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20. Systemwissenschaftliches Kolloquium

Wintersemester 2013/14

Das Kolloquium findet nur im Wintersemester jeweils Mittwochs 16:15 - 18:00 Uhr im Institut für Umweltsystemforschung, Barbarastr. 12, Raum 66/E01 statt.

Hinweis für Studierende:

Nach Absprache mit Frau Prof. Dr. C. Pahl-Wostl können Studierende bei regelmäßiger Teilnahme sowie einem schriftlichen Bericht über einen der Vorträge und das betreffende Arbeitsgebiet einen benoteten Nachweisschein über 3 Leistungspunkte bekommen. Im Zwei-Fächer-Bachelor-Studiengang Umweltsystemwissenschaft können 2 weitere Leistungspunkte im Professionalisierungsbereich erworben werden.

Programmübersicht

30.10.2013
Dr. Bettina Blümling, Universität Wageningen
Determinants for a sustained operation of biogas infrastructural systems.

13.11.2013 (Hörsaal 66/E33)
Prof. Dr. Stefanie Engel, ETH Zürich
Designing payments for environmental services – An overview.

20.11.2013
Prof. Dr. Claudia Binder, Universität München
Challenges in inter- and transdisciplinary research: the example of pesticide management in Colombia, SA.

27.11.2013 (16:00 Uhr)
Dr. Louis Meuleman, Institute of Advanced Sustainability Studies Potsdam
System theory and governance: the emergence of governance of governance or 'metagovernance'.

04.12.2013
Prof. Dr. Gordon Pipa, Universität Osnabrück
Self-organized reservoir computing.

11.12.2013
Prof. Dr. Agostino Merico, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie
A statistical mechanics approach to the problem of sustainability.

08.01.2014
Prof. Dr. Gabriele Broll, Universität Osnabrück
Nachhaltiges Landmanagement im Westsibirischen Getreidegürtel.

15.01.2014
Dr. Martina Flörke, Universität Kassel
Globale Modellierung von Wasserressourcen und Wasserqualität.

22.01.2014
Dr. Christiane Zarfl, Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei Berlin
Energieerzeugung durch Wasserkraft – eine bewährte Methode für die Zukunft weltweit?

05.02.2014
Prof. Dr. Maria Máñez, Helmholtz Center Geesthacht
Multi-stakeholder Partnerships for Disaster Management.

12.02.2014
Prof. Dr. Manfred Lange, The Cyprus Institute
Wasser- und atmosphärischer Spurenstoffhaushalt in einem Wassereinzugsgebiet auf Zypern im Rahmen des TERENO-MED Programms.

Kurzfassung der Vorträge

30.10.2013
Dr. Bettina Blümling, Universität Wageningen

Determinants for a sustained operation of biogas infrastructural

In Asia as well as in Europe, biogas has received a lot of support by national governments, who are promoting it as a decentralized form of energy provisioning that will support a shift towards a more sustainable and low carbon energy supply. A variety of biogas systems exist, from household-based systems to large-scale agro-industrial systems, embedded in a variety of socio-economic contexts, using different kinds of fuel stock, and being managed by different kinds of actors. At first sight, little communalities exist between an Italian farm business, feeding electricity to a grid from its gasification of energy crops, and a Chinese farm household that uses the manure of 2-3 pigs for biogas as a domestic cooking fuel. In this presentation, a framework of analysis is presented that takes the infrastructural system as the basic unit of an analysis of the determinants for a sustained operation of biogas infrastructural systems, across different socio-economic contexts. The framework will furthermore be applied to different cases of biogas development in Europe and Asia, out of which generalizable conclusions can be drawn for the conditions of biogas promotion in these contexts. A further step in this research will be the operationalization of this framework into an Agent-Based Model.

13.11.2013 (Raum 66/E33)
Prof. Dr. Stefanie Engel, ETH Zürich

Designing payments for environmental services – An overview

Payments for environmental services are increasingly applied as incentive mechanisms to address ecosystem service degradation. Yet, to fulfill its potential, PES programs need to be carefully designed in a context-specific manner. Experience with existing PES programs as well as conceptual contributions from the scientific literature can provide important lessons for PES design. Who pays which amount for what in which form and to whom? Following these questions, the presentation reviews selected issues arising in PES design. A particular focus is put on designing payments across space, across time and across group members, as well as on PES design in contexts of weak property rights. The presentation closes with an outlook on future research directions.

20.11.2013
Prof. Dr. Claudia Binder, Universität München

Challenges in inter- and transdisciplinary research: the example of pesticide management in Colombia, SA

Inter- and transdisciplinary research encompasses a series of issues which have to be considered in order to provide meaningful results. Which time and spatial scales allow for integrating between social science and natural science results? When should stakeholders be involved in the research process and what is their role? To which extent might which types of models support the interaction between science and laymen?
I will discuss the above questions using the case of pesticide management in Colombia, SA. The inter- and transdisciplinary project involved several disciplines such as system sciences, geography, sociology and hydrology. It applied methods as qualitative interviews, system dynamics, and spatially-explicit pesticide flow modeling. The main final result was an integrative modeling tool which allows for analyzing the impact of policy on the use of pesticides and the related health and environmental impact.

27.11.2013
Dr. Louis Meuleman, IASS Potsdam

System theory and governance: the emergence of governance of governance or 'metagovernance'

The discovery – or construction? – of analogies between natural and social systems, e.g. in terms of complexity and unpredictability and the hunch that natural science causalities could also work in social systems, have influenced governance theory. System thinking has contributed much to the analysis of what goes wrong all the time when governments or their agencies apply 'good governance' or other pre-fabricated 'best practice' approaches to solving societal problems. If we consider societies as systems in which values play an important role, we can distinguish three basic styles of governance – hierarchical, network and market governance - which are based on different value sets and usually appear in combinations. The problem is that the three governance subsystems can easily undermine each other. Metagovernance is an approach aiming at designing and managing governance style combinations which are situationally suitable and are not inherently undermining.

The lecture will address the 'emergence' rather than 'invention' of metagovernance, the emotional charge of the concept (because it deals with values), and the future place of metagovernance in public management, civil society and business development, with a focus on the great challenge of our time: how to develop an inclusive and green economy that halts the destruction of natural resources, of ecosystem services and of climate stability.

11.12.2013
Prof. Dr. Agostino Merico, Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie

A statistical mechanics approach to the problem of sustainability.

Despite a long history of research on the dynamics of ecological systems and resource managements, there are still major uncertainties about how to best manage the effects of humans on the environment and the associated feedbacks. The central problem is that both natural and socioeconomic systems are complex adaptive entities characterized by multiple outcomes and by the potential for regime shifts. In such systems, scaling from the microscopic to the macroscopic is essential for understanding the drivers of the observed patterns and the conflicts that arise between the interests of individuals and the collective good. Similarly to thermodynamic theory, which assumes that the state of a complex system can be characterised by a finite set of macroscopic properties, in this lecture I will present a modelling approach based on certain macroscopic features (i.e. traits such as cooperation) of social-ecological systems. The model is constructed by incorporating principles derived from adaptation and evolutionary biology to produce parameterizations of community behaviour, thus leading to the description of communities or ecosystems as single adaptive entities.

15.01.2014
Prof. Dr. Martina Flörke, Universität Kassel

Globale Modellierung von Wasserressourcen und Wasserqualität.

Die Abbildung des globalen terrestrischen Wasserkreislaufs beinhaltet die Abschätzung von Wasserverfügbarkeit und Wassernutzung. Folglich lassen sich die Auswirkungen des Klimawandels sowie sozio-ökonomisch und technologisch getriebene Veränderungen darstellen und bewerten. Auf globaler Skala liegen bisher nur wenige Informationen bezüglich Wasserqualität vor. Um das Verständnis und die Wirkzusammenhänge des globalen Wandels auf die Wasserqualität zu erweitern und untersuchen zu können, ist die Entwicklung eines großskaligen Wasserqualitätsmodells von Bedeutung. Somit können „hotspot-Regionen“ nicht nur hinsichtlich Wasserknappheit sondern auch hinsichtlich schlechter Wasserqualität identifiziert werden, die eine Gefahr für die menschliche Gesundheit und Ernährungssicherheit darstellen.
Um Forschungsfragen aus dem Themenbereich „globale Wasserressourcen“ beantworten zu können, wird am Center for Environmental Systems Research (CESR) mit einem Satz von innovativen globalen Computermodellen gearbeitet, die von wissenschaftlichen Mitarbeitern entwickelt wurden und kontinuierlich weiterentwickelt werden: (i) das hochaufgelöste hydrologische Modell WaterGAP3 simuliert den terrestrischen Wasserkreislauf mit einer geografischen Auflösung von 5 x 5 Bogenminuten (9 x 9 km am Äquator); (ii) die fünf globalen Sub-Modelle zur Berechnung von Wasserentnahmen, Wasserkonsum und return flows für die Sektoren Haushalte, verarbeitende Industrie, thermische Elektrizitätsproduktion, Bewässerung und Viehhaltung; (iii) das globale Wasserqualitätsmodell WorldQual.
Im Rahmen des Vortrages wird das Modeling Framework WaterGAP3 vorgestellt und erläutert, sowie konkrete Anwendungsbeispiele präsentiert.

22.01.2014
Dr. Christiane Zarfl, IGB Berlin

Energieerzeugung durch Wasserkraft – eine bewährte Methode für die Zukunft weltweit?

Klimawandel, die daraus resultierenden politischen Diskussionen über Wege zur Reduktion von Treibhausgasemissionen, der global ansteigende Energiebedarf und die begrenzte Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen heizen die Suche nach erneuerbaren Energiequellen an. Eine der bewährtesten Methoden zur Energieerzeugung basiert auf dem Bau von Wasserkraftdämmen. Obwohl die sozialen und ökologischen Konsequenzen breit diskutiert werden, gibt es jedoch einen Mangel an Informationen über die räumliche Verteilung neuer Projekte und die Geschwindigkeit des Ausbaus. In dem Vortrag wird der aktuelle Zustand, aber auch die zukünftige Entwicklung des Baus von Wasserkraftwerken dargestellt. Dabei wird insbesondere auf folgende Fragen eingegangen: In welchen Ländern ist ein verstärkter Ausbau zu erwarten und warum? Welche Einzugsgebiete und Regionen werden besonders betroffen sein? Und welche Aussagen sind zu ökologischen Konsequenzen möglich?

05.02.2014
Prof. Dr. Maria Máñez, Helmholtz Center Geesthacht

Multi-stakeholder Partnerships for Disaster Risk Management

The challenge of managing risks resulting from natural hazards has increased in the last few decades on a European as well as a global level. Closely related to challenges in risk management, it becomes obvious that these risks cannot be handled by the government as a single actor. Alliances of different partners to cope with the increasing impacts of risks in collaborative practices have become more and more important. These alliances (partnerships) are currently a main issue in managing risks resulting from natural hazards. In this presentation a conceptual framework is suggested in which indicators for assessing (un)successful collaborative processes in risk management partnerships are crucial. Based on the analysis of existing governance and risk governance approaches, the presented conceptual framework drafts important factors and (explanatory) indicators of (un)successful governance processes.

12.02.2014
Prof. Dr. Manfred Lange, The Cyprus Institute

Wasser- und atmosphärischer Spurenstoffhaushalt in einem Wassereinzugsgebiet auf Zypern im Rahmen des TERENO-MED Programms.

Wasserverfügbarkeit und Wasserqualität sind zwei für die Länder des östlichen Mittelmeerraums entscheidende Faktoren. Dies umso mehr, als die erwarteten Klimaänderungen in dieser Region nach Ergebnissen globaler Klimamodelle besonders stark ausgeprägt sein werden. Dies führt mit großer Wahrscheinlichkeit zu verstärkter Wasserknappheit in der Region. Der Wasserhaushalt auf Zypern ist schon jetzt durch steigende Temperaturen, fallende Niederschlagswerte und erhöhte Nachfrage stark belastet. Daher weist Zypern den höchsten Wasser-Stress-Index aller europäischer Länder auf.
Angesichts dieser Situation ist eine besseres und umfassenderes Verständnis des hydrologischen Regimes Zyperns, insbesondere  unter Bedingungen des Klimawandels und unterschiedlicher anthropogene Einflüsse, erforderlich. Solche Untersuchungen sollten grundsätzlich die Wasserbilanzen, den Kohlenstoff–Stickstoff-Zyklus und den Transport von Nähr- und Schadstoffen in Wasserscheiden erfassen. Ein besseres Verständnis des Wasserhaushalts trägt auch zu einer zuverlässigeren Politikberatung über wirksame Anpassungsmaßnahmen zur Verringerung der negativen Auswirkungen des Klimawandels auf Zypern und seine Bevölkerung bei.
Die detaillierte Untersuchungen solcher Prozesse und die Bilanzierung einzelner Wassereinzugsgebiete steht im Mittelpunkt des von der Helmholtz Gemeinschaft initiierten TERENO-MED Programms (Terrestrial Environmental Observatories in the Mediterranean Region; http://www.tereno-med.net/). Zypern und hier das Peristerona Wassereinzugsgebiet, wird eines der Untersuchungsgebiete des Programms sein. Die nationale Federführung wird vom Cyprus Institute übernommen.
Bei der Gestaltung der Forschungs- und Überwachungsstrategie werden nicht nur anspruchsvolle disziplinäre Fragestellungen, sondern auch interdisziplinäre Untersuchungen in einer ganzheitlichen Weise zusammengeführt. Dies ermöglicht ein umfassenderes Verständnis natürlicher und anthropogen gesteuerter Prozesse auf der einen Seite. Zugleich ermöglicht dies auch die Nutzung synergetischer Potenziale zwischen den beteiligten Disziplinen. Die Überwachung atmosphärischer Spurengasflüsse und die Erfassung der Anlagerung von Luftschadstoffen erlauben nicht nur Einblicke in atmosphärische Transportvorgänge und deren Auswirkungen auf Zypern, sondern zeigen auch wichtige Konsequenzen der Schadstoff-Ablagerung in Böden und in Wasserkörpern auf. Hierzu werden, in enger Zusammenarbeit mit einer Reihe nationaler Partner, eine Vielzahl bestehender sowie neu zu installierender hydrologischer, meteorologischer und luftchemischer Beobachtungsstationen zusammengeführt und die so erhaltenen Messdaten in einer zentralen Datenbank bereitgestellt. In Unterstützung der eher punktuellen Messungen werden mit Hilfe numerischer Modelle wichtige hydrologische und atmosphärische  Prozesse simuliert. Schließlich geht es auch um die Erfassung wichtiger sozio-ökonomischer Prozesse und Gegebenheiten, die bei der Erstellung von Empfehlungen für effizienten Anpassungsstrategien, in enger Zusammenarbeit mit den Betroffenen in der Region, im Rahmen von TERENO-MED genutzt werden.