Advances in Geosciences www.adv-geosci.net 1680-7340 1680-7359 27 Hydrologic Modelling for the Assessment of Ecosystem Services and Landscape Functions 2010 10.5194/adgeo-27-37-2010 http://www.adv-geosci.net/27/37/2010/ http://www.adv-geosci.net/27/37/2010/adgeo-27-37-2010.html http://www.adv-geosci.net/27/37/2010/adgeo-27-37-2010.pdf 37 43 2010-08-25 Impact of climate change on water balance of forest sites in Rhineland-Palatinate, Germany G. V. Grigoryan grigorya@uni-trier.de M. C. Casper J. Gauer A. C. Vasconcelos P. P. Reiter University of Trier, Department of Physical Geography, Trier, Germany Forest agency of Rhineland-Palatinate, Koblenz, Germany Albert-Ludwigs-University of Freiburg, Institute for Landscape Management, Freiburg, Germany It is expected that the biomass productivity of forest stands will be influenced by global climate change. In order to adapt forest management to this fact a model based approach was developed in cooperation with forestry experts. The concept aims at detecting the link between climate, terrain and soil parameters with the biomass productivity of some tree species. This article gives an insight into the first two steps of this approach. At first the WaSiM-ETH 8.2 model was parameterised to simulate various forest sites. Furthermore, different drought stress indices were applied to the simulated water balance time series. The impact of variations of climate, topography and soil characteristics on water balance was plausibly simulated. All drought stress indices detected years which were dominated by dry conditions. However, the indices related to soil water content were more selective than those related to evapotranspiration. Drought stress indices for one future climate projection have shown an increasing frequency of drought stress during vegetation period. Thus, the first two steps are capable components to detect the link between water balance with climate, terrain and soil parameters. AG Boden (Ad-Hoc-Arbeitsgruppe Boden der Staatlichen Geologischen Dienste und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe): Bodenkundliche Kartieranleitung, 5 Auflage, Schweizerbart, Stuttgart, 2005 (in German). AStOK (Arbeitskreis Standortskartierung in der Arbeitsgemeinschaft Forsteinrichtung): Forstliche Standortsaufnahme, IHW, Eching, 6 Aufl., 352~pp., 2003 (in German). Asche, N.: Forstliche Standortklassifikation mit digitalen Werkzeugen – Eine Fallstudie im Kartiergebiet Bad Driburg, LÖBF Recklinghausen, 11~pp., available at: http://www.wald-und-holz.nrw.de/50Wald_und_INFO/Forstliche_Veroeffentlichungen/2000/Forstl_Standortklassifikation_digital_Dr_Asche_2000.pdf (last access: 6~May 2010), 2001 (in German). Ellenberg, H., Mayer, R., and Schauermann, J.: Ökosystemforschung – Ergebnisse des Sollingprojekts, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, 1986 (in German). Engesser, R., Forster, B., Meier, F., and Wermelinger, B: Forstliche Schadorganismen im Zeichen des Klimawandels, Schweiz Z. Forstwes., Pfäffikon, 159(10), 344–351, 2008 (in German). Falk, W., Dietz, E, Grünert, S., Schultze, B., and Kölling, C.: Wo hat die Fichte genügend Wasser?, available at: http://www.lwf.bayern.de/veroeffentlichungen/lwf-aktuell/66/a66_06_falk_dietz_gruenert_schultze_koelling.pdf (last access: 20~November 2009), 2008 (in German). Gauer, J.: Böden als Waldstandorte, in: Handbuch der Bodenkunde, 32 Erg.Lfg 06/09, 4.2.1, Blume, H.-P., Felix-Henningsen, P., Fischer, W. R., u.a. (Hrsg), Wiley-VCH, Weinheim, 79~pp., 2009 (in German). Laatsch, W.: Das Abschätzen der Wasserversorgung von Waldbeständen auf durchlässigen Standorten ohne Grund- und Hangzugwasser – 1 Teil Leicht durchlässige Standorte, Forstwiss. Cent.bl., 88JG, 257–271, Hamburg, 1969 (in German). Monteith, J. L. and Unsworth, M. H.: Principles of Environmental Physics,2nd edn., Edward Arnold, London, UK, 1990. Oke, T. R.: Boundary Layer Climates, 2nd edn., Routledge, London and New York, 435~pp. 1987. Petercord, R.: Zukünftige Gefährdung der Rotbuche durch rinden- und holzbrütende Käfer in Baden-Württemberg, Mitt. Dtsch. Ges. allg. angew. Ent., Giessen, 16, 247–250, 2008 (in German). Sauer, T.: Modellierung von Bodenwasserhaushalt und Abflussprozessen auf der Plotskale in Abhängigkeit von Substrat und Landnutzung, Dissertation, Universität Trier, Germany, 2009 (in German). Schulla, J. and Jasper, K.: Model description WaSiM-ETH, Zürich, available at: http://www.wasim.ch/downloads/doku/wasim/wasim_2007_en.pdf (last access: 27~November 2008), 2007. Schultze, B., Kölling, C., and Dittmar, C. R.: Konzept für ein neues quantitatives Verfahren zur Kennzeichnung des Wasserhaushalts von Waldböden in Bayern, Forstarchiv 76 Jahrgang, 155–163, 2005 (in German). Schwärzel, K., Häntzschel, J., Menzer, A., Spank, U., Clausnitzer, F., Köstner, B., Bernhofer, C., and Feger, K.-H.: Modellierung und Regionalisierung des Standortwasserhaushaltes von Wäldern im Mittelgebirge, available at: http://www.afsv.de/download/arbeitsgruppe/Schwaerzel_Text_Freiburg_7Juli2008.pdf (last access: 27~October 2009), 2008 (in German). Spekat, A., Enke, W., and Kreienkamp, F.: Neuentwicklung von regional hoch aufgelösten Wetterlagen für Deutschland und Bereitstellung regionaler Klimaszenarios auf der Basis von globalen Klimasimulationen mit dem Regionalisierungsmodell WETTREG auf der Basis von globalen Klimasimulationen mit ECHAM5/MPI-OM T63L31 2010 bis 2100 für die SRESSzenarios B1, A1B und A2, 94~pp., available at: http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-l/3133.pdf (last access: 19~May 2008), 2006 (in German). Teepe, R., Dilling, H., and Beese, F.: Estimating water retention curves of forest soils from texture and bulk density, J. Plant Nutr. Soil Sci,, 166, 111–119, 2003. van Genuchten, M. T.: A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils, Soil Sci. Soc. Am. J., 44, 892–898, 1980. Wessolek, G.: Einsatz von Wasserhaushaltsmodellen und Photosynthesemodellen in der Ökosystemanalyse, in: Landschaftsentwicklung und Umweltforschung, Schriftenreihe des Fachbereiches Landschaftsentwicklung der TU Berlin, 170~pp., Berlin, 1989 (in German).