CO2-Messband

Um das Holzvolumen eines Baumes zu erfahren messen Forstfachleute den Umfang oder Durchmesser der Bäume jeweils auf Brusthöhe: dies nennt man Brusthöhendurchmesser (BHD). Die Brusthöhe ist bei 1.30 Meter über Boden definiert worden. Der Brusthöhendurchmesser (BHD) ist im Wald einfach und schnell zu messen und viele forstlich relevante Grössen (Vorrat, Grundfläche, …) hängen direkt oder indirekt vom BHD ab. Darum basieren die meisten forstlichen Berechnungen und Planungen auf dem BHD.

Nach dem Umlegen des Massbandes liest man mit Hilfe der Anfangskante ab, wie viel Kilogramm CO₂ der Baum ungefähr gespeichert hat. Dafür sind alle 2 cm mit dem CO₂ Äquivalent beschriftet. Dabei ist zu bedenken, dass das Resultat eine grobe Schätzung ist und ein Baum diese Menge an CO₂ über seine ganze Lebensspanne speichert. Man muss somit vorsichtig sein, wenn man diese aktuelle Messung zum Beispiel mit dem CO₂-Ausstoss eines Menschen pro Jahr vergleicht.

Ein Baum speichert in seinem ersten Lebensjahr eine viel kleinere Menge CO₂ als er im 10. oder 100. Lebensjahr speichert. Da die Speicherung nicht linear abläuft (siehe Skala Messband), kann man nicht einfach die gespeicherte CO₂-Menge durch die Anzahl Jahre dividieren. Wenn man wissen möchte, wie viel ein Baum pro Jahr speichert, muss man dessen Jahreszuwachs und somit sein ungefähres Alter kennen. Genauer wird es mit den Werten «Jetziger Umfang» und «Umfang vor einem Jahr». So kann man hochrechnen, wie viel CO₂ der Baum in einem Jahr gespeichert hat.

Vielleicht gibt es in der Nähe auch einen Baumstrunk derselben Art und derselben Durchmesserklasse. Daran kann man abmessen, wie viel ein Baum pro Jahr ungefähr wächst.

Es gibt eine Korrelation zwischen der Dicke und der Höhe der Bäume, da sie jeweils in beide Richtungen gleichzeitig wachsen (h/d-Verhältnis: https://de.wikipedia.org/wiki/H/d-Verhältnis). Dieses Verhältnis wurde über Jahre untersucht. Mit der Denzin-Formel BHD² / 1000 erhält man eine grobe Schätzung. Für viele forstwirtschaftliche Abschätzungen reicht diese Genauigkeit.

Wenn man es genauer haben will, kann man die erweiterte Denzin-Formel (V = BHD²/1000 +(BHD²/1000)×(h-NH)×Volumenkorrekturprozent) nutzen, in welcher auch die Baumhöhe miteinbezogen wird (http://www.forst-rast.de/pflrechner05.html). Mit der erweiterten Denzin-Formel erhält man etwas genauere Resultate als mit der einfachen Denzin Formel. Nebst der aktuellen Baumhöhe, die relativ aufwändig zu messen ist, muss man dazu auch noch die Normalhöhe der Baumart (NH) und ein Volumenkorrekturprozent für diese Baumart kennen (aus Tabellen ablesbar). Die damit «gewonnene» Genauigkeit rechtfertigt in der Praxis aber selten den zusätzlichen Erhebungsaufwand.

Der erste Rechnungsschritt vom Umfang auf den Durchmesser (BHD = Umfang/π) ist relativ einfach, da ein Stamm annähernd einem Kreis gleicht.

Für die Berechnung des Baumvolumens haben wir die einfache Denzin-Formel V = BHD²/1000 verwendet (s.o.). Mit dieser Formel kann aus dem Brusthöhendurchmesser (BHD) ein ungefähres Volumen des Derbholzes abgeleitet werden. Das Derbholz beinhaltet alle überirdischen Teile des Baumes, welche einen Durchmesser über 7 cm haben.

Vom Volumen kann man eine ungefähre Masse des Baumes (m = V * ρ) abschätzen. Dafür braucht man die Dichte des jeweiligen Holzes. Diese ist bei Nadelbäumen (Fichte: zwischen 350 und 650 kg/m³) und Laubbäumen (Buche: 540 – 910 kg/m³) ziemlich unterschiedlich. Für die Werte auf dem Messband sind wir von einer durchschnittlichen Dichte von 538 kg/m³ ausgegangen, welche die Baumartenhäufigkeit miteinbezieht.

Holz besteht vor allem aus Lignin und Zellulose. Diese Kohlenstoffverbindungen enthalten - wie es der Name sagt - Kohlenstoff. Der Anteil des Kohlenstoffs an der Holzmasse beträgt rund 50% (m_C = m * 0.5). Damit wird die Menge des gespeicherten Kohlenstoffes berechnet.

Meistens wird die Speicherung resp. der Ausstoss an Kohlenstoff in der Menge Kohlendioxid (CO₂) angegeben. CO₂ besteht aus einem C-Atom mit der Molaren Masse von 12 g/mol und zwei Sauerstoffatomen (O) mit der Molaren Masse von je 16 g/mol. Ein Kohlendioxidmolekül (Molare Masse 12 + 2 * 16 = 44 g/mol) ist damit 44/12 mal schwerer als ein Kohlenstoffatom. Damit beträgt die Masse des gespeicherten Kohlendioxides m_CO2 = m_C * 44/12.