• Energy Research

Los escenarios se han convertido en una herramienta clave para apoyar la investigación de sostenibilidad sobre el cambio regional y global. En este estudio evaluamos cuatro evaluaciones de escenarios regionales: primero, para explorar una serie de desafíos de investigación relacionados con la ciencia de la sostenibilidad y, segundo, para contribuir a la investigación de sostenibilidad en los estudios de casos específicos. Los cuatro estudios de casos utilizaron enfoques de escenarios comúnmente aplicados que son (i) un enfoque de historia y simulación con participación de las partes interesadas en la cuenca hidrográfica de Oum Zessar, Túnez, (ii) una exploración participativa de escenarios en la región de Rwenzori, Uganda, (iii) un estudio de prepolíticas basado en modelos en el Delta Interior del Níger, Malí, y (iv) un análisis de escenarios basado en modelos de acoplamiento en la cuenca alta de Thukela, Sudáfrica. Las evaluaciones de escenarios se evalúan frente a un conjunto de desafíos conocidos en la ciencia de la sostenibilidad, con cada desafío representado por dos indicadores, complementados por una encuesta realizada sobre la percepción de las evaluaciones de escenarios dentro de las regiones de estudio de caso. Los resultados muestran que todos los tipos de evaluaciones de escenarios abordan muchos desafíos de sostenibilidad, pero que los más complejos basados en la historia y la simulación y el acoplamiento de modelos son: el más completo. El estudio destaca la necesidad de investigar los cambios abruptos del sistema, así como los factores gubernamentales y políticos como fuentes importantes de incertidumbre. Para un análisis en profundidad de estos problemas, se sugiere el uso de enfoques cualitativos y una participación activa de las partes interesadas locales. Se recomienda estudiar los umbrales ecológicos a escala regional para apoyar la investigación sobre la sostenibilidad regional. La evaluación de los procesos y resultados de los escenarios por parte de los investigadores locales indica que las evaluaciones de escenarios más transparentes son las más útiles. Las evaluaciones de escenarios centradas, directas e iterativas pueden ser muy relevantes al aportar información a los problemas de sostenibilidad seleccionados. Les scénarios sont devenus un outil clé pour soutenir la recherche sur la durabilité des changements régionaux et mondiaux. Dans cette étude, nous évaluons quatre évaluations de scénarios régionaux : premièrement, explorer un certain nombre de défis de recherche liés à la science de la durabilité et, deuxièmement, contribuer à la recherche sur la durabilité dans les études de cas spécifiques. Les quatre études de cas ont utilisé des approches de scénarios couramment appliquées qui sont (i) une approche d'histoire et de simulation avec la participation des parties prenantes dans le bassin versant d'Oum Zessar, en Tunisie, (ii) une exploration participative de scénarios dans la région de Rwenzori, en Ouganda, (iii) une étude pré-politique basée sur des modèles dans le delta intérieur du Niger, au Mali, et (iv) une analyse de scénarios basée sur le couplage de modèles dans le bassin supérieur de Thukela, en Afrique du Sud. Les évaluations de scénarios sont évaluées par rapport à un ensemble de défis connus en science de la durabilité, chaque défi étant représenté par deux indicateurs, complétés par une enquête réalisée sur la perception des évaluations de scénarios dans les régions d'étude de cas. Les résultats montrent que tous les types d'évaluations de scénarios répondent à de nombreux défis de durabilité, mais que les plus complexes basés sur l'histoire et la simulation et le couplage de modèles sont la plus complète. L'étude souligne la nécessité d'enquêter sur les changements brusques du système ainsi que sur les facteurs gouvernementaux et politiques en tant que sources importantes d'incertitude. Pour une analyse approfondie de ces questions, l'utilisation d'approches