Wasserbilanz: wann der Regen die Verdunstung übersteigt

Regen gegen Verdunstungsanspruch

Regen ist leicht zu messen. Ein Millimeter Regen ist ein Liter auf jedem Quadratmeter oder zehn Kubikmeter auf einem Hektar. Die andere Seite des Kontos ist schwieriger, denn die Verdunstung hängt von der Oberfläche ab. Nackter Boden, ein Rasen, ein Olivenhain und ein Kiefernwald verlieren unter demselben Himmel verschieden viel Wasser.

Um das Wetter von der Pflanze zu trennen, verwendet die FAO eine Bezugsfläche: ein gedachtes Gras, 12 Zentimeter hoch, wüchsig und gut bewässert. Das Wasser, das es verlieren würde, heißt Referenzverdunstung oder Referenz-Evapotranspiration, ET0, und wird in Millimetern pro Tag oder pro Monat angegeben. Weil die Fläche festgelegt ist, hängt ET0 allein vom Wetter ab, von vier Größen: Strahlung, Lufttemperatur, Luftfeuchte und Windgeschwindigkeit. Die Sonne liefert die Energie, warme und trockene Luft nimmt den Dampf auf, und der Wind trägt ihn fort.

Die Grundidee von Penman-Monteith

Die Standardmethode zur Berechnung von ET0 verbindet zwei Gedanken. Der englische Physiker Howard Penman zeigte 1948, wie sich die Verdunstung aus der verfügbaren Energie und aus der Trocknungskraft der Luft berechnen lässt. John Monteith ergänzte 1965, wie die Oberfläche selbst dem Entweichen des Wasserdampfs einen Widerstand entgegensetzt. Die FAO-Penman-Monteith-Methode legt diesen Widerstand für das Bezugsgras fest und braucht deshalb nur Wetterdaten: Höchst- und Tiefsttemperatur des Tages, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit in zwei Metern Höhe, Strahlung oder Sonnenscheindauer, dazu Höhenlage und Breitengrad. Eine Expertenrunde der FAO empfahl sie im Mai 1990 als einzige Standardmethode, weil sie in trockenen wie in feuchten Klimaten gleichbleibend gute Ergebnisse lieferte.

Niemand muss die Gleichung von Hand lösen, um mit der Wasserbilanz zu arbeiten. Entscheidend ist das Prinzip: Ein sonniger, warmer, trockener und windiger Tag zieht weit mehr Wasser aus Pflanzen und Boden als ein bewölkter, kühler, feuchter und windstiller, auch wenn an keinem der beiden ein Tropfen Regen fällt.

Von der Bezugsfläche zur Pflanze

ET0 beschreibt den Anspruch des Wetters, nicht den Verbrauch einer bestimmten Pflanze. Die FAO schlägt die Brücke mit dem Kulturkoeffizienten, dem Verhältnis zwischen der Verdunstung einer Kultur und ET0. Eine junge Pflanzung auf überwiegend offenem Boden verbraucht weniger als das Bezugsgras, ein dichter, ausgewachsener Bestand kann ebenso viel oder mehr verbrauchen. Wird der Boden trocken, schließen Pflanzen ihre Spaltöffnungen und verdunsten weniger, als ihr Koeffizient erwarten ließe. Sie sparen Wasser auf Kosten des Wachstums.

Für die Wasserbilanz eines Gartens oder eines Hangs ist ET0 deshalb der Maßstab, nicht der genaue Verbrauch. Sie zeigt, wann das Wetter beginnt, mehr zu nehmen, als der Regen bringt.

Der Boden als Speicher

Zwischen Regen und Verdunstung steht der Boden. Das Wasser, das ein Boden zwischen Feldkapazität und Welkepunkt für Pflanzen halten kann, nennt die FAO das gesamte pflanzenverfügbare Wasser. Es hängt von der Bodenart und der Wurzeltiefe ab. In den Rechenbeispielen der FAO hält ein lehmiger Sand etwa 90 Millimeter je Meter Boden, ein Schluff etwa 170. Ganz ausschöpfen können Pflanzen diesen Vorrat nicht ohne Stress; für viele Kulturen setzt die FAO die Hälfte als den Anteil an, den sie nutzen können, bevor das Wachstum leidet.

Dieser Speicher erklärt, warum die Wasserbilanz Monat für Monat geführt wird und nicht Tag für Tag. Ein Überschuss im Herbst und Winter füllt zuerst den Boden auf. Wenn das Konto ins Minus dreht, leben die Pflanzen wochenlang von diesem Vorrat. Erst wenn er aufgebraucht ist, beginnt für die Wurzeln die Dürre. Alles, was Wasser einsickern lässt und Humus aufbaut, vergrößert diesen Speicher.

Das Jahr im Mittelmeerklima

Im Mittelmeerklima schlägt das Konto stark aus, und wie stark, hängt vom Ort ab. Die Station Genna Cresia liegt auf 272 Metern in der Ogliastra an der Ostseite Sardiniens. Nach den Normalwerten der staatlichen Umweltbehörde ISPRA fielen dort von 1991 bis 2020 im Mittel 818 Millimeter Regen im Jahr. Das meiste fällt von Oktober bis April: 80 Millimeter im Oktober, 152 im November, 122 im Dezember, 95 im Januar, 74 im Februar und je 76 im März und April. Dann bleibt der Regen fast aus: 36 Millimeter im Mai, 16 im Juni, 12 im Juli und 11 im August, bevor der September mit 67 die neue Regenzeit eröffnet.

