Dittman, E.

Koch, E.

Lipa, W.

Menzel, A.

Nekovar, J.

Vliet, A.J.H., van

Zach, S.

Wageningen Yield 

1 
 
 
COST725 Establishing a European Phenologial Database for Climatological 
Applications: Overview und erste Ergebnisse 
www.cost725.org  
Elisabeth Koch1, Ernst Dittmann2, Wolfgang Lipa1, Annette Menzel3,  
Jiri Nekovar4, Arnold v. Vliet5, Susanne Zach 1 
1 e.koch@zamg.ac.at Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Wien 
2Deutscher Wetterdienst, Offenbach 
3TU München 
4CHMI, Prag 
5Wageningen University 
 
 
 
Stichworte: Phänologie, phänologische Messnetze, Klima-Impact Forschung 
 
 
EINLEITUNG 
 
COST ist eine Forschungsinitiative europäischer Staaten auf dem Gebiet der 
wissenschaftlich-technischen Forschung und steht als Abkürzung für Europäische 
Zusammenarbeit auf dem Gebiet der wissenschaftlichen und technischen Forschung 
(Coopération européenne dans le domaine de la recherche scientifique et technique). COST-
Aktionen fördern wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit auf dem Gebiet der 
vorwettbewerblichen Forschung. Die COST725 – Aktion wurde von 27 von insgesamt 34 
COST-Mitgliedsstaaten unterzeichnet, weiters nimmt JRC von ISPRA teil. Damit ist 
COST725 die zweit-größe derzeit laufende Aktion in der Domäne ESSEM: Earth System 
Science and Environmental Management. 
 
Abbildung 1: COST725 Teilnehmerländer und 
Institutionen  
 
In Europa werden von verschiedenen 
Institutionen wie nationale Wetterdienste, 
Universitäten, NGOs phänologische Beob-
achtungsnetze betrieben und verwaltet. Das 
Beobachtungsprogramm ist unterschiedlich, 
ebenso die Beobachtungsrichtlinien, der 
Datenzugang ist dezentral (Vliet et al., 2003). 
Alle diese Faktoren erschweren eine 
europaweite Forschung auf dem Gebiet der 
Phänologie, die seit etwa 10 Jahren eine neue 
Bedeutung in der Klima-Folgenforschung 
erlangt hat (Defila, 1992, Menzel,1999 
Chmielewski und Rötzer, 2001): Pflanzen 
gelten als wichtiger Bio-Indikator für den 
Klimawandel (Menzel, 2002, Koch und 
Scheifinger, 2004 IPCC 4AR, 2007). 
 
Hauptziel der europaweiten COST Aktion 725 ist es daher, ihrem Namen entsprechend - 
einen europäischen Referenzdatensatz von pflanzen-phänologischen Daten zu aufzubauen, 
der für Klimazwecke allgemein und insbesondere dem Klimamonitoring und dem 
Sichtbarmachen des Klimawandels dient. 
+ JRC 
Ispra 
2 
 
Weitere Ziele beinhalten die Inventarisierung von vorhandenen Beobachtungsnetzen und –
daten, die Harmonisierung der Beobachtungsrichtlinien, die Entwicklung von 
Datenprüfalgorithmen, den Aufbau eines gemeinsamen Datenbank und selbstverständlich 
der wissenschaftliche Nutzen der  Datenbank (Koch et al., 2005) 
COST725 ist daher den Hauptzielen folgend in drei Arbeitsgruppenaufgebaut: Metadaten 
und Geschichte nationaler europäischer phänologischer Netze, die Datenbankgruppe, die 
neben dem Aufbau d er Datenbank und der Entwicklung und Anwendung von Prüfroutinen 
auch für  die Entwicklung von Empfehlungen für die Beobachtungen selbst verantwortlich ist 
und last but not least die Anwendergruppe.  
 
 
ERSTE ERGEBNISSE 
 
METADATEN 
 
 
Abbildung 2: Phänologische 
Beobachtungsstationen  
 
In einem ersten Schritt wurden die 
Metadaten erfasst: die 
Stationsstandorte, das 
Beobachtungsprogramm, die 
Beobachtungsrichtlinien. Neben 
der stark unterschiedlichen Mess-
netzdichte (Abbildung 2) sind 
auch die Beobachtungs-
programme und die Richtlinien 
vielfältig. Es erfolgte daher eine 
einheitliche Klassifizierung der 
Pflanzenphasen entsprechend 
dem BBCH Kode (Meier 1997, 
Bruns und Vliet, 2003), die 
Pflanzen und Phasen für die 
gemeinsame Datenbank wurden 
ausgewählt (Tabelle 1). Die in der 
Datenbank vertretenen phäno-
logischen Phasen sind (BBCH 
Kode): 0, 7, 10, 11, 31, 51, 55, 59, 
60, 61, 65, 69, 75, 81, 85, 86, 87, 
89, 92, 94, 95, 97, sowie Wiesen: 
zu 25% grün, 1. Silage-Schnitt, 
1.Heuschnitt. 
An der Zusammenstellung der 
nationalen Geschichte der 
Phänologie, im besonderen der 
phänologischen Messnetze wird gearbeitet. Alle teilnehmenden Länder sowie einige Länder 
außerhalb von COST725 haben bereits ihre Beiträge fertiggestellt, die Endredaktion steht 
noch aus. Die Herausgabe des Endberichts als COST Publikation ist für Ende 2008 geplant. 
 
 
DATENBANK 
 
Das Hauptkriterium eine Pflanze / Phase in die COST725 Datenbank aufzunehmen war, 
dass sie in möglichst vielen Programmen vertreten sind. Um den Klimabedingungen in den 
3 
Mittelmeergebieten und in Skandinavien Rechnung zu tragen, wurde zusätzlich eine Gruppe 
„northern plants“ und „southern plants“ eingeführt. Entsprechend der Ergebnisse der 
Arbeitsgruppe Metadaten wurden die in Tabelle 1 aufgelisteten Pflanzen für die COST725 
Datenbank ausgewählt.  
 
 
Table 1: Pflanzen in der COST725 Datenbank  
 
native plants  fruit trees  northern plants 
Aesculus hippocastanum  Malus x domestica (early cultivar )  Calluna vulgaris 
Alnus glutinosa  Malus x domestica (late cultivar )  Cornus suecica 
Alopecurus pratensis  Prunus avium (Cerasus avium) (early cultivar )  Epilobium angustifolium 
Ambrosia artemisiifolia  Prunus avium (Cerasus avium) (late cultivar )   Fragaria vesca 
Artemisia vulgaris  Vitis vinifera (cultivar )  Geranium sylvaticum 
Betula pendula (B. verrucosa, B. alba)  Prunus domestica (early cultivar )  Juniperis communis 
Corylus avellana   Prunus domestica (late cultivar )  Vaccinium myrtillus 
Fagus sylvatica   Pyrus communis (early cultivar )  Populus tremula 
Forsythia suspensa   Pyrus communis (late cultivar )   
Picea abies (P.excelsa)  Ribes rubrum   
Quercus robur (Q.peduncula)      
Sambucus nigra   agricultural crops  southern plants 
Dactylis glomerata   Hordeum vulgare (spring, cultivar )  Laurus nobilis 
Tussilago farfara   Hordeum vulgare (winter, cultivar )   Olea europea 
Acer platanoides  Secale cereale (spring, cultivar    Prunus amygdalis/dulcis 
Acer pseudoplatanus  Secale cereale (winter, cultivar )   Rosmarinus officinalis 
Alnus incana  Triticum aestivum (winter, cultivar )   
Anemone nemorosa  Avena sativa (spring, cultivar )   
Betula pubescens  Avena sativa (winter, cultivar )   
Fraxinus excelsior  Beta vulgaris (cultivar )   
Galanthus nivalis  Helianthus annuus (cultivar )   
Larix decidua  Solanum tuberosum (early, cultivar )   
Prunus spinosa  Solanum tuberosum (late, cultivar )   
Robinia pseudoacacia  Zea mays     
Salix caprea  Meadow   
Sorbus aucuparia     
Syringa vulgaris     
Taraxacum officinale     
Tilia cordata     
 
Die Abbildung 3 zeigt die Stationen, die in der COST725 Datenbank mit Stand August 2007 
zu finden sind. Es fällt auch hier wieder die sehr ungleiche Messnetzdichte auf, die sich 
natürlich im Datenbestand widerspiegelt: Der gegenwärtige Datenbestand beläuft sich auf  
7 687 248 Eintragungen insgesamt von 15 Ländern und von 7285 Beobachtungsdaten der 
Internationalen phänologischen Pflanzgärten, die überwältigende Mehrheit der Daten stammt 
aus Deutschland. 
 
