Analyse der geoökologischen Steuerungsfaktoren für die Verbreitung von Waldstandorten und diskontinuierlichem Permafrost unter den Einflüssen von Waldbränden, Waldnutzung und Klimaentwicklung in den Waldsteppen der zentralen Mongolei

Waldbrände, Trockenphasen und Insektenbefall schädigen die Wälder in der Mongolei und zunehmende Waldbrände führen zu einem hohen Verlust an Waldfläche. Globale Klimaerwärmung, Waldweide, Holzeinschlag ohne nachhaltige Forstwirtschaft und besonders der schwindende Permafrost verschärfen die aktuelle Situation. Derweil ist kein regional gleichförmiges Phänomen vorhanden, sondern ein räumlich variierendes Muster von Waldzerstörung und Sukzessionsprozessen. Während die klimatischen Verhältnisse das Auftreten der Vegetation und des Permafrostes beeinflussen, erfolgt auf lokaler Ebene eine Modifikation durch verschiedene Umweltfaktoren. Bodeneigenschaften, Hydrologie, Permafrost und Topographie prägen die Standortbedingungen und damit die Anfälligkeit, Widerstandsfähigkeit und die Sukzession der Bäume während und nach Waldbränden.

Die generelle Fragestellung lautet, welchen Einfluss Klimaveränderungen und menschlichen Eingriffe auf die Verbreitung von Wäldern und Permafrost bei unterschiedlichen Boden- und Reliefverhältnissen haben. Welche Umweltfaktoren steuern das räumliche Muster von Fortbestand, (Re )Etablierung oder Vernichtung von Wäldern nach Feuer, Dürre oder Holzeinschlag? Wo sind die ökologischen Wechselbeziehungen zwischen Wald und Permafrost? Fördern die Wälder die Entwicklung von Permafrost und führt eine Permafrostdegradation zur Waldzerstörung oder ist es genau umgekehrt?
Zunächst werden die geoökologischen und anthropogenen Faktoren analysiert, die das Auftreten von Wäldern und Permafrost beeinflussen. Nachdem diese Beziehungen verifiziert sind, erfolgt die geostatistische Modellierung der räumlichen Variabilität von Wäldern und Permafrost. Auf Basis dieser Ergebnisse werden Gefährdungsniveaus für Wälder und Permafrost an unterschiedlichen Standorten ausgewiesen und Zusammenhänge zwischen Wald- und Klimaentwicklung im Holozän abgeleitet.

Es werden verschiedene methodische Ansätze verfolgt: Geomorphologische und bodenkundliche Untersuchungen, Vegetationsaufnahme, Analyse von Fernerkundungsdaten, Reliefparametrisierung, Biomassebestimmung und geostatistische Modellierung. Die Böden und die Vegetation werden entlang von Transekten zwischen Oberhang und Beckenlage kartiert. Das Untersuchungsgebiet liegt bei der Stadt Tosonstengel im nördlichen Khangaigebirge, wo regelmäßig Waldbrände auftreten und intensiver Holzeinschlag seit Mitte des letzten Jahrhunderts erfolgte. In natürlichen und anthropogen genutzten Wäldern sowie auf Waldbrandflächen werden die Nutzungs- und Waldbrandgeschichte, Bodeneigenschaften, Tiefenlage des Permafrostes, Hydrologie und Vegetation untersucht. Baumstümpfe, Holzkohle, fossile Böden und äolische Decksedimente liefern die Proxidaten zur Wald- und Landschaftsgeschichte. Um die verschiedenen Bodeneigenschaften in Hinsicht auf die Vegetations- und Permafrostentwicklung bewerten können, werden Bodenproben auf Korngrößenverteilung, Lagerungsdichte, Kationenaustauschkapazität sowie Gehalt an organischen Kohlenstoff, Karbonat und Nährstoff analysiert. Zusätzliche Proben zur Lumineszenz- und Radiokarbondatierung sowie zur Sedimentologie von äolischen Decksedimenten geben Aufschluss über die Holozäne Landschaftsentwicklung und klimatisch induzierten geomorphologischen Prozessen. Mit Hilfe des paläoökologischen Rahmens werden natürliche und anthropogene Waldveränderungen differenziert.

Projektleitung:

• Prof. Dr. Daniela Sauer, Geographisches Institut Göttingen, Abteilung Physische Geographie
• Dr. Michael Klinge, Geographisches Institut Göttingen, Abteilung Physische Geographie
• Prof. Dr. Manfred Frechen, Sektion Geochronologie und Isotopenhydrologie, Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik, Hannover

Projektpartner Mongolei:

• Prof. Dr. Jamsran Tsogtbaatar, Institut für Geographie und Geoökologie, Mongolische Akademie der Wissenschaften
• Dr. Uudus Bayarsaikhan, Abteilung Biologie, Mongolische Nationaluniversität

Kooperationspartner:

• Dr. Choimaa Dulamsuren, Albrecht von Haller Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Ökologie und Ökosystemforschung, Georg-August-Universität Göttingen
• Prof. Dr. Markus Hauck, Albrecht von Haller Institut für Pflanzenwissenschaften, Abteilung Ökologie und Ökosystemforschung, Georg-August-Universität Göttingen
• Dr. Stefan Erasmi, Geographisches Institut Göttingen, Abteilung Kartographie, GIS und Fernerkundung