Monatliche ET0-Werte für Sardinien veröffentlichte die Universität Sassari 1986, berechnet nach der Methode von Penman für die Jahre 1970 bis 1984. Für die Ebene bei Oristano an der Westküste ergeben sie 1.145 Millimeter im Jahr: 34 im Januar, 46 im Februar, 75 im März, 100 im April, 132 im Mai, 158 im Juni, 176 im Juli, 160 im August, 113 im September, 75 im Oktober, 45 im November und 31 im Dezember. Diese Werte gelten für einen anderen Ort, beschreiben aber dasselbe Klima und geben die Größenordnung an.

Stellt man beide Reihen nebeneinander, zerfällt das Jahr in drei Abschnitte. Von November bis Februar übersteigt der Regen den Verdunstungsanspruch deutlich, zusammen um rund 290 Millimeter. Im Oktober und im März halten sich beide etwa die Waage. Von April bis September überwiegt die Verdunstung, zusammen um rund 620 Millimeter, am stärksten im Juli, wenn fast das Fünfzehnfache des Regens verdunsten könnte. Über das ganze Jahr fehlen gut 300 Millimeter. Der Winterüberschuss ist also kleiner als das Sommerdefizit. Der Boden kann nur einen Teil davon speichern, und den Rest müssen tiefe Wurzeln, Mulch, Schatten oder gespeichertes Wasser ausgleichen.

Wie sehr der Ort zählt, zeigt ein Vergleich an derselben Küste. Die Station Capo Bellavista bei Arbatax, rund 20 Kilometer entfernt und nahe am Meer, verzeichnete nach dem Klimaatlas des Wetterdienstes der italienischen Luftwaffe von 1971 bis 2000 nur 420 Millimeter im Jahr, gut die Hälfte. Dort übersteigt der Regen die Verdunstung nur von November bis Januar.

Die Wasserbilanz selbst ablesen

Den Regen messen. Ein einfacher Regenmesser, frei aufgestellt und abseits von Dächern und Bäumen, zeigt binnen einer Saison, wie weit der Regen vor Ort von der nächsten Station abweicht. Auf einem Hang wenige Kilometer von der Küste kann er ganz anders ausfallen. Das Mikroklima eines Standorts bedeutet oft mehr als ein regionaler Mittelwert.

Den Bedarf finden. Viele agrarmeteorologische Dienste berechnen ET0 für ihre Stationen nach der FAO-Methode. Wo es solche Werte nicht gibt, beschreiben die FAO-Richtlinien eine einfachere Schätzung allein aus der Lufttemperatur. Auch eine offene Wasserschale zeigt die Verdunstung, doch die FAO warnt, dass solche Pfannenwerte stark davon abhängen, wo und wie die Pfanne steht und gepflegt wird, und unzuverlässig sind.

In den Boden schauen. Die entscheidende Zahl steht nicht am Himmel, sondern in der Erde. Eine Spatenprobe zeigt, wie tief die Feuchte reicht. Die Fühlprobe des US-amerikanischen Natural Resources Conservation Service beurteilt eine Handvoll Erde danach, wie sie aussieht und wie sie zusammenhält, wenn man sie zu einer Kugel drückt. Erde, die einen feuchten Abdruck hinterlässt und ihre Form behält, hält noch reichlich Wasser; Erde, die zerkrümelt und durch die Finger rinnt, hat das meiste abgegeben.

Was daraus für Pflanzung, Schnitt, Mulch und Speicher folgt

Pflanzung. Neue Pflanzen kommen zu Beginn der feuchten Jahreshälfte in den Boden, wenn er wieder durchfeuchtet ist. Dann haben sie die ganze Zeit des Überschusses, um Wurzeln zu bilden, bevor der erste Sommer kommt. Das Gartenjahr im Mittelmeerklima folgt diesem Rhythmus.

Schnitt. Die Schnittregel dieses Wikis ist die Wasserbilanz als Praxis: Geschnitten wird in der Regenzeit, vom ersten kräftigen Herbstregen bis ins zeitige Frühjahr. Chop and Drop arbeitet in diesem Fenster: Geschnittene Pflanzen treiben auf feuchtem Boden wieder aus, und das Schnittgut verrottet, statt zu Brennstoff zu vertrocknen. Im Sommer, wenn das Defizit am größten ist, bleibt der Schatten stehen, denn er hält die brennende Sonne von Blättern, Rinde und Boden fern.

Mulch. Die Verdunstung aus offenem Boden steht auf der Ausgabenseite des Kontos. Eine Schicht Mulch beschattet die Oberfläche und bremst diesen Verlust, sodass das gespeicherte Wasser den Wurzeln bleibt. Mulch, der am Ende der feuchten Zeit liegt, trägt die Bodenfeuchte weiter in den Sommer.

Speicher. Ein Winterüberschuss, der abfließt, ist für den Standort verloren. Swales und andere Erdarbeiten halten ihn im Hang, und eine Zisterne bewahrt Dachwasser für die trockenen Monate. Wasser, das im Winter gespeichert wird, lässt sich ausgeben, wenn das Konto leer ist.

Wie Terra Humana die Wasserbilanz versteht

Für Terra Humana ist die Wasserbilanz der Grund hinter dem Kalender. Wir pflanzen mit dem Regen und schneiden in der Regenzeit, weil der Boden dann die Belastung eines Schnitts oder einer neuen Wurzel trägt. Im Sommer lassen wir den Schatten stehen, weil das Defizit dann am größten ist und die Sonne am stärksten brennt. Abgelesen wird die Bilanz am Ort: im Regenmesser, an veröffentlichten ET0-Werten und vor allem im Boden. Wo wir keine gemessenen Werte haben, sagen wir das.