergangenheit Vergangenheit Vergangenheit Vergangenheit nachgewiesen werden. Der angestellte Vergleich zwischen dem rekonstruierten Baum-
grenzanstieg und dem modellierten Anstieg der klimatischen Waldgrenze zeigt eine weitgehende Über-
einstimmung. Zudem spiegeln die mittleren relativen Jahrringbreiten an Baum- und Waldgrenze die
Entwicklung der Sommertemperatur ohne wesentliche Verzögerung wider. Dabei scheinen die höher höher höher höher
gelegenen Individuen stärker auf Klimagunstgelegenen Individuen stärker auf Klimagunstgelegenen Individuen stärker auf Klimagunstgelegenen Individuen stärker auf Klimagunst---- und und und und ----ungunstungunstungunstungunstphasen zuphasen zuphasen zuphasen zu reagierenreagierenreagierenreagieren als niedriger sto-
ckende. Seit 1850 ist zwar kein eindeutiger Trend hin zu höheren Wachstumsniveaus ableitbar, aber
vor allem während des Zeitraums von 2000 bis 2010 ist ein rezenterrezenterrezenterrezenter Anstieg der relativen JahrrinAnstieg der relativen JahrrinAnstieg der relativen JahrrinAnstieg der relativen Jahrring-g-g-g-
breitebreitebreitebreite auf bis dahin unerreichte Werte erkennbar. Aus diesen Ergebnissen kann der Schluss gezogen
werden, dass die aufwärts gerichtete Verlagerung der Baumgrenze im Untersuchungsgebiet klimatisch klimatisch klimatisch klimatisch
bedingtbedingtbedingtbedingt ist.
Der Frage nach der Höhenlage der klimatischen WaldgrenzeHöhenlage der klimatischen WaldgrenzeHöhenlage der klimatischen WaldgrenzeHöhenlage der klimatischen Waldgrenze in Vergangenheit und Gegenwart wur-
de in Punkt 3.6.2.3. nachgegangen. Ihre Höhenlage wurde mithilfe der Abschätzung von ELLENBERG
(2010, 678), wonach an der Waldgrenze an mindestens 100 Tagen ein Temperaturmittel von 5°C
erreicht wird, auf Basis täglich aufgelöster, interpolierter Temperaturdaten modelliert. Heute liegt sie in
einer Höhe von etwa 2200220022002200 m m m m (Mittel der letzten 30 Jahre). In der Vergangenheit schwankte sie zwi-
schen 1900 m während der 1870/80er und 2100 m während der 1950er Jahre. Seit den 1980er Jahren
steigt sie schneller als im berücksichtigten Zeitraum davor an.
Mithilfe der gemessenen Jahrringserien, die um die modellierte Anzahl an fehlenden Jahrringen zum
Kern bzw. zum Wurzelansatz verlängert wurden, konnten Aussagen über die bisherige Waldentwicbisherige Waldentwicbisherige Waldentwicbisherige Waldentwick-k-k-k-
lung lung lung lung getroffen werden (Punkt 3.6.4.). Die zeitgleich um 1700 im Bereich des heutigen Waldes auf-
kommenden Lärchen legen einen vorhergehenden Leerstandvorhergehenden Leerstandvorhergehenden Leerstandvorhergehenden Leerstand der Fläche nahe. Ob dieser Leerstand
durch eine Nutzung in Zusammenhang mit dem Bergbau in der unmittelbaren Umgebung oder durch
ein Naturereignis verursacht wurde, kann nicht mit Sicherheit festgestellt werden. Während des Zeit-
raums von 1820 bis 18401820 bis 18401820 bis 18401820 bis 1840, einer der Hauptphasen der Kleinen Eiszeit, kamen keine Bäume aufkamen keine Bäume aufkamen keine Bäume aufkamen keine Bäume auf die
bis heute überlebten. Ältere Individuen, die den verschärften Umweltbedingungen gewachsen waren,
reagierten mitunter mit Jahrringausfällen (z.B. 1821). Der Waldbestand dürfte sich infolge dieses
Klimarückschlags aufgelichtet haben. Während der VerjüngVerjüngVerjüngVerjüngungsphaseungsphaseungsphaseungsphase nach 1850nach 1850nach 1850nach 1850 kamen vor allem
ZirbenZirbenZirbenZirben verstärkt in höheren Lagen verstärkt in höheren Lagen verstärkt in höheren Lagen verstärkt in höheren Lagen auf. Die Lärche konnte sich dagegen nicht verjüngen, junge Fich-
ten kamen untergeordnet auf. Nach kurzen Unterbrechungenkurzen Unterbrechungenkurzen Unterbrechungenkurzen Unterbrechungen um 1900 sowie während der 1960er
Jahre setzte ab 1980ab 1980ab 1980ab 1980 eine bis eine bis eine bis eine bis 2012012012011111 andauerndeandauerndeandauerndeandauernde Verjüngung über die gesamte untersuchte Höhenlage
ein. Ob diese jungen Bäume (< 2 m Wuchshöhe) das Erwachsenenalter erreichen, ist ungewiss.
Fazit
110
Der in Punkt 4.1.2. beschriebene Vergleich multitemporaler Orthofotos zeigt, dass sich im Zeitraum
von 1954 bis 2009 die Latschen1954 bis 2009 die Latschen1954 bis 2009 die Latschen1954 bis 2009 die Latschen in allen Höhenstufen ausbreitetenausbreitetenausbreitetenausbreiteten. Die entsprechenden FlächeFlächeFlächeFlächen-n-n-n-
veveveverrrrlustelustelusteluste entfielen auf die Klasse „WWWWeideideideide/Rasene/Rasene/Rasene/Rasen“. In Summe veränderten sich die Flächenanteile der
Klasse „Schutt/Fels“ nicht. Ihre durch ein oder mehrere Felssturzereignisse bedingte Ausbreitung im
unteren Bereich des Untersuchungsgebietes wurde durch Flächenverluste im oberen Bereich insgesamt
egalisiert. Die von Baumkronen überschirmte Fläche nahm unbedeutend zu.
