TY  - THES
A1  - Rock, Joachim
T1  - Klimaschutz und Kohlenstoff in Holz : Vergleich verschiedener Strategien
T1  - Climate protection and carbon in wood : comparison of management strategies
N2  - Wälder haben im Bezug zum Klimawandel mehrere Rollen: Sie sind Kohlenstoffspeicher, -senken, sowie Lieferanten von Holz als Rohstoff für die Kohlenstoffspeicher in Produkten und für Substitution fossiler Energieträger. Unter Klimaschutzgesichtspunkten ist es wünschenswert, die Kohlenstoffbindung im Gesamtsystem aus Senken, Speichern und Substitution zu maximieren und zu entscheiden, welche Maßnahme an welchem Ort und unter welchen Rahmenbedingungen den größten positiven Effekt auf die CO2-Bilanz hat. Um die Speicherung in den verschiedenen Kompartimenten erfassen zu können müssen geeignete Inventurverfahren zur Verfügung stehen. Die IPCC – GPG benennen die Speicher und geben zum Teil Anforderungen an die zu erreichende Inventurgenauigkeit. Aus der klassischen Forsteinrichtung stehen genügend Methoden zur Verfügung, um das oberirdische Volumen sehr genau zu erheben. Um den Anforderungen an ein umfassendes Kohlenstoffmonitoring genügen zu können, müssen diese Verfahren in den Bereichen Erfassung von Störungsfolgen, Totholzdynamik, Boden und der Berechnung von Gesamt-Kohlenstoffvorräten aus dem Holzvolumen ergänzt werden. Zusätzlich bietet sich an, Bewirtschaftungsmaßnahmen entsprechend zu erfassen, um ihre Auswirkung auf die Kohlenstoffdynamik ebenfalls feststellen zu können. Dies ist für die Berichterstattung zwischen Inventuren sowie für die Herausrechnung von nicht-menschenverursachter erhöhter Kohlenstoffspeicherung („factoring out“ im Sinne des KP) wünschenswert. Wenn Bewirtschaftungsmaßnahmen unterschieden werden können und ihre Auswirkungen auf C-Vorräte bestimmbar sind, ist eine Verifizierung erhöhter Speicherung auch z. B. für Projekte nach Art. 3.4 des KP durchführbar. Diese Arbeiten stecken jedoch noch in der Anfangsphase. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die erste verfügbare qualitative Übersicht zu dieser Thematik erstellt. Die Optimierung der Wald-Holz-Option wird durch die im Kyoto-Protokoll (und den zugehörigen Folgeabkommen) vereinbarten Regelungen erschwert, da einerseits zwischen Wald und Produkten eine Trennung besteht und andererseits die Maßnahmenverantwortlichem im Wald nicht direkt durch das KP angesprochen werden. Eingeschlagenes Holz wird im Wald als Emission betrachtet und dem entsprechenden Sektor zugerechnet, was jedoch keine Auswirkungen auf den Forstbetrieb hat. Dieser profitiert im Gegenteil derzeit von der durch die – auch von KP Regelungen beeinflussten – Holzpreise und erhöht die Nutzungen, was zu Vorratsabsenkungen im Wald führt. Ob diese Absenkungen durch die Substitutionseffekte des geernteten Holzes kompensiert werden ist derzeit noch nicht geklärt. Um die Trennung zwischen Wald und Produktpool aufzuweichen bietet es sich an, die Waldbesitzer am Emissionsrechtehandel teilhaben zu lassen, damit nicht nur die Ernte sondern auch der Ernteverzicht finanziell bewertbar sind. Sozio-ökonomische Szenarien zur künftigen Entwicklung der Landwirtschaft zeigen große Flächenpotentiale, die für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion nicht mehr benötigt werden oder nicht mehr rentabel sein werden. Eine mögliche Nutzung in Zukunft sind Energieholzplantagen. Informationen zu möglichen Erträgen sind zur Zeit noch unzureichend und Analysen zur Nachhaltigkeit dieser Erträge unter Klimawandel sind nicht vorhanden. In dieser Arbeit wurde mit dem ökophysiologischen Waldwachstumsmodell 4C an Beispielsstandorten in Brandenburg das Wachstum von Energieholzplantagen unter derzeitigem Klima und unter verschiedenen regionalisierten Klimawandelszenarien bis 2055 simuliert. Ertragspotentiale liegen derzeit auf der Mehrzahl der Standorte im positiven Bereich, auf einigen Standorten ist jedoch nur begrenzt mit positiven Deckungsbeiträgen zu rechnen. Bis 2055 ist in allen Szenarien mit einem leichten Rückgang der Erträge und einer deutlicheren Verringerung der Grundwasserneubildung unter Energieholzplantagen zu rechnen. Die Unterschiede zwischen Standorten sind jedoch derzeit und unter zukünftig möglichem Klima stärker als klimabedingte Änderungen. Bei der großflächigen Anlage von Energieholzplantagen können negative Auswirkungen auf die Biodiversität und andere Naturschutzbelange eintreten. Eine diese Effekte abmildernde Flächengestaltung, die trotzdem Erträge auf dem Niveau heutiger Vollerwerbslandwirtschaft erreicht, ist möglich. Insgesamt lässt sich für die Optimierung der Wald-Holz-Option feststellen, dass eine Nicht-Nutzung bestehender Waldflächen unter Klimaschutzgesichtspunkten negativ ist. Der Substitutionseffekt geernteten Holzes beträgt zusätzliche ca. 70 Prozent Kohlenstoff, die in dieser Form in nicht bewirtschafteten mitteleuropäischen Wäldern nicht zusätzlich gespeichert werden. Es ist davon auszugehen, dass sich durch die Berücksichtigung von Substitutionseffekten andere – wahrscheinlich kürzere – als die heute üblichen Produktionszeiten ergeben. Auf bisher waldfreien Flächen ist die Anlage von Energieholzplantagen positiver zu werten als eine normale Aufforstung.
N2  - Forests are important for climate protection: They sequester and store carbon, and provide timber for wood products and fossil fuel substitution. These functions interact in a complex way. From a climate protection point of view it is desirable to optimize these interactions, i.e. to maximize the amount of carbon stored in the whole system (called „forest-timber-option“) and to analyse what impact a management decision at the local level has with regard to the amount of carbon in the atmosphere. Inventory methods to estimate the total amount of carbon in a forest are needed. Classical forest inventories assess above-ground tree volume. To estimate total car-bon in accordance with the requirements of the Kyoto-Protocol, these inventories need to be expanded with regard to the assessment of disturbances, dead wood de-composition, soil carbon, and the estimation of carbon from volume. Methods in-vented here can also be used to assess local-level management activities, or to “fac-tor out” non-human-induced changes in carbon pools. The optimization of the „forest-timber-option“ is restricted due to regulations of the Kyoto-Protocol, because forest-related measures are accounted for under other sec-tors than wood and timber use. Harvested timber is estimated as an “emission” from the forest, and forest owners have no benefit from the use of wood for industrial pur-poses. Here, an inclusion of forestry in emission trading schemes can be advanta-geous. Alternative ways to produce wood are short-rotation coppice plantations on agricul-tural soils. Information about growth and yield potentials are scarce for the regions where land availability is high. Aspen (P. tremula, P. tremuloides) was parameterized in an eco-physiological forest growth model (“4C”) to assess these potentials on sites in Eastern Germany under current and under changing climatic conditions. The re-sults indicate that growth potentials are more sensitive to soil quality than to climatic conditions. Potential yields allow for incomes comparable to standard agriculture, but biodiversity and groundwater recharge may be negatively affected by large-scale plantations. An optimization of the „forest-timber-option“ requests the use of timber from forests. Harvested timber substitutes additional 70 % of carbon from fossil fuels. Forests un-der total protection do store more carbon than managed forest, but not equivalent to the substitution effects. Total protection of forests is thus no viable means for climate protection under Central European conditions.
KW  - Waldbewirtschaftung
KW  - Kohlenstoffspeicherung
KW  - Kyoto-Protokoll
KW  - carbon sequestration
KW  - forest management
KW  - Kyoto Protocol
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-17531
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fürstenau, Cornelia
T1  - The impact of silvicultural strategies and climate change on carbon sequestration and other forest ecosystem functions
T1  - Der Einfluss von Waldbewirtschaftungsstrategien und Klimawandel auf die Kohlenstoffspeicherung und andere Waldfunktionen
N2  - Forests are a key resource serving a multitude of functions such as providing income to forest owners, supplying industries with timber, protecting water resources, and maintaining biodiversity. Recently much attention has been given to the role of forests in the global carbon cycle and their management for increased carbon sequestration as a possible mitigation option against climate change. Furthermore, the use of harvested wood can contribute to the reduction of atmospheric carbon through (i) carbon sequestration in wood products, (ii) the substitution of non-wood products with wood products, and (iii) through the use of wood as a biofuel to replace fossil fuels. Forest resource managers are challenged by the task to balance these multiple while simultaneously meeting economic requirements and taking into consideration the demands of stakeholder groups. Additionally, risks and uncertainties with regard to uncontrollable external variables such as climate have to be considered in the decision making process. In this study a scientific stakeholder dialogue with forest-related stakeholder groups in the Federal State of Brandenburg was accomplished. The main results of this dialogue were the definition of major forest functions (carbon sequestration, groundwater recharge, biodiversity, and timber production) and priority setting among them by the stakeholders using the pair-wise comparison technique. The impact of different forest management strategies and climate change scenarios on the main functions of forest ecosystems were evaluated at the Kleinsee management unit in south-east Brandenburg. Forest management strategies were simulated over 100 years using the forest growth model 4C and a wood product model (WPM). A current climate scenario and two climate change scenarios based on global circulation models (GCMs) HadCM2 and ECHAM4 were applied. The climate change scenario positively influenced stand productivity, carbon sequestration, and income. The impact on the other forest functions was small. Furthermore, the overall utility of forest management strategies were compared under the priority settings of stakeholders by a multi-criteria analysis (MCA) method. Significant differences in priority setting and the choice of an adequate management strategy were found for the environmentalists on one side and the more economy-oriented forest managers of public and private owned forests on the other side. From an ecological perspective, a conservation strategy would be preferable under all climate scenarios, but the business as usual management would also fit the expectations under the current climate. In contrast, a forest manager in public-owned forests or a private forest owner would prefer a management strategy with an intermediate thinning intensity and a high share of pine stands to enhance income from timber production while maintaining the other forest functions. The analysis served as an example for the combined application of simulation tools and a MCA method for the evaluation of management strategies under multi-purpose and multi-user settings with changing climatic conditions. Another focus was set on quantifying the overall effect of forest management on carbon sequestration in the forest sector and the wood industry sector plus substitution effects. To achieve this objective, the carbon emission reduction potential of material and energy substitution (Smat and Sen) was estimated based on a literature review. On average, for each tonne of dry wood used in a wood product substituting a non-wood product, 0.71 fewer tonnes of fossil carbon are emitted into to the atmosphere. Based on Smat and Sen, the calculation of the carbon emission reduction through substitution was implemented in the WPM. Carbon sequestration and substitution effects of management strategies were simulated at three local scales using the WPM and the forest growth models 4C (management unit level) or EFISCEN (federal state of Brandenburg and Germany). An investigation was conducted on the influence of uncertainties in the initialisation of the WPM, Smat, and basic conditions of the wood product sector on carbon sequestration. Results showed that carbon sequestration in the wood industry sector plus substitution effects exceeded sequestration in the forest sector. In contrast to the carbon pools in the forest sector, which acted as sink or source, the substitution effects continually reduced carbon emission as long as forests are managed and timber is harvested. The main climate protection function was investigated for energy substitution which accounted for about half of the total carbon sequestration, followed by carbon storage in landfills. In Germany, the absolute annual carbon sequestration in the forest and wood industry sector plus substitution effects was 19.9 Mt C. Over 50 years the wood industry sector contributed 70% of the total carbon sequestration plus substitution effects.
