Influence of vegetation on water fluxes at the ground level in a semi-arid cloud forest in oman

Bawain, Mohammed Ali GND

Pflanzen beeinflussen in großem Maß die Wasserbilanz, insbesondere in ariden und semiariden Gebieten. Der wichtigste Einfluss ist dabei die Transpiration der Pflanzen, aber auch abwärts gerichtete Flüsse unterliegen starken Veränderungen, vor allem der Bestandsniederschlag, also der Teil des Wassers der die Pflanzenkronen passiert und an der Bodenoberfläche zur Infiltration bereit steht. Durch Interzeption und Umverteilung des Niederschlagswassers innerhalb des Kronenraums wird durch die Pflanzen eine heterogene Infiltrationsverteilung am Boden generiert die sich sowohl auf die Bodenwasserverteilung reflektiert, als auch Einfluss auf Grundwasserneubildung haben kann. In Regionen mit häufigem Bodennebel spielen Prozesse im Kronenraum eine noch wichtiger Rolle für die räumlichen Verteilungsmuster des am Boden ankommenden Wassers sowie der Perkolation von Wasser durch die Wurzelzone. Dort wo das aride Klima Baumbewuchs zulässt, kann Nebelniederschlag durch die Baumkronen einen substantiellen Teil der Wasserbilanz ausmachen. Dies ist hat speziell in ariden Regionen einen großen Einfluss, weil der Nebelniederschlag dort auch eine lokale Veränderung der Ökosystemstruktur herbeiführen kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein aufgeforstetes Baumgebiet im Bereich der semiariden Wolkenwälder des Dhofargebirges (Region Dhofar, Sultanat Oman) untersucht. Die Heterogenität des Nettoniederschlags innerhalb dieses Gebietes wurde getrennt für zwei Baumarten, Leucaenia und Pithicellobium, untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass der Bestandsniederschlag unter den beiden Arten signifikant verschieden war und dieser Effekt sogar gegenüber den aus anderen Untersuchungen bekannten Randeffekten überwog. Interessanterweise war die Kronentraufe unter beiden Arten ähnlich und Unterschiede zeigten sich vor allem im Stammabfluss. Hierdurch wurde Stammabfluss als ein wichtiger Fließpfad identifiziert, der Wasser sowohl effizient zum Boden kanalisiert, als auch die Wasserverfügbarkeit baumartenspezifischen Sektoren verändert. Zudem ist der Nebelniederschlag unter der Leucaenia Baumart deutlich höher als unter der Pithicellobium-Art. Die Ergebnisse stellen heraus, dass Baumart eine vergleichbare oder sogar stärkere Rolle als der oft zitierte Randeffekt im Hinblick auf die Generierung von Nettoniederschlag in Nebelwäldern spielt. Weiterhin trägt Stammabfluss sehr viel stärker zu der Wasserverfügbarkeit des Bodens unterhalb der Baumkronen bei als Kronentraufe. Ergebnisse einer räumlich hochaufgelösten Detailstudie zu Stammabfluss und Kronentraufe zeigen, dass die räumlichen Muster von sowohl Stammabfluss als auch Kronentraufe eine zeitliche Stabilität besitzen. Allerdings tragen räumliche Extremwerte (statistisch Ausreißer) in Stammabfluss einem größeren Teil zur Gesamtwasserbilanzbei, als Ausreißer im der Kronentraufe (Abtropfpunkte) und sie treten zudem häufig an derselben Stelle auf. In anderen Worten, Ausreißerpunkte gerade bei Stammabfluss tragen hauptsächlich zur Bildung von potentiellen Infiltrations-Hotspots bei. Neben Untersuchungen mit hoher räumlichen Auflösung wurden auch Experimente mit hoher zeitlicher Auflösung durchgeführt. Hierbei wurde untersucht, wie sich die Verteilung von Stammabfluss und Kronentraufe innerhalb eines Ereignisses verhält. Hierdurch sollten Unterschiede im Kronenspeicher identifiziert werden. Durch die parallel stattfindenden Niederschlagsarten (sowohl Regen als auch von Nebelniederschlag) konnten klassische Ansätze (Leyton Methode) zur Abschätzung von Speicherkoeffizienten von Kronentraufe und Stammabfluss nur bedingt angewendet werden. Zeitlich hochaufgelöste Datenreihen der verschiedenen Interzeptionskomponenten hingegen können dennoch zum Prozessverständnis beitragen. Ergebnisse zeigen unter anderem, dass sich die Speicherkoeffizienten der beiden Baumarten nicht unterscheiden. Der höhere Stammabfluss in Leucaenia ist daher nur durch eine höhere Effizienz bei der Wasserextraktion aus den Niederschlagskomponenten zu erklären, dies kann sowohl aus erhöhtem Nebelniederschlag als auch windgetragenem Sprühregen stammen. Hierbei spielen höchstwahrscheinlich Rindenstruktur, Astneigung, und die Höhe von Leucaenia eine entscheidende Rolle, welche dabei helfen sowohl bei Nebel als auch bei Sprühregen eine hohe Niederschlagsausbeute zu erzielen. Die vorgelegte Arbeit unterstreicht, dass Vegetation in semiariden Nebelwäldern einen entscheidenden Beitrag nicht nur zur Erhöhung des Bestandsniederschlage durch Nebelniederschlag sondern auch zu Heterogenität des infiltrierbaren Wassers leistet. Dabei kann die Baumart eine entscheidende Rolle spielen. Diese Heterogenität führt zu Hotspots von Wasserverfügbarkeit. Inwieweit diese zur Erhöhung der Grundwasserneubildung und Ökosystemdynamik beitragt sollte Gegenstand weiterer Forschungsarbeiten sein.

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Bawain, Mohammed Ali: Influence of vegetation on water fluxes at the ground level in a semi-arid cloud forest in oman. 2012.

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