Anhand der Ergebnisse der in Punkt 4.2.3. beschriebenen Routine zur Extraktion einzelner Baumkro-
nen, sowie weiterer forstlicher Parameter aus Derivaten von ALS-Punktdaten konnte die WuchshöheWuchshöheWuchshöheWuchshöhe
von 2401 extrahierten Individuen in Abhängigkeit der Höhenlagein Abhängigkeit der Höhenlagein Abhängigkeit der Höhenlagein Abhängigkeit der Höhenlage aufgetragen werden. Der resultie-
rende empirische Zusammenhang zwischen den höchstgewachsenen Individuen und der entsprechen-
den Höhenlage wurde durch eine Polynomfunktion 2. Ordnung dargestellt. Der generell negative negative negative negative
ZusammenhangZusammenhangZusammenhangZusammenhang zeigt die graduelle Abnahme der WuchshöheAbnahme der WuchshöheAbnahme der WuchshöheAbnahme der Wuchshöhe mit der Seehmit der Seehmit der Seehmit der Seehöheöheöheöhe. Neben baumartspe-
zifischen Maximalhöhen scheint die Wuchshöhe mit zunehmender Höhenlage auch umweltbedingt
abzunehmen.
Eine zuverlässige Prognose über die Entwicklung der Baum- und Waldgrenze im Untersuchungsgebiet
kann aufgrund unvorhersehbarer Ereignisse nicht gegeben werden. Aufgrund der Erkenntnisse über
bisherige Entwicklungen und Zusammenhänge kann unter der Annahme eines unveränderten Tempe-
raturanstieges in Zukunft auch ein weiteres Ansteigen der Waldgrenze angenommen werden. Die
Baumgrenze ist bereits an der topographischen Grenze angelangt.
6. Schlussbemerkungen
111
6. Schlussbemerkungen
Der Föhnsturm vom Frühjahr 2011 richtete erhebliche Schäden in allen Plots, sowie im umliegenden
Wald an. Zahlreiche Bäume wurden entwurzelt und einige weitere durch die umgestürzten Individuen
stark beschädigt. Für die Bestände an der Waldgrenze stellt dies mit Sicherheit einen gewissen Rück-
schlag dar. Da ein derartiges Ereignis aber als außergewöhnlich und selten einzustufen ist, kann
dadurch die Entwicklung der Bestände nicht nachhaltig gestört werden. Zudem waren jüngere Indivi-
duen in Plot HALa nicht betroffen, da sie innerhalb der Latschen scheinbar gut genug gegen Wind
geschützt waren. Innerhalb von Plot HALc, wo sieben Individuen entwurzelt wurden, stellen die neuen
Bedingungen eine potenzielle Chance für die Lärche dar, sich wieder zu verjüngen.
112
7. Literaturverzeichnis
113
7. Literaturverzeichnis
Albertz, J., 2007: Einführung in die Fernerkundung. Grundlagen der Interpretation von Luft und Satelliten-
bildern. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt.
Amann, G., 1993: Bäume und Sträucher des Waldes. Naturbuch Verlag, Augsburg.
Auer, C., 1947: Untersuchungen über die natürliche Verjüngung der Lärche im Arven-Lärchenwald des
Oberengadins. Mitteilungen der Schweizerischen Anstalt für das Forstliche Versuchswesen 25, 7-140.
Auer, I., Boehm, R., Jurkovic, A., Lipa, W., Orlik, A., Potzmann, R., Schoener, W., Ungersboeck, M., Matulla,
C., Briffa, K., Jones, P., Efthymiadis, D., Brunetti, M., Nanni, T., Maugeri, M., Mercalli, L., Mestre, O.,
Moisselin, J.-M., Begert, M., Mueller-Westermeier, G., Kveton, V., Bochnicek, O., Stastny, P., Lapin,
M., Szalai, S., Szentimrey, T., Cegnar, T., Dolinar, M., Gajic-Capka, M., Zaninovic, K., Majstorovic, Z. &
Nieplova, E., 2007: HISTALP - historical instrumental climatological surface time series of the Greater
Alpine Region. International Journal of Climatology 27, 17-46.
Baltsavias, E. P., 1999: Airborne laser scanning: basic relations and formulas. Isprs Journal of Photogramme-
try and Remote Sensing 54, 199-214.
Beraldin, J.-A., Blais, F. & Lohr, U., 2010: Laser Scanning Technology. In: Vosselman, G., Maas, H.G. (Hrsg.),
Airborne and Terrestrial Laser Scanning. CRC Press, Boca Raton.
Biondi, F. & Waikul, K., 2004: DENDROCLIM2002: A C++ program for statistical calibration of climate signals
in tree-ring chronologies. Computers & Geosciences 30, 303-311.
Blum, W. E. H., 2007: Bodenkunde in Stichworten. Bornträger, Berlin.
Böhm, R., Jones, P. D., Hiebl, J., Brunetti, M., Frank, D. & Maugeri, M., 2009: The early instrumental warm-
bias: a solution for long central European temperatures series 1760–2007. Climatic Change 101, 41-
67.
Bortenschlager, S., 1970: Waldgrenz- und Klimaschwankungen im pollenanalytischen Bild des Gurgler Rot-
mooses. Mitteilungen der ostalpin-dinarischen Gesellschaft für Vegetationskunde 11, 19-26.
Bräker, O. U., 1981: Der Alterstrend bei Jahrringdichten und Jahrringbreiten von Nadelhölzern und sein
Ausgleich. Mitteilungen der forstlichen Bundesversuchsanstalt Wien 142, 75-102.
Briffa, K. & Melvin, T., 2010: A Closer Look at Regional Curve Standardization of Tree-Ring Records: Justifica-
tion of the Need, a Warning of Some Pitfalls, and Suggested Improvements in Its Application. In:
Hughes, M. K., Swetnam, T. W. & Diaz, H. F. (Hrsg.), Dendroclimatology. Springer Netherlands, Dor-
drecht.