N2  - Wälder beeinflussen in vielfältiger Weise unser Leben. Für den Waldbesitzer sind sie Einkommensquelle, die Holzindustrie versorgen sie mit dem Rohstoff, aus dem unzählige Dinge für den täglichen Bedarfs hergestellt werden, wie zum Beispiel Baumaterialien, Möbel, Gartengeräte, Spielzeug und Papier. Außerdem versorgen Wälder uns mit sauberem Grundwasser, sind Lebensraum für Pflanzen und Tiere und tragen somit zum Erhalt der Artenvielfalt bei. Nicht zuletzt beeinflussen Wälder das Klimasystem, da sie der Atmosphäre das Treibhausgas CO2 entziehen und Kohlenstoff in Biomasse und Boden speichern. Förster stehen nun vor der anspruchsvollen Aufgabe, eine Balance zwischen den vielfältigen und oft auch gegensätzlichen Waldfunktionen zu finden und die Ansprüche von Interessengruppen wahrzunehmen. Zusätzlich müssen im waldbaulichen Entscheidungsprozess Risiken und Unsicherheiten durch unberechenbare externe Faktoren, wie das Klima, beachtet werden. Ziel der Arbeit war es, den Einfluss von Klima und Waldbaustrategien auf Waldfunktionen zu untersuchen. Als Testgebiet fungierte das Revier Kleinsee im Südosten Brandenburgs, in dem Kiefern- und Eichenbestände vorherrschen. In einem wissenschaftlichen Dialog mit Angestellten der Forstbehörde, Privatwaldbesitzern, Vertretern von Naturschutzverbänden sowie Wissenschaftlern definierten die Teilnehmer die wichtigsten Waldfunktionen: Kohlenstoffspeicherung, Grundwasserneubildung, Biodiversität und Holzproduktion. Die Simulationen wurden mit Hilfe des Waldwachstumsmodells 4C und einem neu implementierten Holzproduktmodell (WPM) über einen Zeitraum von 100 Jahren durchgeführt. Dabei wurden den heutigen Klimabedingungen zwei Klimaänderungsszenarien gegenübergestellt, die auf den globalen Zirkulationsmodellen HadCM2 und ECHAM4 basieren. Es stellte sich heraus, dass unter den angenommenen Klimaänderungen das Wachstum der Bestände steigt und sich damit die Kohlenstoffspeicherung und der Ertrag aus Holzernten erhöht, wohingegen Biodiversität und Grundwasserneubildung nur sehr gering beeinflusst werden. Der Nutzen der Waldbewirtschaftungsstrategien für drei Interessensgruppen (Forstbehörde, private Waldbesitzer, Naturschutzvereine) wurde mit einer multikriteriellen Analysemethode bewertet. Dabei unterschieden sich die Rangfolge und Gewichtung der einzelnen Waldfunktionen sowie die daraus resultierende Wahl der Waldbaustrategien zwischen den Naturschützern einerseits sowie den stärker ökonomisch orientierten Landeswaldförstern und privaten Waldbesitzern anderseits. Naturschutzvereine bevorzugen das Einstellen der Waldbewirtschaftung, aber auch die aktuelle Waldbaustrategie, mit mäßiger Durchforstungsintensität und einem hohen Anteil an Eichenbeständen entspricht ihren Zielsetzungen. Dagegen lag die Präferenz der Landeswaldförster sowie privaten Waldbesitzer auf einer Walbaustrategie mit einem hohen Anteil an Kiefernbeständen, um den Ertrag unter Beachtung der anderen Waldfunktionen zu steigern. Als Fazit geht aus dieser Teilstudie hervor, dass die Bewertung von Waldbaustrategien hinsichtlich ihrer Eignung für eine multifunktionale Waldbewirtschaftung unter Beachtung von Ansprüchen verschiedener Interessengruppen und ungewissen klimatischen Bedingungen unter Verwendung von 4C und einer multikriteriellen Analysemethode sehr gut möglich ist. Besonderes Augenmerk galt dem Einfluss von Waldbaustrategien auf den Kohlenstoffkreislauf, wobei nicht nur die Kohlenstoffspeicherung im Wald, sondern auch in Holzprodukten, sowie die Verringerung von CO2-Emissionen durch energetische und stoffliche Nutzung von Holz betrachtet wurden. Die potentielle Reduktion von CO2-Emissionen durch das Ersetzen von Erzeugnissen und Energie aus nicht nachwachsenden Rohstoffen durch Holz (Smat und Sen) wurde basierend auf Daten verschiedener Studien geschätzt. Eine Sensitivitätsanalyse untersuchte Unsicherheiten bei der Initialisierung des WPMs und der Berechung von Smat. Verschiedene Szenarien führten zu einem besseren Verständnis dafür, wie sich Änderungen im Energiesektor und Holzproduktsektor auf das Potential, Kohlenstoff zu speichern bzw. CO2-Emissionen zu verringen auswirken. Die Ergebnisse zeigen, dass die Reduzierung von CO2-Emissionen im Holzproduktsektor durch die Nutzung von Holz als Werkstoff und Brennstoff höher ist als durch die Akkumulation von Kohlenstoff im Wald. Im Gegensatz zu den Kohlenstoffspeichern im Wald, die sowohl Quellen als auch Senken sein können, werden durch die Nutzung von Holz CO2-Emissionen verringert, solange im Zuge der Waldbewirtschaftung Holz für die Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt wird. Simulationen auf Bundesebene ergaben, dass in Deutschland die Forst- und Holzwirtschaft jährlich dazu beitragen die CO2-Emissionen um 19,9 Mt Kohlenstoff zu verringern, wobei 70% auf die Holzindustrie und den Substitutionseffekt entfallen.
KW  - Kohlenstoffspeicherung
KW  - Waldwachstumsmodell 4C
KW  - Holzprodukte
KW  - Klimawandel
KW  - carbon sequestration
KW  - forest growth model 4C
KW  - wood products
KW  - climate change
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-27657
ER  -