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Lexikon der Geowissenschaften: Landschaftswasserhaushalt

Landschaftswasserhaushalt, beschreibt die Elemente des Wasserkreislaufs des Niederschlags, der Infiltration, der Grundwasserneubildung, des Abflusses, die verschiedenen Komponenten der Verdunstung sowie Rücklage und Aufbrauch in typischen Landschaften. Die hierbei betrachteten Landschaften sind teils natürlich geprägt, teilweise aber auch durch den Menschen veränderte natürliche oder gänzlich neu geschaffene Landschaften. Von Seiten der Natur sind vor allem das Klima und die geologischen und pedologischen Verhältnisse an der Ausprägung von Landschaften beteiligt. Zu den veränderten natürlichen Landschaften gehören forstlich und landwirtschaftlich genutzte Flächen. Stadt- und Industrielandschaften sind anthropogen geschaffene Landschaften (anthropogene Beeinflussung des Wasserkreislaufes). Die unterschiedlichen geographischen Landschaften haben häufig charakteristische hydrologische Eigenschaften. Einige davon werden im folgenden näher erläutert.

Lößlandschaften sind dadurch hydrologisch geprägt, daß Löß mehr als 50 Vol.-% Wasser aufnehmen kann, und das gespeicherte Wasser auch bei niederschlagsfreien Perioden für die Vegetation zur Verfügung steht. Die Fruchtbarkeit von Lößböden beruht nicht nur auf der inhaltlichen Zusammensetzung des Lösses, sondern auch auf den günstigen Wasserhalte- und Wasserabgabeeigenschaften. Karstlandschaften sind geprägt durch eine unterirdische Entwässerung. Stadt- und Industrielandschaften zeichnen sich durch verminderte Infiltration und durch hohe Abflußspitzen aus. Wegen der großen räumlichen Ausdehnung von Forst- (in Deutschland ca. 30 %) und Agrarlandschaften (in Deutschland mehr als 50 %) werden die typischen hydrologischen Eigenschaften und deren Ursachen bezüglich der Elemente des Wasserhaushaltes im folgenden näher betrachtet.

Gegenüber landwirtschaftlich genutzter Landschaft weisen forstlich genutzte Landschaften eine wesentlich höhere Interzeption und Transpiration auf (Verdunstungsprozeß). Diese beruhen auf der zu anderen Pflanzen größeren Oberfläche der Bäume, dem intensiveren Luftmassenaustausch durch konvektive Luftströmungen sowie einer geringeren Albedo. Die Interzeption hängt ferner von der Niederschlagshöhe und -verteilung ab. Bei Schauerwetterlagen im Frühjahr, insbesondere nach Austrieb der Blätter, kann es zu erheblichen Interzeptionsverlusten durch wiederholtes Benetzen und Wiederabtrocknen der Blätter kommen. Für die Transpiration ist neben der Gesamtfläche der Assimilationsorgane und dem Angebot an Verdunstungsenergie eine ausreichende Wasserzufuhr von Bedeutung. Die Summe der Blattoberflächen, bei Nadelbäumen die Gesamtfläche der Nadeln, werden vielfach als Verhältnis zu der von der Krone der Bäume abgedeckten Bodenoberfläche angegeben. Aus diesem Verhältnis ergibt sich ein Blattflächenindex, in der Literatur häufig als LAI-Wert (Leaf Area Index) bezeichnet. Bei Laubbäumen liegen die LAI-Werte zwischen 3 und 8, bei Nadelbäumen werden in der Regel höhere Werte erreicht. Die LAI-Werte landwirtschaftlicher Kulturpflanzen liegen etwa zwischen 3 und 5,5. Folgende Richtwerte können für unterschiedliche Landschaften bezüglich Evaporation (E), Interzeption (I) und Transpiration (T) angegeben werden (Wasserbilanz): a) Wald (E = 10%, I = 30%, T = 60%), b) Grünland (E = 25%, I = 25%, T = 50%), c) Getreideland (E = 45%, I = 14%, T = 40%), d) Brachland (E = 100%). Die Interzeption für Laubbäume wird in Deutschland mit durchschnittlich 20 % des fallenden Niederschlages angegeben. Die Transpiration liegt bei etwa 45 % des Jahresniederschlages. Die Transpirationsleistung von Laubbäumen ist im Sommer höher als die von Nadelbäumen. Da diese aber auch im Winter transpirieren, ist die absolute jährliche Transpirationshöhe bei Laub- und Nadelbäumen nahezu gleich. Die Gesamtverdunstung als Summe von Interzeption, Transpiration und Bodenverdunstung liegt bei Forstlandschaften zwischen 70 und über 90 % des Jahresniederschlages. Auswertungen von Satellitenaufnahmen zeigen, daß auf der nördlichen Hemisphäre die jährliche Vegetationsperiode der Laubbäume um ca. 14 Tage zugenommen hat. Neben einem Hinweis auf eine mögliche Klimavariabilität bzw. Klimaänderung kann dies wegen des hohen Anteils der Evapotranspiration einen erheblichen Einfluß auf den Wasserhaushalt der betroffenen Gebiete haben.

Es wird angenommen, daß die Niederschlagshöhe durch Wälder ansteigt. Ursache hierfür sind einmal die über Wäldern verstärkt auftretenden konvektiven Luftbewegungen, zum anderen können Bäume mit ihrem Kronendach zusätzlich zur Kondensation und zum Absetzen von feuchten Luftmassen beitragen. Der in einem Bestand den Waldboden erreichende Niederschlag wird als Bestandsniederschlag bezeichnet. Er setzt sich zusammen aus dem Kronendurchlaß, dem Kronentrauf (abtropfender Niederschlag) und dem Stammabfluß. Forstlandschaften bieten mit ihrem ausgeprägten humosen Oberboden im allgemeinen gute Infiltrationseigenschaften für den auf den Boden gelangenden Bestandsniederschlag, so daß trotz hoher Gesamtverdunstung durch Perkolation eine Grundwasserneubildung stattfindet. Durch die über dem Oberboden liegende Streuschicht, in der kapillarer Wasseraufstieg (Kapillarität) kaum möglich ist, wird die Verdunstung von einmal infiltriertem Wasser erschwert.

In der Hydrologie ist das Abflußverhalten von Forst- und Agrarlandschaften häufig untersucht worden. Die für Waldflächen typischen Abflußganglinien (Hochwasserganglinie) zeigen in der Regel einen ausgeglichenen Verlauf. Nach Kahlschlag treten die Hochwasserscheitel früher auf und liegen wesentlich höher. Die ein Niederschlagsereignis abführende Abflußwelle (Abflußprozeß) nimmt zeitlich einen kürzeren Verlauf. Bei Wiederaufforstung dauert es mindestens zehn Jahre, häufig aber Jahrzehnte, bis die ursprünglichen hydrologischen Verhältnisse wiederhergestellt sind. Wasserhaushalt. [KHo]

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