Sozial-ökologische Forschung entwickelt Modelle, um Gesellschaft-Natur Interaktionen und Dynamiken bearbeitbar und sichtbar zu machen. Diese Modelle sind in Theorien der Interaktion von Gesellschaft und Natur verwurzelt und ermöglichen strukturierte qualitative und quantitative Einsichten. Modelle sind vereinfachte Abbilder komplexer Sachverhalte, die in vielfacher Weise nützlich sein können: Sie helfen unter anderem, Zusammenhänge besser zu verstehen, vergangene Systemzustände zu rekonstruieren, Prognosen und Szenarien über zukünftige Entwicklungen zu erstellen, und inter- und transdisziplinäre Kommunikationsprozesse zu strukturieren.  

Das Themenfeld Integrierte Sozial-ökologische Modellierung befasst sich konkret mit den Herausforderungen, welche bei der Entwicklung von quantitativen Computermodellen zur Analyse komplexer Gesellschaft-Natur-Interaktionen entstehen. Die Modelle, welche am Institut für Soziale Ökologie entwickelt werden, beschreiben auf unterschiedliche Weisen die Wechselwirkungen zwischen Entscheidungen von Akteuren, politischen und institutionellen Rahmenbedingungen, sowie sozioökonomischen Prozessen auf der einen Seite, und wesentlichen biophysischen, sowie ökologischen Mustern und Prozessen auf der anderen Seite. Das Themenfeld befasst sich auch mit den Herausforderungen, welche durch verschiedene methodische Ansätze, als auch Programmiersprachen und steigenden Anforderungen bzgl. #OpenScience, #OpenData, #FAIRdata, #FreeTheModels, als auch bspw. GitHub entstehen. 

Die entwickelten Modelle dienen der Strukturierung interdisziplinärer und transdisziplinärer Kommunikation: Die Notwendigkeit, im Modell Variablen und deren wechselseitige Beeinflussung explizit zu machen, fördert die Genauigkeit im interdisziplinären Gedankenaustausch. Unsere bisherigen Erfahrungen zeigen auch, dass partizipative Modellentwicklung, bei der Modelle gemeinsam mit Stakeholdern entwickelt werden, sehr gut geeignet ist, Handlungsmöglichkeiten aufzuzeigen und so Verständigung über Zukunftsbilder zu strukturieren. 

Mit Hilfe von Modellen analysieren wir eine Vielfalt von sozial-ökologischen Prozessen & Fragestellungen. Bspw. modellieren wir Landnutzungsmuster, Ressourcen-Extraktion, als auch gesellschaftliche Material- und Stoffkreisläufe, sowie Energieeinsatz und alle entstehenden Abfälle und Emissionen, sowohl lokal als auch bis zu global entlang von Lieferketten Weiters modellieren wir die Dynamiken gesellschaftlicher Bestände von Gebäuden, Infrastrukturen, Maschinen, sowie Menschen & Nutztieren, welche Ressourcenverbrauch sowie Abfälle und Emissionen bestimmen. In partizipativen, transdisziplinären Projekten nutzen wir qualitative Informationen aus z.b. Interviews gemeinsam mit quantitativen Daten, um quantitative Modelle zu entwickeln und damit die Interaktionen von Akteuren mit ökologischen Systemen sowie sozio-ökonomischen Rahmenbedingungen zu modellieren. Dabei arbeiten wir auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Ebenen, von lokalen Studien in LTSER-Plattformen, div. regionalen und urbanen Kontexten, bis hin zu internationalen und globalen Entwicklungen. 

Zentrale Fragen für das Themenfeld sind, unter anderem: 

  • Welche Arten von Modellen sind besonders gut geeignet, komplexe Gesellschaft-Natur Interaktionen zu beforschen? 

  • Welche Fragestellungen und Daten benötigen bzw. ermöglichen welche Arten von Modellierungen? 

  • Was sind die Limitationen und Grenzen (quantitativer) Modellierungen in der sozial-ökologischen Forschung? 

Themenfeldverantwortlicher: Dominik Wiedenhofer 

Zenodo Repositorien des Instituts für Soziale Ökologie:
https://zenodo.org/communities/sec_vienna/?page=1&size=20 


Am Institut für Soziale Ökologie werden verschiedene Modelle und Modellierungs-Strategien intensiv eingesetzt und weiterentwickelt. Diese Entwicklungen werden von Projekten in den jeweiligen inhaltlichen Themenfeldern getragen. Hier folgt nun eine Auswahl von Publikationen, welche größere Modelle des Instituts beschreiben:  

Kalt, Gerald, Andreas Mayer, Helmut Haberl, Lisa Kaufmann, Christian Lauk, Sarah Matej, Elin Röös, Michaela C. Theurl, und Karl-Heinz Erb. „Exploring the Option Space for Land System Futures at Regional to Global Scales: The Diagnostic Agro-Food, Land Use and Greenhouse Gas Emission Model BioBaM-GHG 2.0“. Ecological Modelling 459 (November 2021): 109729. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2021.109729

Egger, Claudine, Christoph Plutzar, Andreas Mayer, Iwona Dullinger, Stefan Dullinger, Franz Essl, Andreas Gattringer, Andreas Bohner, Helmut Haberl, und Veronika Gaube. „Using the SECLAND Model to Project Future Land-Use until 2050 under Climate and Socioeconomic Change in the LTSER Region Eisenwurzen (Austria)“. Ecological Economics 201 (November 2022): 107559. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2022.107559

Wiedenhofer, Dominik, Tomer Fishman, Christian Lauk, Willi Haas, und Fridolin Krausmann. „Integrating Material Stock Dynamics Into Economy-Wide Material Flow Accounting: Concepts, Modelling, and Global Application for 1900–2050“. Ecological Economics 156 (Februar 2019): 121–33. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2018.09.010

Roux, Nicolas, Lisa Kaufmann, Manan Bhan, Julia Le Noe, Sarah Matej, Perrine Laroche, Thomas Kastner, Alberte Bondeau, Helmut Haberl, und Karlheinz Erb. „Embodied HANPP of Feed and Animal Products: Tracing Pressure on Ecosystems along Trilateral Livestock Supply Chains 1986–2013“. Science of The Total Environment 851 (Dezember 2022): 158198. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.158198

 

Inhaltliche Reviews verschiedener Modelle & Modellierungs-Strategien, teilw. auch von AutorInnen außerhalb des Instituts für Soziale Ökologie: 

Bhan, Manan, Simone Gingrich, Nicolas Roux, Julia Le Noë, Thomas Kastner, Sarah Matej, Florian Schwarzmueller, und Karl-Heinz Erb. „Quantifying and Attributing Land Use-Induced Carbon Emissions to Biomass Consumption: A Critical Assessment of Existing Approaches“. Journal of Environmental Management 286 (Mai 2021): 112228. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112228

Lanau, Maud, Gang Liu, Ulrich Kral, Dominik Wiedenhofer, Elisabeth E.E. Keijzer, Chang Yu, und Christina Ehlert. „Taking Stock of Built Environment Stock Studies: Progress and Prospects“. Environmental Science & Technology, 27. Juni 2019, acs.est.8b06652. https://doi.org/10.1021/acs.est.8b06652

Haberl, Helmut, Dominik Wiedenhofer, Stefan Pauliuk, Fridolin Krausmann, Daniel B. Müller, und Marina Fischer-Kowalski. „Contributions of Sociometabolic Research to Sustainability Science“. Nature Sustainability 2, Nr. 3 (März 2019): 173–84. https://doi.org/10.1038/s41893-019-0225-2

Wiedmann, Thomas, und Manfred Lenzen. „Environmental and Social Footprints of International Trade“. Nature Geoscience 11, Nr. 5 (Mai 2018): 314–21. https://doi.org/10.1038/s41561-018-0113-9

Pianosi, Francesca, Keith Beven, Jim Freer, Jim W. Hall, Jonathan Rougier, David B. Stephenson, und Thorsten Wagener. „Sensitivity Analysis of Environmental Models: A Systematic Review with Practical Workflow“. Environmental Modelling & Software 79 (Mai 2016): 214–32. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2016.02.008

