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Die Bundeswaldinventur

Dossier

Es ist wieder so weit: In den Jahren 2021 und 2022 vermessen Messtrupps der Bundeswaldinventur wieder Bäume im Wald und erheben viele weitere Merkmale.


Aus den umfangreichen Daten berechnen wir vielfältige statistische Angaben zum Wald in den Bundesländern und ganz Deutschland. Die wichtigsten sind: Waldfläche, Holzvorrat, Holzzuwachs und Holznutzung, Baumartenvielfalt, Altersaufbau, Totholz und Naturnähe sowie Biomasse und Kohlenstoffspeicherung.

Als zentrales Kontroll- und Monitoring-Instrument ist die Bundeswaldinventur eine wichtige Grundlage für Entscheidungen von Politik und Wirtschaft. Wichtige Fragen sind zum Beispiel: Welcher Wald ist zukunftsfähig? Wie viel Holz kann im Sinne einer nachhaltigen Waldwirtschaft genutzt werden? Zudem sind die Daten fester Bestandteil von internationalen Berichtspflichten wie dem Kyoto-Protokoll und der Klimarahmenkonvention.

BWI, die Vierte

Die Bundeswaldinventur befindet sich gegenwärtig in ihrem vierten Inventurzyklus mit Stichtag im Jahr 2022 (BWI 2022). Frühere Inventuren bezogen sich auf die Jahre 1987, 2002 und 2012. Darüber hinaus wurden in den Jahren 2008 und 2017 in einer Unterstichprobe der Bundeswaldinventur Daten zum Kohlenstoffvorrat erhoben. Manche Bäume werden somit bereits zum sechsten Mal vermessen.

Für die BWI 2022 ist der größte Stichprobenumfang aller bisherigen Erhebungen vorgesehen. Das Inventurverfahren wurde nur geringfügig geändert, um die Vergleichbarkeit mit früheren Daten zu erhalten. Erstmals werden DNA-Proben zur Ermittlung der genetischen Vielfalt gesammelt. Durch die Nutzung von Fernerkundungsdaten wollen wir eine höhere räumliche Auflösung der Ergebnisse erreichen.

Datenerhebung

Bevor Inventurtrupps im Wald die Daten erheben, überprüfen wir zusammen mit Experten der Länder das bisherige Inventurverfahren und passen es an die neuen Anforderungen an. Wir legen fest, welche Daten wie zu erfassen sind, um viele Fragestellungen mit einer möglichst hohen statistischen Sicherheit beantworten zu können (siehe Aufnahmeanweisung zur BWI 2022).

Auch technischer Fortschritt, neue wissenschaftliche Erkenntnisse und Fragestellungen müssen berücksichtigt werden. So werden zum Beispiel bei der vierten Bundeswaldinventur erstmals DNA-Proben zur Ermittlung der genetischen Vielfalt gesammelt.

Für die Erhebungen der Daten fahren Inventurtrupps der Länder zu den permanenten Stichprobenpunkten. Diese befinden sich in einem systematischen Stichprobennetz, das ganz Deutschland in einem Raster von 4 x 4 Kilometer überzieht. Immer mehr Länder verdichten das Netz zusätzlich auf 2,83 bzw. 2 Kilometer, damit die Aussagekraft der Ergebnisse auch für kleinere Auswertungseinheiten erhöht werden kann.

Zum Auffinden der Probepunkte verwenden die Trupps Satelliten-Navigationsgeräte. An jedem Rasterpunkt, der sich in einer Waldfläche befindet, erfassen sie unter anderem die Baumart, den Durchmesser und die Höhe von ausgewählten Probebäumen sowie Daten zur Verjüngung, zum Bestockungsaufbau und zum Totholz. Insgesamt werden über 150 Merkmale aufgenommen.

Datenmanagement

Herzstück des Datenmanagements ist die zentrale BWI-Datenbank im Thünen-Institut. Sie enthält die bundesweiten Daten aus allen Inventurzyklen sowie die dazugehörigen Metadaten.

