Gel¨ andespezifische Merkmale

Digitale Gel¨andemodelle, realisierbar durch Geographische Informationssysteme¹, bie-ten nicht nur hilfreiche Darstellungen, sondern auch vielf¨altige M¨oglichkeiten der

Da-1Abk¨urzung = GIS; In diesem Fall unter Verwendung von Arc View 9.0 von ESRI Geoin-formatik GmbH, Kranzberg.

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2. Material und Methoden

tengewinnung. F¨ur forstliche Fragestellungen interessant ist meist die Charakterisie-rung des Standortes. Die f¨ur die vorliegenden Modellrechnungen zur Verf¨ugung ste-henden Parameter Ein-strahlungspotential“ wurden gew¨ahlt, um die gel¨andemorphologischen Gegebenheiten ber¨ucksichtigen zu k¨onnen². Mit der absolutenH¨ohe ¨uber Normalnullliegt die wohl einfachste Information ¨uber die Lage der Stichprobenpunkte im Raum vor. NachMues (2000) stellt die H¨ohe ¨uber NN im Nieders¨achsischen Bergland jedoch die wichtigste Einflussgr¨oße f¨ur die Niederschlagsmenge dar, welche im Rahmen dieser Untersuchung nicht erhoben werden konnte. Stellvertretend f¨ur Ph¨anomene dieser Art (neben der Nie-derschlagsmenge z.B. Temperatur, Schneeh¨ohe und Schneeliegedauer) wird die H¨ohe also als Parameter in die Modelle eingehen, von dem vor allem indirekte Einfl¨usse auf die r¨aumliche Verteilung von Sch¨alsch¨aden erwartet werden.

Die Hangneigung der Stichprobenpunkte wurde zun¨achst in Form der Steigung der direkt umliegenden Fl¨ache generiert. Hierzu wird im GIS wie folgt verfahren: Es werden neun Zellen mit jeweils 10 x 10 m Kantenl¨ange definiert, f¨ur deren mittlere Zelle schließlich die vermutliche Steigung in Ann¨aherung hergeleitet werden soll. In-nerhalb der 30 x 30 m großen Berechnungsfl¨ache wird der Steigungsgradient in zwei Richtungen jeweils separat kalkuliert (Nord-S¨ud-Richtung und West-Ost-Richtung).

Mit Kenntnis der Einzelgradienten ergibt sich dann die Steigung am Punkt als Ver-haltniswert beider Gradienten (vgl. z.B.Burrough and McDonnel 1998) und wird ublicherweise in Prozent angegeben¨ ³. Eine Steigung von 17 % bedeutet demnach eine H¨ohenzunahme von 17 Metern (∆y) auf 100 Metern horizontaler Distanz (∆x). Die Verwendung von Steigungsprozentwerten birgt jedoch die Gefahr der Missinterpretati-on vMissinterpretati-on Verh¨altnissen. So entspricht eine Steigung von 100 % einem Neigungswinkel von 45^◦. Der Neigungswinkel einer 50 %igen Steigung entspricht jedoch nicht 22,5^◦(also der H¨alfte von 45^◦), sondern 26,6^◦. Aus diesem Grund wurden die Steigungsprozentwerte f¨ur die vorliegende Untersuchung zus¨atzlich ¨uber den Arcustangens zun¨achst in RAD umgerechnet und dann in Grad ¨uberf¨uhrt (Gl. 2.6). Zwar sollen bei der Einteilung in hangabh¨angige Expositionsklassen weiterhin Steigungsprozente verwendet werden, doch geschieht dies nur zwecks Orientierung an vordefinierten Klassengrenzen. In die Modellrechnungen gehen dann s¨amtliche Hangneigungswerte in Grad ein.

2Alle Berechnungen erfolgten durch Dr. R. Schulz, Abteilung ¨Okoinformatik, Biometrie und Waldwachstum des B¨usgeninstituts der Georg-August-Universit¨at G¨ottingen.

3Der Wert aus Gleichung 2.5 wird hierzu also mit 100 multipliziert.

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2.3. Herkunft der unabh¨angigen Variablen

Tabelle 2.5: Grenzwerte der Expositionsklassen; N = Nord, NO = Nordost, O = Ost, SO = S¨udost, S = S¨ud, SW = S¨udwest, W = West, NW = Nordwest; Punkte mit Hang-neigung = 0 gelten als Plateau”

Klasse N N O O SO S SW W N W

Grad 339-23 24-68 69-113 114-158 159-203 204-248 249-293 294-338

Als Expositionwird in dieser Arbeit die Neigungsrichtung bezeichnet. Die Wertes-kala reicht von>0^◦ bis 360^◦ azimuth. Entsprechend dem Start in Nordrichtung weist 90^◦nach Osten, 180^◦nach S¨uden und 270^◦ nach Westen. Stichprobenpunkte mit einem Hangneigungswert von

”0“ erhielten bei der Berechnung den Wert −1. Mit dem Ex-positionswert erh¨alt jeder Datensatz eine weitere Information ¨uber die geographischen Verh¨altnisse am Stichprobenpunkt. Gerade bei dieser Art von Parametern ist jedoch zu ber¨ucksichtigen, dass hierdurch bedingte Effekte auf die Zielvariable von mehreren Faktoren abh¨angig sind. ¨Uber die Codierung der Himmelsrichtungen gibt Tabelle 2.5 Auskunft, in welcher die Grenzwerte der Expositionsklassen in Grad angegeben sind.