Schaffartzik, Anke, Helmut Haberl, Thomas Kastner, Dominik Wiedenhofer, Nina Eisenmenger, und Karl-Heinz Erb. „Trading Land: A Review of Approaches to Accounting for Upstream Land Requirements of Traded Products“. Journal of Industrial Ecology 19, Nr. 5 (2015): 703–14. https://doi.org/10.1111/jiec.12258

Hertwich, Edgar, Niko Heeren, Brandon Kuczenski, Guillaume Majeau-Bettez, Rupert J. Myers, Stefan Pauliuk, Konstantin Stadler, und Reid Lifset. „Nullius in Verba1: Advancing Data Transparency in Industrial Ecology: Advancing Data Transparency in IE“. Journal of Industrial Ecology 22, Nr. 1 (Februar 2018): 6–17. https://doi.org/10.1111/jiec.12738

Laufende Forschungsprojekte

CircEUlar - Developing circular pathways for a EU low-carbon transition

Projektleitung: Dominik Wiedenhofer
Laufzeit: 01.09.2022-31.08.2026
Gefördert durch: Europäische Kommission


EDITS - Energy Demand Changes Induced by Technological and Social Innovations

Laufzeit: 09.03.2021-31.12.2025 (jährliche Projekte)
Projektleitung: Wiedenhofer Dominik 
Gefördert durch: Research Institute of Innovative Technology for the Earth

Abgeschlossene Forschungsprojekte

ALISEN - (Analyzing LInkages of SocioEcological Nitrogen flows) - Ernährungssystem und Stickstoffflüsse: Ein integriertes sozialökologisches Modell für das Ennstal, Oberösterreich, 1830-2030

Schlagworte: LTSER, Stickstoffflüsse, integrierte Modellierung, Ernährungssystem
Projektleitung: Veronika Gaube
Laufzeit: 01.05.2012-30.04.2020
Gefördert durch: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)


Insource - INtegrated analysis and modeling for the management of sustainable urban FWE ReSOURCEs

Projektleitung: Erb Karlheinz
Laufzeit: 01.05.2018-30.04.2021
Gefördert durch: FFG - Forschungsförderungsgesellschaft


LUBIO - Landnutzung, Klimawandel und Biodiversität in Kulturlandschaften

Projektleitung: Gaube Veronika
Laufzeit: 01.05.2015-31.01.2019
Gefördert durch: Österreichische Akademie der Wissenschaften


MAT_STOCKS - Understanding the Role of Material Stock Patterns for the Transformation to a Sustainable Society

Projektleitung: Haberl Helmut
Laufzeit: 01.03.2018-31.08.2024
Gefördert durch: Europäische Kommission
matstocks.boku.ac.at


MISO - Material Inputs, Stocks and Outputs: A model of global material stocks and flows (MISO)

Projektleitung: Krausmann Fridolin
Laufzeit: 01.01.2015-31.12.2018
Gefördert durch: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)


MoLUP - Mountain ecosystem in a changing world: land use, pollution and pathogens

Projektleitung: Gaube Veronika
Laufzeit: 01.06.2017-29.02.2020
Gefördert durch: Österreichische Akademie der Wissenschaften


UTE - Stadtzeiten und Energiekonsum: Ein sozialökologisches Modell zur Abschätzung von Zeitverwendung und Energiestoffwechsel

Schlagworte: Zeitverwendung, Energieflussanalyse
Projektleitung: Marina Fischer-Kowalski
Laufzeit: 01.09.2011 - 31.08.2014
Gefördert durch: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)


VOLANTE - Visionen für nachhaltige Landnutzungsänderungen in Europa

Schlagworte: Landnutzung
Projektleitung: Karlheinz Erb 
Laufzeit: 01.11.2010 - 30.05.2015
Gefördert durch: Europäische Union


​​​​​​​ZEAFOLU - Zero emissions from agriculture, forestry and other land use in the Eisenwurzen and beyond

Projektleitung: Christian Lauk
Laufzeit: 01.09.2017 - 30.09.2020
Gefördert durch: Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW)