Anpassung in Agrarsystemen

 

Eine klimaresiliente landwirtschaftliche Entwicklung

Wie lässt sich eine nachhaltige und klimaresiliente Landwirtschaft in den Tropen aufbauen? Der globale Klimawandel stellt die landwirtschaftliche Produktion in den Tropen vor immer größere Herausforderungen. Aus diesem Grund sind intelligente Anpassungsmaßnahmen erforderlich, um Menschen in der Landwirtschaft vor Klimarisiken zu schützen. Die Arbeitsgruppe „Anpassung in Agrarsystemen“ führt Klimaanalysen durch und entwickelt Klimafolgenmodelle, die sowohl Klimarisiken als auch mögliche Anpassungsmaßnahmen für eine klimaresiliente Landwirtschaft identifizieren. Die Forschung der Arbeitsgruppe deckt dabei ein breites Themenspektrum ab: Sie reicht von der Analyse und Vorhersage landwirtschaftlicher Erträge unter bestimmten Wetterszenarien über das Risikomonitoring und –management hin zur Identifizierung, Bewertung und Empfehlung von Anpassungsmaßnahmen, einschließlich der Konzeption effektiver Risikotransfermechanismen und Versicherungslösungen. Im Mittelpunkt steht somit eine umfangreiche Analyse der gesamten Klimawirkungskette, die Akteuren aus Politik und Wirtschaft als wichtige Informations- und Entscheidungsgrundlage dienen soll, wenn es um Anpassungsmaßnahmen für eine nachhaltige, klimaresiliente und kohlenstoffarme Landwirtschaft geht.

Die Auswirkungen des Klimawandels auf das Wetter und die landwirtschaftliche Produktion werden mit Hilfe biophysikalischer, wirkungsbasierter Modelle sowie (sub-)saisonaler Vorhersagen analysiert. Ergänzt wird dies durch ökonomische Bewertungen und sozialökologische, qualitative Analysen. Die Arbeitsgruppe besteht aus Meteorologen, Klimaphysikern, Agrarökonomen, Programmierern und regionalen Experten. Ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe liegt auf der Modellierung von Nutzpflanzen, wobei die verschiedenen prozessbasierten, mechanistischen und statistischen Modelle kontinuierlich weiterentwickelt, kalibriert und angepasst werden, wie beispielsweise das am PIK entwickelte AMPLIFY-Modell (AMPLIFY: Agricultural Model for Production Loss Identification to Insure Failures of Yields). AMPLIFY wurde mit Hilfe der vielfältigen Expertise der Arbeitsgruppe entwickelt und ermöglicht die Entwicklung und Verbesserung von Indizes für landwirtschaftliche Versicherungen. Zur Verbreitung und weiteren Nutzung der Forschungsergebnisse arbeiten die Arbeitsgruppenmitglieder mit verschiedenen Interessengruppen aus dem öffentlichen und privaten Sektor zusammen, wie beispielsweise mit Vertretern von Landwirtschaftsministerien oder Versicherungsgesellschaften. Die Forschung der Arbeitsgruppe richtet sich vor allem an Entwicklungsländer und erstreckt sich derzeit über drei Kontinente mit Projekten in Ost- und Westafrika (Tansania, Kenia, Äthiopien, Burkina Faso, Ghana, Niger, Mali), Lateinamerika (Peru) und Asien (Indien, Zentralasien).

Further Information:

Risikomonitoring: Wetterprognosen und Ernteerträge

Risikomanagement: Anpassungsoptionen

Risikotransfer: Versicherungslösungen


Das AMPLIFY Modell [Englisch]


Forschungsziele:

  • Entwicklung eines Tools für landwirtschaftliche Vorhersagen, das Informationen über die Ernteerträgeinnerhalb der aktuellen Anbausaison und die für das Nutzpflanzenwachstum relevanten saisonalen Wetterverhältnisse liefert
  • Analyse der wirtschaftlichen Auswirkungen des Klimawandels und der Frage, wie der Klimawandel eine widerstandsfähige Entwicklung behindern kann, z.B. in Bezug auf die Ernährungssicherheit, Gesundheit und Armut im ländlichen Raum
  • Konzeption von Versicherungslösungen als Anpassungsmaßnahmen, die eine nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung unterstützen
  • Bewertung von landwirtschaftlichen Anpassungsmaßnahmen mit dem Ziel, die Nahrungsmittelproduktionfür kleinbäuerliche Betriebe zu stabilisieren

Methoden:

  • Semiempirische Vorhersagemodelle, die auf statistischen Zusammenhängen, prozessbasierten Komponenten, kausalen Entdeckungsalgorithmen und maschinellen Lernalgorithmen basieren und die Wetter- und Fernerkundungssatellitendaten integrieren
  • Ökometrische Methoden zur Analyse von Haushaltserhebungsdaten und randomisierten Kontrollversuchen
  • Prozessbasierte Nutzpflanzenmodelle (z.B. WIM, LPJmL, DSSAT, APSIM) zur Erfassung biophysikalischer Zusammenhänge 

Ausgewählte Projekte:

