Feuer und Eis in Einklang bringen

Bewirtschaftung der Wälder der Region zur Verhütung von Waldbränden und zum Schutz der Schneedecke

Von: Brooke FisherFotos: Mark Stone/University of WashingtonBild oben: Eine Luftaufnahme von Cle Elum Ridge, dem Standort von 12 Feldstandorten, an denen Forscher untersuchen, wie sich die Waldstruktur auf die Schneeschmelze auswirkt.

Strategien zur Verhütung von Waldbränden umfassen in der Regel die Entfernung brennbarer Baum- und Unterholzarten, die Brände anheizen können. Aber was wäre, wenn es eine Strategie gäbe, die auch zum Erhalt der Schneedecke beitragen könnte? Diese Frage hat die jüngste Forschungsphase eines Wissenschaftlerteams ausgelöst, das sich für die Sicherung der empfindlichen Wasserversorgung der Region einsetzt.

„Es muss eine gewisse strategische Ausdünnung der Wälder zum Schutz vor Bränden erfolgen, aber die meisten unserer Wassereinzugsgebiete leiden unter Wasserknappheit. Wenn wir also Empfehlungen aussprechen können, die sowohl dazu beitragen, das Brandrisiko zu verringern als auch die Schneerückhaltung zu erhöhen, dann haben wir einen doppelten Gewinn“, erklärt CEE Professor Jessica Lundquist

Die Schneedecke, die sich in den kühleren Monaten ansammelt, ist im Sommer eine wichtige Wasserquelle für die Region. Wenn es zu früh schmilzt, gibt es flussabwärts nicht genügend Wasser, wenn der Abfluss in der Spätsaison für verschiedene Zwecke von entscheidender Bedeutung ist – von der Landwirtschaft über Trinkwasser bis hin zur Unterstützung der Lachswanderung. Eine Wasserdürre kann auch zu stärkeren Waldbränden führen. In den nächsten 70 Jahren wird die Schneedecke in den Washington Cascades voraussichtlich um 50 % abnehmen.

„Die Schneedecke ist dieses unglaubliche Wasserspeichersystem an der Westküste. Es speichert unser Wasser den ganzen Winter über für uns. Wenn es schmilzt und in den Fluss gelangt, wird es zu unserem Trinkwasser und ist wichtig für Fische“, sagt Ph.D. Studentin Cassie Lumbrazo. „Diese Wälder werden ausgedünnt, und wir sind nicht sicher, wie sich dies auf die Schneerückhaltung in dieser Region auswirken wird.“

Die Forscher konzentrieren sich auf die Eastern Cascades, wo die Schneeschmelze in den größten Fluss im Bundesstaat Washington mündet. Der Yakima-Fluss versorgt das produktivste landwirtschaftliche Gebiet der Region, das Yakima-Tal, das für seine Kirschen und Hopfen bekannt ist, mit Wasser. Mit dem Ziel, ein Gleichgewicht zwischen Waldbrandprävention und hydrologischen Anforderungen zu finden, wird die Forschung in einen landesweiten Waldbewirtschaftungsplan einfließen, der derzeit vom Washington State Department of Natural Resources (DNR) entwickelt wird. Die Ergebnisse werden auch in die Verwaltung von 38.000 Acres in den Central Cascades durch The Nature Conservancy (TNC) einfließen.

Das Projekt ist eine Partnerschaft und „Liebesarbeit“ zwischen einem Forscherteam: Lundquist und Lumbrazo von der UW; Alumna und assoziierte Assistenzprofessorin Susan Dickerson-Lange (CEE Ph.D. '16), eine Hydrologieberaterin von Natural Systems Design; und die Absolventin der Wasser- und Fischereiwissenschaften Emily Howe (Ph.D. '12), die für TNC die Forschung zu Schneedecke und aquatischen Ressourcen leitet. Das Team arbeitet mit der Tapash Sustainable Forest Collaborative zusammen, die sich für die Verbesserung der Waldökosysteme in den Central Cascades einsetzt und aus Yakama Nation, United States Forest Service, Washington Department of Fish and Wildlife, TNC und DNR besteht.

Die Anordnung des Waldbodens – von der Nähe der Bäume bis hin zur Ausrichtung der Hänge nach Norden – kann einen großen Einfluss auf die Schneedecke haben und dazu führen, dass der Schnee an bestimmten Stellen schneller schmilzt. Auch wenn es offensichtlich erscheint, dass der Schnee unter Bäumen, die vor der Sonne geschützt sind, langsamer schmilzt als der Schnee in offenen Gebieten, ist dies nicht immer der Fall.

Die überraschenden Ergebnisse gehen auf das Jahr 2009 zurück, als Lundquist und ihre Doktoranden erstmals mit der Arbeit an der Waldschneeforschung im Cedar River Municipal Watershed in den Western Cascades begannen. Sie fanden heraus, dass in milden Klimazonen wie dem pazifischen Nordwesten der Schnee unter Bäumen schneller schmilzt als in offenen Gebieten. Dies liegt an der langwelligen Strahlung, die Bäume proportional zu ihrer Temperatur aussenden. In wärmeren Klimazonen geben Bäume mehr Energie ab, wodurch der Schnee schmilzt.

