Wiss. Kompakt
Phänologie im Klimawandel ? Teil 1: Verschiebung der phänologischen
Jahreszeiten

Der Klimawandel hat auch hierzulande die Pflanzenwelt bereits
deutlich verändert, was an zeitlichen Verschiebungen der
Vegetationsperioden erkennbar ist.

Zwar wollte der Winter in der ersten Märzhälfte in Deutschland noch
nicht ganz klein beigeben. Selbst dem Flachland brachte er nasskaltes
Wetter mit Schnee- und Graupelschauern und regional wurde es auch
nochmals weiß, insbesondere ab mittlere Höhenlagen. Die Vegetation
ist dennoch bereits aus ihrem Winterschlaf erwacht. Nach einer extrem
milden Witterungsperiode zum Jahreswechsel und in der ersten
Januarhälfte begann im deutschlandweiten Mittel die Hasel bereits am
16. Januar zu blühen, in Nordrhein-Westfalen sogar schon am 10.
Januar. Damit begann der Vorfrühling ebenso wie der Erstfrühling (in
dem wir uns aktuell befinden) deutlich früher als "normal", worauf im
Thema des Tages vom Vortag bereits ausführlich eingegangen wurde.
Aber was heißt in Zeiten der globalen Erwärmung eigentlich "normal"
oder anders ausgedrückt: Haben sich die Vegetationsperioden in Folge
des Klimawandels in Deutschland mittlerweile verändert? Dieser Frage
wollen wir im heutigen Thema des Tages nachgehen.

Mit Fragestellungen dieser Art beschäftigt sich der Fachbereich der
"Phänologie" (griechisch: "Lehre der Erscheinungen"). Die Phänologie
untersucht die Entwicklung der Pflanzen und Tiere im Jahresverlauf,
beispielsweise anhand der Eintrittszeiten für Blattentfaltung, Blüte
und Fruchtreife (sog. Pflanzenphasen) unterschiedlicher
Pflanzenarten.

Der Deutsche Wetterdienst (DWD) besitzt hierzu einen in seinem Umfang
weltweit einzigartigen "Datenschatz" aus Beobachtungen, die bis weit
in die Vergangenheit zurückreichen. Dazu betreibt der DWD ein dichtes
Beobachtungsmessnetz, bestehend aus ca. 1100 ehrenamtlichen
Jahresmeldern. Sie dokumentieren kontinuierlich die Entwicklung
bestimmter Pflanzen im Umkreis von 5 Kilometern und in gleicher
Höhenlage um ihren Standort und melden diese Daten zum Jahresende dem
DWD. Beispielsweise beobachten sie Jahr für Jahr eine bestimmte Buche
und notieren, wann diese im Frühjahr austreibt oder im Herbst ihre
Blätter abwirft. Es können bis zu 168 Pflanzenphasen beobachtet
werden und die Daten reichen bis 1951 zurück, an einigen Orten sogar
bis ins 19. Jahrhundert.

Eine Untergruppe der Jahresmelder (zurzeit 317 Beobachter) sind
zusätzlich als Sofortmelder tätig. Sie beobachten die frühesten
Pflanzen, also beispielsweise die früheste Forsythie, die in ihrem
Umkreis zu blühen beginnt und melden dies sofort dem DWD. Diese Daten
reichen für insgesamt 83 Pflanzenphasen bis ins Jahr 1992 zurück.

Seit kurzem können auch Sie mit der Vollversion der Warnwetter-App
des DWD Pflanzenmeldungen aus ihrer Region abgeben und diese mit
Fotos belegen. Wir würden uns freuen, wenn Sie Ihre Beobachtungen
beim Sonntagsspaziergang oder auf dem Weg mit dem Rad zur Arbeit mit
uns teilen und damit unserem einzigartigen Datensatz erweitern.