qualitatives et un engagement actif des parties prenantes locales sont suggérés. L'étude des seuils écologiques à l'échelle régionale est recommandée pour soutenir la recherche sur la durabilité régionale. L'évaluation des processus et des résultats des scénarios par les chercheurs locaux indique que les évaluations de scénarios les plus transparentes sont les plus utiles. Des évaluations de scénarios ciblées, simples, mais itératives peuvent être très pertinentes en fournissant des informations à des problèmes de durabilité sélectionnés. Scenarios have become a key tool for supporting sustainability research on regional and global change.In this study we evaluate four regional scenario assessments: first, to explore a number of research challenges related to sustainability science and, second, to contribute to sustainability research in the specific case studies.The four case studies used commonly applied scenario approaches that are (i) a story and simulation approach with stakeholder participation in the Oum Zessar watershed, Tunisia, (ii) a participatory scenario exploration in the Rwenzori region, Uganda, (iii) a model-based prepolicy study in the Inner Niger Delta, Mali, and (iv) a model coupling-based scenario analysis in upper Thukela basin, South Africa.The scenario assessments are evaluated against a set of known challenges in sustainability science, with each challenge represented by two indicators, complemented by a survey carried out on the perception of the scenario assessments within the case study regions.The results show that all types of scenario assessments address many sustainability challenges, but that the more complex ones based on story and simulation and model coupling are the most comprehensive.The study highlights the need to investigate abrupt system changes as well as governmental and political factors as important sources of uncertainty.For an in-depth analysis of these issues, the use of qualitative approaches and an active engagement of local stakeholders are suggested.Studying ecological thresholds for the regional scale is recommended to support research on regional sustainability.The evaluation of the scenario processes and outcomes by local researchers indicates the most transparent scenario assessments as the most useful.Focused, straightforward, yet iterative scenario assessments can be very relevant by contributing information to selected sustainability problems. أصبحت السيناريوهات أداة رئيسية لدعم أبحاث الاستدامة حول التغيير الإقليمي والعالمي. في هذه الدراسة، نقوم بتقييم أربعة تقييمات للسيناريوهات الإقليمية: أولاً، لاستكشاف عدد من تحديات البحث المتعلقة بعلوم الاستدامة، وثانياً، للمساهمة في أبحاث الاستدامة في دراسات الحالة المحددة. استخدمت دراسات الحالة الأربع مناهج السيناريوهات المطبقة بشكل شائع والتي هي (1) نهج القصة والمحاكاة بمشاركة أصحاب المصلحة في مستجمعات مياه أم زسار، تونس، (2) استكشاف سيناريو تشاركي في منطقة روينزوري، أوغندا، (3) دراسة سياسة مسبقة قائمة على نموذج في دلتا النيجر الداخلية، مالي، و (4) تحليل سيناريو قائم على نموذج الاقتران في حوض ثوكيلا العلوي، جنوب أفريقيا. يتم تقييم تقييمات السيناريو مقابل مجموعة من التحديات المعروفة في علم الاستدامة، مع تمثيل كل تحدٍ بمؤشرين، يكملهما مسح تم إجراؤه على تصور تقييمات السيناريو داخل مناطق دراسة الحالة. تظهر النتائج أن جميع أنواع تقييمات السيناريو تعالج العديد من تحديات الاستدامة، ولكن التحديات الأكثر تعقيدًا القائمة على القصة والمحاكاة واقتران النموذج هي الأكثر شمولاً. تسلط الدراسة الضوء على الحاجة إلى التحقيق في التغييرات المفاجئة في النظام وكذلك العوامل الحكومية والسياسية كمصادر مهمة لعدم اليقين. للحصول على تحليل متعمق لهذه القضايا، يُقترح استخدام النهج النوعية والمشاركة النشطة لأصحاب المصلحة المحليين. يوصى بدراسة العتبات البيئية على المستوى الإقليمي لدعم البحوث المتعلقة بالاستدامة الإقليمية. يشير تقييم عمليات ونتائج السيناريو من قبل الباحثين المحليين إلى أن تقييمات السيناريو الأكثر شفافية هي الأكثر فائدة. يمكن أن تكون تقييمات السيناريو المركزة والمباشرة والمتكررة ذات صلة كبيرة من خلال المساهمة بالمعلومات في مشاكل الاستدامة المختارة.

