Quantifizierung von Zielkonflikten globaler Landnutzung mit Hilfe mehrdimensionaler Optimierung und LPJ-GUESS

Abstract

Die Art und Weise, wie Land genutzt wird hat entscheidenden Einfluss darauf, welche Güter und Dienstleistungen aus der Natur dem Menschen zur Verfügung stehen. Landwirtschaftliche Produktion nimmt weltweit große Flächen in Anspruch, um die wachsende Weltbevölkerung mit Nahrungsmitteln zu versorgen. Die damit einhergehenden Veränderungen der Vegetationsbedeckung haben bedeutende Auswirkungen auf vielfältige ökologische Dienstleistungen. Angesichts der globalen Herausforderungen scheint es daher angebracht, darüber nachzudenken, welches Optimierungspotential in der Verteilung der landwirtschaftlichen Flächen besteht. Wir untersuchen hier, welche Zielkonflikte zwischen Nahrungsmittelproduktion, Kohlenstoffspeicherung und Wasserverfügbarkeit auf globaler Ebene bestehen. Hierzu wurden Szenariorechnungen des dynamischen globalen Vegetationsmodells LPJ-GUESS genutzt, um Pareto-optimale Lösungen verschiedener Landnutzungszuweisungen hinsichtlich der drei Zieldimensionen zu schätzen. Als Optimierungsverfahren kam ein genetischer Algorithmus (NSGA-II) zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigen deutliche Optimierungspotentiale gegenüber der heutigen Landutzungskonfiguration, die jedoch für einzelne Weltregionen nicht unerhebliche Veränderungen nach sich ziehen würden.