Simulation von dynamischen Rückkoppelungen zwischen Wald und seinen BewirtschafterInnen unter sich wandelnden Klimabedingungen

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Erika Armbruster
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1 Simulation von dynamischen Rückkoppelungen zwischen Wald und seinen BewirtschafterInnen unter sich wandelnden Klimabedingungen Rupert Seidl und Werner Rammer Institut für Waldbau 1

ACRP Call, Projektnummer: B286198 Laufzeit 03/2013

2 Das Projekt MOCCA: Agent-based MOdeling of Climate Change Adaptation in forest management 5. ACRP Call, Projektnummer: B Laufzeit 03/ /2015 (28 Monate) Ressourcen Gefördert: 94 k, gesamt: 180 k

3 Ausgangslage und Motivation Ökosystemleistungen des Waldes Biodiversität C-Speicherung Holz Erholung Trinkwasser Schutz vor Naturgefahren 3

4 rep. forest area rep. forest area Ausgangslage und Motivation Klima-Vulnerabilität von Ökosystemleistungen des Waldes Biodiversität 100% 80% 100% Klima-Vulnerabilität Holz Erholung Trinkwasser 80% C-Speicherung 60% 60% 40% 40% 20% 20% Schutz vor Schutz 0% vor Naturgefahren Naturgefahren low medium high gering mittel hoch 4

5 Ausgangslage und Motivation Analysemethodik Klimawandel Ökosystem Ökosystemleistungen 5

6 Ausgangslage und Motivation Analysemethodik Klimaszenarien Ökosystemmodell Ökosystemleistungen 6

7 Ausgangslage und Motivation Analysemethodik Klimaszenarien Vergangene Bewirtschaftung Ökosystemmodell Zukünftige Bewirtschaftung Ökosystemleistungen 7

8 Vorrat [m³/ha] Ausgangslage und Motivation Analysemethodik Klimaszenarien A priori definierte alternative Strategien Vergangene Bewirtschaftung Ökosystemmodell BAU CCF Conv ersion do nothing Ökosystemleistungen 8

9 Vorrat [m³/ha] Ausgangslage und Motivation Analysemethodik - Limitierungen A priori definierte alternative Strategien BAU CCF Conv ersion do nothing

10 Vorrat [m³/ha] Ausgangslage und Motivation Analysemethodik - Limitierungen A priori definierte alternative Strategien BAU CCF Conv ersion do nothing

11 Vorrat [m³/ha] Ausgangslage und Motivation Klimaszenarien A priori definierte alternative Strategien Vergangene Bewirtschaftung Ökosystemmodell BAU CCF Conv ersion do nothing Ökosystemleistungen 11

12 Ausgangslage und Motivation 12

13 Zielsetzung, allgemein Simulation von dynamischen Interaktionen zwischen Mensch und Ökosystem unter sich ändernden Klimabedingungen Simulationsmodell Klimaszenarien Mensch Ökosystem Ökosystemleistungen 13

14 Zielsetzungen (1) Simulation von dynamischen Interaktionen zwischen Mensch und Ökosystem unter sich ändernden Klimabedingungen Rammer et al. Klimatag 2015, V25 Klimaszenarien Wie sensitiv reagieren BewirtschafterInnen auf Änderungen im Ökosystem? Mensch Ökosystem Ökosystemleistungen 14

15 Zielsetzungen (2) Simulation von dynamischen Interaktionen zwischen Mensch und Ökosystem unter sich ändernden Klimabedingungen Vigl et al. ongoing Klimaszenarien Mensch Ökosystem Alternative Durchforstungskonzepte als Instrument der Klimaanpassung Ökosystemleistungen 15

16 Zielsetzungen (3) Simulation von dynamischen Interaktionen zwischen Mensch und Ökosystem unter sich ändernden Klimabedingungen Simulationsmodell Klimaszenarien Entwicklung eines agenten-basierten Modells der adaptiven Waldbewirtschaftung und Implementierung in ein bestehendes Waldlandschaftsmodell Ökosystemleistungen 16

Methoden (1): Ökosystemdynamik iland: the individual-based forest landscape and disturbance model Prozess-orientiert robuste Abschätzung von Klimafolgen Hohe räumliche und zeitliche Auflösung

17 Methoden (1): Ökosystemdynamik iland: the individual-based forest landscape and disturbance model Prozess-orientiert robuste Abschätzung von Klimafolgen Hohe räumliche und zeitliche Auflösung detaillierte Abbildung von Management Bereits eingehend evaluiert Österreich, NW der USA, Südschweden, Thüringen Baumhöhe 80m 0m Seidl et al. (2012a, Ecol. Model.) Seidl et al. (2012b, Ecosystems) Seidl et al. (2014a, Env. Model. 17 Softw.)

