Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

106 6 Modellierung des globalen Potenzials von Energiepflanzen
realisierbar sein dürften. Der WBGU weist darauf
hin, dass dieser Wert aufgrund offener Forschungsfragen
zur nachhaltigen und wirtschaftlichen Nutzung
von biogenen Abfällen und Reststoffen als sehr
unsicher anzusehen ist.
6.2
Globale Landnutzungsmodelle: Stand der
Wissenschaft
6.2.1
Auswirkungen und Einflussfaktoren menschlicher
Landnutzung
Änderungen der Landbedeckung der Erde durch
den Menschen beeinflussen das Klima über die
Änderung der Reflektivität (Albedo) der Erdoberfläche
sowie über ihre Wirkung auf den Kohlenstoffkreislauf
(Lambin et al., 2003). So zeigen Schätzungen,
dass etwa 35 % der anthropogenen Kohlendioxidemissionen
seit 1850 durch Landnutzung verursacht
wurden (Foley et al., 2005). Darüber hinaus beeinflussen
menschliche Landnutzung und Landnutzungsänderungen
den Wasserkreislauf, den Nährstoffkreislauf,
die biologische Vielfalt sowie die Bodenqualität
(Lambin et al., 2003).
Umgekehrt wirken sich naturräumliche Variablen
wie Klima, Wasserverfügbarkeit und Bodenqualität
und ihre Veränderung nicht nur auf die natürliche
Vegetation aus, sondern bilden zusammen mit politischen,
ökonomischen und gesellschaftlichen Faktoren
die wesentlichen Ursachen für Landnutzungsänderungen
(Heistermann et al., 2006).
Modelle für Landnutzung und Landnutzungsänderungen
versuchen, dieses komplexe Gefüge mit
Hilfe numerischer Methoden zu studieren. Im Folgenden
soll ein Überblick über verschiedene Typen
von Landnutzungsmodellen sowie ihre charakteristischen
Stärken und Schwächen gegeben werden.
6.2.2
Typen von globalen Modellen von Landnutzung
und Landnutzungsänderung
Grundsätzlich muss zwischen der Beschreibung der
aktuellen Landnutzung sowie von Landnutzungsänderungen
unterschieden werden. Die Modellierung
der aktuellen oder zukünftigen Landnutzung
zielt beispielsweise darauf ab, die Auswirkungen
von Verschiebungen und Flächenexpansionen der
landwirtschaftlichen Flächen auf Kohlenstoff- und
Wasserkreislauf zu quantifizieren bzw. die Effekte
des Klimawandels auf die pflanzliche Produktivi-
tät abzuschätzen. Die zugrunde liegenden Landnutzungsänderungen
werden in diesem Fall mit Hilfe
externer Daten vorgegeben.
Modelle der Landnutzungsänderung hingegen,
versuchen diejenigen – meist sozioökonomischen
Prozesse – zu berücksichtigen, welche die zukünftige
Nutzung der Biosphäre durch den Menschen wahrscheinlich
bestimmen werden.
Obwohl Modelle für die globale Landnutzung und
ihre Veränderung nach verschiedenen Kriterien klassifiziert
werden können (Verburg et al., 2004), bietet
sich eine Einteilung nach ihrer grundlegenden
Methodik an (Heistermann et al., 2006):
• Geographische Modelle versuchen, die räumliche
Verteilung von Landnutzungstypen und ihre
Wechselwirkung unter Berücksichtigung naturräumlicher
Variablen wie Bodenart und -qualität,
Klima und Wasserverfügbarkeit sowie der für
die Vegetation wichtigen Stoffflüsse (insbesondere
Kohlenstoff) darzustellen. Dadurch sind sie
insbesondere in der Lage, fundamentale naturräumliche
Beschränkungen des Angebots landwirtschaftlicher
Produkte wiederzugeben, können
aber Landnutzungsänderungen aufgrund von
sozioökonomischen Einflüssen (z. B. Änderung
der Nachfrage nach bestimmten Produkten) oft
nur unzureichend modellieren.
• Ökonomische Modelle hingegen konzentrieren
sich auf die sozioökonomischen Antriebsfaktoren
von Landnutzung und Landnutzungsänderungen
und damit auf die Nachfrageseite der Weltwirtschaft.
Hier spielen beispielsweise demographische
und kulturelle Faktoren, Änderungen
der Ernährungsgewohnheiten, politische Förderung
bestimmter landwirtschaftlicher Produkte
oder die Struktur des Weltmarktes eine wichtige
Rolle. Ökonomische Modelle weisen jedoch
bei der Beschreibung wichtiger naturräumlicher
Beschränkungen der Agrarproduktion (z. B. durch
den Klimawandel oder die Böden) zum Teil Defizite
auf.
• Integrierte Modelle schließlich versuchen, die Stärken
beider Ansätze zu verbinden und damit zu
einer realistischeren Darstellung von Veränderungen
menschlicher Nutzung von Landflächen
zu gelangen, die ja sowohl von naturräumlichen
als auch von sozioökonomischen Faktoren beeinflusst
werden.
6.3
Beschreibung des verwendeten Modells
Für die Modellierung in diesem Gutachten wird das
Modell LPJmL (LPJ managed Land) verwendet
(Bondeau et al., 2007), das auf dem dynamischen glo