Abbildung 3: Stationen in der 
COST725 Datenbank,  
Stand August 2007 
4 
 
Eine Erhebung der Prüfroutinen, die die einzelnen Netzwerkbetreiber anwenden, zeigte 
ebenfalls ein sehr differenziertes Bild (Zust et al., 2006) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
visual control 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
logical control: elimination of rough errors 
 
statistical control: elimination of  
extreme values – outliers 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
spatial control 
 
Most frequent used visual and logical control,  
Less used statistical and spatial control, 
The methods are frequently combined with each 
other, 
Individual  data treatment, needs  of a very 
experienced phenologist  
The importance of exact observation rules and 
training of  phenological observers  
A few countries are in the procedure of 
developing seperate steps of QC procedures         
 
Abbildung 4: Auswertung des Fragebogens über Prüfroutinen und Qualitätskontrollen von 
phänologischen Daten. Teilnehmer 16 Netzbetreiber (Zust und Susnik, 2006) 
 
 
Dem Ziel, Richtlinien für das Monitoring zu verfassen, wurde mit der Publikation “Guidelines 
for plant phenological observations” (Koch et al.) entsprochen. Das Expert Team 2.2 on 
Climate Monitoring including the use of Satellite & Marine Data & Products der WMO / 
WCDMP / WCP nahm diese Richtlinien auf und veröffentlichte sie auf 
http://www.omm.urv.cat/documentation.html. Auch wurde die Rolle der Phänologie als Bio – 
Klima – Indikator dank der Arbeit von COST725 von der Commission for Climatology der 
WMO in ihrer Bedeutung erkannt und phänologische Beobachtungen werden in der dritten 
Ausgabe von „Guide to Climatological Practices“ empfohlen. 
 
 
12
4
0
5
10
15
visual control no visual control
2
1
1
1
11
no statistical control
expected range of phen. dates
data corelation methods
optimal data fitting
outliers detection (3 sigma) 7
2
3
1
3
0
4
8
12
16
20 nothing
contacting the observer
possibility /double
check/idividual/bioclimatological analysis
flag
exclude - separate the data
11
1
1
1
1
1
spatial coherence / isophenas
maps
optimal data fitting
comparable stations
latitude bands
GIS tools
treatment of outliers 
4
3
4
11
1
2
5
no control
comparison of the data
use of climatic models
timing check
corr.-infeasivle dates
corect sequence 
interphase duration
allowed period (constraints)
5 
 
APPLIKATIONEN 
 
Von den zahlreichen Publikationen, die im Rahmen von COST725 verfasst wurden, ist 
Menzel et al. (2006) hervorzuheben: Die COST725 Meta-Analyse verwendete mehr als 
125.000 Beobachtungsreihen verschiedener Phasen, und zwar 542 Pflanzenphasen und 19 
Tierphasen von 21 Ländern der Periode 1971 – 2000. Diese Arbeit findet sich 
zusammengefasst im 4AR des IPCC (2007). 
Hier wurden die phänologischen Zeitreihen systematisch einer Trendanalyse unterzogen um 
die Antwort der Phänologie auf den Klimawandel zu verfolgen und zu quantifizieren.  
Mehr als 100 000 Trends zeigten ein deutliches Signal, dass sich die Frühlings-Phänologie in 
ganz Europa geändert hat: 78% der Blattentfaltung- und Blühphasen verfrühten sich (31% 
signifikant), nur 22% der Phasen verspäteten sich (nur 3% signifikant). Die Fruchtreife war 
am deutlichsten verfrüht (75% früher, 25% sign.; 25% später, 3% sign.)Das Signal von 
landwirtschaftlichen Phasen war generell geringer (57% früher, 13% sign.; 43% später, 6% 
sign.).Die Herbst-Trends, also Blattverfärbung und Blattfall waren nicht so deutlich 
ausgeprägt. 
Frühling und Sommer verfrühten sich in Europa um 2.5 Tage pro Dekade, die mittleren 
Herbsttrends waren annähernd Null mit einer Tendenz zu einer Verspätung bei Betrachtung 
der mittleren Trends der einzelnen Länder. Das räumliche Muster der beobachteten 
Frühlingstrends ist konsistent, sowohl die Pflanzen- als auch die Tierphasen und passen 
zum gemessenen Erwärmungstrend (r = -0.69, P < 0.001).  
Somit findet die regionale Erwärmung in Europa in der Phänologie ihre quantitative 
Entsprechung. 
 
