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Das Syndromkonzept - Werkzeuge und Methoden der Syndromanalyse und Syndrommodellierung

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Das Syndromkonzept - Werkzeuge und Methoden der Syndromanalyse und Syndrommodellierung

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  1. a) A B C D E b) + + (-) (>>) - + + - (+) - + + Das Syndromkonzept - Werkzeuge und Methoden der Syndromanalyse und Syndrommodellierung

  2. Teil 4:  Werkzeuge

  3. Gliederung Teil 3 • Syndromanalyse • Hypothesenbildung • Syndromdiagnose • Syndromprognose • Fuzzy Logik • Fallstudienintegration - Generalisierung im Syndromkonzept • Syndrommodellierung • Qualitative Differentialgleichungen • Kopplung von Syndromen • Diskussion

  4. Lernziele • Kennenlernen der grundlegenden Methoden der Syndromanalyse und Syndrommodellierung mit quantitativen (indikatorbasiert) und qualitativen Informationen • Verständnis für grundlegende Konzepte der Fuzzy Logik • Verständnis für die möglichen Verknüpfungen von Syndromen

  5. Syndromanalyse

  6. Das RAUBBAU-SYNDROM Raubbau an natürlichen Ökosystemen • zunehmende Übernutzung biolog. Ressourcen (terrestrische & marine Ökosysteme) • Überschreiten der natürlichen Regenerationsfähigkeit • motiviert durch gesellschaftliche und wirtschaftspolitische Entwicklungen Beispiel: • globale Stammholzexploitation • Syndromfolgen: • Konversion und Degradation artspezifischer Lebensräume • regionale Reduzierung der genetischen und Artenvielfalt • Erosion, morphologische Änderungen • regionale und globale Klimaänderungen

  7. Syndromanalyse 1. Hypothesenbildung  Inspektion Musterhypothese

  8. Syndromanalyse Syndromanalyse 1. Hypothesenbildung  syndromspezifisches Beziehungsgeflecht Inspektion Zusammen- hangswissen semi-formale Beschreibung Musterhypothese

  9. Beispiele für Kausalaussagen

  10. Wechselwirkungen zwischen Symptomen und deren Symbolisierung

  11. Qualitative Informationen aus Fallstudien Beispielhafte Aussage aus einer Fallstudie: Southern Ghana; Gyasi et al. (1995): Production pressure and environmental change in the forest-savannah zone of Southern Ghana. Global Environmental Change, 5(4):p.355-366. “The continuous cropping has led to noticeable soil impoverishment and decreased crop yields” (p.359)Quality of Resource (? , ) “As the population increases the quality of the environment is likely to decline, as are earnings and living standards. 25% of the households already could no longer adequately feed themselves with the produce from their farms”(p.363) Income per Capita (<N , )

  12. Syndromanalyse 2. Syndromdiagnose  syndromspezifisches Beziehungsgeflecht

  13. Syndromanalyse 2. Syndromdiagnose  syndromspezifisches Beziehungsgeflecht TOOLBOX globale Datensätze GIS Fuzzy-Logik Fallstudien qualitative Modellierung

  14. Syndromanalyse Disposition 2. Syndromdiagnose  syndromspezifisches Beziehungsgeflecht TOOLBOX globale Datensätze GIS Fuzzy-Logik Fallstudien qualitative Modellierung

  15. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum hohe Disposition für das RAUBBAU-SYNDROM

  16. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum gut erreichbarer Wald Hohe Disposition für das RAUBBAU-SYNDROM

  17. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum gut erreichbarer Wald hohe Wald- bestandsdichte hoheDisposition für das RAUBBAU-SYNDROM

  18. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum gut erreichbarer Wald hoheWald- bestandsdichte hohe Disposition für das RAUBBAU-SYNDROM

  19. Fuzzy Logik “Herkömmliche” oder Boolsche Logik: • Wahrheitswert (Zugehörigkeitswert) von entweder 1 (wahr) oder 0 (falsch) Beispiel: • Wer gehört zur Gruppe der „alten Leute“?

  20. Fuzzy Logik “Herkömmliche” oder Boolsche Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ 1 0.5 0 20 40 60 80

  21. Fuzzy Logik “Herkömmliche” oder Boolsche Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ • • • 1 ? 0.5 • • • 0 20 40 60 80

  22. Fuzzy Logik “Herkömmliche” oder Boolsche Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ 1 nicht“alt” “alt” 0.5 0 20 40 60 80

  23. Fuzzy Logik Fuzzy Logik: • Wahrheitswert (Zugehörigkeitswert) zwischen1 (komplett wahr) oder0 (komplett falsch) Beispiel: • Wer gehört zur Gruppe der „alten Leute“?