18 Methoden (1): Ökosystemdynamik iland: the individual-based forest landscape and disturbance model Prozess-orientiert robuste Abschätzung von Klimafolgen Hohe räumliche und zeitliche Auflösung detaillierte Abbildung von Management Bereits eingehend evaluiert Österreich, NW der USA, Südschweden, Thüringen Baumhöhe 80m m Seidl et al. (2012a, Ecol. Model.) Seidl et al. (2012b, Ecosystems) Seidl et al. (2014a, Env. Model. 18 Softw.)

19 Methoden (2): adaptive BewirtschafterInnen Agentenbasierte Modellierung Autonome Bewirtschaftungsentscheidungen basierend auf (i) Wahrnehmung der Umwelt, (ii) Bibliothek an Bewirtschaftungsoptionen und (iii) Vorstellungen und Überzeugungen Passive (reaktive) sowie (pro)aktive Anpassung der Bewirtschaftung möglich (je nach Agententyp, Art der Umweltänderung) Zwei Entscheidungsebenen: Bestand, Bewirtschaftungseinheit Offene Architektur Agenten verschiedenen Komplexitätsgrads implementierbar (javascript interface) Rammer und Seidl, submitted 19

20 Anwendung: Studiendesign Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich 30 BewirtschafterInnen Ziel: nachhaltige Holzproduktion gleiche Umweltbedingungen für alle BewirtschafterInnen Ausgangssituation: Normalwald Passive Anpassung an Änderungen im Ökosystem 20

21 Autonome Anpassung Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Reagieren die BewirtschafterInnen autonom auf eine graduelle Änderung im Ökosystem (ausgelöst durch ein Fortschreiten des Klimawandels)? Rammer und Seidl, submitted 21

22 Autonome Anpassung Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Reagieren die BewirtschafterInnen autonom auf eine graduelle Änderung im Ökosystem (ausgelöst durch ein Fortschreiten des Klimawandels)? Rammer und Seidl, submitted 22

23 Ergebnisse (1) Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Simulierte BewirtschafterInnen sind in der Lage sich autonom an dynamisch ändernde Umweltbedingungen anzupassen. Passive Anpassung reicht nicht aus, um das Vorratsniveau in der Landschaft zu stabilisieren ( steigendes Risiko) 23

24 Anwendung: Studiendesign Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich 30 BewirtschafterInnen Ziel: nachhaltige Holzproduktion gleiche Umweltbedingungen für alle BewirtschafterInnen Ausgangssituation: Normalwald Passive und aktive Anpassung an Änderungen im Ökosystem 24

Individuelle Anpassungsentscheidungen Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Was ist der Effekt von individuell unterschiedlichen Anpassungsentscheidungen von

25 Individuelle Anpassungsentscheidungen Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Was ist der Effekt von individuell unterschiedlichen Anpassungsentscheidungen von BewirtschafterInnen auf der Landschaft (hier: Verkürzung der Umtriebszeit zur Abfederung der Vorratssteigerung)? Alle BewirtschafterInnen reagieren gleich BewirtschafterInnen reagieren individuell Rammer und Seidl, submitted 25

26 Ergebnisse (2) Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Proaktive Anpassungsentscheidungen sind notwendig um die Vorratsentwicklung zu stabilisieren Individuelle Anpassungsentscheidungen von BewirtschafterInnen in der Simulation führen zu realistischeren Trajektorien der Waldentwicklung über die Zeit 26

Heterogenität durch individuelle Anpassung Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Was ist der Effekt von individuell unterschiedlichen Anpassungsentscheidungen von

27 Heterogenität durch individuelle Anpassung Simulationen für eine 1170 ha Bergwaldlandschaft in Österreich Was ist der Effekt von individuell unterschiedlichen Anpassungsentscheidungen von BewirtschafterInnen auf der Landschaft (hier: Verkürzung der Umtriebszeit zur Abfederung der Vorratssteigerung)? Alle BewirtschafterInnen reagieren gleich BewirtschafterInnen reagieren individuell Vorrat (m³ ha -1 ) Rammer und Seidl, submitted 27

28 Projektoutputs Gekoppeltes Mensch Umwelt Simulationsmodell für Waldlandschaften Open source (GP Lizenz) Code und Executable downloadbar: Tiefgehende Dokumentation (>110 Wiki-Seiten, Bug Tracker, )

29 Projektoutputs 29

Projektoutputs Gekoppeltes Mensch Umwelt Simulationsmodell für Waldlandschaften Open source (GP Lizenz) Code und Executable downloadbar: http://iland.

30 Projektoutputs Gekoppeltes Mensch Umwelt Simulationsmodell für Waldlandschaften Open source (GP Lizenz) Code und Executable downloadbar: Tiefgehende Dokumentation (>110 Wiki-Seiten, Bug Tracker, ) Peer-reviewte Publikationen: 2 in Review (GEC, Ambio), 1 in Ausarbeitung

31 Danke für die Aufmerksamkeit! 31

32 Vorrat [m³/ha] Ausgangslage und Motivation Analysemethodik - Limitierungen A priori definierte alternative Strategien BAU CCF Conv ersion do nothing

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