Auf der Karte sind ausgewählte Punkte der forstlichen Standortskarte (Mittelpunkte von Polygonen repräsentativer Bodenformen) dargestellt. Die Farbe symbolisiert tagaktuell den Füllstand des pflanzenverfügbaren Bodenwasserspeichers bis 40 cm Bodentiefe. Für jeden Punkt erfolgte entsprechend der spezifischen Bodeneigenschaften und der zum Standort passenden Hauptbaumart eine Simulation des Wasserhaushalts. In der Übersicht sind im sächsischen Tiefland eher Kiefer oder Eiche, im Hügelland Eiche oder Buche und im Gebirge eher Fichte oder Buche als Hauptbaumarten zu finden.

Auf der Karte erscheinen die Punkte aus dem Aufnahmenetz der Bundeswaldinventur (aus Datenschutzgründen nicht exakt lagegenau). Jeder Punkt repräsentiert die an den BWI-Punkten vorhandenen Bodeneigenschaften. Die Farbe symbolisiert tagaktuell den Füllstand des pflanzenverfügbaren Bodenwassers zunächst bis 40 cm Bodentiefe. Die Wasserhaushaltssimulationen werden für die vier Hauptbaumarten Fichte, Buche, Eiche, Kiefer sowie Gras bereitgestellt. Über das Symbol in der oberen rechten Kartenecke können auch verschiedene Bodentiefen (40 cm, 80 cm sowie 100 cm) und Kartenhintergründe ausgewählt werden.

Auf der Karte erscheinen die Punkte der Waldklimastationen. Diese Wetterstationen auf Freiflächen im oder in der Nähe von Wald werden vom Staatsbetrieb Sachsenforst betrieben und ergänzen das Messnetz des DWD. Nach Auswahl der gewünschten Waldklimastation können die aktuellen und zurückreichenden Messwerte verschiedener Klimaparameter dargestellt, zu verschiedenen Zeitperioden aggregiert oder für eigene Anwendungen exportiert werden.

Die Abbildung zeigt den Verlauf des Füllstandes des Bodenwasserspeichers bis 40 cm Bodentiefe vom Anfang des laufenden Jahres bis zum aktuellen Datum (rote Linie). Im Vergleich dazu werden statistische Maßzahlen (Quantile) der retrospektiven Modellergebnisse aus 10 Jahren dargestellt. Die Quantile erlauben eine Einordnung des aktuellen Verlaufs des Füllstandes gegenüber den durchschnittlichen bzw. besonders trockenen oder feuchten Bodenfeuchteverhältnissen im Jahresverlauf.

Die Abbildung zeigt die Bodenfeuchtedynamik des ausgewählten Standortes ein Jahr retrospektiv bis zum aktuellen Datum. Es wird das Bodenprofil von 0cm - 100cm angezeigt. Für jede Bodenschicht á 10 cm vermitteln die wechselnden Farben die Entleerung bzw. Wiederbefüllung des Bodenwasserspeichers. Damit wird die Bodenfeuchtedynamik mit der Zeit und in die Bodentiefe visuell erfassbar.

Mit Füllstand Bodenwasser ist der aktuelle Füllstand des pflanzenverfügbaren Bodenwasserspeichers (%) bis zu einer definierten Bodentiefe gemeint. Der technische Begriff ist „nutzbare Feldkapazität“ (%nFK) oder auch „relativ extrahierbares Wasser“ (REW).

Der Boden besteht aus festen Bodenpartikeln und dem Poren, die mit Wasser oder Luft gefüllt sind. Das Porensystem und das Gesamtporenvolumen hängen u.a. von der Bodenart, der Lagerungsdichte, dem Steingehalt und der Struktur ab. In Grobporen (> 50 μm) versickert das Wasser sehr schnell in die Tiefe. In Mikroporen (< 0,2 μm) wird Wasser durch Kapillarkräfte sehr stark festgehalten, sodass auch Baumwurzeln dieses Wasser nicht aufnehmen können. Am günstigsten für Pflanzen ist ein hoher Anteil von Mittelporen (0,2-50 μm), weil in diesem Bereich (Saugspannung ca. > 6,3kPa und < 1585 kPa) das Wasser am besten pflanzenverfügbar gespeichert werden kann. Böden mit unterschiedlichem Porensystem speichern Wasser also unterschiedlich gut.