  24. Fuzzy Logik Fuzzy Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ • • • 1 • • • • nicht“alt” ? “alt” • • 0.5 • • • • • • • • 0 20 40 60 80

  25. Fuzzy Logik Fuzzy Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ • • • 1 • • • • nicht“alt” ? “alt” • • 0.5 • • • • • • • • 0 20 40 60 80

  26. Fuzzy Logik Fuzzy Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ • • • 1 • • • • nicht“alt” “alt” • • 0.5 • • • • • • • • 0 20 40 60 80

  27. Fuzzy Logik Fuzzy Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ • • • 1 • • • • nicht“alt” “alt” • • 0.5 • • • • • • • • 0 20 40 60 80

  28. Fuzzy Logik Fuzzy Logik: • Zugehörigkeit zur Menge „alte Leute“ • • • 1 • • • • nicht“alt” “alt” • • 0.5 • • • • • • • • 0 20 40 60 80

  29. Fuzzy Logik Boolsche Verschneidungsoperatoren:

  30. Fuzzy Logik Fuzzy Verschneidungsoperatoren: ODER (maximum) UND (minimum)

  31. Syndromanalyse Fuzzy-Logik - Verschneidung Kompensatorischer Fuzzy-UND-Operator:

  32. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum gut erreichbarer Wald hohe Wald- bestandsdichte hohe Disposition für das RAUBBAU-SYNDROM

  33. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum Biomassen- dichte gut erreichbarer Wald hohe Wald- bestandsdichte hohe Disposition für das RAUBBAU-SYNDROM

  34. ( ) Variable m £ m £ mit 0 1 . . ling Kat -2 Biomasse [kg C m ] Fuzzy Logik Fuzzyfizierung Linguistische Variable „hohe Waldbestandsdichte“ m Waldbestandsdichte hoch 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 4 7

  35. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum Biomassen- dichte gut erreichbarer Wald hohe Wald- bestandsdichte hoheDisposition für das RAUBBAU-SYNDROM

  36. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum

  37. Syndromanalyse Disposition-Entscheidungsbaum

  38. RAUBBAU-SYNDROM: Disposition

  39. Syndromanalyse Disposition 2. Syndromdiagnose  syndromspez. BZG TOOLBOX globale Datensätze GIS Fuzzy-Logik Fallstudien qualitative Modellierung Intensität

  40. RAUBBAU-SYNDROM: Typenbestimmung Konversionstyp: • „clear cutting“mit vollständiger Unterdrückung der natürlichen Sukzession • Bodenverdichtung, Erosion, Verlust / Fragmentierung von Räuberhabitaten, Überpopulation von Herbivoren, Änderung der lokalen klimatischen Verhältnisse, etc. • keine Regeneration des Ökosystems Degradationstyp: • begrenzte Berücksichtigung ökologischer Gegebenheiten (selektiver Einschlag in Art und Fläche) • Verschiebung der Ökosystemstruktur, Biodiversitäts- und Funktionsverluste, Ressourcenerschließung, etc. • langsame Vernichtung des Ökosystems über Zwischenstadien (sekundär Wald)

  41. RAUBBAU-SYNDROM: Verlaufstypen

  42. RAUBBAU-SYNDROM: Intensität

  43. Das SAHEL-SYNDROM Armutsgetriebene, landwirt- schaftliche Übernutzung marginaler Standorte Teufelskreis: Verarmung  Ausweitung landwirt. Aktivitäten  Bodendegradation  Ertragsverlust  Verarmung Beispiele: • Überweidung in ariden & semi-ariden Regionen • Brandrodungswanderfeldbau in trop. & subtrop. Wald-regionen • Syndromfolgen: • Übernutzung und Konversion von Ökosystemen • zunehmende Bodendegradation • weitere Verarmung der ländlichen Bevölkerung • Verringerung der genetischen und Artenvielfalt

  44. Sahel-Syndrom Beziehungsgeflecht

  45. SAHEL-SYNDROM: Disposition-Entscheidungsbaum

  46. SAHEL-SYNDROM: Disposition

  47. Syndromanalyse • Intensität eines Syndroms: • 2 verschiedene Wege: • Indikatorbasierter Ansatz (ähnlich der Dispositions-bestimmung) •  spezifische Lösung für ausgewähltes Indikatoren-Set

  48. Landwirtschaftsintensität Bodendegradation Soil Degradation Intensification of Intensivierung der Rate der Bodendegr. Landwirtschaft Agriculture Yield Ertrag Poverty Armut Bevölkerung Population Impovrishment Verarmung + Population Growth + Bev. Wachstum Zunehmende nationale & ökonomische Disparitäten Economic Disparities SAHEL-SYNDROM:Kern des Beziehungsgeflechts

  49. ¶ ¶ ¶ f f f f > > > < 3 3 1 2 0 , 0 , 0 , 0 ¶ ¶ ¶ ¶ A N B N Syndromanalyse (indikatorbasiert) SAHEL-SYNDROM: Intensität 1(Daten aus dem Zeitraum 1985-1992) Typische dynamische Eigenschaften des Syndroms: N Landwirtschaftliche Aktivität B Status der Bodendegradation A Anzahl der ländlichen Armen Kausalbeziehungen im Syndromkern  Für eine lineare Approximation für fi  dN dt dB dt dA dt = = = const . N B A

  50. Syndromanalyse (indikatorbasiert) SAHEL-SYNDROM: Intensität 2 Evaluierung dieser Bedingung führt zum Maß für den SAHEL-SYNDROM-Teufelskreis: Stärke des Teufelskreis: Intensität:

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