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Zepp-Modell: Schlaggenaue Prognosen mit Hilfe von Geoinformationen

Agrarzeitung Ernährungsdienst 8. Februar 2008; Von Dr. Angela Werner, Frankfurt a.M.

Neben Wetterdaten gewinnen Informationen über Geländeeigenschaften immer mehr an Bedeutung. Neue Prognosemodelle mithilfe von Geoinformationssystemen will die Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (Zepp) entwickeln. Das erste könnte ab 2010 Landwirten zur Verfügung stehen.

Die Landwirtschaft und auch der Pflanzenschutz werden immer zielgerichteter. Die Landwirte wollen genau wissen, wie die Infektionsbedingungen sind und wann sie mit den Pflanzenschutzmaßnahmen beginnen müssen, um Schaden von ihren Beständen abzuwenden. Die Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (Zepp) in Bad Kreuznach hat bereits zahlreiche Prognosemodelle entwickelt. Nun sollen die Modelle mithilfe von Geoinformationssystemen weiter verbessert werden.

Hoher Rechenaufwand

Die Basis bilden ebenfalls Wetterdaten, erläutert Dr. Thorsten Zeuner, der seit drei Jahren an der Modellentwicklung arbeitet. Die Wetterstationen messen stündlich die Temperatur und die relative Luftfeuchte in 2 Meter Höhe, um den Einfluss der Vegetation auszuschließen. Beide Parameter sind von der geographischen Lage und der Geländerauhigkeit abhängig, sodass gleichzeitig die Geländeeigenschaften und das entsprechende Klima mit berücksichtigt werden. Diese Daten werden per Computer auf die Fläche interpoliert, indem ein virtuelles Netz von Wetterstationen mit einem Raster von 1x1 km erstellt wird. Zu jedem dieser Gitterpunkte gibt es dann zwei Werte: Temperatur und relative Luftfeuchte. „Das ist die niedrigste Auflösung, die zurzeit möglich ist“, so Zeuner. So werden aus etwa 600 realen Wetterstationen in Deutschland bezogen auf die landwirtschaftliche Nutzfläche fast 200.000 virtuelle Stationen.

Anhand dieses Rasters wird dann der aktuelle Infektionsdruck ermittelt und Risikokarten erstellt (siehe Grafik). Diese farbigen Karten zeigen für verschiedene Regionen an, wo der Druck gering, mittel oder hoch ist, ergänzt Zepp-Geschäftsführer Dr. Benno Kleinhenz. So kann auch die Krankheitsentwicklung verfolgt werden. Die benötigte Speicherkapazität ist enorm. Mit der Genauigkeit ist der Wissenschaftler zufrieden. „Die Übereinstimmung zwischen gemessenen und berechneten Werten ist gut.“

Der Vorteil gegenüber bisherigen Prognosemodellen liegt für Zeuner auf der Hand: „Wir betrachten stündliche Werte und somit den Verlauf der Witterung. Damit sind wir näher an der Realität als mit Klimakarten und Befallsatlanten, denen nur langjährige Mittelwerte zu Grunde liegen.“ Aus Sicht der Zepp-Wissenschaftler ist dies ein „Quantensprung in der Prognose“. Denn der Landwirt muss nicht mehr wählen, welche Wetterstation seinem Schlag am nächsten kommt, sondern er erhält quasi schlagspezifische Informationen. Bis es aber so weit ist, muss noch einiges verfeinert werden.

Zum einen muss laut Kleinhenz ein Algorithmus entwickelt werden, der „mindestens so schnell wie das Wetter ist“. Zum anderen muss das Modell den Praxistest bestehen, bevor es über die Plattform des Informationssystems Integrierte Pflanzenproduktion (Isip) vermarktet werden kann. Dafür muss beispielsweise die Infrastruktur des Internetangebotes „geodatenfähig“ gemacht werden. Bis 2010 soll die erste Version dieses auf Geoinformationen gestützten Modells fertig sein. 2009 könnte es Beratern zum Testen zur Verfügung stehen.

Erweiterungen bereits im Blick

Die Wissenschaftler vom Zepp haben aber auch schon weitere Parameter im Visier, die sie gerne im Modell mit berücksichtigen würden, um noch realitätsnahere Prognosen zu erhalten. Als Nächstes könnte die Bodenfeuchte in das Modell integriert werden, sagt Kleinhenz. Ziel ist, die Wahrscheinlichkeit für eine Pilzentwicklung zu ermitteln. Denn die Bodenfeuchte steuert das Wachstum bestimmter Schadpilze wie zum Beispiel von Fusarium auf Maisstoppeln. Mithilfe geostatistischer Methoden könnte dies gelingen. Allerdings seien diese Verfahren sehr komplex, gibt Zeuner zu bedenken. Denn neben dem Regen müssten viele weitere Bodenparameter wie Verdunstung, Sickerwasser und bodenverfügbares Haftwasser berücksichtigt werden.

Der Niederschlag ist ebenfalls ein wichtiger Parameter für Modellrechnungen. Mit Blick auf den Pflanzenschutz wäre es wichtig zu wissen, ob die Pflanzenblätter trocken oder nass sind, erläutert Kleinhenz. Denn Nässe fördert die Pilzkeimung auf der Blattoberfläche. Da Niederschläge aber zumeist lokal fallen, werden sie von den Wetterstationen nicht erfasst.

Niederschlagsradarmessungen, wie sie zurzeit der Deutsche Wetterdienst erprobt, könnten weiterhelfen. „Der Nachteil ist, dass die Messungen in mehreren 100 Meter Höhe erfolgen, Regen selten senkrecht fällt und Wind beispielsweise nicht berücksichtigt wird“, sagt Kleinhenz, „wir schauen, ob wir diese Messtechnik für uns nutzenx können.“

Satellitenauflösung reicht nicht

Auch die Satellitentechnik wurde bereits mit ins Kalkül gezogen. Zwar ist die räumliche Auflösung ausreichend, aber die zeitliche Auflösung genügt den Wissenschaftlern am Zepp nicht. „Wir brauchen tägliche Informationen. Mindestens einen Wert pro Tag“, sagt Kleinhenz. Die Überflugsfrequenz der Satelliten ist dafür zu niedrig. Ferner können für Deutschland auf Grund der Bewölkung keine „sauberen Bilder für die gesamte landwirtschaftliche Nutzfläche“ erhalten werden, ergänzt Zeuner.

Langfristig sollen auch die Ergebnisse der Klimaforschung in solche Modelle mit einfließen, um zum Beispiel zu ermitteln, wie sich das Erstauftreten von Schädlingen und Schaderregern mit der Klimaerwärmung verschiebt, wie sich trockneres Wetter für pilzliche Erreger auswirkt oder wie sich der Anbau verändert. Aber das ist bislang wirklich noch Zukunftsmusik.

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