Die Phänologie (Lehre von den Erscheinungen) befasst sich mit den im jahreszeitlichen Ablauf periodisch auftretenden Erscheinungen der Pflanzen- und Tierwelt, z.B. Blattaustrieb, Blüte und Blattfall, Zugverhalten und Paarungszeit von Vögeln. Phänologische Beobachtungen der Pflanzen erfassen die wiederkehrenden Wachstums- und Entwicklungserscheinungen, also die Eintrittszeiten charakteristischer Entwicklungsstadien (Phasen) der Pflanzen. Aus den Eintrittszeiten phänologischer Phasen kann der Einfluss veränderter Umweltbedingungen, v.a. Änderungen von Witterung und Klima, auf die Vegetationsentwicklung ermittelt werden. Verschiebungen phänologischer Phasen in Abhängigkeit von Temperaturveränderungen sind wissenschaftlich belegt und indizieren die Wirkung von Klimaänderungen in der belebten Natur. Langjährige Datenreihen haben dabei einen hohen Stellenwert.

Vor allem in gemäßigten Klimazonen wie Deutschland ist die Temperatur ausschlaggebend für die zeitliche Abfolge der phänologischen Phasen. Insbesondere die Frühlingsphasen (Vor-, Erst-, Vollfrühling, d.h. das Aufbrechen der Knospen, der Blattentfaltung und der Blüte der Pflanzen) zeichnen sich durch eine starke Korrelation mit der Temperatur aus (maßgeblich ist die Temperatur der einer Entwicklungsphase vorausgehenden 2-3 Monate.); der Eintritt der Herbstphasen dagegen wird von zahlreichen anderen Faktoren (z.B. Niederschlagsmenge im Sommer, Einstrahlung etc.) mitbestimmt.

Verschiebungen der Phasen können Auswirkungen für den Obst- und Weinbau, die Landwirtschaft und den Wald sowie für Lebensgemeinschaften und Arten haben. Denkbar sind veränderte und neue Konkurrenzen und Wechselwirkungen. Zudem bleibt auch bei früherem Blühbeginn infolge wärmerer Frühjahrstemperaturen weiterhin die Gefahr von Spätfrösten z.B. für die Obstblüte bestehen. Je nach Stärke und Andauer der Frostereignisse werden Blüten geschädigt und damit der Fruchtansatz reduziert, so dass nachfolgende Ertragsverluste möglich sind.

Beide Indikatoren sind normiert. Bei einer länderübergreifenden Interpretation sind ergänzend die von Klimamodellen projizierten regionalen Unterschiede der Klimaveränderungen und deren Folgen (z.B. für biologische Vielfalt und Landwirtschaft) zu beachten.

Die aufeinander folgenden 30-jährigen Betrachtungszeiträume überschneiden sich um jeweils 29 Jahre. Dennoch ermöglicht die Auswertung den Verlauf der Veränderung aufzuzeigen. Daten für beide Indikatoren stehen jährlich zur Verfügung.

Bei der Apfelblüte deuten niedrige Werte auf eine Verfrühung und höhere Werte auf eine Verspätung des Eintritts des Vollfrühlings hin. Bei der Vegetationsdauer deuten niedrige Werte auf eine Verkürzung und höhere Werte auf eine Verlängerung der Vegetationsperiode hin.

Als Indikator für den langfristigen Entwicklungsgang der Vegetation, abhängig von den Jahreszeiten, wird der Beginn der Apfelblüte als Anzeiger des Eintritts des Vollfrühlings gewählt. Zusätzlich wird die Veränderung der Dauer der phänologischen Vegetationsperiode abgebildet, erfasst durch die Zeitspanne zwischen dem (relativ frühen) Blühbeginn der Salweide und der Blattverfärbung der Stieleiche als phänologischer Zeiger für den Eintritt des Spätherbstes. Damit ist eine Annäherung an die landwirtschaftliche Vegetationsperiode gegeben.

