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Warum lokale Wetterdaten nützlicher sind als die allgemeine Wettervorhersage

Hat der Wind aufgehört? Wie viele Millimeter Regen sind gefallen? Hat es gefroren?

Welcher Landwirt hat sich nicht schon einmal eine dieser Fragen gestellt? Die Antwort ist ganz einfach: keiner. Das Klima war schon immer ein Schlüsselfaktor für den Erfolg oder Misserfolg einer Kultur. Es ist ein Parameter, gegen den wir oft nicht ankämpfen können, aber ihn zu erfassen und zu antizipieren, kann die beste Möglichkeit sein, sich anzupassen.

Wetterstationen waren schon immer im täglichen Leben der Landwirte präsent, aber sie können ein schlechter Ratgeber sein, wenn sie nicht ausschlaggebend für den tatsächlichen Standort des Betriebs sind und daher nicht die klimatische Realität eines Schlags wiedergeben. Dank des technischen Fortschritts stehen dem Landwirt heute eine Reihe modularer, unabhängiger und mobiler Sensoren und Stationen zur Verfügung, die die Überwachung einer Vielzahl von Klimadaten ermöglichen.

Die verschiedenen Typologien des Klimas

Es genügt, sich fünf Minuten lang mit einem Landwirt zu unterhalten, um das Wort Mikroklima zu hören. Um jedoch seine wahre Bedeutung zu verstehen, müssen wir zunächst definieren, was Klima ist, sowie seine Unterschiede und seine Grenzen in Bezug auf das Makro-, Meso- und Mikroklima.

Klima

Wenn wir von Klima sprechen, beziehen wir uns auf den allgemeinen Begriff, der verwendet wird, um das langfristige (mehrere Jahrzehnte) Ergebnis der meteorologischen Bedingungen in verschiedenen Gebieten des Planeten zu bezeichnen, das durch mehrere Variablen beeinflusst werden kann. Dabei kann es sich um natürliche Variablen wie den Breitengrad, die Wasser- und Windströmung oder die Topografie der Umwelt handeln, aber auch um menschliche Variablen wie den Klimawandel und menschliche Aktivitäten. Die ermittelten Durchschnittswerte ermöglichen die klimatische Klassifizierung der einzelnen Zonen: kontinental, mediterran, tropisch usw.

Makroklima

Wenn wir uns auf die nächste Ebene der geografischen Skala der klimatischen Charakterisierung eines Gebiets begeben, sprechen wir vom Makroklima, das als Ergebnis der jährlichen Temperatur- und Niederschlagsschwankungen innerhalb desselben Breitengrads definiert ist. Große Gebiete von mehreren hundert Kilometern Länge sind dadurch eingeschlossen.

Mesoklima

Wenn wir uns auf die klimatischen Bedingungen eines kleineren Gebiets, wie Hügel, Parzellen bzw. Schläge oder eine Gruppe von Parzellen, beziehen wollen, wäre der genaue Begriff ,,Mesoklima’’. Es wird von der Ausrichtung, der Bodenbeschaffenheit, den Luftbewegungen und den Wassermassen in der Umgebung oder auch der Vegetationsdecke und der Dichte der Biomasse beeinflusst. Diese lokalen Unterschiede und Nuancen können in der Tat zu erheblichen Veränderungen in der Phänologie und Entwicklung der Kulturen führen.

Extreme Dürre herrscht in vielen Teilen Deutschlands und wird zum neuen Normal. Mit unserem bereits ausgebauten Netz an lokalen Wetterstationen können wir zeigen, warum. Hier: Maximaltemperaturen an verschiedenen Orten unserer Stationen in Niedersachsen, im August 2022. 

