Wie zuverlässig ist die FAO-56-Methode? Die Antwort der Originalautoren, 17 Jahre später

Wer könnte besser Bilanz ziehen als die Originalautoren

Im ersten Artikel dieser Reihe haben wir erklärt, was das FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56 (1998) wirklich sagt: warum die Penman-Monteith-Gleichung zum weltweiten Standard zur Berechnung der Evapotranspiration wurde. Eine naheliegende Frage an dieser Stelle: Hält die Methode nach fast drei Jahrzehnten noch stand? Die glaubwürdigste Antwort kommt nicht von außenstehenden Kommentatoren, sondern von den vier ursprünglichen FAO-56-Autoren selbst — Luis Pereira, Richard Allen, Martin Smith und Dirk Raes —, die 2015, 17 Jahre nach der Erstveröffentlichung, eine Rückschau verfassten: Was hat funktioniert, was nicht, und was fehlt noch.

Das ist ein seltener Fall in der wissenschaftlichen Literatur: Dieselben Forscher, die einen Standard geschaffen haben, bewerten ihn selbst anhand der inzwischen angesammelten Forschung, statt diese Aufgabe anderen zu überlassen. Hier steht, was sie geschrieben haben — in einer auch für Nicht-Fachleute verständlichen Sprache.

Das Papier auf einen Blick

Die Frage: Hält eine Methode von 1998 heute noch stand?

Wenn eine wissenschaftliche Methode zum weltweiten Standard wird, besteht das Risiko, dass sie nicht mehr auf die Probe gestellt wird — alle nutzen sie, weil 'es der Standard ist', nicht weil jemand kürzlich überprüft hat, ob sie es zu Recht noch ist. Pereira und Kollegen gehen dieses Risiko direkt an: Der FAO-56 war hauptsächlich anhand von Daten validiert worden, die bis Ende der 1990er Jahre verfügbar waren. Seitdem sind Jahrzehnte zusätzlicher Lysimeter-Netzwerke, Zehntausende Wetterstationen und die Entwicklung der satellitengestützten Fernerkundung zur Schätzung der Evapotranspiration hinzugekommen — Werkzeuge, die es 1998 in ihrer heutigen Form schlicht nicht gab.

Die Frage ist also nicht rhetorisch: Hat die im FAO-56 standardisierte Penman-Monteith-Methode angesichts all dieser neuen Daten dem Vergleich standgehalten, oder hat die spätere Forschung Risse aufgedeckt, die damals nicht sichtbar waren?

Was gemacht wurde: eine systematische Prüfung auf vier Ebenen

Die Autoren gliederten die Überprüfung nach den vier Hauptbeiträgen des ursprünglichen FAO-56 und verglichen jeden mit der späteren Literatur. Erstens: die mit Penman-Monteith berechnete Referenz-ET (ET0), überprüft anhand von Vergleichsstudien aus Dutzenden Klimazonen — vom halbariden Spanien (Berengena und Gavilán, 2005) über China, wo eine einzige Studie 41 Jahre Tagesdaten von 150 nationalen Wetterstationen auswertete (Gong et al., 2006), bis nach Süditalien (Steduto et al., 2003).

Zweitens: der einfache Kulturkoeffizient (Kc), überprüft anhand neuer Studien zu Kulturen, die in der Originalausgabe nicht enthalten waren — von Quinoa bis Teff, von Baumkulturen wie Pfirsich und Zitrus bis zu natürlicher Vegetation in halbariden Regionen. Drittens: der doppelte Kulturkoeffizient-Ansatz (Kc = Kcb + Ke, der die Transpiration der Pflanzen von der direkten Bodenverdunstung trennt), überprüft anhand von Anwendungen bei einjährigen Kulturen, Obstplantagen und Weinbergen. Viertens: die Verfahren für nicht standardmäßige Bedingungen — Wasserstress, Salzgehalt, Mulchen, Mischkulturen.

Was entdeckt wurde: was sich bewährt hat, und der Fehler, den fast alle machen

Das solideste Ergebnis betrifft den Kern der Methode selbst: Die Penman-Monteith-Gleichung für die Referenz-ET zeigte in praktisch jedem in den 17 Jahren nach der Veröffentlichung getesteten Klima eine hervorragende Übereinstimmung mit direkten Messungen. Die ursprüngliche Philosophie — 'Physik ist überall dieselbe', eine physikalisch fundierte Gleichung sollte also unabhängig vom lokalen Klima funktionieren — erwies sich als richtig, nicht nur als Ausgangshypothese.

Der doppelte Kulturkoeffizient (Kcb + Ke) erwies sich als echter Fortschritt gegenüber dem einfachen Kc, besonders bei Baumkulturen und Weinbergen, wo die Variabilität des Blätterdachs den älteren Ansatz ungenau machte — ein Problem, das später durch eine Folgemethode derselben Allen und Pereira (2009) gelöst wurde, basierend auf dem vom Blätterdach beschatteten Bodenanteil.