1) Beginn der Apfelblüte in Tag des Jahres: Berechnung des gleitenden 30-jährigen Mittels

In die Berechnung gehen die Daten der Beobachtungsstationen der Bundesländer ein; daraus werden zunächst die jährlichen Mittelwerte und nachfolgend die 30-jährigen Mittelwerte für die Bundesländer berechnet. Für Deutschland werden die Daten aller Bundesländer herangezogen; daraus wird dann der Mittelwert für den jeweiligen 30-Jahres-Zeitraum berechnet. In der Grafik und Tabelle ist (aus technischen Gründen) jeweils das letzte Jahr der 30-Jahres-Periode angegeben.

2) Dauer der Vegetationsperiode (Kalendertag Blattverfärbung Stieleiche minus Kalendertag Blühbeginn Salweide) in Tagen: Berechnung des gleitenden 30-jährigen Mittels

Zunächst werden die jährlichen Mittelwerte aus den Daten der einzelnen Bundesländer gebildet, für Deutschland aus den Daten aller Bundesländer; daraus wird dann der Mittelwert für den gesamten 30-Jahres-Zeitraum je Bundesland bzw. für Deutschland berechnet. In der Grafik und Tabelle ist (aus technischen Gründen) jeweils das letzte Jahr der 30-Jahres-Periode angegeben.

Die Werte beziehen sich immer auf den gesamten 30-Jahres-Zeitraum. Damit wird verdeutlicht, dass nicht ein Jahr im Fokus steht, sondern ein ganzer Zeitraum. Der Zeitraum von 1961-1990 gilt als Klimanormalperiode und sollte als Vergleichszeitraum beibehalten werden.

Für die Berechnung des Indikators werden die Daten aller Beobachtungsstationen der jeweiligen Bundesländer herangezogen; es werden alle im jeweiligen Jahr zur Verfügung stehenden Daten berücksichtigt.

Datenquelle: Deutscher Wetterdienst DWD; eigene Berechnungen

Die phänologischen Daten werden zentral für das ganze Bundesgebiet durch den Deutschen Wetterdienst (DWD) erhoben. Der DWD unterhält in den alten Bundesländern seit 1951 ein phänologisches Beobachtungsprogramm. Für die neuen Bundesländer liegen seit 1961 entsprechende Daten vor. Daher beginnen die Datenreihen für den Indikator einheitlich ab dem Jahr 1961. Im Jahr 2021 waren in Deutschland 1041 Beobachter aktiv.

Die Bereitstellung der phänologischen Daten erfolgt durch den DWD (Beobachternetz). Auch bei Reduzierung der phänologischen Beobachtungsstationen ist für statistische Auswertungen sicherzustellen, dass weiterhin statistisch belastbare Datengrundlagen zur Verfügung stehen.

Für Rheinland-Pfalz und das Saarland werden andere vom DWD auf diese Bundesländer bezogenen "Produkte" zusammengefasst; zur Vereinheitlichung wird dieses Verfahren auch für phänologische Daten übernommen. Auf Dauer werden deshalb für diesen Indikator nur noch zusammengefasste Daten für Rheinland-Pfalz und das Saarland zur Verfügung stehen.

Weiterhin werden in phänologischen Gärten Vegetationsphasen an genetisch identischen Pflanzen beobachtet, um den Einfluss des Erbgutes auf den Eintritt der Entwicklungsstadien auszuschließen. Zudem werden bestimmte Anforderungen an Lage und Exposition der Versuchsflächen gestellt, um eine bessere Vergleichbarkeit der Beobachtungsergebnisse zu gewährleisten. Internationale Programme sind die „Internationalen Phänologischen Gärten“ (IPG; gegründet 1959). Derzeit existieren 65 aktive Gärten, davon 28 in Deutschland (Stand 2020) und das „Global Phenological Monitoring“ (GPM; erster Garten 1998 gepflanzt in Deuselbach/Hunsrück; derzeit insgesamt 33 Gärten, davon 28 in Deutschland (Stand 2020)). Die IPG dienen der Beobachtung möglicher Folgen des Klimawandels. In den Gärten werden phänologische Phasen wie z.B. Blattfall insbesondere an einheimischen Baum- und Straucharten beobachtet.

Wenn eine repräsentative Anzahl phänologischer Gärten in allen Bundesländern eingerichtet ist und Daten erfasst werden, ist eine Nutzung dieser Beobachtungsergebnisse zu prüfen.