Bodenerosion durch Wind

Unter Winderosion versteht man den Abtrag, Transport und die Ablagerung von Bodenmaterial durch die Kräfte des Windes. Der Prozess wird durch den menschlichen Eingriff in die Vegetation über das natürliche Ausmaß verstärkt, da der Boden nicht mehr durch eine geschlossene Pflanzendecke geschützt ist. Mittel- bis langfristig führt Winderosion auf Ackerflächen zur Verminderung der Bodenqualität. Die Mächtigkeit, also die Tiefe des Bodens, nimmt ab. Dadurch verringert sich die Wasser- und Nährstoffspeicherfähigkeit. Dies führt zu einem Rückgang der Ernteerträge. Kurzfristig kommt es durch Windabrasion zur Schädigung der Kulturpflanzen. Schäden entstehen aber auch auf benachbarten Flächen. Die transportierte Erde wird abgelagert und überdeckt Pflanzen, Straßen und Gebäude gleichermaßen. Beim Winderosionsereignis selbst kann die Sichtweite kurzfristig stark abnehmen. Das führt unter Umständen zu massiven Behinderungen im Straßenverkehr.

Sandsturm Quelle: LBEG, Foto: W. Schäfer

Formen des Abtrages durch Winderosion Quelle: BGR, Grafik: J. Bug

Prozess
Der Transport von Bodenpartikeln durch Wind erfolgt durch drei unterschiedliche Prozesse. Durch Reptation werden besonders große Partikel an der Oberfläche „kriechend“ transportiert. Der Begriff Saltation beschreibt den springenden Transport bis in Höhen von 50 cm. Kleine Bodenteilchen werden durch die Suspension zum Teil über weite Strecken von mehreren hundert Kilometer transportiert.

Faktoren
Drei Faktoren beeinflussen den Prozess der Winderosion maßgeblich:

• der Boden und seine Anfälligkeit gegenüber dem Abtrag (Erodierbarkeit),
• das Wetter (Windgeschwindigkeit) und
• die Bewirtschaftung durch den Menschen.

Die Erodierbarkeit des Bodens ist von der Körnung und dem Humusgehalt des Oberbodens abhängig. Vor allem sandige Böden mit hohem Anteil von Fein- und Mittelsand sind stark gefährdet. Aber auch Böden mit hohem Humusanteil, etwa Anmoore und kultivierte Moorböden, können stark vom Abtrag durch Wind betroffen sein.

Das Wetter beeinflusst den Prozess in zweierlei Hinsicht: Für das Auftreten von Bodenerosion sind Windgeschwindigkeiten von > 6 m/s (10 m über Geländehöhe) erforderlich. Der zweite Faktor ist die Bodenfeuchte. Bodenerosion durch Wind tritt nur bei einer mehr oder minder trockenen Oberfläche auf, da durch Wasser die Bodenpartikel aneinander haften.

Winderosionsereignis in der niedersächsischen Geest (Mai 2000) Quelle: LBEG, Foto: A. Thiermann

Der dritte wichtige Einflussfaktor ist die Bewirtschaftung durch den Menschen. Winderosion tritt vor allem in Landschaften mit wenig Hecken und Bäume an den Feldrändern und ausgedehnten Ackerparzellen auf (geringer Oberflächenrauhigkeit). Zudem spielt die Bodenbearbeitung und die Fruchtfolge eine wichtige Rolle: Bei konventioneller Bearbeitung mit dem Pflug ist die Oberfläche anfälliger gegenüber den Kräften des Windes. Gerade nach der Saatbettbereitung ist die Anfälligkeit besonders hoch. Dagegen schützt bei konservierender Bearbeitung ohne Pflug (Mulch- oder Direktsaatverfahren) eine Mulchauflage den Boden. Die Fruchtfolge entscheidet, ob auf der Fläche eine ausreichende Bodenbedeckung durch die Anbaukultur zu Zeiten hoher Gefährdung gegeben ist. Gerade bei Anbaukulturen mit Saatterminen zwischen März und Mai (Sommergetreide, Mais, Zuckerrübe) ist die Bodenoberfläche bei Stürmen im Frühjahr ungeschützt. Zu dieser Jahreszeit ist der Boden aufgrund der meist abgetrockneten Oberfläche besonders anfällig gegenüber Bodenabtrag durch Wind. Auf gefährdeten Flächen sollte der Landwirt nach den Vorgaben der guten fachlichen Praxis wirtschaften. Maßnahmen zum Schutz vor Winderosion fasst die Broschüre des AID zusammen (2013).

Off-Site Schaden durch Winderosion Quelle: LBEG, Foto: A. Thiermann

Modellierung
Die Gefährdung des Bodens durch Winderosion lässt sich mit Hilfe von Modellen abschätzen. Eine Möglichkeit ist die qualitative Methode nach DIN19706 (Bodenbeschaffenheit – Ermittlung der Erosionsgefährdung von Böden durch Wind). Diese Methode ist ein einfacher Bestimmungsschlüssel zur Ableitung der Erosionsgefährdung. Das Verfahren ermittelt im ersten Teil aus der Erodierbarkeit des Oberbodens und der Erosivität des Windes die potentielle oder auch standortabhängige Erosionsgefährdung von Böden durch Wind. Diese Größe beschreibt die natürliche Anfälligkeit eines Standortes gegenüber Winderosion. Im zweiten Teil der Methodik werden zusätzlich alle von menschlicher Tätigkeit abhängigen Einflussfaktoren schrittweise in die Bewertung mit einbezogen. Darunter fallen die Schutzwirkung durch angebaute Fruchtarten und Windhindernisse. Das Endergebnis repräsentiert die aus natürlichen Standortfaktoren, Fruchtarten und Windhindernissen abgeleitete aktuelle Erosionsgefährdung.

Literatur:

DEUTSCHES INSTITUT FÜR NORMUNG (DIN) (2013): Ermittlung der Erosionsgefährdung von Böden durch Wind. DIN 19706. – Berlin.

AID [Hrsg.] (2013): Gute Fachliche Praxis: Bodenbewirtschaftung und Bodenschutz, aid infodienst Ernährung, Landwirtschaft, Verbraucherschutz e.V. – Bonn, 116 S.