Mithilfe all dieser Beobachtungsdaten kann das Jahr in phänologische
Jahreszeiten unterteilt werden, die man anschaulich mit der
"Phänologischen Uhr" darstellen kann (Abb. 1 bis 3). Dazu werden im
Uhrzeigersinn die zehn phänologischen Jahreszeiten Vor-, Erst- und
Vollfrühling, Früh-, Hoch- und Spätsommer, Früh-, Voll- und
Spätherbst sowie der phänologische Winter aufgetragen. Auf die beiden
erstgenannten sind wir ja bereits eingegangen. Jede dieser
Jahreszeiten wird durch eine bestimmte Leitphase eröffnet (z.B. die
Haselblüte für den Vorfrühling, die Holunderblüte für den Frühsommer
oder die Blattverfärbung der Stiel-Eiche für den Spätherbst). Den
aktuellen Zeigerstand der Phänologischen Uhr für Ihr Bundesland im
Vergleich zum vieljährigen Mittel können Sie hier abrufen.

Kommen wir nun zur Ausgangsfrage zurück, ob sich die
Vegetationsperioden durch den Klimawandel in den letzten Jahrzehnten
verändert haben. Abbildung 1 vergleicht für Deutschland den
Jahresverlauf und die Dauer der phänologischen Jahreszeiten während
der Periode 1961-1990 (äußerer Ring) mit der aktuelleren Periode
1991-2020 (innerer Ring). Dabei fällt sofort auf, dass in den Jahren
1991-2020 der Vorfrühling, definiert durch den Beginn der Haselblüte,
deutlich früher beginnt als in der vorherigen Periode 1961-1990.
Während der Vorfrühling damals durchschnittlich erst am 3. März
anklopfte, fing die Haselblüte in der neueren Periode schon mehr als
zwei Wochen früher (am 14. Februar) an zu blühen. Diese Verfrühung
ist auch bei den meisten anderen phänologischen Jahreszeiten
erkennbar. Der Spätherbst (Blattverfärbung der Stiel-Eiche) und der
Winter (Blattfall der Stiel-Eiche) haben sich aber nur geringfügig
nach hinten verschoben. Vor allem bedingt durch die milder werdenden
Winter ist die Vegetationsruhe (phänologischer Winter) mittlerweile
deutlich kürzer (1961-1990: 120 Tage, 1991-2020: 101 Tage). Dieser
Trend hin zu einem früheren Frühlingserwachen und einem zeitlich nach
vorne verschobenem Sommer wird in allen Regionen Deutschlands
beobachtet, sodass der Klimawandel in Deutschland längere
Vegetationsperioden zur Folge hat. Es gibt jedoch regionale
Unterschiede, insbesondere beim Frühlingsbeginn (Abb. 2 und 3). In
Ostdeutschland beginnt der Vorfrühling üblicherweise später als im
Westen. So ist in Nordrhein-Westfalen mittlerweile schon am 5.
Februar und in Sachsen "erst" am 22. Februar mit dem Beginn der
Haselblüte zu rechnen. Damit hat sich in Nordrhein-Westfalen die
Winterruhe von 109 (1961-1990) auf 91 Tage (1991-2020) und in Sachsen
von 130 auf 111 Tage verkürzt.

Diese Veränderungen sind eng mit steigenden Temperaturen verknüpft,
wie man am Beispiel von Geisenheim im Rheingau eindrucksvoll erkennen
kann. Diese besonders wertvolle Zeitreihe haben wir schon im
gestrigen Tagesthema vorgestellt. Dort reichen sowohl phänologische
als auch Wetterdaten bis Ende des 19. Jahrhunderts zurück. Abbildung
4 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Beginn der Schlehenblüte und
der Temperaturabweichung zum vieljährigen Mittel von Januar bis
April. Wie man sieht, beginnt in der Regel die Schlehenblüte in
Jahren mit negativer Temperaturabweichung später als im Mittel (in
Geisenheim am 3. April) und umgekehrt. Zudem ist klar zu erkennen,
dass seit den 1990ern die Schlehenblüte in Geisenheim
durchschnittlich zwei bis drei Wochen früher beginnt, was ebenfalls
gut mit den wärmeren Temperaturen zwischen Januar und April
korreliert.

Im zweiten Teil gehen wir der Frage nach, welchen Einfluss der
frühere Vegetationsbeginn auf die Wahrscheinlichkeit für Schadfröste
im Obstbau hat.



Dr. rer. nat. Markus Übel/Dipl.-Met. Marco Manitta
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 19.03.2023

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst