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CROSSLINK - Habitate und grün-blaue Infrastruktur in Auenlandschaften (BiodivERsA-Verbund)

Teilvorhaben: Optimierungsverfahren und Lernumgebung

Das Projekt

Löwenzahl / pixelio.de Flüsse und ihre Uferbereiche sind ein zentraler Bestandteil von grüner und blauer Infrastruktur (GBI) und sie unterstützen die landschaftliche Unversehrtheit indem sie in ihrem Netzwerk Nährstoffe transportieren, Hochwässer regulieren, menschliche Einflüsse puffern und Süßwasser bereitstellen. Leider ist dieses Netzwerk aus Fluss-Auen-Systemen zahlreichen, durch den Menschen verursachten Belastungen ausgesetzt (z.B. Landwirtschaft und Wasserkraftwerke), welche ihre ökologische Vernetzung stören, zu Verlusten in der Habitat- und Artenvielfalt führen, Ökosystemleistungen bedrohen und zu Konflikten zwischen Stakeholdern führen.

Deshalb ist es dringend notwendig, die Bedeutung der ökologischen Konnektivität dieser Netzwerke zu verstehen. Die Erkenntnisse können genutzt werden um bei der Bewirtschaftung von Fluss-Auen-Systemen sowohl Naturwerte als auch gesellschaftliche Bedürfnisse zu berücksichtigen.

Ziel von CROSSLINK ist die Entwicklung eines räumlich expliziten Verfahrens zur Untersuchung der ökologischen Konnektivität in grün-blauen Infrastrukturen (GBI) von Flussauen und deren Auswirkungen auf die Bereitstellung von Ökosystemleistungen und Biodiversität. Kern des Verfahrens ist eine integrierende Plattform, die ökologische Modelle mit Optimierungsverfahren kombiniert, deren Simulations-ergebnisse in eine Lernumgebung zur Unterstützung von Entscheidungsträgern einfließen sollen. Die Lernumgebung soll durch Verbesserung des System-verständnisses helfen, Ziel- und Landnutzungskonflikte (trade-offs) zu mindern, die mit der Entwicklung und dem Management von multifunktionalen GBI verbunden sind.

Offizielle CROSSLINK Projekt-Website: http://www.slu.se/Biodiversa_Crosslink


Die CROSSLINK Optimierungsplatform

Das UFZ koordiniert die modellgestützte Optimierung und stellt damit die zentrale Verbindung zwischen Datenakquise und Modellentwicklung in den Fallstudien und der Lernumgebung dar. Die Ergebnisse der CROSSLINK Fallstudien werden genutzt, um einen modellgestützten Optimierungsrahmen zu entwickeln, der fähig ist verschiedene soziale, ökonomische und ökologische Zielsetzungen in GBI von Flussauen auszugleichen. Der Fokus liegt dabei bei der Identifikation von räumlichen Konfigurationen, welche Zielkonflikte minimieren und die Multifunktionalität in den Fallgebieten unterstützen.

Balancing different needs Ausbalancieren verschiedener Bedürfnisse unter Verwendung multikriterieller Optimie-rungsverfahren. Ⓒ: Zeichnung von Martin Volk Für die Durchführung der Optimierung wird die Python Umgebung CoMOLA (Constrained Multi-objective Optimization of Land-use Allocation) verwendet. CoMOLA nutzt den genetischen Algorithmus NSGA-II um Landnutzungs-karten für multiple Ziele zu optimieren und kann dabei wesentliche Neben-bedingungen berücksichtigen. Dazu werden eine große Anzahl (mehrere Zehntausend) von Simulationen verschiedener Landnutzungs-, Landbedeckungs- und Landschaftselement-Konfigurationen durchgeführt, um den „möglichen Lösungsraum“ in jedem Untersuchungsgebiet zu ermitteln. Die Ergebnisse Einsicht darüber, wie:

  • Landnutzung und -bewirtschaftung sowie andere Nutzungen (z.B. Wasserkraft) in Fluss-Auen-Systemen so angepasst werden können, dass Biodiversität und Resilienz in GBI erhöht und Synergien mit Ökosystemleistungen (z.B. Wasserverfügbarkeit, Nährstoffkreislauf) gefördert werden, oder
  • die Gestaltung (Design) von GBI zur Bereitstellung von multiplen Ökosystemleistungen beitragen kann.

Daraus können z.B. Empfehlungen für die Konfiguration von Uferrandstreifen in Städten und landwirtschaftlich dominierten Gebieten oder zum Niedrigwasserabfluss (ökologischer Mindestabfluss) abgeleitet werden.

Kontakt

Prof. Dr. Martin Volk | PI UFZ | martin.volk@ufz.de

Felix Witing | Wissenschaftler | felix.witing@ufz.de 

Finanzierung

Biodiversa Logo CROSSLINK wird finanziert durch den "2015-2016 BiodivERsA COFUND  call for research proposals", mit den nationalen Förderinstitutionen:

BMBF Logo Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) ,

Swedish Research Council for Environment, Agricultural Sciences and Spatial Planning (Formas), Swedish Environmental Protection Agency (SEPA), Research Council of Norway (RCN), Belgian Science Policy Office (BelSPO) und Innovation Funding Romania (UEFISCDI).