 
 
 
Abbildung 5: Häufigkeitsverteilung von phänologischen Trends (in Tagen/Jahr) über die 
Periode 1971-2000 für 542 Pflanzenarten in 21 Europäischen Ländern (Menzel et al. 2006, 
aus IPCC 4AR, WG II report, 2007) 
 
 
 
ZUSAMMENFASSUNG 
 
Die COST725 Aktion, die 2004 startete und 2009 enden wird, kann nach etwas mehr als der 
halben Laufzeit ein positive Bilanz ziehen. Die Inventarisierung bzw. Metadatensammlung ist 
abgeschlossen, die Aufarbeitung der Geschichte der nationalen phänologischen Netze wird 
bis Ende 2008 fertiggestellt werden. 
Durch die Zusammenarbeit mit der WMO ist es gelungen, der Phänologie auch außerhalb 
Europas wieder einen großen Stellenwert zuzuteilen. Der Eintritt von phänologischen 
Phasen ist wohl der geradlinigste Prozess, die Folgen der Klimaänderung aufzuspüren. 
Die Harmonisierung der Beobachtungsrichtlinien bzw. die Vergleichbarkeit der in den 
verschiedenen Netzen beobachteten phänologischen Phasen ist durch die Anwendung des 
BBCH Kodes gegeben. Die COST725 Datenbank ist noch im Aufbau,die Basis für die  
Entwicklung von Datenprüfalgorithmen ist gelegt.  
Besonders hervorzuheben ist die im IPCC 4AR prominent vertretene Publikation: European 
phenological response to climate change matches the warming pattern (Menzel et al., 2006) 
 
