SYNDROMES under CLIMATE CHANGE Matthias K. B. Lüdeke and the Syndrome Group SYNDICATE Potsdam Institute for Climate Impact Research

Global Climate Change Deforestation Kernprobleme des Globalen Wandels II Eine weitere Dimension der Änderungen im Erdsystem stellt der Verlust von biologischer Vielfalt dar. Die Rate des anthropogen verursachten Artensterbens wird derzeit auf etwa 1 – 5 % pro Dekade geschätzt (McNeely et al. 1995). Nutzungsänderungen auf großen Flächen der Erde, wie die Rodung von Wäldern, die Umwandlung von Weiden in Ackerland, der Verlust von Feuchtgebieten usw., sind Gründe für den Verlust von Ökosystemen, das Artensterben und den Schwund des weltweiten Genpools. So ist etwa die Hälfte der globalen Waldbedeckung durch den Menschen entfernt worden, wobei ein Großteil dieser Entwaldung in den letzten 30 Jahren geschah (WRI 1997). Das Verschwinden von alten Kulturpflanzensorten und Nutztierrassen stellen in diesem Kontext auch eine möglichen Gefährdung der Ernährungsgrundlagen der Menschheit dar (WBGU 1996). Neben dem Verlust potentiell nutzbarer Arten oder Naturstoffen ist hier vor allem auch die Regulierungsfunktion von Ökosystemen gefährdet. Die von Menschen beeinflusste terrestrische Netto-Primärproduktion wird derzeit auf etwa 40 % geschätzt (Wright 1990). Wälder stellen sowohl eine CO2 Quelle als auch ein Senke dar. Nach Schätzungen belaufen sich die Kohlenstoffvorräte in der gesamten Biosphäre auf etwa 1.800 Gt C, mit etwa 1.200 Gt C in den Böden. Der Anteil der Atmosphäre beträgt gegenwärtig etwa 750 Gt C, wobei die jährliche Aufnahme der terrestrischen Biosphäre mit 60 Gt C in etwa der jährlichen Freisetzung aus der terrestrischen Biosphäre durch Verrottung organischer Substanz entspricht (EK 1994). Dies verdeutlicht den engen Zusammenhang zwischen Entwaldung und der Veränderung des Kohlenstoffkreislaufs. Allein die jährliche Tropenwaldvernichtung trägt nach Schätzungen mit etwa 1,6  1 Gt C netto in die Atmosphäre ein (EK 1994). Deforestation

Soil Degradation Rural Poverty Unter dem Begriff „Globaler Wandel“ wird die Gesamtheit der dynamischen Änderungen im Natur-Anthroposphäre-System zusammengefasst. Seit dem Einsetzen der Industrialisierung, vor allem aber seit Mitte des 20. Jahrh. hat sich die Menschheit von einer auf Systemänderungen reagierenden zu einer das System aktiv verändernden Größe entwickelt. Beispiel für problematische Veränderungen der Zivilisation-Natur-Interaktion sind: Bodendegradation, Klimawandel, Gefährdung der Biodiversität, die mit diesen Punkten eng verknüpfte Welternährungsproblematik Rural Poverty

The Syndrome approach Task: identify relevant problems of Global Environmental Change (GEC, including Climate Change) and provide policy recommendations for the German Government to mitigate them GEC is understood as part of Global Change (GC) – high complexity Reduction: typical patterns of problematic environmental changes and their drivers (Syndromes) as units of investigation Intermediate functional resolution www.pik-potsdam.de/luedeke

Symptoms: Elements of GC www.pik-potsdam.de/luedeke

Patterns by Inspection Environmental degradation by rural-poverty driven overexploitation of marginal sites Vicious Circle: Impoverishment  Extension of Agriculture  Soil degradation  Reduction of Yield  Impoverishment Das Sahel-Syndrom tritt typischerweise in Subsistenzwirtschaften auf, wo ländliche Armutsgruppen und von Ausgrenzung bedrohte Bevölkerungsschichten durch Übernutzung der Agrarflächen (z.B. Überweidung, Ausweitung von Ackerbau auf ökologisch empfindliche Gebiete) einer zunehmenden Degradation ihrer natürlichen Umwelt ausgesetzt sind. Die syndromspezifischen Probleme der Bevölkerung sind wachsende Verarmung, Landflucht, eine steigende Anfälligkeit gegenüber Nahrungskrisen sowie zunehmende Häufigkeit von politischen und sozialen Konflikten um knappe Ressourcen. Die Intensivierung ursprünglich nachhaltiger Bodenbearbeitungsmethoden, wie z.B. die Aufgabe von Fruchtfolge- und Rotationssystemen oder die Verkürzung der Brachezeiten sind wichtige Kennzeichen des Syndroms. Unangepasste Entwicklungsstrategien (Sesshaftmachung von Nomaden, Tiefbrunnenbau) können zur Entstehung des Syndroms beitragen. Diese Entwicklung, die durch ein hohes Bevölkerungswachstum verschärft wird, geschieht im Kontext gesamtgesellschaftlicher Transformationsprozesse, wie der Auflösung traditioneller Solidarsysteme, der Verschiebung lokaler Preisgefüge infolge subventionierter Exporte aus Industrieländern und kulturellem Wandel. Im Verlauf des Sahel-Syndroms kommt es zu einer sukzessiven Verengung der Handlungsspielräume der betroffenen sozialen Gruppen (Extremfall: Hungerkatastrophe), da sich Verarmung, Übernutzung und Umweltdegradation gegenseitig verstärken. Im Sahelgebiet selbst sind inzwischen durch die Destabilisierung der ländlichen Produktions- und Sozialsysteme mehr als die Hälfte der Bevölkerung von Hunger bedroht. Die traditionelle Landwechselwirtschaft hat durch das Bevölkerungswachstum die kritische Grenze überschritten, so dass es zu einer Ausweitung der Agrarproduktion auf Grenzertragsflächen kommt. Die Konsequenz der unangepassten Landnutzung ist Desertifikation und Abwanderung in die Städte. Ein anderes Beispiel für das Sahel-Syndrom ist die Waldkonversion an marginalen Standorten mit nachfolgender Subsistenznutzung: shifting cultivation (Brandrodungsfeldbau). Zum Beispiel sind Erosionsbedingte Überschwemmungskatastrophen im Süden Thailands eine direkte Folge dieser Nutzungsform im Norden des Landes. Symptome: Destabilisierung von Ökosystemen, Verlust biologischer Vielfalt, Bodendegradation, Desertifikation, Gefährdung der Ernährungssicherung, Marginalisierung, Landflucht.

Patterns by Inspection – The Sahel Syndrome Das Sahel-Syndrom tritt typischerweise in Subsistenzwirtschaften auf, wo ländliche Armutsgruppen und von Ausgrenzung bedrohte Bevölkerungsschichten durch Übernutzung der Agrarflächen (z.B. Überweidung, Ausweitung von Ackerbau auf ökologisch empfindliche Gebiete) einer zunehmenden Degradation ihrer natürlichen Umwelt ausgesetzt sind. Die syndromspezifischen Probleme der Bevölkerung sind wachsende Verarmung, Landflucht, eine steigende Anfälligkeit gegenüber Nahrungskrisen sowie zunehmende Häufigkeit von politischen und sozialen Konflikten um knappe Ressourcen. Die Intensivierung ursprünglich nachhaltiger Bodenbearbeitungsmethoden, wie z.B. die Aufgabe von Fruchtfolge- und Rotationssystemen oder die Verkürzung der Brachezeiten sind wichtige Kennzeichen des Syndroms. Unangepasste Entwicklungsstrategien (Sesshaftmachung von Nomaden, Tiefbrunnenbau) können zur Entstehung des Syndroms beitragen. Diese Entwicklung, die durch ein hohes Bevölkerungswachstum verschärft wird, geschieht im Kontext gesamtgesellschaftlicher Transformationsprozesse, wie der Auflösung traditioneller Solidarsysteme, der Verschiebung lokaler Preisgefüge infolge subventionierter Exporte aus Industrieländern und kulturellem Wandel. Im Verlauf des Sahel-Syndroms kommt es zu einer sukzessiven Verengung der Handlungsspielräume der betroffenen sozialen Gruppen (Extremfall: Hungerkatastrophe), da sich Verarmung, Übernutzung und Umweltdegradation gegenseitig verstärken. Im Sahelgebiet selbst sind inzwischen durch die Destabilisierung der ländlichen Produktions- und Sozialsysteme mehr als die Hälfte der Bevölkerung von Hunger bedroht. Die traditionelle Landwechselwirtschaft hat durch das Bevölkerungswachstum die kritische Grenze überschritten, so dass es zu einer Ausweitung der Agrarproduktion auf Grenzertragsflächen kommt. Die Konsequenz der unangepassten Landnutzung ist Desertifikation und Abwanderung in die Städte. Ein anderes Beispiel für das Sahel-Syndrom ist die Waldkonversion an marginalen Standorten mit nachfolgender Subsistenznutzung: shifting cultivation (Brandrodungsfeldbau). Zum Beispiel sind Erosionsbedingte Überschwemmungskatastrophen im Süden Thailands eine direkte Folge dieser Nutzungsform im Norden des Landes. Symptome: Destabilisierung von Ökosystemen, Verlust biologischer Vielfalt, Bodendegradation, Desertifikation, Gefährdung der Ernährungssicherung, Marginalisierung, Landflucht.

Utilization Syndromes Development Syndromes Originally postulated Syndromes (WBGU, 1997; Schellnhuber et al., 1997): Utilization Syndromes Sahel Syndrome Overuse of marginal land Overexploitation Syndrome Overexploitation of natural ecosystems Rural Exodus Syndrome Degradation through the abondonment of traditional agricultural practices Dust Bowl Syndrome Non-sustainable agro-industrial use of soils and water bodies Katanga Syndrome Degradation through depletion of non-renewable resources Mass Tourism Syndrome Development and destruction of nature for recreational ends Scorched Earth Syndrome Environmental destruction through war and military action Development Syndromes Aral Sea Syndrome Damage of landscape as a result of large-scale projects Green Revolution Syndrome Degradation through the transfer and introduction of inappropriate farming methods Asian Tiger Syndrome Disregard of environmental standards in the course of rapid economic development Favela Syndrome Socio-ecological degradation through uncontrolled urban growth Urban Sprawl Syndrome Destruction of landscape through planned expansion of urban infrastructures Disaster Syndrome Singular anthropogenic environmental disasters with long-term impacts Sink Syndromes Smokestack Syndrome Degradation through large-scale diffusion of long-living substances Waste Dumping Syndrome Degradation through disposal of waste Contaminated Land Syndrome Local contamination of environmental assets at industrial locations

Syndrome diagnosis Spatial distribution of 7 (of 16) Syndromes (1990s, about 60 indicators) Lüdeke et al., GAIA 13 (2004) no. 1 www.pik-potsdam.de/luedeke

Comparison of WBGU/PIK list of syndromes and the How persistent is the Syndrome identification by „inspection“ against changes of the expert group? Comparison of WBGU/PIK list of syndromes and the GEO_4/UNEP list of vulnerability archetypes GEO_4/Chapter 8 authors: Dhari Naser Al-Ajmi; Geoffrey Dabelko; Thierry de Oliveira; Indra De Soysa; Richard Filcak; Des Gasper; Silvia Giada; Henk Hilderink; Jill Jäger; Sylvia Karlsson; Marcel Kok; Liza Koshy; Matthias Lüdeke(Gerhard Petschel-Held); Marybeth Long Martello; Jennifer Mohamed-Katerere; Vikrom Mathur; Ana Rosa Moreno; Annet Nakyeyune; Vishal Narain; Alvaro Ponce; Sophie Strasser; Frank Thomalla; Steven Wonink. www.pik-potsdam.de/luedeke

0-Draft Chapter8/GEO_4 www.pik-potsdam.de/luedeke

Despite different groups and 10 years distance, 7/11 Archetypes can be found alomost exactly in the syndrome list: Vulnerability Archetype, GEO_4 Relation Syndrome, WBGU/PIK (Post)-conflict induced vulnerability = Scorched Earth Syndrome Technological fixes of water problems Aral Sea Syndrome Urbanization of the coastal fringe  Favela  Urban Sprawl Desertification in drylands Sahel Syndrome Common pool resources  Overexploitation Syndrome Contaminated sites – legacies of the past Waste Dumping  Contaminated Land Global markets, local opportunities Dust Bowl Syndrome www.pik-potsdam.de/luedeke

Differences occur for the following archetypes (4/11) due to actual events: Vulnerability of Energy Production and Consumption Systems in Industrialised countries: the next energy crises? due to a stronger development country perspective: Small Island Developing States due to a stronger equity oriented perspective: Exporting Vulnerability due to a more economistic perspective: Resource Paradox www.pik-potsdam.de/luedeke

Mapping of Syndromes on Climate Change Petschel-Held et al. in: Goals and Economic Instruments for the Achievement of Global Warming Mitigation in Europe, Eds. Hacker/Pelchen, Kluwer 1999

Sahel-Syndrome: a problem – even without climate change! Regions, generally vulnerable towards the mechanism: Lüdeke et al., Environmental Modeling and Assessment 4 (1999) www.pik-potsdam.de/luedeke

Regions, presently vulnerable towards the Sahel-Syndrome mechanism Lüdeke et al., Environmental Modeling and Assessment 4 (1999) www.pik-potsdam.de/luedeke

Niederschlag DJF unter A1B (AR4, WG I) Relative changes in precipitation (in percent) for the period 2090–2099, relative to 1980–1999. Values are multi-model averages based on the SRES A1B scenario for December to February (left) and June to August (right). White areas are where less than 66% of the models agree in the sign of the change and stippled areas are where more than 90% of the models agree in the sign of the change. {Figure 10.9} www.pik-potsdam.de/luedeke

Niederschlag JJA unter A1B (AR4, WG I) Relative changes in precipitation (in percent) for the period 2090–2099, relative to 1980–1999. Values are multi-model averages based on the SRES A1B scenario for December to February (left) and June to August (right). White areas are where less than 66% of the models agree in the sign of the change and stippled areas are where more than 90% of the models agree in the sign of the change. {Figure 10.9} www.pik-potsdam.de/luedeke

Objectives and short history of the Syndrome approach Regions, where a presently low disposition is very sensitive against CC Lüdeke et al., Environmental Modeling and Assessment 4 (1999) Moldenhauer et al., ClimRes 21 (2002) www.pik-potsdam.de/luedeke