Die relativeExponiertheitin der weiteren Umgebung ist ein Index, der vonSchulz (2003) als ein Maß zur Beurteilung der Lage eines Punktes im Raum verwendet wur-de. Die Exponiertheit eines Punktes ist hierbei abh¨angig von Gel¨andeerhebungen der Umgebung. Sowohl die H¨ohendifferenz des Punktes zu Erhebungen der Umgebung als auch die Distanz zwischen beiden bestimmen den Exponiertheitswert. Grundlage der Berechnung ist wiederum ein digitales Gel¨andemodell, welches f¨ur jeden beliebi-gen Punkt einen zugeh¨origen Wert ermitteln l¨asst, welcher im Folgenden durch

”exp2“

abgek¨urzt wird⁴.

Der Wert exp2 wird dabei aus mehreren raumbezogenen Werten modelliert. Im Gel¨andemodell wird jede Fl¨ache mit einem fiktiven Lichtstrahl

”beleuchtet“. Insge-samt kommen hierf¨ur 36 Richtungen (0^◦, 10^◦, 20^◦ bis 350^◦ azimuth) zur Anwendung.

Der Winkel der fiktiven Einstrahlung betr¨agt hierbei 2^◦. Das H¨ohen- und Distanz-verh¨altnis zu den umliegenden Gel¨andeformationen bestimmt in diesem Prozess f¨ur jede neue Strahlungssituation einen Wert, der 0 oder 1 (beleuchtet nein/ja) annehmen kann. F¨ur exp2 ergibt sich aus der Addition der Einzelwerte schließlich der Endwert.

Entsprechend der 36 Richtungen liegt dieser zwischen 0 und 36 (Schulz 2003). In

4Die 2 steht f¨ur den Einstrahlungswinkel von 2^◦, der im Weiteren erl¨autert wird. Es existieren weitere Indizes dieser Art, berechnet in anderen Variationen und anderen Winkeln, auf die hier aber nicht weiter eingegangen werden soll.

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2. Material und Methoden

der Analyse der Stichprobenstandorte werden jedoch 37 Klassen ausgewiesen, da der Wert 0 als zus¨atzliche Klasse ausgeschieden wird.

Bei dem Parameter der potentiellen Einstrahlung handelt es sich um einen theo-retischen Wert, der als Index ¨ahnliche Aussagen ¨uber den geographischen Charakter eines Standortes liefern soll, wie der Grad der Exponiertheit. Tats¨achlich liegen diesem Wert die Berechnungen der Exponiertheit als Vor¨uberlegungen zugrunde. So dr¨uckt das Einstrahlungspotential aus, mit welchem Strahlungsgenuss an einem bestimmten Tag des Jahres an einem Punkt zu rechnen ist. In der vorliegenden Untersuchung wur-de hierf¨ur der 15. Januar gew¨ahlt. Da es hierbei lediglich um Vergleichswerte zwischen den Punkten geht, steht der 15. Januar stellvertretend f¨ur die Winterperiode als ein Beispieltag zur Verf¨ugung. Grundlage der Berechnung sind also die Sonnenst¨ande, im Sinne ihres Strahlungswinkels zu den Stichprobenpunkten, und die sich hieraus und aus der Gel¨andemorphologie der Umgebung ergebenden Zeiteinheiten der Bestrahlung eines Punktes. Der maximale Wert, den ein Standort hierbei erreichen kann, sind 9 Stundeneinheiten. Entsprechend reicht die Intervallskala mit zehn Klassen von 0 (wenn der Punkt am 15. Januar zu keiner Zeit des Tages direkter Sonnenstrahlung ausgesetzt ist) bis 9.

Um einen theorethischen Wert handelt es sich, weil dieser Parameter die Vegetation vor Ort nicht ber¨ucksichtigt. Es liegen also keineMesswerte vor, deren absoluten Werte Aufschluss ¨uber tats¨achlich vorhandene Strahlung am Boden geben k¨onnten. Aufgrund dieser Unsicherheiten und des Mangels an Information soll der Parameter stattdessen als weiterer charakterisierender Faktor des Standortes genutzt und, in Anbetracht der geschilderten Einschr¨ankungen, hierbei als Index gef¨uhrt werden.