Bäume im Windkanal

Bizarres Bild: Sturmschäden im Innern des Waldes

Weihnachten im Jahr 1999. In Europa wütet ein verheerender Sturm: Lothar. Mit Windgeschwindigkeiten von über 200 Kilometern in der Stunde entwurzelt er mehr als 200 Millionen Bäume und richtet Schäden in Höhe von etwa 10 Milliarden Euro an. Als der Sturm vorüber ist, kann man in vielen Wäldern – besonders im Schwarzwald – ein erstaunliches Phänomen beobachten: An den Waldrändern sind viele Bäume stehen geblieben. 30 bis 40 Meter vom Rand entfernt hat der Sturm dagegen besonders viele Bäume umgeworfen.

Miniaturbäume im Windkanal

Wissenschaftler an der Universität Karlsruhe untersuchen solche bizarren Phänomene mit Hilfe eines Windkanals. Eine Turbine erzeugt einen Sturm, der mit Lothar vergleichbar ist. Der Wind trifft auf einen etwa 10 Zentimeter hohen Miniaturwald aus Kunststoffbäumen. Ein Laser misst die Windgeschwindigkeiten über den Baumspitzen in verschiedenen Entfernungen vom Waldrand.

Senkrechte Wände verwirbeln und beschleunigen Luft

Die ersten Versuchsergebnisse sind erstaunlich. Der Laser misst etwa 30 bis 40 Meter hinter dem Waldrand höhere Windgeschwindigkeiten als die Turbine erzeugt. Der Wind wird also beschleunigt, wenn er auf den Waldrand trifft. Dieses Phänomen kennen Aerodynamiker aus anderen Experimenten: Trifft Wind auf eine senkrechte Wand, wird die Luft nach oben verdrängt. Dabei entstehen Wirbel und die Luft wird – wie im Miniaturmodell des Waldes – beschleunigt. Offensichtlich hat der Waldrand auf den Wind eine ähnliche Wirkung wie eine senkrechte Wand. Diese Laborergebnisse bieten eine mögliche Erklärung für die ungewöhnlichen Sturmschäden in der Natur. Wahrscheinlich wurde bei Lothar der Wind am Waldrand beschleunigt und verwirbelt. Dort, wo die Wirbel auf die Bäume trafen – etwa 30 bis 40 Meter vom Rand entfernt – konnten sie die Baumkronen auseinander reißen und Schäden anrichten.

Schräge Wände im Modell – ein Vorbild für die Forstwirtschaft

In Karlsruhe haben die Wissenschaftler ein Rezept gefunden, mit dessen Hilfe solch verheerende Waldschäden in Zukunft reduziert werden könnten. Sie haben den Windkanalversuch wiederholt, diesmal aber den Waldrand durch eine schräge Wand geschützt. Sie lenkt den Wind ohne Verwirbelungen und Beschleunigungen gleichmäßig über die Baumwipfel hinweg. Die Forscher glauben, dass sich ihre Ergebnisse in die Natur übertragen lassen – etwa durch eine Bepflanzung der Waldränder mit niedrigeren Bäumen. Eine Empfehlung für die Forstwirtschaft im neuen Jahrtausend, in dem – so sagen Klimaforscher voraus – heftige Stürme häufiger werden.