Im Modell wird der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher für jedes Bodenprofil entsprechend der physikalischen Eigenschaften als Differenz aus dem volumetrischen Wassergehalt bei Feldkapazität (Saugspannung bei - 6,3 kPa bzw. pF 1,8) und dem permanenten Welkepunkt (PWP bzw. WP bei -1585 kPa bzw. pF 4,2) festgelegt. Um den aktuellen Füllstand zu berechnen wird der aktuelle Bodenwassergehalt (Theta, Θ in Vol.%)mit dem für Forstökosysteme optimierten numerischen Simulationsmodell LWF-BROOK90-Modell berechnet.

Dabei ist Θ_i der volumetrische Wassergehalt des Feinbodens in der i-ten Bodenschicht, c_i der Volumenanteil der Grobbodens (Kies und Steine) und di die Schichtdicke in mm ist. AWC ist die pflanzenverfügbare Wasserspeicherkapazität des Bodens, Θ_fci und Θ_wpi stehen für den Wassergehalt bei Feldkapazität (-6,3kPa bzw. pF 1,8) am Welkepunkt ( -1585kPa bzw. pF 4,2).

Aus den tiefen-diskreten Ergebnissen der LWF-BROOK90-Modellierung werden die Werte für REW bzw. % nFK für die folgenden Tiefenbereiche des Bodenprofils aggregiert: 0cm - 40cm, 0cm - 80cm sowie 0cm - 100cm.

In der Bodenfeuchteampel von ReKIS und Sachsenforst wird die tagaktuelle Bodenfeuchte verwendet, um die Wasserversorgung der Pflanzen mit Hilfe des REW zu beschreiben. Ein Menü zur Auswahl von Bodentiefe (0cm - 40cm, 0cm - 80cm oder 0cm - 100cm) und Vegetation (Fichte, Buche, Kiefer, Eiche oder Gras) steht zur Verfügung.

Bei Feldkapazität ist der pflanzenverfügbare Bodenwasserpeicher voll gefüllt (100%). Wenn kühle, nasse Perioden mit Niederschlägen anhalten, wird auch ein Teil der Grobporen mit Wasser gefüllt. Daher kann der pflanzenverfügbare Bodenwasserspeicher auch auf mehr als 100 % ansteigen und „überlaufen“.

Bei Werten über 100 % Feldkapazität sind lehmige Böden bei falschem Maschineneinsatz besonders anfällig für tiefe Fahrspuren. Auch bildet sich sehr schnell Oberflächenabfluss, der zu Erosionsschäden führen kann. In Phasen mit > 100 % Feldkapazität ist auch weniger Sauerstoff im Boden. Dauern solche Phasen über viele Wochen an, kann das zu Wurzelfäule führen.

Nein, in der aktuellen Modellversion können nur vertikale Sickerwasserflüsse (1D) dargestellt werden, idealerweise frei drainierende Bodenprofile in ebender Lage. Seitlich über Stauwasserhorizonte in das Bodenprofil hineinlaufendes Wasser (z.B. an Hängen) oder schwankende Grundwasserstände sind nur sehr eingeschränkt darstellbar. Die Modellergebnisse für mineralische und organische Nassstandorte (O- und N-Standorte) sowie Stauwasserstandorte (W-Standorte) in Hanglage oder in Muldenlagen können daher bei tatsächlich auftretenden hydromorphologischen Überprägungen stark von der Realität abweichen. Für einen Teil dieser Standorte werden daher keine Modellergebnisse angezeigt.

Für die Simulation des Bodenwasserhaushalts werden als meteorologischer Modellantrieb tagaktuelle Witterungsdaten benötigt: Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Niederschlag, Strahlung und relativer Luftfeuchtigkeit. Diese Daten werden tagaktuell vom Deutschen Wetterdienst (DWD) gemessen. Über einen SensorHub der Firma Pikobytes GmbH werden diese Daten gesammelt, aufbereitet und für die Simulationen des Wasserhaushaltsbereitgestellt.

• Kronenberg et al. (2022): "Die Bodenfeuchteampel – Ein webbasiertes Informationssystem für die tagaktuelle Bewertung der Wasserverfügbarkeit in Wäldern"
• Luong et al. (2023): "Toward reliable model-based soil moisture estimates for forest managers"