Landnutzungskonflikte

Situation und Perspektiven

Dr.-Ing. Rüdiger Schaldach

Center for Environmental Systems Research

Universität Kassel

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

Landnutzung und Landbedeckung

Geist and Lambin (2002)

Gründe für Landnutzungskonflikte

Landnutzungssysteme

[nach Global Land Project (2005)]

Landnutzungssystem

SubsystemMensch

SubsystemUmwelt

En

tsch

eid

un

gs

fin

du

ng

Ök

os

ys

tem

die

ns

tleis

tun

gen

Bevölkerung

Wirtschaft

Gesellschaft

Politik &Planung

Kultur

Technologie

Hydrologie

Vegetation

Böden

Topografie

Atmosphäre

Biogeochemie

Biodiversität

Landnutzung &Management

Umwelt-veränderungen

(US Global Change Research Program)

Prozesse und Wirkbeziehungen

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

Szenarioanalyse

MEA (2005)

• 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

Regionale Skala

Lokale Skala(Raster)

Landnutzungs-änderungen

t t+1

Sozioökonomie- Bevölkerung- Nahrung und Energie

Hydrologische und Ökosystemprozesse

Räumliche Modellintegration

Beispiel: Modellierung von Ernteerträgen:

Empirische Modelle(Liebigfunktion)

Hybride Modelle(Global AEZ)

Prozessorientierte Modelle(EPIC, DAYCENT)

Modellkomplexität

Modellkomplexität

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)

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

aria

ble

sS

tate

var

iab

les

• 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%

Direkte Landnutzungsänderung

DLUC: 165,300 km2

88% Weideland Energiepflanzen

ILUC: 186,300 km2

65% tropischer Regenwald Weideland

Indirekte Landnutzungsänderung

Räumliche Simulation

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

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