Aus einem 5-Millimeter-Bohrkern lassen sich Jahresringbreiten, Holzdichte und Spätholzanteil ablesen, mit der passenden Methodik dazu weitere Größen. Wer die Daten klimatologisch interpretieren will, hat zwischen Bohrkern und Aussage einige Bausteine zu beachten. Dieser Werkstattartikel geht sie der Reihe nach durch.
Vom Bohrkern zur Klimaaussage
Stichprobenwahl
Für eine belastbare Standortschronologie reichen weder ein einzelner Baum noch eine zufällige Auswahl. In der Praxis werden zehn bis sechzehn Bäume pro Standort beprobt, jeder Baum mit zwei Kernen aus gegenüberliegenden Stammseiten. Aus den Einzelserien entsteht durch Mittelung eine Standortchronologie. Bestände mit Hangreaktionsholz, mit Wachstumsanomalien aus Mikrohabitat oder mit auffälligen Einzelbäumen werden ausgeschlossen, sonst verwischt das Klimasignal im Bestandsrauschen.
Crossdating und Qualitätsmaße
Die Kerne werden im Labor planiert und unter Stereolupe oder Hochauflösungs-Scanner vermessen. Anschließend wird jede Serie gegen die anderen verglichen und über die Software Cofecha statistisch geprüft. Bäume mit einer Inter-Korrelation unter 0,5 werden bei strenger Anwendung ausgeschlossen, je nach Bestand und Fragestellung wird auch eine Schwelle von 0,3 genutzt. Standardchronologien werden mit dem R-Paket dplR berechnet. Die üblichen Qualitätsmaße sind die Gleichläufigkeit (GLK), das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), die Expressed Population Signal (EPS) sowie die mittlere Inter-Serien-Korrelation und der mittlere Korrelationskoeffizient zwischen Bäumen (rbar). Eine EPS unter 0,85 stellt die Aussagekraft einer Chronologie für Klimaanalysen in Frage; in Beständen an der Waldgrenze mit wenigen Bäumen wird dieser Wert auch unterschritten und die Aussage entsprechend vorsichtig formuliert.
Detrending und Klima-Korrelation
Vor der Klimakorrelation wird die alters- und bestandsbedingte Wachstumstendenz aus den Ringbreiten herausgerechnet (Detrending). Üblich ist ein Spline mit einer Frequenzantwort von 0,5 bei 30 Jahren Wellenlänge. Anschließend werden die detrendierten Indizes (Ring Width Index, RWI) mit einem autoregressiven Modell erster Ordnung vorweißgerechnet, um die Jahr-zu-Jahr-Autokorrelation aus den Serien zu entfernen. Aus den daraus entstandenen Residualchronologien werden statische saisonale Korrelationen mit Temperatur, Niederschlag und dem Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index (SPEI) gerechnet, ergänzt um tägliche Korrelationsanalysen mit der Funktion daily_response() aus dem Paket dendrotools. Diese Vorgehensweise findet das tatsächlich wirksame Zeitfenster der Klimasensitivität, ohne dass es vorher festgelegt werden müsste.
Zusammenhänge zwischen Standorten
Wenn mehrere Standorte entlang eines Höhengradienten beprobt sind, lassen sich die Chronologien zusätzlich zueinander in Beziehung setzen. In der Praxis kommen dafür hierarchische Clusteranalysen (HCA) und die Principal Component Gradient Analysis (PCGA) aus dem Paket dendRolAB zum Einsatz. Sie zeigen, ob das Wachstum entlang des Gradienten kontinuierlich auf eine gemeinsame Klimasignatur reagiert oder ob es zwischen Höhenstufen oder Baumarten Bruchpunkte gibt, die ein generelles „Klima"-Modell sprengen.
Mindestanforderungen an eine belastbare Auswertung
Eine ernst zu nehmende dendrochronologische Auswertung gibt den Stichprobenumfang an, also die Anzahl der beprobten Bäume und Kerne pro Standort, und nennt die verwendete Detrending-Methode. Sie weist die statistischen Qualitätsmaße der Chronologie aus, vor allem die EPS und das Signal-Rausch-Verhältnis. Sie dokumentiert, mit welchen Klimadaten und in welcher räumlichen Distanz korreliert wurde, und sie benennt das Zeitfenster, in dem die Aussage robust ist. Wer eine Auswertung in Auftrag gibt oder eine fremde liest, findet hier den schnellsten Anhaltspunkt für die fachliche Belastbarkeit; fehlen mehrere dieser Bausteine, ist die abgeleitete Klimaaussage nicht überprüfbar.
Eingesetzt wird das Verfahren in den Geschichten über Lärche und Zirbe an der Baumgrenze und Wasserverbrauch einer Lärche im Trockenjahr; in der Praxis fließt es vor allem in standortskundliche Gutachten und in komplexere Aufträge der Forschung und Begleitung.
Die methodische Grundlage stützt sich auf die in Frontiers in Forests and Global Change 2024 (Obojes et al., DOI 10.3389/ffgc.2024.1332941) dokumentierte Auswertungskette; die verwendeten R-Pakete sind dplR, treeclim, SPEI, dendrotools und dendRolAB, ergänzt um Cofecha.