Klimabeobachtung – Phänologie

Die Phänologie beobachtet und untersucht die im Jahresablauf immer wiederkehrenden Wachstums- und Entwicklungserscheinungen der Pflanzen und Tiere, wie den Beginn der Apfelblüte, den Laubfall bestimmter Bäume oder den ersten Kuckucksruf.

Phänologische Daten bzw. Zeitreihen sind im Zeichen des Klimawandels ein wichtiger Indikator für die Reaktion der Natur auf veränderte Umweltbedingungen. Die unmittelbarste und gut sichtbare Reaktion sind dabei phänologische Veränderungen im Jahreszyklus. Sie stehen in enger Beziehung zu Witterung und Klima und eignen sich daher sehr gut für die Untersuchung des Klimawandels.

Entwicklungen im Jahresverlauf

Grafik mit kreisförmiger Unterteilung von unterschiedlichen Bereichen und Unterteilung in 'Vegetationsruhe', 'Frühling', 'Sommer' und 'Früh- und Vollherbst'. Weitere Erläuterungen in nebenstehendem Text. Bild vergrössern Die phänologische Uhr zeigt die Verschiebung der Jahreszeiten

In den letzten Jahrzehnten wurde ein früherer Beginn des Frühlings und Sommers sowie ein früher beginnender und längerer Herbst (spätere Blattfärbung im Herbst) sowie eine frühere Rückkehr der Zugvögel beobachtet.

Die Veränderungen sind dabei am stärksten im Frühjahr ausgeprägt. Das hängt damit zusammen, dass insbesondere die pflanzliche Entwicklung in diesem Jahresabschnitt stark temperaturabhängig ist. Sehr stark verallgemeinert gilt: Je wärmer der Winterausklang, desto zeitiger reagieren Pflanzen mit Wachstum und Blüte . Dies stimmt gut mit den messbaren Veränderungen der Temperaturen der Wintermonate überein: In den Jahren von 1931 bis 2010 haben sich diese in Bayern um Werte zwischen 1,5 und 2,0°C erhöht. Auch im weiteren Jahresverlauf wirkt sich die beobachtete Temperaturerhöhung aus.

Grafik, die den Beginn der Apfelblüte von 1983 bis 2012 zeigt Bild vergrössern Beginn der Apfelblüte in Bayern seit 1983

Ein charakteristisches Indiz für die "Verfrühung des Frühlings" ist der Beginn der Apfelblüte, die in Bayern derzeit alle zehn Jahre um etwa fünf Tage früher einsetzt.

Phänologische Beobachtungsprogramme

Die verschiedenen Vegetationsstadien in der Natur werden in den Wäldern Bayerns beobachtet und dokumentiert. Im April 2009 wurde die erste phänologische Kamera in Betrieb genommen. Sie zeichnet kontinuierlich die Veränderungen in der Waldklimastation Freising auf und kann bei längeren Zeitreihen Rückschlüsse auf eine veränderte Umwelt, insbesondere die Auswirkungen des Klimawandels ziehen.

Die Internationalen Phänologischen Gärten (IPG) erheben vergleichbare Daten für ganz Europa, indem vegetativ vermehrte Bäume und Sträucher an allen Standorten angepflanzt werden. Das internationale Beobachtungsprogramm ist auf die Untersuchung möglicher Folgen klimatischer Veränderungen auf Waldökosysteme ausgerichtet.

Der Deutsche Wetterdienst untersucht deutschlandweit phänologische Erscheinungen der Pflanzen. Sein Beobachtungsprogramm enthält neben weit verbreiteten Wildpflanzen, Forst- und Ziergehölze auch die wichtigsten landwirtschaftlichen Kulturen sowie häufig angebaute Obstgehölze und Weinreben. Dabei betrachtet er zwischen dem Beginn der Hasel-Blüte (= Beginn des sogenannten "Vorfrühlings") und dem Blattfall der Stiel-Eiche (= Beginn der sogenannten "Winterruhe") die Eintrittstermine charakteristischer Pflanzenphasen, wie Blattentfaltung, Blüte, Fruchtreife, Blattverfärbung oder Blattfall. Diese Termine werden von ehrenamtlichen Pflanzenbeobachtern dokumentiert. Das Bayerische Landesamt für Umwelt hat für Bayern die phänologischen Daten des Deutschen Wetterdienstes ab 1961 analysiert, ausgewertet und in dem Bericht "Beeinflusst der Klimawandel die Jahreszeiten in Bayern? Antworten der Phänologie" veröffentlicht.
Diese Daten ergeben: Die Vegetationszeit hat sich im Zeitraum von 1981 bis 2010 gegenüber 1961 bis 1990 um 10 Tage verlängert.

Bildcollage: Biene auf einer Blume, Apfelblüten, Zitronenfalter auf einer Distel Viele ehrenamtliche Beobachter machen eine flächendeckende Dokumentation phänologischer Erscheinungen möglich. Fotos: Ludmila Smite, Joachim Nittka, Gucio_55 - Fotolia.com

Das österreichische Tierbeobachtungsprogramm der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) in Wien untersucht u.a. die Tierphänologie. Die seit 1951 kontinuierlichen Beobachtungen werden durch freiwillige Beobachter des Deutschen Wetterdienstes seit 2005 ergänzt. Dabei lässt sich ein leichter Trend zum früheren Erscheinen tierphänologischer Phänomene erkennen. Diese sind hier beispielsweise:

  • Sammelflug der Honigbiene
  • Erscheinen verschiedener Schmetterlingsarten
  • Ankunft der Rauchschwalben
  • Erster Kuckucksruf
  • Erscheinen der Maikäfer.

Auswirkungen der Veränderungen

Gravierende Änderungen in der Vegetation zeichnen sich auch bereits in den Alpen ab. Extrem spezialisierte Hochgebirgspflanzen der schnee- und eisreichen Gipfelzonen verlieren ihren Lebensraum. Sie werden von Pflanzen aus tiefer gelegenen Zonen verdrängt. Hier zeigt sich eine Veränderung der Vegetationszonen, die durch eine Temperaturerhöhung von 1°C einem Grad um etwa 200 Höhenmeter nach oben oder um 200 bis 300 Kilometer in Richtung der Pole verschoben werden.

Phänologische Veränderungen haben auch Auswirkungen auf die Nahrungsketten in der Natur. Beispiele dafür sind u.a. Raupen verschiedener Schmetterlingsarten, die auf junge Blätter bestimmter Bäume als Nahrungsquelle angewiesen sind. Finden sie jedoch aufgrund der schneller entwickelten Pflanzen ältere, unverdauliche Blätter vor, hat das gravierende Folgen für deren weitere Entwicklung und ihre Population. Ferner finden Zugvögel, die aufgrund ihres nicht geänderten Zugverhaltens auf eine zu weit fortgeschrittene Natur treffen, nicht mehr genügend Nahrung für ihre Brut. Diese gestörten Nahrungsbeziehungen, auch "mismatch" genannt, können erhebliche Folgen für viele Populationen haben.