Dr.-Ing. Ilian Dinkov

Ort: Campus Süd/West

Motivation:                    

Klimatische und ökologische Veränderungen, hervorgerufen durch den Klimawandel, führen zu einer Zunahme der Häufigkeit und Intensität von Waldbränden (Abb. 1, links). Das Feuerregime bei einem Waldbrand kann 

 

mittels Brandkenngrößen (Brandeigenschaften), sowie mit Hilfe von Umgebungsrandbedingungen, also  lokalen Faktoren im Ökosystem charakterisiert werden. Zu den allgemeingültigen Brandkenngrößen gehören Brandgröße, Brandintensität, Auftrittsfrequenz, Ausbreitungsgeschwindigkeit und Art des Feuers. Daneben haben die lokalen Faktoren im Ökosystem, wie z. B. Vegetationszusammensetzung, Struktur und Masse des Brennmaterials, Sukzessionsstadium, Klima und Wetter (Windstärke, Bodenbeschaffenheit) sowie Topografie, einen entscheidenden Einfluss auf das vorherrschende Feuerregime. Veränderungen des Brennmaterials oder Variationen von Lufttemperatur, Niederschlag oder Luftfeuchte (Bodenzusammensetzung und Eigenschaften) können dabei drastische Auswirkungen auf die Brandeigenschaften haben. Je nachdem wie Waldbrände entstehen, sich ausbreiten und was sie auszeichnet, wird zwischen Boden-, Vollfeuer-, Stamm-, Moor- und Unterbodenbränden (Abb. 1, rechts) unterschieden. Die globale Erderwärmung beeinflusst direkt die Temperaturen eines Waldes. Dies führt dazu, dass nicht nur die Bäume, sondern auch die Vegetation in Bodennähe, auf dem Boden sowie im Unterbodenbereich durch Austrocknung gefährdet ist. Durch die Austrocknung von Mooren, Unterbodenmaterial und die dadurch entstandenen unterirdische Hohlräume steigt die Gefahr eines Waldbrandes, da solche Brände meistens vom Boden aus beginnen. Moorbrände, oder allgemein Unterbodenbrände sind durch eine sich langsam ausbreitendeFlammenfront gekennzeichnet. Dieser wird durch die Verbrennungssituation im Unterboden eines Waldes hervorgerufen - es herrschen Schwelbrandbedingungen, da die Verbrennungsreaktion wegen des Luftmangels mit einer geringen Wärmefreisetzung abläuft. Dies führt zu einer unvollständigen und langsamen Oxidation des Bodenmaterials, stark abhängig von lokalen Umgebungsrandbedingungen wie Zusammensetzung, Feuchte und Porosität des Brennmaterials. Den Saum eines Unterbodenbrandes zu orten ist meistens schwierig. Wird ein solcher Brand nicht vollständig gelöscht, kann er über Monate hinweg schwelen, ohne dass eine nennenswerte Rauchentwicklung auf einen Brand hindeutet.

Aufgabenstellung:

In Rahmen der Masterarbeit soll die Flammenfrontausbreitung im Unterbodenbereich eines Waldes experimentell im Kleinmaßstab untersucht werden. Vor diesem Hintergrund sollen folgende Tätigkeiten durchgeführt werden:

•  Einarbeitung und Recherche in die Grundlagen eines Wald- und im Spezialfall eines Unterbodenbrands
•  Auslegung eines Versuchstandes im Kleinmaßstab zur Untersuchung von Unterbodenbränden
•  Dimensionierung und Definition der Randbedingungen
•  Auswahl von geeigneter Messtechnik und Messinstrumenten
•  Aufbau und Inbetriebnahme des Versuchsstandes
•  Durchführung von Unterbodenbrandversuchen mit einer definierten Zündquelle
•  Aufbereitung, Auswertung und Diskussion der Ergebnisse

Aufgabensteller:

Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis