Teilprojekte im WinMol Projekt
Im WINMOL Projekt werden die folgenden sechs wichtigen Themen zur Vermeidung, Reduktion und Behebung von zukünftigen Sturmkalamitäten in wirtschaftlich genutzten Forstbeständen erforscht und bearbeitet. Daher ist das WINMOL Projekt auch in 6 Arbeitspakete (AP) unterteilt.
Arbeitspaket 1 entwickelt ein effektives, semi‐automatisches Verfahren (digitale Prozesskette) zur Identifizierung und parametrischen Erfassung von Sturmwurfschäden nach einem katastrophalen Ereignis auf der Grundlage von aktiven und passiven, multispektralen Fernerkundungsdaten. Parallel sollen Verfahren für ein Up‐Scaling hochauflösender UAV und terrestrischen „Wearable Laser Scanner“ (WLS) Daten für die Verwendung in der großflächigen Erfassung von regionalen Windwürfen entwickelt und getestet werden. Als Satellitendaten dienen primär die kostenfreien, kalibrierten und standardisierten ESA und USGS / NASA Produkte der aktiven Radarscanner Sentinel 1, TerraSAR‐x, TanDEM‐X und der passiven Multispektralscanner Copernicus ‐ Sentinel MSI sowie Landsat 8. Die räumliche Auflösung der Satellitenbilder liegt bei 10m – 30m pro Pixel für Sentinel MSI und Landsat 8 OLI sowie zwischen 10 und 40m für Sentinel 1 Level‐1 GRD Datenprodukte. Die maximal verfügbare zeitliche Auflösung liegt zwischen 5 und 12 Tagen für alle zu verwenden Satellitenbilder. Zusätzlich sollen weitere biomassespezifische Aufnahmeplattformen wie z.B. ESA / VITO Proba‐V je nach Verfügbarkeit getestet werden.
Das Arbeitspaket 2 erforscht die Kartierung und methodische Verknüpfung von 3D Punktewolken aus unterschiedlichen Sensordaten (UAV Photogrammetrie und beweglicher, transportabler Laserscanner, WLS) zu virtuellen 3D Modellen ausgewählter sturmwurfgeschädigter und ungeschädigter Forstbestände. Innerhalb des AP 2 wird eine semi‐automatische Prozesskette zur Erstellung dieser Modelle entwickelt und an realen Windwürfen und benachbarten Beständen getestet. Die Ergebnisse werden in Form von sogenannten digitalen 3D Zwillingen von sturmwurfgeschädigten und ungeschädigter Forstbeständen abgelegt und stehen in Form von ELDATsmart kompatiblen Daten und Parametern sowohl den Förstern zur Aufarbeitung der geschädigten Bestände als auch in Form von Modellparametern für die Arbeitspakete 3, 4 und 6 im Projekt direkt zur Verfügung.
Die Möglichkeit, multispektrale Daten und z.B. Oberflächentemperaturen mit 3D Punktewolken zu verknüpfen, bietet auch für ökophysiologische Modellfragestellungen und für das Vitalitäsmonitoring von Bäumen zusätzliche neue Erkenntnisse. Verschiedene getestet, spektrale Indices, berechnet aus multispektralen UAV Daten, liefern aufgrund der starken spektralen Differenzierung der Reflexions‐ und Absorptionseigenschaften in unterschiedlichen Beständen zusätzliche neue Perspektiven für die räumliche Erfassung und Analyse physikalisch und biochemisch wichtiger Zustandsparameter in der Kronen‐ und Stammschicht von Wäldern. Für solcherlei Folgeanwendungen werden im Projekt die Grundlagen gelegt. Die HNEE vergibt einen Unterauftrag über Beiträge zur semi‐automatische Prozesskette für die Analyse und Interpretation verschiedener 3D Punktewolken sowie zur Erstellung der sogenannten digitalen Zwillinge von sturmwurfgeschädigten und ungeschädigter Forstbeständen, zu liefern in Form von ELDATsmart kompatiblen Forstdaten.