„Wir haben festgestellt, dass sich unsere Ergebnisse von den meisten veröffentlichten Studien unterschieden, die wir gelesen haben. Die meisten sagten, der Schnee bleibe unter Bäumen länger, aber wir haben herausgefunden, dass dies nur in kälteren Klimazonen der Fall ist“, erinnert sich Lundquist. „Ein Beispiel, das ich meinen Schülern gebe, ist, dass ich in Seattle in kalten Winternächten einen großen Tannenbaum vor meinem Haus habe; Wenn ich mein Auto daneben parke, ist morgens nur die Hälfte des Autos vereist. Die andere Hälfte ist durch die langwellige Strahlung des Baumes vor Frost geschützt.“

Neugierig darauf, wie lange der Schnee in offenen Gebieten noch anhalten kann, untersuchten die Forscher kürzlich den Schnee, der sich in Lücken zwischen Bäumen auf dem Cascade Crest in den Eastern Cascades befindet. Im Gegensatz zu einer Lichtung wird eine Waldlücke teilweise von umliegenden Bäumen beschattet, direkt darüber befinden sich keine Bäume. In ihren kürzlich veröffentlichten Ergebnissen stellten die Forscher fest, dass der Schnee in offenen Lücken, insbesondere an Nordhängen, bis zu einem Monat länger liegen kann.

„Schneelücken werden durch nahegelegene Bäume geschützt, aber wenn die Lücken größer werden, bieten die umliegenden Bäume weniger Schatten vor der Sonne und weniger Schutz vor dem Wind, also ist es dieser Balanceakt“, erklärt Dickerson-Lange, der diese Forschungsphase leitete ist seit ihrer Promotion in das laufende Projekt eingebunden. Studien. „In den Lücken sammelt sich auch mehr Schnee, da keine Äste den Schneefall blockieren und den Schnee auffangen.“

UW-Nachrichten

Links: Ph.D. Die Studenten Cassie Lumbrazo und Steven Pestana platzieren Temperatursensoren. Oben rechts: Emily Howe, Absolventin der Wasser- und Fischereiwissenschaften, befestigt eine Zeitrafferkamera an einem Baum. Unten rechts: RAPID-Forscherin Karen Dedinsky befestigt eine Basisstation des Global Navigation Satellite System (GNSS) an einem Stativ. Mit der Ausrüstung werden GPS-Punkte erstellt, die als Bodenkontrollpunkte für die Lidar-Daten dienen.

Mit Erkenntnissen über die einzigartigen Eigenschaften der Schneeschmelze in den Wäldern des pazifischen Nordwestens arbeiten die Forscher nun daran, ihre Erkenntnisse in die praktische Arbeit von Waldverwaltern und – noch spezifischer – Holzfällern umzusetzen.

„Wir beraten zum Beispiel, auf welcher Seite des Hügelkamms und an welcher Stelle in der Landschaft Lücken zwischen den Bäumen entstehen sollen“, erklärt Lumbrazo. „Aber zuerst müssen wir uns unsere Feldstandorte ansehen und herausfinden, welche Parzellen die Schneehöhe und -speicherung maximieren und gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit gegenüber Bränden berücksichtigen.“

Zur Vorbereitung dieser Forschungsphase arbeiteten die Forscher mit TNC-Förstern zusammen, um 12 Feldstandorte in der Nähe von Cle Elum Ridge strategisch auszudünnen. Sie markierten sorgfältig bestimmte Bäume zur Entfernung, um ein Gefälle von starker bis leichter Durchforstung und die damit verbundenen Lückengrößen widerzuspiegeln, die gleichmäßig auf die Nord- und Südhänge verteilt waren.

Um die Schneeansammlung und -schmelze zu verfolgen, wurden Zeitrafferkameras über die Feldstandorte verteilt. Daten über die Waldstruktur, wie etwa die Anordnung der Bäume und die Bedeckung des Blätterdachs, wurden von Forschern der Natural Hazards Reconnaissance Facility (bekannt als „RAPID“) des CEE erfasst, die die Landschaft mithilfe von Lidar-Fernerkundung in 3D kartierten. Die kombinierten Informationen werden verwendet, um die Beziehung zwischen Faktoren wie Schneedauer und Walddichte zu bewerten und so zu bestimmen, wie die Schneedeckenretention optimiert werden kann.

„Gibt es einen Sweet Spot und können wir vorhersagen, wie dieser Sweet Spot aussehen würde?“ fragt Howe. „Das ultimative Ziel besteht darin, sicherzustellen, dass unsere Waldbewirtschaftungsmaßnahmen zur Brandresilienz die Wasserknappheit nicht verschärfen. Und wenn möglich, gibt es Orte, an denen wir die Auswirkungen des Klimas auf die Hydrologie der Region abfedern könnten? Unser Traum wäre es, die Wasserströme zu erhöhen.“