Datenerfassung
Die Inventurtrupps sind mit mobilen Feldcomputern und einer speziell für die Bundeswaldinventur entwickelten Datenerfassungssoftware (Offline-Client) ausgerüstet. Die Daten werden direkt im Wald eingegeben und von der Software auf Plausibilität und Vollständigkeit geprüft. Dabei ist keine Internetverbindung nötig. Im Online-Modus werden die Daten später über das Internet mit der zentralen Datenbank sychronisiert.

Die Inventurleitungen von Bund und Ländern können über Online-Clients direkt auf der Datenbank arbeiten. Damit können sie zum Beispiel Daten aus externen Datenquellen übernehmen, den Inventurtrupps ihre Probepunkte zuweisen und den Arbeitsfortschritt überwachen. Die Datenintegrität wird über ein Rechte- und Workflow-Management gewährleistet.

Die Datenbanken und Software wurden in Zusammenarbeit mit der Firma EDV Beratung Nüssler GmbH für die BWI 2012 entwickelt und nun für die BWI 2022 angepasst. Technische Unterstützung erhält die Bundeswaldinventur von der zentralen IT-Abteilung des Thünen-Instituts in Braunschweig. Dort werden die Datenbank- und Applikationsserver der Bundeswaldinventur netzwerk- und sicherheitstechnisch betreut.

Datenauswertung
Kern der Auswertung ist die Hochrechnung der Daten von der Stichprobe auf die Gesamtheit der Wälder im Inventurgebiet. Das Hochrechnungsverfahren ergibt sich aus dem Stichprobendesign.

Über mehrere Rechenschritte werden aus den Messwerten der Bäume Schätzwerte und deren statistische Sicherheit für die Wälder im Inventurgebiet berechnet. Das ist sehr komplex und umfangreich, weil diese Hochrechnungen für eine ganze Reihe von Zielmerkmalen (z.B. Waldfläche, Holzvorrat, Holzzuwachs) und vielfältige Kombinationen von Klassifizierungsmerkmalen (z.B. Baumarten, Eigentumsarten, Bundesländer) gerechnet werden. Für die dritte Bundeswaldinventur wurden insgesamt 348 Zielmerkmale nach 140 Klassifizierungsmerkmalen hochgerechnet (siehe Methodenband).

Ergebnisdarstellung
Die Hochrechnungsergebnisse werden in eine Ergebnisdatenbank geschrieben. Diese ist Grundlage für die Ergebnispräsentation auf der Internetseite https://bwi.info. Dort können Ergebnisse recherchiert und Tabellen, Grafiken oder Karten erzeugt werden.

Inventurzeitpunkte

Nach einer Änderung des §41a des Bundeswaldgesetzes im Jahr 2010 ist die Bundeswaldinventur alle zehn Jahre durchzuführen und in den Jahren dazwischen können – soweit erforderlich – Daten zum Kohlenstoffvorrat im Wald erhoben werden.

  • 1986-1991 Erste Bundeswaldinventur (BWI 1987)
  • 2000-2002 Zweite Bundeswaldinventur (BWI 2002)
  • 2008 Inventurstudie 2008 (IS 2008, Unterstichprobe)
  • 2011-2012 Dritte Bundeswaldinventur (BWI 2012)
  • 2017 Kohlenstoffinventur 2017 (CI 2017, Unterstichprobe)
  • 2021-2022 Vierte Bundeswaldinventur (BWI 2022)

Organisation

Die Bundeswaldinventur ist ein von Bund und Ländern gemeinsam getragenes Projekt. Gemäß Bundeswaldgesetz §41a ist die Bundeswaldinventur eine gesetzliche Aufgabe. Den Zeitpunkt sowie grundlegende Bestimmungen zum Inventurverfahren und zu den Grunddaten bestimmt das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) für jeden Inventurzyklus in einer Bundeswaldinventur-Verordnung. Details für die Datenerhebung regelt die jeweils aktuelle Aufnahmeanweisung. Das BMEL hat das Thünen-Institut für Waldökosysteme mit der Bundesinventurleitung beauftragt.

Am Thünen-Institut entwickeln wir in enger Zusammenarbeit mit den Ländern die Aufnahme- und Erhebungsmethodik und das Datenmanagement, wir schulen die Inventurtrupps und werten die Daten bundesweit aus. Die Länder erfassen die Daten. Dafür setzen sie eigenes Personal oder Vertragsnehmer ein. Die optionalen Zwischeninventuren führt der Bund in eigener Zuständigkeit durch.