Aktuell

Abgeschlossen

  • AGRATI_Acc: Agricultural Risk Assessment and Transfer Tool for Insurances (AgRATI) in East Africa [EU, Climate-KIC] (September 2017 – December 2017)
  • CYE: Crop Yield Estimation [MRe] (March 2017 – October 2018)
  • IRMA-YLIT [EU, Climate-KIC] (June 2016 - December 2016)
  • Trans-SEC - Innovating Strategies to safeguard Food Security using Technology and Knowledge Transfer: A people-centred Approach [BMBF, BMZ] (May 2013 – December 2019) 


Team

  • Dr. Christoph Gornott, Arbeitsgruppenleiter: Bewertung von regionalen Ernteerträgen und Auswirkungen des Klimawandels auf die Landwirtschaft unter Verwendung verschiedener Ansätze sowie deren Vergleich; Versicherungslösungen zur Unterstützung von kleinbäuerlichen Betrieben bei der Bewältigung von Klimarisiken.

  • Felicitas Röhrig, wissenschaftliche Mitarbeiterin: Anpassung an den Klimawandel, Risikotransfer und landwirtschaftliche Versicherungen. Regionaler Schwerpunkt: Ostafrika, Südostasien.
  • Paula Aschenbrenner, wissenschaftliche Mitarbeiterin: Anpassung, Klimadatenanalyse, Bewertung der Modellleistung mit dem Schwerpunkt Westafrika.
  • Julia Tomalka, Projektmanagerin: Bewertung von Klimafolgen und -risiken; Schwerpunkt auf Sub-Sahara Afrika.
  • Dr. Abel Chemura, Postdoc-Wissenschaftler: Biophysikalische Nutzpflanzenmodellierung für eine bessere Klimafolgenabschätzung und Anpassungsbewertung zur Gestaltung widerstandsfähiger Agrarsysteme. Regionaler Schwerpunkt: Tropen, Entwicklungsregionen.
  • Dr. Stephanie Gleixner, Postdoc-Wissenschaftlerin: Regionaler Klimawandel in der Vergangenheit und Zukunft. Regionaler Schwerpunkt: Ostafrika, Südamerika.
  • Dr. Lemlem T. Habtemariam, Postdoc-Wissenschaftlerin: Ökonomische Bewertung von Anpassungsstrategien in der Landwirtschaft, landwirtschaftliche Versicherungen und Klimaresistenz, ökonometrische Methoden.
  • Dr. Jascha Lehmann, Postdoc-Wissenschaftler: Wetter- und Ertragsprognosen für subsaisonale bis saisonale Wetter- und Ernteerträge auf Grundlage von kausalen Entdeckungsalgorithmen und des maschinellen Lernens.
  • Dr. Sebastian Ostberg, Postdoc-Wissenschaftler: Globale Ertragsprognosen, Klimaauswirkungen auf die Biosphäre über eine globale Erderwärmung von über 2°C; Zusammenhänge zwischen Klimaauswirkungen und Landnutzung.
  • Dr. Bernhard Schauberger, Postdoc-Wissenschaftler: Ertragsschätzung und -prognose aus Fernerkundungs- und Wetterdaten. Regionaler Schwerpunkt: Westafrika, globale Betrachtungen.
  • Dr. Roopam Shukla, Postdoc-Wissenschaftlerin: Fernerkundungsbasierte Schwachstellenbewertung und Anpassungsplanung in kleinbäuerlichen Agrarsystemen. Regionaler Schwerpunkt: Indien, Subsahara-Afrika.
  • Dr. Amsalu Woldie YalewPostdoc-Wissenschaftler: Modellierung von Zusammenhängen zwischen Umwelt und wirtschaftlicher Entwicklung. Regionaler Schwerpunkt: Afrika, am wenigsten entwickelte Länder (least developed countries, LDCs), Entwicklungsregionen, globale Betrachtungen.
  • Ponraj Arumugam, Doktorand: Bewertung der Nutzpflanzenproduktion durch prozessbasierte Modellierung und Fernerkundung zur Anpassungsunterstützung landwirtschaftlicher Systeme. Regionaler Schwerpunkt: Indien.
  • , Doktorandin: Ertragsbewertungen auf Grundlage statistischer Ansätze und Techniken maschinellen Lernens zur Anpassungsunterstützung. Regionaler Schwerpunkt: Peru, Tansania.
  • Gina Maskell, Doktorandin: Räumliche und sozialwissenschaftliche Bewertung von Klimafolgen und Anpassungsstrategien in kleinbäuerlichen Agrarsystemen.
  • Lisa Murken, Doktorandin: Landbesitzsysteme und Dynamiken der Ressourcenbewirtschaftung, Anpassung an den Klimawandel und Resilienz in der Landwirtschaft.
  • Stefanie Wesch, Doktorandin: Der Klima-Konflikt-Migration-Nexus in der MENA-Region und in der Sahel.

Für weitere Informationen zur Arbeitsgruppe, z.B. zur Teilnahme an Forschungsprojekten, kontaktieren Sie gerne: Christoph Gornott (gornott[at]pik-potsdam.de).