Briffa, K. R., Jones, P. D., Bartholin, T. S., Eckstein, D., Schweingruber, F. H., Karlen, W., Zetterberg, P. &
Eronen, M., 1992: Fennoscandian Summers from AD-500 - Temperature-Changes on short and long
Timescales. Climate Dynamics 7, 111-119.
Briffa, K. R., Jones, P. D., Schweingruber, F. H., Karlen, W. & Shiyatov, G., 1996: Tree ring variables as proxy
climate indicators: problems with low-frequency signals. In: Jones, P. D., Bradley, R. S. & Jouzel, J.
(Hrsg.), Climatic variations and forcing mechanisms of the last 2000 years. Springer, Berlin.
Bunn, A. G., 2008: A dendrochronology program library in R (dplR). Dendrochronologia 26, 115-124.
7. Literaturverzeichnis
114
Büntgen, U., Tegel, W., Nicolussi, K., McCormick, M., Frank, D., Trouet, V., Kaplan, J. O., Herzig, F., Heussner,
K.-U., Wanner, H., Luterbacher, J. & Esper, J., 2011: 2500 Years of European Climate Variability and
Human Susceptibility. Science 331, 578-582.
Büntgen, U., Esper, J., Frank, D. C., Nicolussi, K. & Schmidhalter, M., 2005: A 1052-year tree-ring proxy for
Alpine summer temperatures. Climate Dynamics 25, 141-153.
Carrer, M., Nola, P., Eduard, J. L., Motta, R. & Urbinati, C., 2007: Regional variability of climate-growth rela-
tionships in Pinus cembra high elevation forests in the Alps. Journal of Ecology 95, 1072-1083.
Cherubini, P., Gärtner, H., Esper, J., Kaennel Dobbertin, M., Kaiser, K. F., Rigling, A., Treydte, K., Zimmer-
mann, N. E. & Bräker, O. U., 2004: Jahrringe als Archive für interdisziplinäre Umweltforschung.
Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen 155, 162-168.
Cook, E. R., Briffa, K. R., Meko, D. M., Graybill, D. A. & Funkhouser, G., 1995: The Segment Length Curse in
long Tree-Ring Chronology Developement for Paleoclimatic Studies. Holocene 5, 229-237.
Däniker, A., 1923: Biologische Studien über Wald- und Baumgrenze, insbesondere über die klimatischen
Ursachen und deren Zusammenhänge. Vierteljahresschrift der Naturforschenden Gesellschaft Zürich
63, 1-102.
Ellenberg, H., 2010: Vegetation Mitteleuropas mit den Alpen: In ökologischer, dynamischer und historischer
Sicht. Ulmer, Stuttgart.
Esper, J., Frank, D., Büntgen, U. & Kirdyanov, A., 2009: Influence of pith offset on tree-ring chronology
trend. Tree rings in archaeology, climatology and ecology. 7, 205-210.
Esper, J., Frank, D. C., Wilson, R. J. S. & Briffa, K. R., 2005: Effect of scaling and regression on reconstructed
temperature amplitude for the past millennium. Geophysical Research Letters 32, L07711.
Evans, J. S. & Hudak, A. T., 2007: A multiscale curvature algorithm for classifying discrete return LiDAR in
forested environments. Geoscience and Remote Sensing 45, 1029-1038.
Eysn, L., Hollaus, M., Schadauer, K. & Pfeifer, N., 2012: Forest Delineation Based on Airborne LIDAR Data.
Remote Sensing 4, 762-783.
Finsterwalder, K., 1937: Über Namen des Karwendelgebietes. In: Schätz, J. J. (Hrsg.), Das Karwendel. F.
Bruckmann Verlag, München.
Fliri, F., 1974: Niederschlag und Lufttemperatur im Alpenraum. Wissenschaftliche Alpenvereinshefte 24,
Innsbruck.
Fliri, F., 1975: Das Klima der Alpen im Räume von Tirol. Wagner, Innsbruck - München.
Friedrich, O. M., 1964: Zur Genesis der Blei- und Zinklagerstätten in den Ostalpen. Neues Jahrbuch für Mi-
neralogie, Monatshefte 2, 33-49.
Fritts, H. C., 1976: Tree rings and climate. Academic Press, London/New York/San Francisco.
Gärtner, H., Schweingruber, F. H. & Dikau, R., 2001: Determination of erosion rates by analyzing structural
changes in the growth pattern of exposed roots. Dendrochronologia 19, 81–91.
Gehrig-Fasel, J., Guisan, A. & Zimmermann, N. E., 2007: Tree line shifts in the Swiss Alps: Climate change or
land abandonment? Journal of Vegetation Science 18, 571-582.
7. Literaturverzeichnis
115
Grissino-Mayer, H. D., 2001: Evaluating cross-dating accuracy: a manual and tutorial for the computer pro-
gram COFECHA. Tree-Ring Research 57, 205-221.
Grosser, D., 1977: Die Hölzer Mitteleuropas. Springer, Berlin.
Harsch, M. A., Hulme, P. E., McGlone, M. S. & Duncan, R. P., 2009: Are treelines advancing? A global meta-
analysis of treeline response to climate warming. Ecology Letters 12, 1040-1049.
Heissel, G., 1978: Karwendel - geologischer Bau und Versuch einer tektonischen Rückformung. Geologisch-
Paläontologische Mitteilungen Innsbruck 8, 227-288.
Hendl, M., 1994: Klima. In: Liedtke, H. & Marcinek, J. (Hrsg.), Physische Geographie Deutschlands. Klett
Verlag, Gotha.
Hermes, K., 1955: Die Lage der oberen Waldgrenze in den Gebirgen der Erde und ihr Abstand zur Schnee-
grenze. Geographisches Institut Universität Köln, Köln.
Hirata, Y., 2004: The effects of footprint size and sampling density in airborne laser scanning to extract indi-
vidual trees in mountainous terrain. In: Proceedings of the Proc. ISPRS WG VIII/2 “Laser-scanners for
forestry and landscape assessment”. Vol. XXXVI.
Hoch, G. & Körner, C., 2003: The carbon charging of pines at the climatic treeline: a global comparison.
Oecologia 135, 10-21.
Hoch, G. & Körner, C., 2009: Growth and carbon relations of tree line forming conifers at constant vs. varia-
ble low temperatures. Journal of Ecology 97, 57-66.
Holmes, R. L., 1983: Computer-assisted quality control in tree-ring dating and Measurement. Tree-Ring
Bulletin 43, 69-78.
Holtmeier, F.-K., 2003: Mountain timberlines : ecology, patchiness, and dynamics. Kluwer Academic Publis-
hers, Dordrecht.
Hoss, H., 1997: Einsatz des Laser-Scanner-Verfahrens beim Aufbau des Digitalen Geändemodells (DGM) in
Baden-Württemberg. Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation 131-142.
Hughes, M., 2011: Dendroclimatology in High-Resolution Paleoclimatology. In: Hughes, M. K., Swetnam, T.
W. & Diaz, H. F. (Hrsg.), Dendroclimatology. Springer Netherlands, Dordrecht.
Jandl, R., Schindlbacher, A., Schüler, S. & Stöhr, D., 2012: Wald- und Waldgrenzenforschung in Obergurgl -
Vergangenheit und Zukunft: Kapitel 5. In: Koch, E.-M. & Erschbamer, B. (Hrsg.), An den Grenzen des
Waldes und der menschlichen Siedlung. Alpine Forschungsstelle Obergurgl, Innsbruck.
Jarvis, A., Reuter, H. I., Nelson, A. & Guevara, E., 2008: Hole-filled seamless SRTM data V4. International
Centre for Tropical Agriculture (CIAT). Download unter: http://srtm.csi.cgiar.org.
Kaartinen, H., Hyyppa, J., Yu, X., Vastaranta, M., Hyyppa, H., Kukko, A., Holopainen, M., Heipke, C.,
Hirschmugl, M., Morsdorf, F., Naesset, E., Pitkanen, J., Popescu, S., Solberg, S., Wolf, B. M. & Wu, J.-
C., 2012: An International Comparison of Individual Tree Detection and Extraction Using Airborne La-
ser Scanning. Remote Sensing 4, 950-974.
Kaennel Dobbertin, M. & Schweingruber, F. H., 1995: Multilingual glossary of dendrochronology: terms end
definitions in English, German, French, Spanish, Italian, Portuguese and Russian. Paul Haupt,
Bern/Stuttgart/Wien.
7. Literaturverzeichnis
116
Kaufmann, M., 2003: Dendrochronologische Untersuchungen der rezenten Waldgrenzentwicklung in den
Ostalpen anhand der Untersuchungsgebiete im Kaunertal und Schnalstal. Diplomarbeit, Universität
Innsbruck.
Köppen, W., 1920: Verhältnis der Baumgrenze zur Lufttemperatur. Meteorologische Zeitschrift 37, 39-42.
Körner, C., 1998: A re-assessment of high elevation treeline positions and their explanation. Oecologia 115,
445-459.
Körner, C., 2012a: Treelines Will be Understood Once the Functional Difference Between a Tree and a Shrub
Is. Ambio 41, 197-206.
Körner, C., 2012b: Alpine Treelines. Functional Ecology of the Global High Elevation Tree Limits. Springer,
Basel.
Körner, C. & Paulsen, J., 2004: A world-wide study of high altitude treeline temperatures. Journal of Bioge-
ography 31, 713-732.
Kraus, K. & Pfeifer, N., 1998: Determination of terrain models in wooded areas with airborne laser scanner
data. Isprs Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 53, 193-203.
Leibundgut, H., 1970: Der Wald: eine Lebensgemeinschaft. Verlag Huber, Frauenfeld.
Leonelli, G., Pelfini, M., di Cella, U. M. & Garavaglia, V., 2011: Climate Warming and the Recent Treeline
Shift in the European Alps: The Role of Geomorphological Factors in High-Altitude Sites. Ambio 40,
264-273.
Loris, K., 1981: Dickenwachstum von Zirbe, Fichte und Lärche an der alpinen Waldgrenze/Patscherkofel.
Ergebnisse der Dendrometermessungen 1976-79. Mitteilungen der Forstlichen Bundesversuchsan-
stalt Wien 142, 416-441.
Lumassegger, G., 1996: Dendrochronologische Untersuchung an Zirben (Pinus cembra) im Waldgrenzbe-
reich des Radurscheltales, Ötztaler Alpen. Diplomarbeit, Universität Innsbruck.
Maas, H. G., 2010: Forestry Application. In: Vosselman, G., Maas, H.G. (Hrsg.), Airborne and Terrestrial Laser
Scanning. CRC Press, Boca Raton.
Malanson, G. P., Resler, L. M., Bader, M. Y., Holtmeier, F.-K., Butler, D. R., Weiss, D. J., Daniels, L. D. & Fagre,
D. B., 2011: Mountain Treelines: a Roadmap for Research Orientation. Arctic Antarctic and Alpine Re-
search 43, 167-177.
Mayer, H., 1974: Wälder des Ostalpenraumes. Gustav Fischer Verlag, München.
Melvin, T. M. & Briffa, K. R., 2008: A "signal-free" approach to dendroclimatic standardisation. Dendro-
chronologia 26, 71-86.
Melvin, T. M., Briffa, K. R., Nicolussi, K. & Grabner, M., 2007: Time-varying-response smoothing. Dendro-
chronologia 25, 65-69.
Miehe, G. & Miehe, S., 2000: Comparative high mountain research on the treeline ecotone under human
impact. Carl Troll’s ‘Asymmetrical Zonation of the Humid Vegetation Types of the World’ of 1948 re-
considered. Erdkunde 54, 34-50.
Miehe, G., Miehe, S., Vogel, J., Co, S. & Duo, L., 2007: Highest treeline in the northern hemisphere found in
southern Tibet. Mountain Research and Development 27, 169-173.
7. Literaturverzeichnis
117
Morsdorf, F., Meier, E., Allgöwer, B. & Nüesch, D., 2003: Clustering in airborne laser scanning raw data for
segmentation of single trees. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and
Spatial Information Sciences 34, 27-33.
Motta, R., Morales, M. & Nola, P., 2006: Human land-use, forest dynamics and tree growth at the treeline in
the Western Italian Alps. Annals of Forest Science 63, 739-747.
Motta, R. & Nola, P., 2001: Growth trends and dynamics in sub-alpine forest stands in the Varaita Valley
(Piedmont, Italy) and their relationships with human activities and global change. Journal of Vegeta-
tion Science 12, 219-230.
Mutschlechner, G., 1949: Spuren des Inngletschers im Bereich des Karwendelgebirges. Jahrbuch der Geolo-
gischen Bundes-Anstalt Wien 93, 155-206.
Naesset, E., 2004: Practical large-scale forest stand inventory using a small-footprint airborne scanning
laser. Scandinavian Journal of Forest Research 19, 164-179.
Naesset, E. & Nelson, R., 2007: Using airborne laser scanning to monitor tree migration in the boreal-alpine
transition zone. Remote Sensing of Environment 110, 357-369.
Neuwinger, I., 1970: Böden der subalpinen und alpinen Stufe in den Tiroler Alpen. Mitteilungen der Ostal-
pin-Dinarischen Gesellschaft 11, 135-150.
Nicolussi, K., 1990: Die Beziehung zwischen dem Jahrringwachstum von Zirben an der Waldgrenze und dem
Massenhaushalt des Hintereisferners. Dissertation, Universität Innsbruck.
Nicolussi, K., 2006: Schloss Tirol – Hölzer als Zeugen von 900 Jahren Bauentwicklung / Castel Tirolo – 900
anni di storia attraverso i reperti lignei. Bauforschung auf Schloss Tirol 4, 8-50.
Nicolussi, K., 2009: Klimaentwicklung in den Alpen während der letzten 7000 Jahre. In: Oeggl, K. & Prast, M.
(Hrsg.), Die Geschichte des Bergbaus in Tirol und seinen angrenzenden Gebieten. Impulsreferat zum
3. Milestone-Meeting des SFB HiMAT vom 23.-26.10.2008 in Silbertal. Innsbruck University Press,
Innsbruck.
Nicolussi, K., Kaufmann, M., Patzelt, G., van der Plicht, J. & Thurner, A., 2005: Holocene tree-line variability
in the Kauner Valley, Central Eastern Alps, indicated by dendrochronological analysis of living trees
and subfossil logs. Vegetation History and Archaeobotany 14, 221-234.
Nicolussi, K. & Thurner, A., 2012: Jahresringuntersuchungen an rezentem und subfossilem Holzmaterial aus
dem Raum Obergurgl – Klimaanalysen und holozäne Waldentwicklung. In: Koch, E. M. & Erschbamer,
B. (Hrsg.), An den Grenzen des Waldes und der menschlichen Siedlung. Alpine Forschungsstelle
Obergurgl. Innsbruck University Press, Innsbruck.
Pauli, H., Gottfried, M., Dullinger, S., Abdaladze, O., Akhalkatsi, M., Alonso, J. L. B., Coldea, G., Dick, J., Er-
schbamer, B., Calzado, R. F., Ghosn, D., Holten, J. I., Kanka, R., Kazakis, G., Kollar, J., Larsson, P., Moi-
seev, P., Moiseev, D., Molau, U., Mesa, J. M., Nagy, L., Pelino, G., Puscas, M., Rossi, G., Stanisci, A.,
Syverhuset, A. O., Theurillat, J. P., Tomaselli, M., Unterluggauer, P., Villar, L., Vittoz, P. & Grabherr,
G., 2012: Recent Plant Diversity Changes on Europe's Mountain Summits. Science 336, 353-355.
Paulsen, J., Weber, U. M. & Körner, C., 2000: Tree growth near treeline: Abrupt or gradual reduction with
altitude? Arctic Antarctic and Alpine Research 32, 14-20.
Persson, A., Holmgren, J. & Soderman, U., 2002: Detecting and measuring individual trees using an airborne
laser scanner. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 68, 925-932.
7. Literaturverzeichnis
118
Pressler, M. R., 1866: Der forstliche Zuwachsbohrer neuester Construction. Tharandter forstliches Jahrbuch
17, 155-223.
Rinn, F., 1996: TSAP-reference manual. Rinntech, Heidelberg.
Rutzinger, M., Höfle, B. & Kringer, K., 2012: Accuracy of automatically extracted geomorphological break-
lines from airborne LiDAR curvature images. Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography 94,
33-42.
Rutzinger, M., Pratihast, A. K., Elberink, S. J. O. & Vosselman, G., 2011: Tree modelling from mobile laser
scanning data-sets. Photogrammetric Record 26, 361-372.
Schiechtel, H. M., Stern, R. & Meisel, K., 1987: Karte der aktuellen Vegetation von Tirol 1/100 000. 10. Teil:
Blatt 3, Karwendelgebirge-Unterinntal. Documents Cartographie Ecologique XXVII, 65-84.
Schulz, O., 1982: Beiträge zur Lagerstättenforschung: Teilbericht II (1982) der Arbeitsgruppe Universität
Innsbruck. Archiv für Lagerstättenforschung der Geologischen Bundesanstalt 3, 121-125.
Schweingruber, F. H., 1983: Der Jahrring: Standort, Methodik, Zeit und Klima in der Dendrochronologie.
Paul Haupt, Bern/Stuttgart/Wien.
Schweingruber, F. H., 2001: Dendroökologische Holzanatomie: anatomische Grundlagen der Dendrochrono-
logie. Paul Haupt, Bern/Stuttgart/Wien.