Der interessanteste Punkt des Papers mit der direktesten praktischen Konsequenz ist jedoch die Unterscheidung zwischen 'Standard'- und 'angepasstem' (oder 'tatsächlichem') Kc. Der Standard-Kc stellt eine Kultur unter optimalen Bedingungen dar — gut bewässert, ohne Stress — und ist derjenige, der mit den in der Methode vorgesehenen Anpassungen von einem Klima auf ein anderes übertragbar ist. Der 'angepasste' Kc hingegen stellt die reale Pflanze dar, oft unter Wasser- oder Salzstress oder suboptimal bewirtschaftet — und ist per Definition NICHT übertragbar: Er hängt von standortspezifischen Bedingungen ab, die sich anderswo nicht wiederholen. Die Autoren sind hier eindeutig: Viel Kritik an der 'schlechten Übertragbarkeit' des Kc entsteht dadurch, dass Kritiker angepasste Kc-Werte aus unterschiedlichen Kontexten vergleichen, nicht Standard-Kc-Werte — ein konzeptioneller Fehler, keine Schwäche der Methode.

Was das praktisch für deinen Garten bedeutet

Die praktische Konsequenz ist einfach zu benennen, aber leicht zu ignorieren: Findet man online einen Kc-Wert für 'Rasen' oder eine bestimmte Hecke, gilt diese Zahl nur, wenn sie eine Pflanze unter optimalen Bedingungen beschreibt — nicht eine Pflanze, die auf dem Originalfoto der Quelle erkennbar unter Trockenstress stand oder in einem Klima mit ganz anderer Luftfeuchtigkeit und Windverhältnissen wuchs. Einen anderswo gemessenen 'angepassten' Kc so zu verwenden, als wäre er ein übertragbarer Standardwert, ist laut der eigenen Rückschau der Methodenautoren die häufigste Ursache falscher Wasserbedarfsschätzungen.

Die zweite praktische Konsequenz betrifft die Qualität der Wetterdaten als Eingabe: Die Überprüfung widmet der Notwendigkeit der Qualitätskontrolle (QA/QC) von Wetterdaten einen ganzen Abschnitt, denn eine physikalisch exakte Gleichung liefert mit schlechten Wetterdaten trotzdem schlechte Ergebnisse — 'garbage in, garbage out' gilt auch für Penman-Monteith. Ein smarter Bewässerungscomputer, der Daten von einer weit entfernten oder schlecht platzierten Wetterstation bezieht, erbt genau diese Einschränkung.

Verbindung zu SprinklerMap

Auch hier gilt dieselbe Offenheit wie im ersten Artikel: SprinklerMap berechnet weder ET noch wendet es Kulturkoeffizienten an — das ist nicht seine Funktion. Aber diese Überprüfung untermauert einen bereits genannten Punkt: Die Autoren der Methode selbst warnen, dass Kulturkoeffizienten lokales Urteilsvermögen erfordern und keine magische Zahl sind, die man kontextlos aus einer Tabelle übernehmen kann. Genau deshalb konzentriert sich das Tool auf das, was es unabhängig von Klima oder Pflanze sicher garantieren kann — gleichmäßige Abdeckung und korrekten Druck pro Zone — und überlässt die Berechnung des Wasserbedarfs (die pflanzen- und kontextspezifisches Urteilsvermögen erfordert) denjenigen, die mit echten lokalen Daten bewässern. Für den praktischen Teil zur Berechnung der Laufzeiten siehe /deBewässerungszeiten nach Bodenart berechnen.

Häufig gestellte Fragen zu dieser FAO-56-Überprüfung

Haben die Autoren ihre Meinung gegenüber 1998 geändert? Nein: Die Überprüfung bestätigt das ursprüngliche Gerüst, statt es zu widerlegen. Die zentrale Botschaft ist, dass die Methode 17 Jahren neuer Forschung standgehalten hat, mit Ergänzungen (doppelter Kc, nicht standardmäßige Bedingungen), die von denselben Autoren nach und nach integriert wurden.

Was wurde als reale Schwächen genannt? Vor allem die Qualität der Eingabe-Wetterdaten, die begrenzte Verfügbarkeit von Kc-Werten für nicht traditionelle Kulturen, und die Anwendungsschwierigkeit bei Obstbäumen und Weinbergen wegen des variablen Blätterdachs (später durch eine Folgemethode adressiert).

Betrifft die Unterscheidung Standard-/angepasster Kc nur die Landwirtschaft oder auch den Hausgarten? Das Prinzip ist identisch: Ein gut bewässerter Rasen hat einen anderen Kc als ein von Trockenheit gestresster Rasen, und nur der erste Wert ist mit Tabellen für andere Klimazonen vergleichbar.

Gibt es noch neuere Überprüfungen? Ja, dieselbe Gruppe (mit weiteren Co-Autoren) veröffentlichte 2021 eine weitere Aktualisierung speziell zu Kulturkoeffizienten für Feldfrüchte — ein möglicher Themenvorschlag für einen künftigen Artikel dieser Reihe.

Kurz zusammengefasst

17 Jahre nach der Veröffentlichung haben die FAO-56-Autoren ihre eigene Methode selbst überprüft, mit dem Ergebnis: Sie hat sich bewährt. Penman-Monteith bleibt überall gültig, wo es getestet wurde, der doppelte Kulturkoeffizient erwies sich als echte Verbesserung, und die identifizierten Schwachstellen betreffen eher die Anwendung (Datenqualität, Verwechslung von Standard- und tatsächlichem Kc) als die Methode selbst. Für alle, die einen Garten bewässern, lautet die nützlichste praktische Erkenntnis genau das: Ein online gefundener Kulturkoeffizient gilt nur, wenn er optimale Bedingungen darstellt — nicht die gestresste Pflanze im Foto daneben.