6 
LITERATUR 
 
Bruns E, A J H v (2003) Standardisation of phenological monitoring in Europe. European 
Phenology Network, Wageningen University and Deutscher Wetterdienst, 79 Seiten 
Chmielewski F.-M, Rötzer T (2001) Response of tree phenology to climate change across 
Europe. Agric.For.Meteorol. 108, 101-112 
Defila C (1992): Pflanzenphänologischer Kalender ausgewählter Stationen in der Schweiz. 
Klimatologie der Schweiz, Heft 30/L, Hrg. Schweizerische Meteorologische Anstalt 
IPCC 4AR, WGII (2007): Assessment of observed changes and responses in natural and 
managed systems Chapter 1 Assessment of observed changes and responses in natural 
and managed systems,Box 1.3. Phenological responses to climate in Europe: the COST725 
project (page 113) 
Koch E, Scheifinger H (2004): Phenology as biological indicator for a warming Europe. World 
Resource Review Vol 16, No 2 
Koch E., Dittmann E., Lipa W, Menzel A, Nekovar J, Vliet, A J H v (2005): COST 725 
Establishing a European phenological data platform for climatological purposes. Annalen der 
Meteorologie 41, Vl 2, DWD, 2005 
Koch E, Bruns E, Chmielewski F M, Defila C, Lipa W, Menze A (2007) Guidelines for plant 
phenological observations. http://www.omm.urv.cat/documentation.html 
Meier U (1997); Growth stages of Mono- and Dicotyledonous Plants / Entwicklungsstadien 
mono- und dikotyler Pflanzen. BBCH Monograph. Blackwell Wissenschafts- Verlag Berlin 
Wien 1997 
Menzel A, Fabian P (1999): Growing season extended in Europe. Nature 397, 659 
Menzel A (2002): Phenology: Its importance to the global change community. An editorial 
comment. Climatic Change 54, pp. 379–385. 
Menzel, A, T. H. Sparks, N. Estrella, E. Koch, A. Aasa, R. Ahas, K. Alm-Kübler, P. Bissolli, O. 
Braslavská, A. Briede, F. M. Chmielewski, Z. Crepinsek, Y. Curnel, Å. Dahl, C. Defila, A. 
Donnelly, Y. Filella, K. Jatczak, F. Måge, A. Mestre, Ø. Nordli, J. Peñuelas, P. Pirinen, V. 
Remisová, H. Scheifinger, M. Striz, A. Susnik, F.-E. Wielgolaski, A. v. Vliet, S. Zach, A. Zust 
(2006): European phenological response to climate change matches the warming pattern, 
Global Change Biology 12 
Vliet A J H v, Braun P, Bruns E, Clevers J, Estreguil C, Felchsig M, Grood R S d, Grutters M, 
Harrewijn J, Jeanneret F, Martens P, Menne B, Menzel A, Sparks T (2003): European 
Phenology Network, Nature´s Calendar on the move. Wageningen University, 64 Seiten 
Zust A,Susnik A, Habiè B (2006): Data Quality Control Procedures within the Common 
European Phenological Data Platform COST 725. Proceedings of the EMS 2006, Ljubljana  
Zust A, Susnik A (2006): Data Quality control Procedures within the common European 
Phenological Data Platform. COST725. 
http://topshare.wur.nl/publicfiles/75140_1_quality%20control-survey-questinaire-cost725.ppt 


COST 725 Establishing a european phenological database for climatological applications: overview und erste Ergebnisse

Kurzfassungen der Meteorologentagung DACH,
Vol. 1, DACH2007-A-00098, 2007
Meteorologentagung DACH 2007
© Author(s) 2007
COST725 Establishing a European Phenologial
Database for Climatological Applications: Overview
und erste Ergebnisse
E. Koch (1), E. Dittmann (2), W. Lipa (1), A. Menzel (3), J. Nekovar (4), A.v.Vliet
(5)
(1) Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Wien (e.koch@zamg.ac.at) (2) DWD,
Offenbach/Main, (3) TU München, (4) Czech Hydro Meteorological Institute, (5) Wageningen
University
Hauptziel der europaweiten COST Aktion 725, die 2004 gestartet wurde und eine
Laufzeit von fünf Jahren besitzt, ist - ihrem Namen folgend - einen europäischen
Referenzdatensatz von pflanzen-phänologischen Daten zu aufzubauen, der für Kli-
mazwecke allgemein insbesondere dem Klimamonitoring und dem Sichtbarmachen
des Klimawandels dient. Weitere Ziele beinhalten die Harmonisierung der Beobach-
tungsrichtlinien: Entwicklung von Empfehlungen für das Beobachten, Datensammeln,
Entwicklung von Datenprüfalgorithmen und für den Aufbau eines Datenarchivs aber
auch für die Veröffentlichung der Daten und selbstverständlich der wissenschaftliche
Nutzen der Datenbank. COST725 ist in drei Arbeitsgruppenaufgebaut: Metadaten -
Geschichte nationaler europäischer phänologischer Netze, dann die Datenbankgruppe,
die für das Sammeln, Prüfen der Beobachtungsdaten selbst sowie für die Datenprüfung
und die Entwicklung von Empfehlungen für die Beobachtungen selbst verantwortlich
ist und last but not lest die Anwendergruppe. Hier sollen mit der von der Arbeits-
gruppe 2 aufgebauten Datenbank unter anderem europaweite phänologische Karten
entwickelt werden.


COST725 Establishing a European Phenologial Database for Climatological Applications: Overview und erste Ergebnisse

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COST 725 Establishing a european phenological database for climatological applications: overview und erste Ergebnisse

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