Die Auswirkungen des Klimas auf der Ebene des Mesoklimas

Die Auswirkungen des Klimawandels auf die Kulturen einer Region können positiv oder negativ sein, je nach den Merkmalen des Klimas und der eingesetzten Kulturen. Im Allgemeinen begünstigen höhere Temperaturen in den hohen Breitengraden die Produktion, da die vorhandenen Kulturen unter den derzeitigen klimatischen Bedingungen durch die niedrigen Temperaturen und die kurze Vegetationsperiode in Abwesenheit von Frost eingeschränkt sind. In den meisten Regionen wirkt sich jedoch ein Anstieg der aktuellen Temperaturen negativ auf die Ernteerträge aus, da die Entwicklung der Pflanzen beschleunigt wird und somit weniger Zeit für ihre Entwicklung bleibt. Die Auswirkungen des Klimawandels auf der Ebene des Mesoklimas werden von der Kultur abhängen. Generell besteht ein starker Kontrast zwischen den potenziellen Vorteilen der nordeuropäischen Regionen und den Nachteilen der südeuropäischen Regionen. Ein Temperaturanstieg, der die Vegetationsperiode für Nutzpflanzen verlängern würde, ist in Regionen zu erwarten, in denen das Potenzial von Nutzpflanzen derzeit durch Kälte begrenzt ist, so dass der Klimawandel generell als vorteilhaft für die Ernteerträge angesehen werden könnte. Dagegen führen in den derzeit wichtigsten landwirtschaftlichen Produktionsregionen Europas höhere Temperaturen zu einer früheren Reifung der Pflanzen und verkürzen die Fruchtentwicklung für Getreide und Obst, was zu Ertragsminderungen führt, die nicht immer durch Managementmaßnahmen ausgeglichen werden können.

Mikroklima

Wenn wir von Mikroklima sprechen, beziehen wir uns auf die klimatischen Bedingungen einer bestimmten Fläche oder sogar bestimmte Teile dieser Fläche. Zu den oben genannten Variablen kommen noch weitere hinzu, wie z. B. Wind, thermische Inversion, relative Luftfeuchtigkeit usw., die vor allem von der Topografie der Fläche und den Eigenschaften der Kultur selbst beeinflusst werden. Das Mikroklima wird also durch mehrere kulturspezifische Faktoren bestimmt, wie z. B. den Anteil der Vegetationsdecke, die Dichte der Kultur, die Luftfeuchtigkeit zwischen den Reihen, die Sonneneinstrahlung oder auch den Gesundheitszustand der Kultur. Froste sind ein deutliches Beispiel für die Vielfalt der Mikroklimata, die auf einer Fläche anzutreffen sind, da es sich um Ereignisse handelt, die in ganz bestimmten Bereichen auftreten können, in denen die Ansammlung von Feuchtigkeit und der Mangel an Luft dieses Phänomen begünstigen. Einer der Hauptgründe, warum die Inanspruchnahme privater meteorologischer Stationen stark zugenommen hat, ist, dass die Mittel zur Frostbekämpfung ein präzises und zuverlässiges Warnsystem benötigen, das sich in den am stärksten gefährdeten Gebieten befindet.

Mikroklima: Wie platzieren wir unsere Sensoren am besten auf einem Bauernhof? Beispiel für die Installation eines Regensensors und Windmessers in einem Winterweizenfeld. Quelle: Sencrop

Agronomische Anwendungen aus den klimatischen Bedingungen entwickeln

Sind die verschiedenen Ebenen des Klimas definiert, können wir uns die Frage stellen, wie wichtig die Überwachung von Klimaparametern auf verschiedenen Ebenen ist und welcher Nutzen aus agronomischer Sicht aus den erhobenen Daten gezogen werden kann.

Von der Planung der Saat bis zum gezielten Einsatz von Betriebsmitteln kann die Klimatologie auf allen Ebenen als Grundlage der Anbauplanung genutzt werden.

Wie oben beschrieben, ermöglicht die allgemeine klimatische Charakterisierung einer Fläche die Ermittlung langfristiger klimatischer Trends, um das agronomische Potenzial dieser Fläche zu ermitteln. Beim Durchlaufen des geografischen Filters tauchen neue Variablen auf, die bei der Anbauplanung, aber auch bei Anwendung von Anbaumaßnahmen berücksichtigt werden müssen.

