Modelling Past, Present and Future Ecosystem, Climate and - - PowerPoint PPT Presentation

Modelling ¡Past, ¡Present ¡and ¡Future ¡ Ecosystem, ¡Climate ¡and ¡Human ¡ Interac9ons ¡in ¡East ¡Africa ¡Savannas ¡ ¡

Rebecca ¡Kariuki-­‑York ¡Ins9tute ¡of ¡Tropical ¡Ecosystems, ¡Environment ¡Department, ¡University ¡of ¡York, ¡UK ¡ Robert ¡Marchant-­‑York ¡Ins9tute ¡of ¡Tropical ¡Ecosystems, ¡Environment ¡Department, ¡University ¡of ¡York, ¡UK ¡ David ¡Western-­‑African ¡Conserva9on ¡Centre, ¡Nairobi, ¡Kenya ¡ Simon ¡Willcock ¡– ¡Centre ¡of ¡Biological ¡sciences, ¡University ¡of ¡Southampton, ¡UK ¡

East ¡Africa ¡rainfall, ¡land-­‑cover ¡and ¡ socie9es ¡

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡ Source: ¡York ¡Ins9tute ¡of ¡Tropical ¡Ecosystems, ¡KITE, ¡2015 ¡Source: ¡MODIS, ¡2012 ¡ ¡Source: ¡UNEP/GRIDS, ¡2000 ¡ ¡

Humans ¡

• Humans ¡are ¡closely ¡associated ¡with ¡

their ¡ecosystems ¡ ¡

• Use ¡natural ¡resources, ¡grazing, ¡

agriculture, ¡fire, ¡socio-­‑economic ¡ development ¡

¡

African ¡Savannas ¡

Characterized ¡by ¡woody ¡vegeta9on ¡and ¡grasses ¡ Occupy ¡>60% ¡ ¡of ¡land ¡surface ¡in ¡East ¡Africa ¡ Support ¡many ¡people ¡ Support ¡the ¡highest ¡wild ¡and ¡herbivore ¡biomass ¡ Provide ¡ecosystem ¡services ¡and ¡func9ons ¡

Drivers ¡of ¡savannas ¡ ¡

Rainfall ¡and ¡seasonality ¡ Fire ¡ Soil/edaphic ¡factors ¡ Humans ¡ Herbivores ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Source: ¡AFSIS, ¡2015 ¡ ¡

Changes ¡in ¡savannas ¡

Land ¡use ¡change ¡

• From ¡pastoralism ¡to ¡agropastrolism, ¡farming ¡ ¡
• Increase ¡in ¡se\lements ¡
• Increase ¡in ¡urbaniza9on ¡
• Human ¡popula9on ¡growth ¡ ¡
• Socio-­‑economic ¡development ¡

Environmental ¡change ¡

• Fluctua9ng ¡rainfall ¡
• Increase ¡temperature ¡
• Change ¡in ¡vegeta9on ¡structure ¡and ¡composi9on ¡

¡ ¡

Future ¡predic9ons ¡of ¡climate ¡change ¡in ¡ East ¡Africa ¡

Challenges ¡of ¡future ¡predic3ons ¡

• Course ¡resolu9on ¡scale ¡
• Unlimited ¡knowledge ¡on ¡all ¡

clima9c ¡and ¡environmental ¡ variables ¡affec9ng ¡flora ¡and ¡fauna ¡ Climate ¡projec3on ¡in ¡Africa ¡ By ¡AFRICLIM ¡ RCM-­‑Downscaled ¡from ¡GCM ¡outputs ¡ ¡ Outputs ¡averaged ¡over ¡30 ¡years ¡ period ¡ Predicted ¡future ¡changes ¡

• Fluctua9ng ¡rainfall ¡pa\erns ¡ ¡ ¡
• Increase ¡in ¡temperature ¡
• Increase ¡in ¡CO2 ¡ ¡
• Increase ¡in ¡CO2 ¡leads ¡to ¡increase ¡

in ¡woodlands ¡ Rcp ¡4.5 ¡– ¡green ¡house ¡gas ¡emissions ¡ peak ¡around ¡2040 ¡and ¡then ¡decline ¡

Rainfall ¡and ¡temperature ¡ ¡– ¡RCP ¡4.5 ¡

Mid ¡century ¡ Average ¡from ¡2041-­‑2070 ¡

• Temperature ¡

¡

Research ¡objec9ves ¡

General ¡objec3ve ¡

• To ¡assess ¡past, ¡present ¡and ¡future ¡interac9ons ¡between ¡

ecosystems, ¡climate ¡and ¡socie9es ¡in ¡East ¡African ¡savannas ¡ using ¡a ¡vegeta9on ¡and ¡socio-­‑ecological ¡model. ¡ Specific ¡objec3ves ¡ ¡

• To ¡understand ¡temporal, ¡spa9al ¡and ¡social ¡changes ¡in ¡grazing ¡

and ¡sedentariza9on ¡in ¡East ¡African ¡savannas ¡

• To ¡establish ¡the ¡response ¡of ¡vegeta9on ¡to ¡changes ¡in ¡climate, ¡

fire, ¡herbivore ¡and ¡human ¡ac9vi9es ¡

• To ¡predict ¡the ¡future ¡responses ¡of ¡vegeta9on ¡to ¡changes ¡in ¡

climate ¡and ¡land ¡use ¡

Amboseli ¡ecosystem, ¡southern ¡Kenya ¡

Agricultural Expansion in Amboseli, southern Kenya

Rain-fed agriculture Irrigated agriculture Marginal agriculture

Process ¡& ¡agent ¡based ¡models ¡for ¡ simula9ng ¡changes ¡

DGVMs ¡

• Show ¡transient ¡changes ¡in ¡

vegeta9on ¡distribu9on, ¡ physiological ¡processes ¡and ¡ carbon ¡balance ¡as ¡a ¡ func9on ¡of ¡changing ¡climate ¡ Some ¡simulated ¡processes ¡

• plant ¡establishment ¡ ¡
• growth ¡ ¡
• mortality ¡ ¡
• primary ¡produc9on ¡

Socio-­‑ecological ¡system ¡

• Determine ¡the ¡interac9ons ¡

between ¡independent ¡ human ¡and ¡environment ¡ agents ¡over ¡9me ¡

• Use ¡decision ¡trees ¡

Calibra9on ¡and ¡valida9on ¡of ¡model ¡

• utputs ¡

Conclusions ¡and ¡future ¡plans ¡

• Changes ¡in ¡human-­‑environment ¡interac9ons ¡over ¡

9me ¡and ¡space ¡ – Changes ¡in ¡land ¡use ¡pa\erns, ¡climate, ¡socio-­‑ economic ¡development ¡and ¡ecological ¡ interac9ons ¡

• Model ¡sensi9vity ¡analysis ¡
• Apply ¡model ¡in ¡other ¡areas ¡ ¡

– such ¡as ¡Plan ¡Vivo ¡loca9ons?? ¡ ¡ ¡ ¡

Thank ¡you ¡

Ques9ons?? ¡