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Landnutzungskonflikte
Situation und Perspektiven
Dr.-Ing. Rüdiger Schaldach
Center for Environmental Systems Research
Universität Kassel
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Gliederung
1. Ein systemwissenschaftlicher Ansatz zur Beschreibung und Analyse von Landnutzungskonflikten
2. Modelle von Landnutzungssystemen
3. Experiment: Landnutzungsänderungen in Brasilien und deren Auswirkungen auf die Kohlenstoffbilanz von Biokraftstoffen
4. Zusammenfassung
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Landnutzung und Landbedeckung
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Geist and Lambin (2002)
Gründe für Landnutzungskonflikte
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Landnutzungssysteme
[nach Global Land Project (2005)]
Landnutzungssystem
SubsystemMensch
SubsystemUmwelt
En
tsch
eid
un
gs
fin
du
ng
Ök
os
ys
tem
die
ns
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tun
gen
Bevölkerung
Wirtschaft
Gesellschaft
Politik &Planung
Kultur
Technologie
Hydrologie
Vegetation
Böden
Topografie
Atmosphäre
Biogeochemie
Biodiversität
Landnutzung &Management
Umwelt-veränderungen
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(US Global Change Research Program)
Prozesse und Wirkbeziehungen
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Modellbildung und Simulation
• Zielsetzung der Systemwissenschaften
- Vertiefung des Systemverständnisses
- Analyse wie sich das System in Zukunft unter veränderten Rahmenbedingungen verhalten wird
• Modelle sind vereinfachte Abbilder von Systemen
• Sie sind problemorientiert und konzentrieren sich auf wichtige Aspekte für eine bestimmte Fragestellung
• Simulationsexperimente bilden die dynamischen Prozessen in einem System nach
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Szenarioanalyse
MEA (2005)
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• Art und Intensität von Landnutzung
- Warum findet LN statt?
- Wo findet LN statt?
- Wann, mit welcher Rate finden Veränderungen statt?
• Auswirkungen von Landnutzung
- Beeinflussung der Funktionalität von Ökosystemen?
- Emission von Treibhausgasen?
• Strategien einer nachhaltigen Landnutzung
- Nutzung der natürlichen Ressourcen
- Multifunktionalität von Landschaften
Fragestellungen
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Regionale Skala
Lokale Skala(Raster)
Landnutzungs-änderungen
t t+1
Sozioökonomie- Bevölkerung- Nahrung und Energie
Hydrologische und Ökosystemprozesse
Räumliche Modellintegration
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Beispiel: Modellierung von Ernteerträgen:
Empirische Modelle(Liebigfunktion)
Hybride Modelle(Global AEZ)
Prozessorientierte Modelle(EPIC, DAYCENT)
Modellkomplexität
Modellkomplexität
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Modell Skala Anwendungsbeispiele Referenzen
CLUERegional – kontinental
Verschiedene Fallstudien Veldkamp und Fresco (1996)
GEONAMICA Regional Verschiedene Fallstudien Engelen et al. (2000)
IMAGE Global Globale AnalysenAlcamo et al. (1998)Bouwman et al. (2006)
ITE²M Regional Lahn-Dill Kreis, Hessen Frede et al. (2002)
LandSHIFTRegional – global
Hessen, Naher Osten, Brasilien, Afrika
Alcamo und Schaldach (2006)Schaldach et al. (2006)
PLM RegionalPatuxent Einzugsgebiet, USA
Costanza et al. (2002)
SITE RegionalSulawesi, Süd-Indien, Mongolei
Priess et al. (2007a, b)
SYPRIA Regional Southern Yucatan, Mexiko Manson (2006)
Großskalige Modellansätze
Schaldach und Priess (2008)
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Beispiel für ein Modellkonzept
Schaldach and Koch (2009)
LandSHIFT modelling framework
Land-use changemodule
Population
Agriculturalproductionand trade
Socio-economy module
Cli
ma
te s
ce
na
rio
s
GrasslandNPP
Crop yields
Biomassproductivity
Hydrology
Wateravailability
Water stress
Biophysical moduleS
ce
na
rio
s
Time seriesof maps and
statistics
Cropcultivation
+Irrigation
Grazing
Settlement
Land-useactivities
Sta
te v
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• Direkte (DLUC) und indirekte Landnutzungsänderungen (ILUC) durch den Anbau von Zuckerrohr (Ethanol) und Soja (Biodiesel)
• Auswirkungen auf die Kohlenstoffbilanz und damit Nachhaltigkeit von Biokraftstoffen
Experiment: Biokraftstoffe in Brasilien
Lapola et al. (in review)
Ethanol
2003 20200
10
20
30
40
50
60
Pro
du
ctio
n (
x109 li
ters
)+245%
Biodiesel
2003 20200
1
2
3
4
5
Pro
du
ctio
n (
x109 li
ters
)
+794%
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Direkte Landnutzungsänderung
DLUC: 165,300 km2
88% Weideland Energiepflanzen
ILUC: 186,300 km2
65% tropischer Regenwald Weideland
Indirekte Landnutzungsänderung
Räumliche Simulation
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Auswirkungen auf die C-Bilanz
• 59% der Abholzung durch Soja (Biodiesel), 41% durch Zuckerrohr (Ethanol)
• ILUC hat großen Einfluss auf die Kohlenstoffbilanz der Biokraftstoffe
• Erhöhung der Viehbesatzdichte um 6% würde negative Effekte aufheben
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Zusammenfassung
• Das Konzept der Landnutzungssysteme bietet einen methodischen Rahmen zur Beschreibung der Prozesse von LU-Änderungen und Konflikten
• Modelle sind wichtige Werkzeuge zur Systemanalyse und zur Bewertung von Landnutzungskonflikten
• Komplexitätsrad der Modelle sehr unterschiedlich, abhängig von der Fragestellung
• Modelle können einen wertvollen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger Managementstrategien leisten