Solberg, S., Naesset, E. & Bollandsas, O. M., 2006: Single tree segmentation using airborne laser scanner
data in a structurally heterogeneous spruce forest. Photogrammetric Engineering and Remote Sens-
ing 72, 1369-1378.
Speer, J. H., 2010: Fundamentals of Tree-Ring Research. Univ. of Arizona Press, Tucson.
Stolz, O., 1938: Geschichte der Almen im Karwendel. Zeitschrift für bayerische Landesgeschichte 11, 9-44.
Tinkham, W. T., Huang, H., Smith, A. M. S., Shrestha, R., Falkowski, M. J., Hudak, A. T., Link, T. E., Glenn, N. F.
& Marks, D. G., 2011: A Comparison of Two Open Source LiDAR Surface Classification Algorithms.
Remote Sensing 3, 638-649.
Tinner, W. & Kaltenrieder, P., 2005: Rapid responses of high-mountain vegetation to early Holocene envi-
ronmental changes in the Swiss Alps. Journal of Ecology 93, 936-947.
Tranquillini, W., 1979: Physiological ecology of the alpine timberline. Tree existence at high altitudes with
special reference to the European Alps. Springer, New York.
Tranquillini, W., 1981: Über die physiologischen Ursachen der Wald- und Baumgrenze. Mitteilungen der
Forstlichen Bundesversuchsanstalt Wien 142, 459-487.
Troll, C., 1962: Die dreidimensionale Landschaftsgliederung der Erde. In: Heinrich von Wissmann-Festschrift.
Geographisches lnstitut der Universität Tübingen, Tübingen.
Vareschi, V., 1931: Die Gehölztypen des obersten Isartales. Berichte des Naturwissenschaftlich-
Medizinischen Vereines Innsbruck 42, 75-184.
Vosselman, G. & Maas, H. G., 2010: Airborne and terrestrial laser scanning. Whittles Publ. [u.a.], Caithness.
Wehr, A. & Lohr, U., 1999: Airborne laser scanning - an introduction and overview. Isprs Journal of Photo-
grammetry and Remote Sensing 54, 68-82.
7. Literaturverzeichnis
119
Wieser, G., Matyssek, R., Luzian, R., Zwerger, P., Pindur, P., Oberhuber, W. & Gruber, A., 2009: Effects of
atmospheric and climate change at the timberline of the Central European Alps. Annals of Forest Sci-
ence 66, 402.
Wolf (né Straub), B.-M. & Heipke, C., 2007: Automatic extraction and delineation of single trees from re-
mote sensing data. Machine Vision and Applications 18, 317-330.
Wöß, F. M., 1936: Das geschichtliche Tiroler Bergwerk im Karwendel. Der „Silberne Hansl“ in der Lafatsch.
Tiroler Heimatblätter, Monatshefte für Geschichte, Natur- und Volkskunde 14, 168-174.
Zang, C. & Biondi, F., 2012: Dendroclimatic calibration in R: The bootRes package for response and correla-
tion function analysis. Dendrochronologia (in Press).
Zieher, T., Formanek, T., Bremer, M., Meissl, G. & Rutzinger, M., 2012: Digital Terrain Model Resolution and
its Influence on Estimating the Extent of Rockfall Areas. Transactions in GIS 16, 691-699.
Online-Ressourcen:
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft (BMLFUW), 2012:
http://gis.lebensministerium.at/eHYD/frames/index.php?&146=true&gui_id=eHYD, eHYD. Abgeru-
fen am 12.11.2012.
Deutscher Wetterdienst (DWD), 2012: http://www.dwd.de, Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadt-
entwicklung. Abgerufen am 12.05.2012.
Hydrographischer Dienst Tirol, 2012: Persönliche Korrenpondenz, 21.06.2012.
Land Tirol, 2012: http://www.tirol.gv.at, tiris. Abgerufen am 24.10.2012.
Python Software Foundation, 2012: http://www.python.org, Python. Abgerufen am 12.07.2012.
R Development Core Team, 2008: http://www.R-project.org, R Foundation for Statistical Computing. Abge-
rufen am 10.12.2012.
Verein Alpenpark Karwendel, 2012: http://www.karwendel.org, Alpenpark Karwendel. Abgerufen am
12.11.2012.
Zentralanstalt für Meteorologie und Geophysik (ZAMG), 2012: http://www.zamg.ac.at/cms/de/aktuell
/news/hitze-rekorde-und-foehnsturm, Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung (BMWF).
Abgerufen am 15.05.2012.
Karten:
Deutscher Alpenverein, 2008: Alpenvereinskarte. Karwendelgebirge Mitte. 1:25.000. 5/2. München.
Geologische Bundesanstalt, 2008: Geofast-Karte 1:50.000, Blatt 118 Innsbruck. Ausgabe 2008/09. Down-
load unter: www.geologie.ac.at.
Kompass-Karten, 2011: Wander-, Rad- und Skitourenkarte Karwendelgebirge Nr. 26. 1:50.000. Innsbruck.
