Mittelstufe

I.2) Methoden und Werkzeuge zur Kartierung und Bewertung

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Lernziele

  • Entwicklung eines besseren Verständnisses der praktischen Anwendung der Kartierung und der Bewertung
  • Identifizierung einiger kritischer Bereiche bei der Umsetzung von Kartierung und Bewertung
  • Verständnis der verschiedenen Bewertungsebenen in Abhängigkeit vom qualitativen bzw. quantitativen Konzept
  • Vertiefung des Basiswissens über die Verwendung der Indikatoren zur Bewertung von Ökosystemleistungen
Die Definition von Kartierung und Bewertung hängt stark von den Zielen ab, die ihnen zugrunde liegen und die die Entwicklung des Ökosystemleistungskonzepts einleiten. Diese sind innerhalb der Projektpartnerstaaten unterschiedlich, da einige Konzepte speziell auf die monetäre Bewertung abzielen, während andere aus verschiedenen Gründen auf die nicht-monetäre Bewertung der zu analysierenden Ökosysteme abzielen.

Hintergrund der Kartierung und Bewertung von Ökosystemleistungen

Seit der Entwicklung des Alpenraumprogramms haben Institutionen wie die Vereinten Nationen, die Europäische Union, die Alpenstaaten und -regionen sowie verschiedene NGOs begonnen, ihre verfügbaren Kapazitäten effektiver zu bündeln. Dabei wurden explizite räumliche Karten verschiedener Ökosystemleistungen als wesentliche Voraussetzung für ein effektives Management identifiziert. Im Rahmen der EU-Strategie für biologische Vielfalt 2020, die die Anerkennung des natürlichen Kapitals der Mitgliedstaaten durch Kartierung und Bewertung direkt fördert, arbeiten die EU-Länder an der Kartierung und Bewertung von Ökosystemleistungen.

Eine spezielle Arbeitsgruppe aus Mitgliedstaaten, Experten und relevanten Interessengruppen wurde speziell für diese Aufforderung eingerichtet: die EU-Initiative zur Kartierung und Bewertung von Ökosystemen und ihren Leistungen (MAES) (BISE, n.d.). Die MAES-Initiative erstellt und verteilt jährliche Berichte mit Definitionen von Ökosystemleistungen und Richtlinien für deren Bewertung, Kartierung und Berechnung über ausgewählte Indikatoren. Diese Initiative ist ein wichtiges Modell für das AlpES-Projekt, das bestrebt ist, diese Richtlinien zu befolgen und seinen Rahmen auf die alpine Ebene auszuweiten.

Diese konzertierten Bemühungen zielen darauf ab, zuverlässige und strenge wissenschaftliche und räumliche Informationen über Ökosystemleistungen bereitzustellen, die zur Unterstützung einer nachhaltigen, ortsbezogenen Entscheidungsfindung genutzt werden können. Die Bewirtschaftung der natürlichen Ressourcen, die Planung der Naturräume sowie die Entwicklung der Infrastruktur und des Tourismus sind eng miteinander verbunden und von den Bestimmungen der Ökosystemleistungen abhängig. Durch die Kartierung der Ökosystemleistungen steht den Praktikern bei jedem dieser Vorhaben eine wichtige Reihe an neuen Instrumenten zur Verfügung. Dank der zunehmenden Forschung zu Ökosystemleistungen und der immer klarer werdenden Beziehungen zwischen Maßnahmen und Ergebnissen werden die Entscheidungsträger besser darauf vorbereitet sein, die Probleme, mit denen sie konfrontiert sind, effektiv anzugehen.

Stärken und Schwächen der Kartierung und Bewertung

Im Allgemeinen sind Karten im Sinne einer kartografischen Darstellung von Ökosystemleistungen ein wirksames Instrument, um Informationen an Interessengruppen wie Wissenschaftler, Entscheidungsträger, Umweltmanager und auch Bürger weiterzugeben. Dies spiegelt auch die Überlegungen und Ziele des integrierten Kartierungs- und Bewertungsansatzes wider. Bei der Betrachtung einer Kartierung und Bewertung sollten folgende Stärken und Schwächen berücksichtigt, gegenübergestellt oder zumindest dargestellt und erläutert werden.  Diese hängen von den konzeptionellen, politischen und gesellschaftlichen sowie technischen Eigenschaften der Kartierung ab.

Die folgenden Vorteile und Stärken können für Karten von Ökosystemleistungen genannt werden:

  • Sie sind ein wesentliches Instrument, um komplexe Wechselwirkungen zwischen Ökosystemleistungen auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen zu kommunizieren;
  • Sie helfen bei der Visualisierung von Trade-offs und Synergien zwischen Ökosystemleistungen;
  • Sie helfen, die Bereitstellung, den Fluss und die Nachfrage von Ökosystemleistungen an verschiedenen geografischen Standorten zu vergleichen und Kongruenzen oder Fehlanpassungen zwischen ihnen zu identifizieren;
  • Sie können helfen, räumliche Zusammenhänge besser zu verstehen und die Auswahl, Planung und Bewirtschaftung von Schutzgebieten und grünen Infrastrukturen zu unterstützen;
  • Sie können helfen, Brennpunkte und Problembereiche für die Umsetzung spezifischer Umweltmanagementmaßnahmen zu identifizieren;
  • Sie haben einen pädagogischen Wert, indem sie der Öffentlichkeit die Bedeutung von Biodiversität und Ökosystemleistungen erklären;
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Karten visualisieren und quantifizieren, wo und in welchem Umfang Ökosysteme zum Wohlbefinden des Menschen beitragen und somit den Rahmen und das Konzept der Ökosystemleistungen operationalisieren.

Es gibt auch eine Vielzahl von Schwächen und Nachteilen bei der Kartierung und Bewertung von Ökosystemleistungen:

  • Da die Primärdaten für Ökosystemleistungen oft nicht verfügbar sind, werden häufig Landbedeckungsdaten als Ersatz verwendet. Dies führt dazu, dass Ökosystemleistungen, die mit der Landbedeckung in Zusammenhang gebracht werden können, überrepräsentiert sind, während andere Ökosystemleistungen bei politischen Entscheidungen vernachlässigt werden;
  • Kulturelle Ökosystemleistungen und Regulierungsleistungen sind auf Karten besonders schwierig darzustellen;
  • Die Überrepräsentation einer einzelnen Ökosystemleistung ohne Berücksichtigung des Zusammenhangs mit anderen Funktionen und Ökosystemleistungen kann zu negativen Konsequenzen für eine andere Ökosystemleistung führen. Es gilt, die Komplexität der Trade-offs und Synergien zwischen den Leistungen zu berücksichtigen und die Multifunktionalität der Ökosysteme zu erhalten;
  • Die räumlichen und zeitlichen Skalen der Karten zu Ökosystemleistungen und die der Entscheidungsfindung können z. B. bei saisonalen Ereignissen voneinander abweichen;
  • Die Kartenerstellung mit hoher Auflösung ist kostenintensiv und oft weniger genau als gewünscht oder benötigt;
  • Die Identifizierung problematischer Gebiete birgt das Risiko der räumlichen Stigmatisierung oder im umgekehrten Fall der Übernutzung von Gebieten mit hohem Potenzial;

Studien zeigen, wie wichtig es ist, das Wissen der Akteure in die Erstellung von Karten zu Ökosystemleistungen einzubeziehen und sich nicht nur auf Daten zu verlassen.

Mittel zur Anzeige von Ökosystemleistungen: Ebenen-Ansatz

Die Anzeige von Ökosystemleistungen kann in verschiedenen Ebenen erfolgen. Dieser Ansatz ermöglicht konsistente, aber flexible Kartierungsmethoden für Ökosystemleistungen. Da Daten für die Bewertung vieler Ökosystemleistungen mit quantitativen Methoden nicht verfügbar sind, basiert das Monitoring häufig auf einer Annäherung über Landbedeckungs- und Landnutzungskarten, für die Daten in großem Umfang vorliegen.

In vielen anderen Fällen müssen unterschiedliche Werte berechnet werden, um zum Indikatorwert zu gelangen, und selbst komplexe Modelle können notwendig sein, um konkrete Daten zur Quantifizierung von Indikatoren von Ökosystemleistungen zu liefern.

Wir können die folgenden drei hierarchischen Ansätze für das Kartieren von Ökosystemleistungen mit zunehmender Komplexität unterscheiden:

 “Ebene 1 – Kartierung von Ökosystemleistungen mit verfügbaren Indikatoren”

Der grundlegendste Ansatz besteht darin, Ökosystemleistungen zu bewerten, indem bestehende, weit verbreitete (große) Datensätze (wie CORINE für Europa) als Zeiger für die Bereitstellung bestimmter Ökosystemleistungen verwendet werden. Die meisten Indikatoren von Ökosystemleistungen auf dieser Ebene können mit Hilfe von Landnutzungs- und bedeckungsdaten, Karten zur Überwachung der Biodiversität, Inventaren zu Bundesforste usw. bedient werden. Auf dieser Ebene können Ökosystemleistungen auch durch Expertenschätzungen auf der Grundlage einfacher kartografischer Darstellungen oder sogar ohne diese bewertet werden.  Die verwendeten Indikatoren müssen daher eine direkte Abhängigkeit von bestimmten Ökosystemen (oder anderen kartierten Einheiten) aufweisen, d. h. explizit räumlich oder flächenbezogen.

 “Ebene 2 – Kartierung von Ökosystemleistungen, die verschiedene Indikatoren mit Landnutzungsdaten verknüpfen”

Landnutzungsdaten werden nach bekannten Zusammenhängen zwischen Landnutzung und Ökosystemleistungen mit verschiedenen Datensätzen verknüpft und mit lokalen/regionalen/nationalen Daten ergänzt. Basierend auf diesen Beziehungen können die Kapazitäten der verschiedenen Landnutzungen zur Erbringung von Ökosystemleistungen an verschiedenen Standorten quantifiziert und auf verschiedenen Skalen zusammengefasst werden. Zur Abschätzung der Waldbeerenproduktion können z. B. Daten aus der Literatur oder von Experten mit verschiedenen Waldtypen verknüpft und auf Länderebene kartiert werden (“Upscaling” oder Hochskalierung genannt).

 “Ebene 3 – Modellbasierte Ansätze zur Kartierung von Ökosystemleistungen”

Ebene 3 beschreibt die Modellierung biophysikalischer Prozesse in einem Geoinformationssystem (GIS) oder einer anderen Software, anstatt Daten von Indikatoren durch einfache Beziehungen zu verknüpfen. Die Beerenproduktion kann beispielsweise durch die Modellierung der räumlichen Verteilung von Beerenarten anhand von Klimadaten und anderen für die Verbreitung von Pflanzenarten relevanten Umweltdaten bewertet werden. In einem zweiten Schritt können prozessbasierte Daten zur Bewertung der Jahresproduktion und in Kombination mit Waldtypen verwendet werden: Das Ergebnis ist ein räumlich aufgelöstes Modell der Beerenproduktion. Die Erstellung eines Modells ist zeitaufwendig und erfordert Fachkenntnisse in der Modellierung. Die Anpassung eines bestehenden Modells an die örtlichen Gegebenheiten ist dagegen viel einfacher.”

Die Wahl der bevorzugten Ebene hängt von den verfügbaren Daten, den Arbeitsressourcen und den Anforderungen für die Verwendung des Ergebnisses ab. Der Ebene-1-Ansatz ist in Gebieten oder für Ökosystemleistungen nützlich, in denen Daten schwer zu erhalten sind. Ebene 2 und 3 liefern eine höhere Auflösung der Ergebnisse und können auch zur Validierung der Ergebnisse von Ebene-1-Ansätzen verwendet werden. Indikationsansätze sind selten auf eine bestimmte Ebene beschränkt, sondern erstrecken sich über diese und drücken auch die Kombinationsmöglichkeiten aus.

Anzeige von Ökosystemleistungen in einem räumlichen Bereich: SPA, SCA und SBA

Angebot, Fluss und Nachfrage von Ökosystemleistungen können auch in räumliche Bereiche übertragen und ausgedrückt werden. Diese lauten wie folgt:

  • Bereich der Leistungserbringung (Service Providing Area – SPA): Räumliche Einheit, in der eine Ökosystemleistung erbracht wird. Dieser Bereich kann Tier- und Pflanzenbestände, abiotische Komponenten und menschliche Akteure umfassen. Sie werden auch als Service Providing Unit (SPU) bezeichnet.
  • Bereich der Leistungsnutzung (Service Benefiting Area – SBA): Räumliche Einheit, in die eine Ökosystem-Leistung an die Begünstigten geliefert wird. SBAs grenzen räumlich Gruppen von Menschen ab, die wissentlich oder unwissentlich von der betreffenden Ökosystemleistung profitieren.
  • Bereich der Leistungsverbindung (Service Connecting Area – SCA): Verbindungsraum zwischen nicht benachbarten Bereichen der Leistungserbringung und Bereichen der Leistungsnuztung. Die Eigenschaften des Anschlussraumes beeinflussen die Übertragung des Nutzens.

SPA, SBA und SCA haben je nach den im Fokus stehenden Ökosystemleistungen, ihren jeweiligen Indikatoren für Angebot, Fluss und Nachfrage sowie je nach der Umgebung, in die sie eingebettet sind, unterschiedliche räumliche Beziehungen. Es gibt verschiedene Abstufungen zwischen in-situ und nicht-direktionalen Beziehungen zwischen SPA und SBA.

Die für die Analyse, Kartierung, Bewertung und Darstellung verwendete räumliche Einheit hängt stark von der jeweiligen Ökosystemleistung und dem zu bewertenden Angebot bzw. der Nachfrage ab. Während die Verwaltungseinheiten gut geeignet sind, die Nachfrage der Bevölkerung nach Ökosystemleistungen zu erfassen, könnte die Bereitstellung von hydrologischen Leistungen am besten anhand von Einzugsgebieten beurteilt werden.

Probleme bei der Darstellung von Daten und Werten

Bei der Interpretation von Karten mit Daten, die innerhalb künstlicher Grenzen aggregiert wurden, können sehr unterschiedliche Mitteilungen übertragen werden. Dies gilt insbesondere bei der Gruppierung von punkt- oder hochauflösenden Rasterdaten. Die antipodale Methode der Skalierung von Grobdaten in größere Datenmengen birgt das Risiko einer Verzerrung der Ergebnisse. Außerdem unterliegen diese Techniken einem Trugschluss, d. h. der Annahme, dass die Beziehung zwischen den Variablen über Skalen hinweg konsistent ist.

Indikatorwerte können dann je nach Datenquelle für Ökosystemleistungseinheiten pro Gitterzelle oder Verwaltungseinheit aus statistischen Daten berechnet werden. Eine Gruppierung ist daher notwendig, um Werte zu einem vergleichbaren Satz von Einheiten zu vereinheitlichen. Die Art der Darstellung von Daten und Karteneinheiten bestimmt auch, wie gut die Ergebnisse in einer Karte lesbar sind.

Daten und Indikatorwerte können auf unterschiedliche Weise ausgedrückt werden, wie z. B. konkrete Werte pro natürlicher Einheit oder pro Netz, aber auch als Prozentsätze pro Bezugsfläche, Durchschnittswert pro Kopf einer NUTS-Einheit usw. Bei der biophysikalischen Bewertung werden Werte oft in physikalische Einheiten über eine bestimmte Fläche und/oder Zeit ausgedrückt (z. B. Holz in m³/ha/a). Soziokulturelle Bewertungen können auch zu quantitativen Werten (z. B. Besucherzahlen) führen, aber oft zu qualitativen Informationen oder zu synthetischen Indexwerten, die schwer zu visualisieren und schwer zu erfassen sind. Diese Informationen können auf verschiedene Spektren skaliert werden, um die Lesbarkeit und Vergleichbarkeit zu verbessern. So gibt es verschiedene Ansätze qualitativer Nominalskalen (z.B. niedrig-hoch), pseudo-quantitativer Ordinalskalen (z. B. 1 bis 5) und metrischer Skalen (z. B. 0-100%).

Die Genauigkeit der Indikatorwerte von Ökosystemleistungen liegt der Genauigkeit der Eingabedaten und Variablen nach dem Prinzip “Wo man Müll hineinsteckt, kommt auch Müll heraus” zugrunde. Es sei darauf hingewiesen, dass dies auf das Ziel der Kartierung und Bewertung zurückzuführen ist.

Verschiedenen Möglichkeiten der Darstellung von Daten der Ökosystemleistungen

Die grafische Darstellung erinnert an Radardiagramme oder Radialdiagramme. Diese können auch eine zeitliche Variable enthalten. Auch diese Diagramme müssen nicht alleine stehen. Ein gängiger Ansatz ist auch die Kombination mit Karten, die in der Regel übergeordneten administrativen oder statistischen Einheiten zugeordnet werden.
Ökosystemleistungen können auch nicht-räumlich bewertet und dargestellt werden. Die typische verallgemeinerte Bewertung für ein bestimmtes Gebiet auf verallgemeinerten Landbedeckungstypen sind Matrizen, bei denen spezifische Werte von Ökosystemleistungen verschiedener Landbedeckungstypen zugeordnet werden, unabhängig davon, wo sie sich in dem zu bewertenden Gebiet befinden. Bei diesem Ansatz werden Werte zugeschrieben, ohne spezifische Kenntnisse darüber zu haben, wo sich ein bestimmtes Ökosystem innerhalb des gegebenen Gebiets befindet.

Für die Darstellung von Werten der Ökosystemleistungen außerhalb von Karten sind fast alle darstellenden Methoden der deskriptiven Statistik möglich:  Histogramme, Barplots, Boxplots usw. Darstellungsansätze umfassen die Veranschaulichung von Werten aus einer Ökosystemleistung an einer oder mehreren Stellen, den Vergleich verschiedener Werte von Ökosystemleistungen mithilfe ihres Mittelwerts oder Medians, Ökosystemleistungen im Laufe der Zeit usw.

Eine beispielhafte Darstellung von Ökosystemleistungen ohne räumliche Dimension besteht aus Bündeln, die typische Kombinationen von Ökosystemleistungen zeigen, um eine spezifische Fläche zu charakterisieren.

Die grafische Darstellung erinnert an Radardiagramme oder Radialdiagramme. Diese können auch eine zeitliche Variable enthalten. Auch diese Diagramme müssen nicht alleine stehen. Ein gängiger Ansatz ist auch die Kombination mit Karten, die in der Regel übergeordneten administrativen oder statistischen Einheiten zugeordnet werden.