Szenarien und Modelle (Ziel 3c) Prof. Dr. Katrin Böhning-Gaese

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1 Szenarien und Modelle (Ziel 3c) Prof. Dr. Katrin Böhning-Gaese Biodiversität und Klima Forschungszentrum Frankfurt Goethe Universität Frankfurt

2 Biodiversität

3 Treibende Faktoren

4 State of biodiversity Monitoring, Szenarien und Projektionen in die Zukunft Monitoring (observation) Scenario analysis (projections) Conservation planning Past Present Time Future

5 Monitoring, Szenarien und Projektionen in die Zukunft Butchart et al Science

6 Monitoring, Szenarien und Projektionen in die Zukunft Beispiel: Klimawandel-Szenarien

7 Monitoring, Szenarien und Projektionen in die Zukunft Framework Fig. 1: Overview of methods and models commonly used for constructing biodiversity scenarios Pereira et al. (2010) Science

8 Biodiversitätsdaten GEO-BON Hoffmann et al Science 330:

9 Maße für Biodiversitätsveränderungen SCBD 2010 Global Biodiversity Outlook 3

10 Biodiversitätsszenarien Fig. 2: Comparison of recent and distant past extinction rates with rates at which species are committed to extinction during the 21st century. Pereira et al Science

11 Biodiversitätsmodelle Dynamic global vegetation models Species distribution models Integrated assessment models

12 Initial scoping for fast-track assessment of scenarios and modelling of biodiversity and ecosystem services Aufgabenbereich Erarbeitung von Grundlagen für Verwendung von Szenarien und Modellen 1. Szenarien für sozio-ökonomische Entwicklung (z.b. Bevölkerungswachstum) und politische Handlungsoptionen (z.b. Reduzierung des CO 2 Ausstoßes) 2. Modellierung des Einflusses direkter treibender Faktoren auf Biodiversität und Ökosystemfunktionen (z.b. Klimawandel, Landnutzungswandel) 3. Modellierung der Veränderungen in der Biodiversität (z.b. Aussterberate, Abundanz, Verbreitungsgebiete, Biome) 4. Modellierung der Folgen von Biodiversitätsveränderungen für Ökosystemleistungen (z.b. Produktivität, Kohlenstoffspeicherung, kulturelle Werte)

13 Initial scoping for fast-track assessment of scenarios and modelling of biodiversity and ecosystem services Aufgabenbereich Erarbeitung von Grundlagen für Verwendung von Szenarien und Modellen 5. Feedback zwischen Biodiversität, Ökosystemleistungen, Mensch und Politik in Szenarien und Modellen 6. Vergleich und Vergleichbarkeit zwischen Szenarien und Modellen 7. Capacity Building für die Entwicklung, Nutzung und Interpretation von Szenarien und Modellen 8. Nutzung von Szenarien und Modellen in Entscheidungsprozessen und in der Kommunikation

14 Initial scoping for fast-track assessment of scenarios and modelling of biodiversity and ecosystem services Herausforderungen 1. Vergleichbarkeit zwischen Assessments gewährleisten (insbesondere zwischen verschiedenen räumlichen Skalen) 2. Hoher Qualitätsstandard 3. Bessere Quantifizierung der Uncertainty 4. Besseres Verständnis der Verbindung Biodiversität - Ökosystemleistungen - menschliches Wohlergehen 5. Höhere Politikrelevanz der Szenarien und Modelle

15 Qualität der Modelle: Species distribution models Neuntöter Araújo & Rahbek Science 2006 Observed 1970 Modelled 1970 Modelliert 1990er Beobachtet 1990er Araújo & Rahbek Science 2006

16 Qualität der Modelle: Species distribution models Neuntöter Observed 1970 Modelled 1970 Modelled 1990 Beobachtet 1990er Araújo & Rahbek Science 2006

17 Qualität der Modelle: Species distribution models Neuntöter Observed 1970 Modelled 1970 Modelled 1990 Observed 1990 Araújo & Rahbek Science 2006

18 Was fehlt in Species Distribution Models Was fehlt in (statistischen) Species Distribution Models? 1. Multiple treibende Faktoren und ihre Interaktionen, z.b. Landnutzung 2. Biotische Interaktionen 3. (Meta-)Populationsdynamik 4. Ausbreitung 5. Anpassung 6. e.g. Thuiller et al. Persp Plant Ecol Evol Syst 2008,

19 Species Distribution Models mit Habitatwahl Nur Klimafaktoren Klima und Landnutzung als Faktoren Zippammer(Emberiza cia) Trautmann, Böhning-Gaese, Laube Badeck, Schwager, in preparation

20 Artenreichtumsmodelle mit/ohne biotische Interaktionen Welche Faktoren bestimmen Artenreichtum von Vögeln? Alle Vogelarten Obligate Früchtefresser Artenreichtum Ficus Kissling, Rahbek, Böhning-Gaese, Proc. Royal Soc. London B 2007

21 Artenreichtumsmodelle mit/ohne biotische Interaktionen Klimafaktoren oder Bäume? r² = 0.735, model fit: NFI = Frugiv Prec Kissling, Rahbek, Böhning-Gaese, Proc. Royal Soc. London B 2007

22 Artenreichtumsmodelle mit/ohne biotische Interaktionen Klimafaktoren oder Bäume? r² = 0.808, model fit: NFI = Ficus Frugiv Prec Kissling, Rahbek, Böhning-Gaese, Proc. Royal Soc. London B 2007

23 Artenreichtumsmodelle mit/ohne biotische Interaktionen Projizierter Artenreichtum von Vögeln in Kenia hängt von Veränderung in Baumartenreichtum ab Vögel-Bäume-Klima Modell Vögel-Klima- Modell Bäume reagieren sofort Bäume reagieren nicht Kissling, et al., Böhning-Gaese Phil. Trans. Royal Soc. B 2010

24 Bedarf: Entwicklung von Standards für Biodiversitätsmodelle Standards/ Best practice für Szenarien und Biodiversitätsmodelle: 1. Einigung auf Szenarien 2. Einigung auf Standards für Biodiversitätsdatensätze 3. Einigung auf Biodiversitätsvariablen (z.b. Aussterberate, Abundanz, Verbreitungsgebiete, Artenreichtum) 4. Einigung auf Standards für Biodiversitätsmodelle 5. Vergleich Vorhersagen verschiedener Modelle untereinander, Modelle mit Daten, Forecasting und Hind-casting [Initiativen: z.b. EU COST Action: Harmonizing Global Biodiversity Modelling]

25 Expertise in Deutschland vorhanden - Expertise von Bio- und Geowissenschaftlern, Empirikern, Statistikern und Modellierern in Deutschland vorhanden - Species distribution models z.b. Kühn, Schweiger (UFZ); Böhning-Gaese, Fritz, Hof (BiK-F); Rödder (Museum König); Rödel (MfN); Kreft (Uni Göttingen); Brandl (Uni Marburg)) - Dynamische globale Vegetationsmodelle DGVM, z.b. Hickler, Scheiter (BiK-F); Wirth (idiv); Lucht (PIK) - Methodenentwicklung Modellierung z.b. Schurr (Uni Hohenheim) Dormann, Hartig (Uni Freiburg); O Hara (BiK-F); Jeltsch (Uni Potsdam); Grimm (UFZ); Schröder (Uni Braunschweig) Finanzierung durch großvolumiges Förderprogramm

26 Echter Vogel

27 Echter Vogel Modellierter Vogel