6.2 Interzeptionsverlust

Hier einige wichtige Begriffe nach DIN 4049:

Interzeptionsverlust (engl. loss of interception) hv (mm):
Differenz der Niederschlagshöhen aus Freilandniederschlag und Bestandsniederschlag infolge einer Interzeptionsverdunstung in einer Betrachtungszeitspanne.
Freilandniederschlag (engl. open field precipitation) :
Niederschlag unmittelbar über dem Pflanzenbestand.
Bestandsniederschlag (engl. net forest precipitation) hB:
Niederschlag, der sich aus Kronendurchlass und Stammabfluss zusammensetzt.

Die Höhe des Interzeptionsverlustes ist nicht direkt messbar und abhängig von

6.2.1 Interzeption von Waldbeständen

Infolge ihrer großen Oberfläche (bis zu 27 m²/m² Kronenprojektionsfläche, Mitscherlich 1978) und ihres geringen aerodynamischen Widerstandes (vgl. Kap. 5) weisen Waldbestände von allen Vegetationsformen die höchsten Interzeptionsverluste auf. Die effektive Interzeptionskapazität ist im Winter hoch wegen Schneeaufschichtung auf Blättern und Ästen. Die Speicherung von Niederschlag in Laubwald liegt bei 2 - 4 mm. Falls der Niederschlag entsprechend gering ist, kann der Interzeptionsverlust 100 % betragen. Der Benetzungswiderstand ist hoch bei fettigem Untergrund (Nadeln), gering bei saugfähigem.

Eine Manipulation des Interzeptionsverlustes eines Bestandes ist möglich, z.B. durch jüngere Bäume, andere Baumarten etc. (forest and watershed management).

Folgende Erkenntnisse wurden über die Höhe der Interzeptionsverdunstung von Waldbeständen gefunden (Balazs 1983):

  1. Bei den immergrünen Nadelbaumarten Kiefer, Fichte, Tanne und Douglasie halten sich die durchschnittlichen Prozentwerte innerhalb und außerhalb der Vegetationszeit mit 30-40 % in ähnlicher Größenordnung.
  2. Bei den winterkahlen Laubbaumarten Eiche und Buche liegen die Prozentwerte der Interzeptionsverdunstung mit 10-20 % während der Nichtvegetationszeit zumeist deutlich unter denen der immergrünen Nadelbaumarten.
  3. Während der Vegetationszeit unterscheiden sich die Prozentwerte der Interzeptionsverdunstung bei allen Baumarten nur verhältnismäßig wenig. Die Baumarten mit relativ hohem Stammabfluss wie die Laubbaumarten Buche, Hainbuche und Roteiche schneiden mit Werten von 20-30 % jedoch günstiger ab.
Tabelle 6.1: Benetzungskapazität (S) einiger Baumarten bei unterschiedlichem Alter (Rutter & Morton 1977, Mitscherlich 1971, aus Hoffmann 1992):
Baumart Alter in a S in mm
Douglasie 36 2,4
41 1,2
Fichte 15 0,6
23 1,5
52 - 58 1,5
60 2,0
Kiefer 18 1,0 - 1,2
60 - 80 4,0
Buche 60 0,6
Hainbuche 60 0,6
Roteiche - 0,4

6.2.2 Interzeption von landwirtschaftlichen Kulturen

Einzelmessungen sowie Modellrechnungen für landwirtschaftliche Kulturarten bezüglich der maximalen Interzeptionskapazität und der Höhe der Interzeptionsverdunstung können nach Hoyningen-Huene (1983) wie folgt zusammengefaßt werden:

  • max. Interzeptionskapazität sowie Freilandniederschlag (in Klammern) in mm: Zuckerrüben 2,5 (14); Hafer 3,0 (15); Weizen 2,1 (14); Kartoffeln 3,4 (17), Mais bei 4-31 Pfl./m2 (10-15).
  • Jährliche Interzeptionsverdunstung in mm und %-Wert der jährl. Niderschlagssumme von 614 mm): Sommergerste 28,6 (4,7); Winterweizen 80,4 (13,1); Sommerweizen 58,9 (9,6); Mais 50,9-79,4 (8,3-12,9), Zuckerrüben 58,7 (9,6).

Aber auch bei landwirtschaftlichen Saison-Vegetationsdecken können während der Vegetationszeit je nach Kulturart rund 7 - 36 % des Niederschlags dem Bodenwasserhaushalt vorenthalten werden. Im Zeitraum April-Oktober ermittelten Brechtel & Hoyningen-Huene (1978) z.B. Prozentwerte der Interzeptionsverdunstung für Zückerrüben von rd. 16 - 23 %, für Körnermais 9,5 - 12 %.

Für landwirtschaftliche Kulturen kann die Interzeptionshöhe vom Blattflächenindex LAI (Leaf Area Index = Verhältnis der Blattflächen eines Bestandes oder Kultur zu der von ihm bedeckten Bodenfläche) und der Höhe der Einzelniederschläge nach Hoyningen-Huene (1983) mittels folgender Tabelle dokumentiert werden. Die Größenordnung des LAI ist abhängig von der Vegetationsperiode, für Winterweizen im März 0,5 und im Juli 3,0; für Mais im Juni 1,0 und im August 6,0 (weitere LAI-Werte s. Literatur).

Tabelle 6.2: Interzeptionshöhe (mm) in Abhängigkeit von h und LAI:
LAI Niederschlagshöhe im Freiland in mm (Einzelniederschläge)
1 2 4 8 12 16 20
1 0,1 0,4 0,7 1,2 1,3 1,3 1,3
2 0,3 0,6 1,0 1,6 1,9 1,9 1,9
4 0,6 1,0 1,5 2,3 2,8 3,0 3,0
8 0,9 1,4 2,1 3,5 4,4 5,0 5,0

Mit Hilfe nichtlinearer Regressionsrechnungen kann nach Hoyningen-Huene auf Grundlage der folgenden Berechnungsformel die Interzeptionshöhe I landwirtschaftlicher Kulturen abgeschätzt werden:

Interzeptions-Formel nach Hoyningen-Huene
I = -0,42 + 0,245 N + 0,2 LAI - 0,011 N 2 + 0,0271 N · LAI - 0,0109 LAI 2

für N < Ngr

I = 0,935 + 0,498 LAI - 0,00575 LAI 2

für N > Ngr

I Interzeptionshöhe [mm]
N Freilandniederschlag [mm]
LAI Blattflächenindex
Ngr Grenzregen [m²/m²] (max. I wird erreicht; Ngr = 11,05 + 1,223 LAI)