Soil Greenhouse Gases emissions in Mediterranean forage systems

Many studies on the impacts of soil management on Greenhouse Gases (GHG) emissions were carried out in the last years. However, field studies on GHG emissions in forage systems under semi-arid Mediterranean conditions are still limited. Modelling approaches are required for predicting the long term performances of Mediterranean grasslands under different environmental and management strategies, but so far very few attempts were made for these environments. The overall aim of the PhD dissertation was to analyse the processes and the management options that influence the soil C cycle and GHG emissions in two typologies of Mediterranean forage systems: extensively managed pastures and irrigated maize-based systems. Field experiments were carried out for both forage systems, while a modelling approach was undertaken only for the pastures. The PaSim model was assessed for its ability to simulate C exchanges in Mediterranean grasslands. A new model parameterization was derived for Mediterranean conditions from a set of ecophysiological parameters. The obtained results highlight the reliability of PaSim to simulate C cycle components in Mediterranean grasslands although some improvements are required. In the irrigated forage systems, soil GHG and the net Global Warming Potential were compared under different fertilization strategies, which showed contrasting impacts on GHG emissions, providing some insights on their different potential mitigation roles under Mediterranean conditions

Book of abstracts, 4th World Congress on Agroforestry

International audienc

Improving Water Quality through Environmental Policies and Farm Management: an Environmental Economics Analysis of Dairy Farming in Karapiro Catchment

This research explores the environmental and economic implications of nitrogen discharge abatement from dairy farms. This thesis develops a framework to analyse agri-environmental policies using bio economic modelling. A novel approach has been developed using farm survey data for catchment scale modelling and policy analysis. Policy analysis is facilitated by various modelling techniques and software. Geographic Information Systems (GIS) are used to convert data from multiple sources to a common platform for policy analysis. Whole dairy farm system simulations coupled with a Metamodel built on the Overseer software are used to establish the relationship between farm economic returns and nitrogen discharges. This relationship is used to derive abatement costs and resolve policy implementation challenges. Data Envelopment Analysis is used to develop Environmental economic efficiency measures. Finally a stylized model is used to determine spatially optimal riparian buffer strips. The results show that the differences in abatement costs and environmental efficiency between farming systems are significant. The adverse effects of information asymmetry can be effectively minimized by adopting differentiated incentives and target monitoring. Riparian buffers are a cost effective abatement tool that complement abatement at the intensive margin. Clear understanding of farm heterogeneity will help to design effective policies. Techniques for the measurement of policy impact have been successfully developed and add significantly to our knowledge of the underlying relationships. The use of simulated data for agri-environmental policy analysis is versatile and is expected to have several valuable applications. These methods can be applied to other geographic areas and research domains. This thesis provides useful tools for policy makers seeking to develop empirically informed agri environmental policy

A System Dynamics Based Integrated Assessment Modelling of Global-Regional Climate Change: A Model for Analyzing the Behaviour of the Social-Energy-Economy-Climate System

The feedback based integrated assessment model ANEMI (version 2) represents the society-biosphere-climate-economy-energy system of the earth and biosphere. The development of the ANEMI model version 2 is based on the system dynamics simulation approach that (a) allows for the understanding and modelling of complex global change and (b) assists in the investigation of possible policy options for mitigating, and/or adopting to changing global conditions within an integrated assessment modelling framework. This thesis presents the ANEMI model version 2 and its nine individual sectors: climate, carbon cycle, land-use, population, food production, hydrologic cycle, water demand, water quality, and energy-economy. Two levels of the model are developed and presented here. The first one represents the society-biosphere-climate-economy-energy system on a global scale (ANEMI version 2). The second one is developed for a regional presentation of Canada (ANEMI_CDN). The development of the Canada model is based on the top-down approach and various disaggregation techniques. The disaggregation technique also extends the capability of the ANEMI model version 2 in generating monthly data, while the model runs with yearly time step. To evaluate market and nonmarket costs and benefits of climate change, the ANEMI model integrates an economic approach, with a focus on the international energy stock and fuel price, with climate interrelations and temperature change. The model takes into account all major greenhouse gases (GHG) influencing global temperature and sea-level variation. Several of the model sectors are built from the basic structure of the previous version of the ANEMI model (version 1.2) developed by Davies (2009) and reported by Davies and Simonovic (2010; 2011). However, they are integrated in a novel way, particularly the water sectors. The integration of optimization within the simulation framework of the ANEMI model version 2 is timely, as recognition grows of the importance of energy-based economic activities in determining long-term Earth-system behaviour. Experimentation with different policy scenarios demonstrates the consequences of these activities on future behaviour of the society-biosphere-climate-economy-energy system through feedback based interactions. The use of the model ANEMI version 2 and ANEMI_CDN improves both scientific understanding and socio-economic policy development strategy. This thesis describes the model structure in detail and illustrates its use through the analysis of three policy scenarios in both global and Canadian perspectives

Modeling the contribution of ecological agriculture for climate change mitigation in cote d'Ivoire

The use of crop models is motivated by the prediction of crop production under climate change and for the evaluation of climate risk adaptation strategies. Therefore, in the present study the performance of DSSAT 4.6 was evaluated in a cropping system involving integrated soil fertility management options that are being promoted as ways of adapting agricultural systems to improve both crop yield and carbon sequestration on highly degraded soils encountered throughout middle Côte d’Ivoire. Experimental data encompassed two seasons in the Guinea savanna zone. Residues from the preceding vegetation were left to dry on plots like mulch on an experimental design that comprised the following treatments: (i) herbaceous savanna-maize, (ii)10 year-old of the shrub Chromolaena odorata fallow-maize (iii) 1 or 2 year-old Lalab pupureus stand-rotation, (iv) the legume L. pupureus -maize rotation; (v) continuous maize crop fertilized with urea; (vi) continuous maize crop fertilized with triple superphosphate; (vii) continuous maize crop, fertilized with both urea and triple superphosphate (TSP); (viii) continuous maize cultivation. The model’s sensitivity analysis was run to figure out how uncertainty of stable organic carbon (SOM3) can generate variation in the prediction of soil organic carbon (SOC) dynamics during the monitoring period of two years, within the first soil layer and to estimate the most suitable value. The observed variations were of 0.05 % in total SOC within the short-term and acceptable dynamics of changes were obtained for 0.80% of SOM3. The DSSAT model was calibrated using data from the 2007-2008 season and validated against independent data sets of yield of 2008-2009 to 2011-2012 cropping seasons. After the default values for SOM3 used in the model was substituted by the estimated one from sensitivity analysis, the model predicted average maize yields of 1 454 kg ha-1 across the sites versus an observed average value of 1 736 kg ha-1, R2 of 0.72 and RMSE of 597 kg ha-1. The impact of fallow residues and cropping sequence on maize yield was simulated and compared to conventional fertilizer and control data using historical climate scenarios over 12 years. Improving soil fertility through conservation agriculture cannot maintain grain yield in the same way as conventional urea inputs, although there is better yield stability against high climate variability according to our results

Towards Vulnerability Minimization of Grassland Soil Organic Matter Using Metamodels

International audienceVulnerability is the degree to which a human or environmental system is likely to experience harm due to a perturbation or a stress. This paper aims at proposing a generic quantitative method for climate change vulnerability assessment and to illustrate it on the particular case of the steady-state soil organic matter (SOM) of grassland thanks to PaSim, a mechanistic biochemical model. Based on literature review, we first present a model of concepts related to climate change vulnerability, and then we give our numerical method for vulnerability assessment. We documented all the different steps of our approach (from building of the initial design of experiments, to assessment of vulnerability with adaptation, through generating response surfaces and searching for vulnerability minima with different optimization methods). This study showed that steady-state SOM content will globally increase in future and that their vulnerability will decrease (due to higher increase of average values compared to the increased variability). Moreover, the analysis of the found vulnerability minima suggests both a reduction of vulnerability of SOM of adapted system and an increase of the gain by adaptation

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Advances in Computational Social Science and Social Simulation

Aquesta conferència és la celebració conjunta de la "10th Artificial Economics Conference AE", la "10th Conference of the European Social Simulation Association ESSA" i la "1st Simulating the Past to Understand Human History SPUHH".Conferència organitzada pel Laboratory for Socio­-Historical Dynamics Simulation (LSDS-­UAB) de la Universitat Autònoma de Barcelona.Readers will find results of recent research on computational social science and social simulation economics, management, sociology,and history written by leading experts in the field. SOCIAL SIMULATION (former ESSA) conferences constitute annual events which serve as an international platform for the exchange of ideas and discussion of cutting edge research in the field of social simulations, both from the theoretical as well as applied perspective, and the 2014 edition benefits from the cross-fertilization of three different research communities into one single event. The volume consists of 122 articles, corresponding to most of the contributions to the conferences, in three different formats: short abstracts (presentation of work-in-progress research), posters (presentation of models and results), and full papers (presentation of social simulation research including results and discussion). The compilation is completed with indexing lists to help finding articles by title, author and thematic content. We are convinced that this book will serve interested readers as a useful compendium which presents in a nutshell the most recent advances at the frontiers of computational social sciences and social simulation researc