8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
120
8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
Abbildungen:
Abb. 1: Aufbau eines Nadelbaumstammes im Querschnitt.............................................................7
Abb. 2: Zusammenhang zwischen Produktivität bzw. Photosynthese und der Temperatur.............8
Abb. 3: Endogen bedingter Alterstrend von Bäumen .....................................................................8
Abb. 4: Zusammenhang zwischen Klima und Jahrringbreite ...........................................................9
Abb. 5: Beispiele für Jahrringabfolgen.......................................................................................... 10
Abb. 6: Einwirkende Faktoren auf Position und Physiognomie der Wald- und Baumgrenze.......... 16
Abb. 7: Höhenlage der Baumgrenze im globalen Vergleich .......................................................... 17
Abb. 8: Verjüngung nahe der Waldgrenze .................................................................................... 19
Abb. 9: Waldgrenztypen .............................................................................................................. 20
Abb. 10: Waldgrenzökoton im Untersuchungsgebiet ................................................................... 20
Abb. 11: Aktuelle Physiognomie der Wald-, Baum- und Baumspeziesgrenze ................................ 21
Abb. 12: Lage des Untersuchungsgebiets ..................................................................................... 23
Abb. 13: Blick über das Lafatschertal ........................................................................................... 24
Abb. 14: Geologie in der Umgebung des Untersuchungsgebiets................................................... 25
Abb. 15: Lage der verwendeten meteorologischen Stationen ...................................................... 30
Abb. 16: Klimadiagramme für die Niederschlagsmessstationen Kastenalm und Halltal................. 31
Abb. 17: Aufnahmen vor und nach dem Windwurfereignis im Frühjahr 2012 ............................... 34
Abb. 18: Tägliche Windspitze und tägliche mittlere Windgeschwindigkeit der Station Zugspitze .. 35
Abb. 19: Positionen der auf Plot HALa aufgenommenen Individuen ............................................. 44
Abb. 20: Verortung der in Plot HALb aufgenommenen Individuen ............................................... 45
Abb. 21: Verortung der in Plot HALc aufgenommenen Individuen ................................................ 46
Abb. 22: Schema der Kernschätzung mit A- und B-Proben ........................................................... 50
Abb. 23: Schema der Kernschätzung bei kernfaulen Individuen ................................................... 51
Abb. 24: Alterstrend von PICE in Brusthöhe an Waldgrenzstandorten .......................................... 52
Abb. 25: Empirischer Zusammenhang zwischen Wuchshöhe und Kambialalter ............................ 53
Abb. 26: Wuchshöhe der aufgenommenen Individuen in Abhängigkeit der Höhenlage ................ 57
Abb. 27: Raumzeitliche Entwicklung der Baumgrenze .................................................................. 59
Abb. 28: Mittlere Zuwachsraten der Jahre 2008, 2009 und 2010 anhand von acht Jungzirben. .... 60
Abb. 29: Schema der Interpolation der Temperaturmittel............................................................ 61
Abb. 30: Auswertung der interpolierten Temperaturmittel .......................................................... 62
8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnung
121
Abb. 31: Modellierung der Höhenlage der klimatischen Waldgrenze auf Basis der Summe der Tage
mit Tm ≥ 5°C ..................................................................................................................63
Abb. 32: Zeitraum des durch HALa-09 bedingten Anstiegs der Baumgrenze .................................65
Abb. 33: Zeitraum des durch HALa-08 bedingten Anstiegs der Baumgrenze .................................65
Abb. 34: Zeitraum des durch HALa-05 bedingten Anstiegs der Baumgrenze .................................66
Abb. 35: Vergleich der modellierten klimatischen Waldgrenze mit dem rekonstruierten Anstieg
der Baumgrenze ............................................................................................................67
Abb. 36: Räumliche Verlagerung der Baumgrenze........................................................................68
Abb. 37: Vergleich der Wachstumsniveaus von Einzelbäumen in Abhängigkeit der Höhenlage für
die Zeiträume von 1840 bis 1899 und 1940 bis 1999 .....................................................70
Abb. 38: Vergleich der Wachstumsniveaus von Einzelbäumen in Abhängigkeit der Standorthöhe in
Zeitfenstern von 20 Jahren ............................................................................................71
Abb. 39: Vergleich der Wachstumsniveaus und der Abweichungen der Sommertemperatur (JJA)
vom klimatologischen Mittel 1961-1990 .......................................................................72
Abb. 40: Lebensspanne der im Sommer 2011 aufgenommenen Individuen im Lafatschertal ........74
Abb. 41: Kernfauler Stamm des Individuums HALb-23..................................................................75
Abb. 42: Lebensdauer der aufgenommenen Individuen unterteilt nach Spezies und Plot .............76
Abb. 43: Aufkommen nach Höhenlage und Spezies. .....................................................................78
Abb. 44: Schälschäden an einer jungen Zirbe (HALa-04, 2108 m) .................................................79
Abb. 45: Grobe Züge der möglichen Waldentwicklung während des 17. Jhd. und während der
ersten Hälfte des 18. Jhd. ..............................................................................................80
Abb. 46: Grobe Züge der möglichen Waldentwicklung während der zweiten Hälfte des 18. Jhd. bis
Mitte des 19. Jhd. und während der zweiten Hälfte des 19. Jhd. bis Mitte des 20. Jhd. .80
Abb. 47: Grobe Züge der möglichen Waldentwicklung seit Mitte des 20. Jhd. ..............................81
Abb. 48: Koeffizienten der Response Function Analysis ................................................................82
Abb. 49: Koeffizienten der Moving Response Function Analysis der Zirben-RCS-Chronologie .......83
Abb. 50: Koeffizienten der Moving Response Function Analysis der Lärchen-RCS-Chronologie .....84
Abb. 51: Rekonstruierte jährliche Abweichungen der Sommertemperatur anhand der skalierten
Lärchen- und Zirben-RCS-Chronologie im Vergleich mit den jährlichen Abweichungen der
mittleren Sommertemperatur vom klimatologischen Mittel 1961-1990 ........................86
Abb. 52: Typisierung der Wald- und Baumgrenze im Lafatschertal ...............................................90
