Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB 
Wasser im Wald halten
Wälder sind zunehmend von Hitze, Trockenheit und Starkregen betroffen. Gleichzeitig leisten sie einen wichtigen Beitrag zum Hochwasserschutz, zur Grundwasserneubildung und zum Erhalt der Biodiversität. Im Projekt MiWaRes wird ein digitales Monitoring-, Entscheidungs- und Vorhersagesystem entwickelt, das eine wasserhaushaltsbasierte Bewirtschaftung von Mischwäldern unterstützt.
Als hydrologisches Reallabor dient der Bellheimer Wald bei Offenbach an der Queich in der Südpfalz. Das historisch gewachsene Grabennetz und die Verbindung zur Queich bieten geeignete Voraussetzungen, um den gezielten Wasserrückhalt im Wald wissenschaftlich zu untersuchen. Ziel ist es, Trockenstress von Waldbeständen zu mindern, Wasser im Landschaftsraum zurückzuhalten und damit auch zur Vorsorge gegenüber Hoch- und Niedrigwasser beizutragen.
Projektziel
MiWaRes entwickelt einen Digitalen Zwilling für die wasserhaushaltsbasierte Bewirtschaftung klimaresilienter Mischwälder. Dieser führt Sensordaten, Wetter- und Pegeldaten, hydrologische Modelle, KI-Verfahren sowie ökologische und waldbauliche Indikatoren zusammen.
Im Mittelpunkt stehen unter anderem:
- die Erfassung von Bodenfeuchte, Grund- und Oberflächenwasserständen sowie Baumvitalität,
- die Untersuchung von Wasserverteilung, Infiltration und Wasserrückhalt im Grabennetz,
- die Modellierung von Bodenfeuchte, Grundwasserständen und Wasserbilanzkomponenten,
- die Entwicklung von Kurzfristprognosen für Tage bis Wochen,
- die Bewertung von Auswirkungen auf Baumarten, Boden, Grundwasserqualität und Biodiversität,
- die Entwicklung wissenschaftlich fundierter Handlungsempfehlungen für Forstbetriebe und Behörden.
Szenariobewertung mit KI-basierten Modellen
Neben dem Digitalen Zwilling des Demonstrationsgebiets entwickeln wir am Fraunhofer IOSB KI-basierte Surrogatmodelle für die operationelle Wasserhaushaltssteuerung. Diese bilden zentrale Ergebnisse des detaillierten Wasserhaushaltsmodells ParFlow-CLM nach und können dadurch, etwa mit Blick auf Bodenfeuchte, Infiltration, Wasserstände oder mögliche Staunässe, für eine zeitnahe Bewertung von Szenarien genutzt werden. Der Prototyp MiWaRes Assist unterstützt dann schließlich bei der Bewertung potenzieller Wassereinleitungen unter Berücksichtigung hydrologischer, ökologischer und technischer Randbedingungen.