Laserscans im Wald: CO₂ messen zwischen Rotbuchen und Totholz

Es ist kurz vor zehn Uhr morgens in einem Waldstück nahe Königslutter. Der Forstweg ist noch komplett

Mit dem Scanner durch 1.000 Quadratmeter Wald
Auf dem Hang stehen vor allem Rotbuchen: Ältere, aber auch viele junge Bäume, dicht beieinander. Der zweite Plot, also die Untersuchungsfläche, die sie an diesem Tag vermessen will, liegt in einem Gelände, das nicht überall leicht zugänglich ist. Auf einer Seite versperrt zum Beispiel ein umgekippter Baum mit ausladender Krone den Weg. Aber auch dieser Stamm, mitsamt aller Äste, gehört dazu – Totholz, das vollständig erfasst werden muss.

Zunächst wird der Untersuchungsbereich abgesteckt: ein Probekreis von 1.000 Quadratmetern, markiert mit vier dünnen, für den Scanner nahezu unsichtbaren Schnüren in jede Himmelsrichtung. Vorsichtig steigt Sandra Peters über den Stamm, schiebt sich durch die großen Äste und zwängt sich vorbei an den vielen schmalen Zweigen der jungen Bäume. Anschließend bewegt sie sich innerhalb dieses Probekreises mit dem Laserscanner in der Hand durch das unwegsame Gelände und achtet darauf, dass der Scanner nicht von zurückschlagenden Ästen beschädigt wird. Sie schreitet in Kreisen über den Waldboden und nimmt die Struktur des Waldstücks aus allen Perspektiven auf.

Den Wald dreidimensional erfassen auf 64 Plots in Niedersachsen
Dr. Sandra Peters arbeitet an der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt. Sie ist Koordinatorin des Klima.Zukunftslabors DIVERSA und bearbeitet dort das Teilprojekt zur „Kohlenstoffspeicherung in Wäldern“. Genau dafür ist sie an diesem Morgen im Wald unterwegs: Mit der Laserscanner-Methode erfasst sie die dreidimensionale Struktur des Waldes. Aus Höhe, Volumen und Dichte von Bäumen und Totholz lässt sich die Biomasse berechnen und daraus wiederum wie viel CO₂ in einem Wald gespeichert ist. Insgesamt gibt es 64 solcher Untersuchungsflächen, sogenannte Plots, die vor allem im östlichen Niedersachsen liegen.

Messen geht nur bei bestem Wetter
Damit die Ergebnisse möglichst gut vergleichbar sind, müssen alle Plots in derselben Saison gemessen werden und zwar in diesem Falle nur in der Zeit, in der die Bäume unbelaubt sind, also zwischen Dezember und März. Das ist gar nicht so einfach, denn die Messungen sind nur unter bestimmten Wetterbedingungen möglich. Es muss windstill sein. Bei mehr als 10 km/h Wind bewegen sich die Baumkronen zu stark für eine genaue Erfassung. Außerdem darf es weder regnen, schneien noch neblig sein, da die Laserstrahlen sonst auf die Partikel in der Luft treffen. Damit der Scanner zudem keinen Schaden durch Kondenswasser im Inneren nimmt, dürfen die Temperatur nicht unter 0 °C liegen. Eine zusätzliche Herausforderung an diesem Tag ist der Schnee. Zu viel Schnee auf dem Boden ist ebenso ein No-Go: Er verfälscht die Erfassung der Bodenhöhe und unter der Schneedecke bleibt außerdem zu viel liegendes Totholz vor dem Laserscanner verborgen. Auf dem dritten der an diesem Tag angefahrenen Plots fällt die Messung deshalb aus.

Zurück auf dem zweiten Plot laufen die Messungen währenddessen weiter. Hektor, Sandra Peters Hund, wartet geduldig außerhalb des Probekreises und passt auf die Ausrüstung auf. Ganz ruhig sitzt er da, während Frauchen mit dem Scanner ihre Arbeit erledigt. Rund 20 Minuten später ist dieser Teil der Aufnahmen beendet. Anschließend müssen genaue Koordinaten an mindestens vier Punkten der Untersuchungsfläche genommen werden, damit das das digitale Abbild des Waldes später auch räumlich korrekt dargestellt und zum Beispiel in eine Karte eingefügt werden kann. Dafür steckt Sandra Peters einen langen Stab mit dem GPS-Gerät in den Boden, genau an den Referenzpunkten, an denen zuvor auch die Scanner-Stationen eingerichtet waren.

Weil das Gelände nicht einfach zu vermessen ist, da der Empfang schlecht ist und das GPS-Gerät hier für exakte Koordinaten viel Zeit benötigt, ist es mittlerweile schon nach 12 Uhr. Das bedeutet: Weniger Zeit für die weiteren Plots, die Sandra Peters an diesem Tag noch schaffen, also anfahren und vermessen, will. Dafür ist das Warten auf das GPS-Gerät angenehm, weil es hier ruhig und idyllisch ist. Die Sonne scheint, die Vögel zwitschern. Auf den 64 Plots werden ganzjährig auch Vogelstimmen und Nachtfalterpopulationen untersucht und ausgewertet. Aber das ist eine andere, ebenso interessante Geschichte, der wir später weiter folgen werden.

Nach einer weiteren halben Stunde sind alle GPS-Daten erfasst. Die Ausrüstung wird zusammengepackt – Schnüre, Scanner-Stationen und Geräte verstaut. Dann geht es weiter zum nächsten Plot.

Vom Wald zur Punktwolke
Zurück an der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt in Hann. Münden, wertet Sandra Peters die Daten des Laserscans aus. Auf dem Bildschirm entstehen dichte Punktwolken und farbige Strukturen. Je nachdem, was analysiert werden soll, lassen sich einzelne Ausschnitte oder das Gesamtbild aufrufen. Aus der stillen Szene im Wald wird ein digitales Abbild seiner Struktur. Auf dieser Grundlage lässt sich unter anderem berechnen, wie viel Biomasse auf dem Probekreis liegt bzw. steht und damit auch, wie viel CO₂ in diesem Waldstück gespeichert ist. Aber das ist nur eine von zahlreichen Analysemöglichkeiten, die das digitale Abbild des Waldes bieten kann.