Climate change heavily impacts smallholder farming worldwide. Cross-scale vulnerability assessment has a high potential to identify nested measures for reducing vulnerability of smallholder farmers. Despite their high practical value, there are currently only limited examples of cross-scale assessments. The presented study aims at assessing the vulnerability of smallholder farmers in the Northeast of Brazil across three scales: regional, farm and field scale. In doing so, it builds on existing vulnerability indices and compares results between indices at the same scale and across scales. In total, six independent indices are tested, two at each scale. The calculated indices include social, economic and ecological indicators, based on municipal statistics, meteorological data, farm interviews and soil analyses. Subsequently, indices and overlapping indicators are normalized for intra- and cross-scale comparison. The results show considerable differences between indices across and within scales. They indicate different activities to reduce vulnerability of smallholder farmers. Major shortcomings arise from the conceptual differences between the indices. We therefore recommend the development of hierarchical indices, which are adapted to local conditions and contain more overlapping indicators for a better understanding of the nested vulnerabilities of smallholder farmers.

AbstractExtreme droughts, heat waves, frosts, precipitation, wind storms and other climate extremes may impact the structure, composition and functioning of terrestrial ecosystems, and thus carbon cycling and its feedbacks to the climate system. Yet, the interconnected avenues through which climate extremes drive ecological and physiological processes and alter the carbon balance are poorly understood. Here, we review the literature on carbon cycle relevant responses of ecosystems to extreme climatic events. Given that impacts of climate extremes are considered disturbances, we assume the respective general disturbance‐induced mechanisms and processes to also operate in an extreme context. The paucity of well‐defined studies currently renders a quantitative meta‐analysis impossible, but permits us to develop a deductive framework for identifying the main mechanisms (and coupling thereof) through which climate extremes may act on the carbon cycle. We find that ecosystem responses can exceed the duration of the climate impacts via lagged effects on the carbon cycle. The expected regional impacts of future climate extremes will depend on changes in the probability and severity of their occurrence, on the compound effects and timing of different climate extremes, and on the vulnerability of each land‐cover type modulated by management. Although processes and sensitivities differ among biomes, based on expert opinion, we expect forests to exhibit the largest net effect of extremes due to their large carbon pools and fluxes, potentially large indirect and lagged impacts, and long recovery time to regain previous stocks. At the global scale, we presume that droughts have the strongest and most widespread effects on terrestrial carbon cycling. Comparing impacts of climate extremes identified via remote sensing vs. ground‐based observational case studies reveals that many regions in the (sub‐)tropics are understudied. Hence, regional investigations are needed to allow a global upscaling of the impacts of climate extremes on global carbon–climate feedbacks.

The terrestrial biosphere is a key component of the global carbon cycle and its carbon balance is strongly influenced by climate. Continuing environmental changes are thought to increase global terrestrial carbon uptake. But evidence is mounting that climate extremes such as droughts or storms can lead to a decrease in regional ecosystem carbon stocks and therefore have the potential to negate an expected increase in terrestrial carbon uptake. Here we explore the mechanisms and impacts of climate extremes on the terrestrial carbon cycle, and propose a pathway to improve our understanding of present and future impacts of climate extremes on the terrestrial carbon budget.

Abstract In its latest report, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) concludes that global climate change can still be slowed down if greenhouse gas emissions are rapidly and strongly reduced. We present a detailed regional CO 2 budget for the Alpine tourist region of Davos, Switzerland, including emissions and potential sinks. The aim of the study was (1) to estimate the most important CO 2 sources and sinks, (2) to identify the most efficient reduction measures and (3) to assess the feasibility of different reduction targets. The results show that the emissions due to heating contribute to a proportion of 86.3% to the total budget, which is mainly due to the harsh local climate and the tourism-focused local economy. They also show that the yearly CO 2 emissions per capita in Davos exceed the Swiss average of 6 tonnes by 25%. The augmentation of the carbon pool through the natural environment compares to 10.3% of the total emissions, and further afforestation of the community forest can contribute to an improvement of the total budget by 2.6%. The reduction aim of −15% until 2015 (compared with 2004), as set by the municipality itself, could be easily reached through better building insulation and the use of renewable energy sources. More ambitious aims, such as a 2000 W-society or CO 2 neutrality, however, will not be realised without major drawbacks in living standards.