Blick von oben

Aus den Sentinel-2-Daten (Foto oben links) werden die Baumarten (oben rechts) abgeleitet, aus den Laser-Daten (unten links) die Holzvorräte. Die modellierten Holzvorräte liegen dann flächendeckend vor und können nach Baumarten getrennt angegeben werden. Unter Nutzung von Kleingebietsschätzern werden die Modellwerte anschließend mit den im Feld beobachteten Daten zu einer neuen Schätzung der Holzvorräte kombiniert, die auch für kleinere räumliche Auswertungseinheiten (Landkreise, Forstämter) statistisch abgesicherte Aussagen erlauben, was die BWI allein nicht könnte. (© Thünen-Institut)

In den vergangenen Jahren hat sich die Technik der Fernerkundung weiterentwickelt und die Verfügbarkeit von Fernerkundungsdaten hat sich verbessert. Diese Informationsquellen können auch im Rahmen der Bundeswaldinventur für zusätzliche Auswertungen eingesetzt werden. So ist für die BWI 2022 geplant, Fernerkundungsdaten für regionale Auswertungen zu nutzen.

Blick in die Zukunft

Die Bundeswaldinventur kann immer nur Informationen für zurückliegende Zeitpunkte oder Perioden liefern. Viele waldpolitisch relevante Fragestellungen erfordern aber auch einen Ausblick auf mögliche künftige Entwicklungen. Dafür wurde das Waldentwicklungs- und Holzaufkommensmodell WEHAM entwickelt. WEHAM nutzt die Daten, Auswertungssoftware und Ergebnispräsentation der Bundeswaldinventur. WEHAM besteht aus drei Modulen:

  • Im Wachstumsmodul wird das Wachstum der Probebäume in Durchmesser und Höhe modelliert. Die dafür verwendeten Wachstumsfunktionen sind aus Wiederholungsmessungen identischer Probebäume zu verschiedenen Inventurzeitpunkten abgeleitet.
  • Im Nutzungsmodul wird modelliert, welche Probebäume genutzt werden. Dafür werden Modellvorgaben für die Durchforstung und das Zielalter bzw. den Zieldurchmesser der zu entnehmenden Bäume gemacht. Ergänzt wird dieses Modul durch eine Mortalitätsfunktion, die bei Nutzungseinschränkungen greift.
  • Im Sortierungsmodul werden die Baumschäfte rechnerisch in Stammholz, Industrieholz und Fixlängen zerlegt.

Die von WEHAM generierten Daten sind in ihrer Struktur den Erhebungsdaten der Bundeswaldinventur sehr ähnlich und können deshalb mit der Auswertungs- und Präsentationssoftware der Bundeswaldinventur weiterverarbeitet werden. Nur sind es keine Messwerte, sondern Modellwerte. Und sie beziehen sich nicht auf zurückliegende, sondern auf künftige Zeitpunkte.

WEHAM liefert keine Prognosen, weil viele Modellparameter unbekannt sind. Das betrifft insbesondere das Verhalten der Waldbesitzer, welches durch das Nutzungsmodul abgebildet wird. Aber auch eine mögliche Veränderung des Wachstums in der Zukunft kann nicht zuverlässig dargestellt werden. Durch eine gezielte Variation der Modellparameter entstehen Szenarien, die mögliche Entwicklungen der Wälder und des potenziellen Holzaufkommens unter verschiedenen Voraussetzungen zeigen. In zwei aktuellen Projekten wollen wir Voraussetzungen für die Weiterentwicklung von WEHAM schaffen.

Karten sagen mehr als Zahlen

Auch wenn die einzelnen Probepunkte nicht repräsentativ für ihre unmittelbare Umgebung sind, geben die zoombaren Punktrasterkarten einen Eindruck von der Verteilung des Waldes und seiner Eigenschaften in Deutschland. Die genaue Lage der Probepunkte soll nicht bekannt werden, um eine Beeinflussung der Stichprobe zu vermeiden. Die Probepunkte liegen irgendwo auf den in den Karten eingezeichneten Quadraten.

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