Im Allgemeinen wurde die Charakterisierung des Makroklimas durch die Einrichtung nationaler und regionaler meteorologischer Netzwerke erreicht, die je nach Land im Laufe des letzten Jahrhunderts geschaffen wurden. Diese Stationen ermöglichen die kostenlose Erfassung und Speicherung der Tagesdaten. Der Hauptvorteil dieser öffentlichen Stationen sind die vorhandenen Verlaufsdaten (in einigen Ländern mehr als 50 Jahre), ihre leichte Zugänglichkeit über Websites und die - je nach Standort mehr oder weniger gute - Wartung, die von regionalen oder nationalen Behörden durchgeführt wird. Ihre geringe geografische Dichte ist jedoch ihr größtes Handicap. Sie befinden sich in der Regel in den zentralen Gebieten der Landkreise und können mehrere hundert Kilometer voneinander entfernt sein. Dies bedeutet, dass die gesammelten Daten oft von Stationen in städtischen Gebieten stammen, was ihre Speicherung erleichtert, aber nicht die Realität des Mesoklimas und damit des Mikroklimas widerspiegelt. Sie ermöglichen jedoch eine interessante Kartierung auf nationaler oder regionaler Ebene, die für die Ermittlung der klimatischen Bedingungen für eine bestimmte Kultur unerlässlich ist. Wir erhalten Klimaindikatoren, die über Zeiträume von 10 bis 30 Jahren berechnet werden, wie z. B. die thermischen Grenzwerte, die Froststunden und die Wärmebilanz, die für die Beurteilung der Verteilung der Schwankungen über den gesamten Lebenszyklus der Kulturen von entscheidender Bedeutung sind. Diese Indikatoren sind nicht nur ein wertvolles Hilfsmittel für die Wahl des Pflanzenmaterials, sondern ermöglichen auch die Bestimmung wesentlicher Merkmale wie der Pflanzdichte oder der Gestaltung des Bewässerungssystems. Sie ist auch ein wichtiges Instrument, das es den Genossenschaften und den verschiedenen Interessengruppen ermöglicht, Ertragsschwankungen zu verstehen und zu erklären und groß angelegte Anbaupläne anzupassen.

Seit einigen Jahren ist es dank des technologischen Fortschritts möglich, den Landwirten eine breite Palette von Sensoren und Stationen für den privaten Gebrauch zur Verfügung zu stellen, wobei sich die Preise hauptsächlich nach der Anzahl der verfügbaren Sensoren, der Energieversorgung und der Art der Datenübertragung richten. Die Demokratisierung ihres Einsatzes ermöglicht den Übergang zur flächenspezifischen Verwaltung, was sich unmittelbar auf die Anzahl der eingesetzten Instrumente und die Effizienz der einzelnen Maßnahmen auswirkt. Wie bereits erwähnt, sind die Vegetationsbedeckung und die Dichte der von den Pflanzen produzierten Biomasse Parameter, die das Meso- und das Mikroklima beeinflussen, was bedeutet, dass es nicht möglich ist, den Anbauplan an diese Parameter anzupassen, ohne objektive Informationen über die klimatischen Bedingungen in jeder Situation zu haben. In diesem Fall ermöglicht der Einsatz von meteorologischen Stationen in den Flächen eine Antwort auf die Probleme der Verringerung der Maßnahmen wie Pflanzenschutz und der Verbesserung des Einsatzes von Bewässerungsanlagen, mit denen alle Landwirte in der heutigen Zeit konfrontiert sind.

Daten von eigenen und anderen Stationen optimal nutzen: Beispiel für Niederschlag und Luftfeuchtigkeit im selben Feld wie oben, im August. Quelle: Sencrop

Wie viele Sensoren sollte ich in meinem Betrieb installieren? Dies ist eine der wichtigsten Fragen, die sich ein Landwirt stellt, bevor er seinen Betrieb damit ausrüstet. Bei der Antwort müssen mehrere Punkte berücksichtigt werden. Der erste Punkt ist das verfügbare Budget, der zweite die verfügbare logistische Kapazität, da es nicht zielführend ist, mehrere Flächen auszustatten, wenn die Applikationen aus praktischen Gründen gebündelt durchgeführt werden sollen. Der letzte Punkt ist die Fähigkeit, die Daten zu verarbeiten und zu analysieren. Klimadaten sind zwar im Laufe der Zeit wertvoll, weil sie die Erfassung von Trends ermöglichen, aber sie liefern uns auch in Echtzeit genaue Informationen über das Risiko von Schädlingsbefall und Krankheiten sowie über Wasserstress, aber der Landwirt muss ausreichend reaktiv sein, um dies berücksichtigen zu können.

Die Präzisionsmeteorologie hat sich zur tragenden Säule der Digitalisierung in der Landwirtschaft entwickelt, da sie zahlreiche Vorteile in Form von geringen Anfangsinvestitionen bietet und somit eine schnelle Amortisation ermöglicht.