Abb. 53: Vergleich des aus S/W-Luftbildern generierten Orthofotos aus dem Jahr 1954 und des
Farb-Orthofotos aus dem Jahr 2009 ..............................................................................92
Abb. 54: Relative Flächenanteile der Klassen Fels/Schutt, Wiese/Rasen, Bäume und Latschen je
Höhenstufe im Jahr 1954 und 2009 ...............................................................................93
Abb. 55: Vergleich der relativen Flächenanteile je Höhenstufe aus den Jahren 1954 (strichliert)
und 2009 für die Klassen Fels/Schutt, Wiese/Rasen, Bäume und Latschen ....................94
8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
122
Abb. 56: Ablaufdiagramm des Algorithmus zur Einzelbaumextraktion ......................................... 97
Abb. 57: Vergleich zwischen digitalisierten und extrahierten Baumkronen .................................. 99
Abb. 58: Vergleich der Kronenfläche von extrahierten und digitalisierten Baumkronen ............. 100
Abb. 59: Vergleich des abgeleiteten Kronendurchmessers von extrahierten und digitalisierten
Baumkronen ............................................................................................................... 101
Abb. 60: Einfluss der Hangneigung auf die Entfernungsmessung mittels Laserscanning ............. 102
Abb. 61: Unter- und Überschätzung der Wuchshöhe auf geneigten Flächen .............................. 103
Abb. 62: Überschätzung der Wuchshöhe in ALS-Derivaten aufgrund von Felsabbrüchen ........... 103
Abb. 63: Waldfläche im Untersuchungsgebiet nach Österreichischem Forstgesetz von 1975 ..... 104
Abb. 64: Zusammenhang zwischen der Wuchshöhe der aus ALS-Daten extrahierten Einzelbäume
und ihrer Höhenlage ................................................................................................... 105
Abb. 65: Extrahierte Baumkronen klassifiziert nach Wuchshöhe ................................................ 106
Abb. 66: Untersuchungsgebiet im Lafatschertal vom Hallerangerhaus aus gesehen ................... 106
Tabellen:
Tab. 1: Monatliches Mittel der Temperaturabnahme je 100 hm .................................................. 28
Tab. 2: Metadaten der Stationen Zugspitze und Hohenpeißenberg .............................................. 28
Tab. 3: Monatsmittel der Lufttemperatur auf 2000 m zwischen 1961-1990 und 1981-2010 ......... 28
Tab. 4: Metadaten der Niederschlagsmessstationen .................................................................... 29
Tab. 5: Mittlerer Monatsniederschlag in mm an den Stationen Kastenalm und Halltal ................. 29
Tab. 6: Metadaten zu den aufgenommenen Plots ........................................................................ 43
Tab. 7: Datengrundlage zur Berechnung des mittleren Fehlers bei der Modellierung der fehlenden
Jahrringe zum Kern .......................................................................................................... 51
Tab. 8: Mittlere Anzahl an fehlenden Jahrringen (modelliert) und mittlerer Fehler der
Altersbestimmung je Probenkategorie............................................................................. 54
Tab. 9: Metadaten der für die RCS-Methode verwendeten Jahrringserien ................................... 54
Tab. 10: Mittlere Jahrringbreite und Serienlänge je Spezies bzw. Plot .......................................... 55
Tab. 11: Mittlere Wuchshöhe und Standardabweichung der zehn höchstgewachsenen Individuen
je Plot .............................................................................................................................. 57
Tab. 12: Korrelationskoeffizienten des Vergleichs zwischen der berechneten jährlichen Höhenlage
der klimatischen Waldgrenze und verschiedenen Temperaturmitteln der interpolierten
Datensätze ...................................................................................................................... 64
Tab. 13: Vergleich der mittleren relativen Jahrringbreite von 1840-2010 und 2000-2010. ............ 72
Tab. 14: Mittlere Lebensdauer je Spezies bzw. Plot ...................................................................... 76
Tab. 15: Zusammensetzung und Altersverteilung innerhalb des Plots HALc um 1750 ................... 77
8. Abbildungs- und Tabellenverzeichnung
123
Tab. 16: Mittelwerte [°C] und Standardabweichungen (SD) der RCS-Chronologien und der Histalp
JJA-Temperaturzeitreihe seit 1851 relativ zur Klimanormalperiode 1961-1960 ................85
Tab. 17: Korrelationskoeffizienten der Vergleiche der drei (Sommertemperatur-) Zeitreihen .......87
Tab. 18: Absolute Flächen (Hektar) nach Klassen je Höhenstufe für die Jahre 1954 und 2009.......93
Tab. 19: Übersicht über die Ergebnisvalidierung der Einzelbaumextraktion ..................................98
Tab. 20: Klassifizierung der extrahierten Einzelbäume..................................................................99
Tab. 21: Kronenfläche und Standardabweichung der extrahierten und digitalisierten Kronen ....101
Tab. 22: Kronendurchmesser und Standardabweichung der extrahierten und digitalisierten
Baumkronen ..................................................................................................................101
Tab. 23: Mittlere reale bzw. virtuelle Wuchshöhe in den Plots HALa/HALb und HALc .................102
Tab. 24: Anzahl und Wuchshöhe der extrahierten Einzelbäume nach Höhenstufen................... 105
124
Während der Ausarbeitung dieser Masterarbeit wurden folgende Programme verwendet:
Lizensiert (Universität Innsbruck, eigene Lizenzen): TSAP-Win (RINNTech), ArcMap und ArcCa-
talog (ESRI), Excel 2010 und Word 2010 (Microsoft), Photoshop CS5, Indesign CS5 und Illustrator
CS5 (Adobe), Grapher (Golden Software), OrthoEngine (PCI Geomatics)
Open source: IDLE (Entwicklungsumgebung für Python 2.7), GRASS GIS, SAGA GIS, Quantum
GIS, R (Packages dplR und bootRes), MCC-LIDAR
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Tab. ii: Datenblatt der dendrochronologisch beprobten Baumindividuen aus Plot HALb, Teil 1.
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Tab. iii: Datenblatt der dendrochronologisch beprobten Baumindividuen aus Plot HALb, Teil 2.
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Tab. v: Datenblatt der dendrochronologisch beprobten Baumindividuen aus Plot HALc, Teil 2.
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Tab. vi: Datenblatt des aufgenommenen Jungwuchses, an dem eine Triebzählung durchgeführt wurde.
Eidesstattliche Erklärung Hiermit bestätige ich, dass die vorliegende Masterarbeit eigenständig und ausschließlich von mir unter Verwendung der angeführten Quellen verfasst wurde.
_______________________________________ Thomas Zieher
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