Unser Modellkonzept

Um die Fragen des DIFENs Projekt zu beantworten kombinieren wir verschiedene Methoden und Modelle:

Zusammenwirken der Modelle und der Szenarien

bild ziele

Modellierung der Holznachfrage

Wozu?

Hierdurch wird die Nachfrage für verschiedene Holzverwendungen in Deutschland ermittelt. Wir schauen zunächst auf die Verwendung von Holz in der Vergangenheit (2000 - 2020) und entwerfen wie die Entwicklung bis in die Jahre 2050 und 2100. Dadurch wird auch das Spektrum an möglichen Entwicklungen dargestellt. Für diese werden auch Meinungen und Ansichten der Expert:innen der Holzwirtschaft mittels einer Delphi-Studie erhoben.

Wie?

Holzverwendung

Für die Modellierung der Holzverwendung wird ein makroökonimisches Marktmodell verwendet. Dieses beschreibt die Stoffströme von Holzprodukten. Dabei werden Produkte wie Papier, Bauholz, Möbel und Nebenprodukte von Sägewerken unterschieden. Das verwendete Modell heißt TRAW (Total Resource Assessment for Wood). Die Datengrundlage des Modells sind Statistiken zum Holzmarkt, zur Produktion und zum Außenhandel. In dem Modell ist es möglich u.a. zwischen Nadel- und Laubholz, Waldrestholz, Sägenebenprodukten, Industrierestholz und Altholz zu unterscheiden. Insgesamt umfasst das Modell etwa 50 Teilmärkte.

Delphi-Studie

Aufbauend auf den ermittelten Trends und Treibern der Holzverwendung wird eine Befragung durchgeführt. Die Delphi-Studie wird Hinweise auf die Entwicklung der Holzwarenmärkte liefern. Auch soll abgefragt werden, wie stark sich diese ändern könnten. Eine wichtige Aufgabe der Delphi-Studie ist festzustellen, inwieweit sogenannte “new-biobased products” und chemische Rohstoffe aus Holz zukünftig eine Rolle spielen werden. Die Ergebnisse fließen in die Szenarien ein.

Modellierung der Waldentwicklung

Wozu?

Die Entwicklung des Waldes in der Zukunft ist unsicher. Mit Hilfe von Modellen können mögliche Pfade analysiert werden, um festzustellen, wie sich Änderungen der Holznachfrage, durch den Klimawandel, Extremereignisse und Politikanforderungen auswirken. Dazu wird das Waldentwicklungsmodell FABio weiterentwickelt und mit Informationen zum Waldwachstum aus dem Modell 4C gefüttert.

Wie?

FABio

Das Modell FABio-Forest nutzt Daten der Bundeswaldinventur und beschreibt das Wachstum einzelner Bäume (statistisches, distanzunabhängiges Einzelbaumwachstumsmodell) unter verschiedenen Annahmen der Bewirtschaftung. Dabei werden die Bäume mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie Art, Alter, Durchmesser, Höhe, etc. im Modell beschrieben und mittels Wachstumsfunktionen fortgeschrieben. Mit dem Modell lassen sich die meisten relevanten Waldbau- und Waldbewirtschaftungsmaßnahmen darstellen und quantifizieren. Als Ergebnis gibt es den Zuwachs der Wälder und die Entwicklung des Holzvorrats aus. Auch lässt sich ablesen, wieviel CO2 durch den Wald gespeichert wird.

4C

Das Modell 4C (FORESt Ecosystems in a changing Environment) ist ein physiologisches Waldwachstumsmodell, das ebenfalls Wachstum und Absterben von Bäumen simuliert. Bäume konkurrieren im Modell um Licht, Wasser und Nährstoffe. Auf Bestandesebene können Verjüngungs- und Bewirtschaftungsmaßnahmen simuliert werden. Neben täglichen Meteorologiedaten benötigt es Beschreibungen der Bodenverhältnisse, sowie Daten zum Baumbestand aus der Bundeswaldinventur. 4C berechnet die Wasser-, Kohlenstoff- und Stickstoffdynamik eines Waldbestandes einschließlich des Bodens.

Programmcode und Dokumentation des Modell sind frei verfügbar unter https://gitlab.pik-potsdam.de/foresee/4C

Modellierung der Umweltwirkungen

Wozu?

Ziel der Modellierung der Umweltwirkungen ist es, Treibhausgasbilanzen und andere Umweltwirkungen für das Gesamtsystem sowie der einzelnen Produkte zu erstellen. Abgebildet und ausgewertet werden dabei die Waldwirtschaft, die Verarbeitung zu Produkten, deren Nutzung inkl. der Substitutionswirkung, sowie deren Wechselwirkungen.

Wie?

Das Stoffstrom- und Ökobilanz-Modell HoLCA stellt verschiedene Verarbeitungs- und Lieferketten von Produkten, bzw. Produktgruppen dar. Dafür nutzen wir die Software Umberto. Die Modellierung der Stoffströme erfolgt als Holzmasse. Die einzelnen Module von HoLCA beinhalten Daten zu Inputs (Energie, andere Rohstoffe oder Chemikalien, Wasser etc.) und Outputs (Emissionen in Luft und Wasser, Abfälle etc.). Folgende Module existieren: