Haben Sie schon einmal die Bäume entlang der Straßen der Stadt oder in Parks bewundert? Stadtbäume sehen nicht nur hübsch aus, sondern bieten auch eine Reihe wichtiger Ökosystemleistungen, wie z. B. die Bindung von Kohlenstoff. Kohlenstoffbindung durch einen Baum kann sein berechnet aus seiner oberirdischen Biomasse und kann die Stadtentwicklungsplanung informieren. Die Messung der oberirdischen Biomasse von Bäumen ist arbeitsintensiv und im Vergleich zu Waldbäumen wachsen Stadtbäume anders (z. B. schneller, entwickeln größere Kronen), sodass allometrische Gleichungen möglicherweise nicht ganz genau sind, um Vorhersagen zu treffen.

Dr. Daniel Kükenbrink und Kollegen von fünf Schweizer Instituten gemessene gefällte Bäume aus acht Städten mit traditionellen Methoden und hochauflösendem terrestrischem Laserscanning (TLS). Die Wissenschaftler rekonstruierten die 3D-Struktur von Stadtbäumen und entwickelten genaue artspezifische quantitative Strukturmodelle (QSMs), um die oberirdische Biomasse von 25 Baumarten abzuschätzen. Dr. Daniel Kükenbrink hat zuvor rekonstruiert kleine und großflächig Wälder in 3D basierend auf Laserscanning.

Die Forschenden scannten und destruktiv vermessen 55 gefällte Bäume aus acht Schweizer Städten, die zu 25 Arten gehörten. Die Bäume wurden von einem terrestrischen Laserscanner (siehe Video), die eine aus 45 Millionen Punkten bestehende Punktwolke erzeugte. Destruktiv wurden Baumhöhe, Stammdurchmesser, Kronenbreite, Gesamtgewicht des Baumes, Grunddichte von Grob- und Feinholz sowie Biomasse bestimmt. Kükenbrink und Kollegen verglichen die Baummetriken, die aus den Punktwolkendaten abgeleitet und mit QSMs geschätzt wurden, zuvor Allometrische Gleichungen und die direkten Messungen.

Quelle: canva

Die oberirdische Biomasse (z. B. Baumhöhe, Kronenmaße) wurde aus den TLS-Messwerten genau geschätzt, aber unrunde Stämme, Stammwachstum mit mehreren Stämmen, Efeuwachstum und kleinere Äste warf bestimmte Probleme auf. Beispielsweise führte der Efeu zu einer 56%igen Überschätzung des Stammdurchmessers. Die Schätzungen aus der TLS waren im Vergleich zu den Feldmessungen genauer als die Vorhersagen aus allometrischen Gleichungen. Die Messungen des gesamten Grobholzvolumens, des Kronenvolumens und des Stammdurchmessers in niedrigeren Höhen hatten die höchste Korrelation mit der oberirdischen Biomasse.

Punktwolke (links) und Visualisierung des quantitativen Strukturmodells (rechts) des Rosskastanienbaums (Aesculus hippocastanum). Quelle: Kükenbrink et al., 2021

Diese Studie zeigte, dass die Kombination von terrestrischem Laserscanning (TLS) mit quantitativer Strukturmodellierung (QSM) genaue Stadtbaummetriken und Schätzungen der oberirdischen Biomasse (AGB) liefern kann. Während die Forscher anerkennen, dass die Verwendung von TLS und die Verarbeitung der Daten immer noch ein komplizierter Prozess ist, werden Geräte- und Softwareentwicklungen dazu beitragen, den Prozess in Zukunft zu rationalisieren. Da das TLS das Laub nicht durchdringen kann, sind die Schätzungen besser, wenn die Blätter bereits von den Bäumen gefallen sind. Im Moment bietet es eine großartige Gelegenheit, zuverlässige allometrische Gleichungen für Stadtbäume zu entwickeln.

„Die Überwachung von Stadtbäumen wird immer wichtiger, insbesondere im Hinblick auf die Zunahme städtischer Gebiete“, schreiben Kükenbrink und Kollegen.

„Aus diesem Grund wurde TLS zum hinzugefügt 2019 Verfeinerung der IPCC-Richtlinien für nationale Treibhausgasinventare von 2006 als vielversprechende neue Technologie für die Aufnahme in nationale Treibhausgasinventare.“

In der Schweiz werden schätzungsweise 9.4 Millionen Tonnen Kohlenstoff in Bäumen innerhalb von Siedlungen gespeichert, aber artspezifische Modelle könnten genauere Schätzungen liefern und Stadtentwicklern helfen, städtische Bäume für ihre Klimaschutzfunktionen zu nutzen.