Arbeitspaket 3 analysiert wichtige Eingangsparameter für Modelle zur Sturmschadenswahrscheinlichkeit und leitet diese auf der Basis von Einzel‐ und Bestandsdaten aus mehreren Untersuchungsflächen des TI für Waldökosysteme und der HNEE ab. Die vernetzte Integration von Geodaten und die hochaufgelöste räumliche Analyse sind schon länger zu gängigen Standardwerkzeugen im Instrumentarium der Vulnerabilitätsanalyse und Kartierung von Ökosystem‐ oder Waldstandortsanalysen vor dem Hintergrund des kontinuierlichen Klimawandel geworden. In vielen Fällen ist eine Vulnerabilitätsanalyse und ‐bewertung (VA) von Waldstandorten gleichbedeutend mit einer multikriteriellen, quantitiativen Bewertung heterogener Geofaktoren (z.B. Bodenart, Gründigkeit, etc.) sowie weiterer räumlich variabler Einflussgrößen (z.B. Bodenfeuchte, Wurzeltiefe, vergl. Preston et al., 2011). AP 3 verwendet das Windwurfmodell ForestGALES an den Windschadensflächen und dazugehörige Winddaten um auf Basis von Bodenart, Viskosität, Relief, Wassergehalt, Bestandesdichte und –schichtung, Kronenparameter, BHD, Höhe, Baumart, Kronengröße, Wurzeltiefe (beinhaltet Einfluss von Kultivierung und Entwässerung) das Modell für den Projektzweck, Forstbestände in Mitteleuropa anzupassen , und entwickelt es für den Projektzweck weiter. Damit setzt WinMOL auf grundlegend andere Verfahren und unterschiedliche Methoden als MiStriKli (WKF Projekt 28W‐K‐4‐166‐01/‐02). Nur mit rein statistischen Verfahren arbeitet MiStriKli an der Abbildung und Analyse von Sturmschäden. WinMOL erfasst nicht nur Sturmschäden sondern nimmt den Wald und seine Struktur in den Fokus, und leitet aus der forstlich‐ökologischen Gesamtschau die Vulnerabilitat der Bestände gegenüber Sturmereignissen ab. Ein Vergleich der Ergebnisse der verschiedenen methodischen Ansätze, bzw. eine Synthese der Erkenntnisse, könnte in Zukunft eine sinnvolle Ergänzung beider Einzelprojekte darstellen.
Arbeitspaket 4 nutzt die Ergebnisse aus den Arbeitspaketen 1 bis 3 und organisiert die Einbindung der Modelle zur Entwicklung von räumlichen Vulnerabilitätsmodellen für Bestände Mitteleuropas durch digitale Bestandsdaten aus realen Sturmkalamitäten. In Arbeitspaket 4 werden die geplanten mittelmaßstäbigen Vulnerabilitätskarten sowohl mit gängigen Methoden der räumlichen Statistik in typischen GIS‐Methoden als auch Verfahren der multivariaten Statistik und Prognostik im freien Softwarepaket „R“ berechnet. Damit erarbeitet Arbeitspaket 4 die Grundlagen für die Konzeptionierung und Entwicklung von Windwurf‐Vulnerabilitätskarten.
Das Hauptziel von AP5 ist die Integration von Projektergebnissen zur Erstellung von Vulnerabilitätskarten und Handblättern. Hierzu werden die Ergebnisse aus den verschiedenen Arbeitspaketen 1 bis 4 zusammengestellt, aufbereitet und als Vulneratbilitätskarten dargestellt. Zusammen mit weiteren Ergebnissen bilden die Karten die Grundlage für Handblätter für die forstliche Praxis. Ein weiteres Ziel von AP 5 ist die sozialwissenschaftlicher Begleitforschung, die dazu dient die Ergebnisse und Produkte (z.B. Vulnerabilitätskarten, Modelle) des Projekts auf ihre Praxistauglichkeit hin zu evaluieren. Die Kommunikation der Projektergebnisse in die Öffentlichkeit wird zum einen durch eine Projektwebseite gestaltet, und zum anderen wird am Ende des Projekts eine Abschlusskonferenz organisiert.
Arbeitspaket 6 umfasst das Projektmanagement und Berichtswesen während der Projektumsetzung und gestaltet die Projektabwicklung zur Erreichung des Projektziels. Dabei gilt es effektive Kommunikations‐, und Bearbeitungsstrukturen zu entwickeln, um die Projektergebnisse in der geforderten Qualität, geplanten Zeit, mit optimalem Einsatz der Ressourcen vorzulegen.
