Modelling societal transitions with agent transformation

Transition models explain long-term and large-scale processes fundamentally changing the structure of a societal system. Our concern is that most transition models are too static. Although they capture a move of focus from static equilibria to transitions between dynamic equilibria, they are still rooted in an "equilibriumist" approach. Improvement is possible with agent-based models that give attention to endogenous system processes called "transformation processes". These models can render far more dynamic pictures of societal systems in transition, and are no longer remote from descriptions in the emerging transition literature

Combining qualitative and quantitative understanding for exploring cross-sectoral climate change impacts, adaptation and vulnerability in Europe

Climate change will affect all sectors of society and the environment at all scales, ranging from the continental to the national and local. Decision-makers and other interested citizens need to be able to access reliable science-based information to help them respond to the risks of climate change impacts and assess opportunities for adaptation. Participatory integrated assessment (IA) tools combine knowledge from diverse scientific disciplines, take account of the value and importance of stakeholder ‘lay insight’ and facilitate a two-way iterative process of exploration of ‘what if’s’ to enable decision-makers to test ideas and improve their understanding of the complex issues surrounding adaptation to climate change. This paper describes the conceptual design of a participatory IA tool, the CLIMSAVE IA Platform, based on a professionally facilitated stakeholder engagement process. The CLIMSAVE (climate change integrated methodology for cross-sectoral adaptation and vulnerability in Europe) Platform is a user-friendly, interactive web-based tool that allows stakeholders to assess climate change impacts and vulnerabilities for a range of sectors, including agriculture, forests, biodiversity, coasts, water resources and urban development. The linking of models for the different sectors enables stakeholders to see how their interactions could affect European landscape change. The relationship between choice, uncertainty and constraints is a key cross-cutting theme in the conduct of past participatory IA. Integrating scenario development processes with an interactive modelling platform is shown to allow the exploration of future uncertainty as a structural feature of such complex problems, encouraging stakeholders to explore adaptation choices within real-world constraints of future resource availability and environmental and institutional capacities, rather than seeking the ‘right’ answers

Modelling to bridge many boundaries: the Colorado and Murray-Darling River basins

Increasing pressure on shared water resources has often been a driver for the development and utilisation of water resource models (WRMs) to inform planning and management decisions. With an increasing emphasis on regional decision-making among competing actors as opposed to top-down and authoritative directives, the need for integrated knowledge and water diplomacy efforts across federal and international rivers provides a test bed for the ability of WRMs to operate within complex historical, social, environmental, institutional and political contexts. This paper draws on theories of sustainability science to examine the role of WRMs to inform transboundary water resource governance in large river basins. We survey designers and users of WRMs in the Colorado River Basin in North America and the Murray-Darling Basin in southeastern Australia. Water governance in such federal rivers challenges inter-governmental and multi-level coordination and we explore these dynamics through the application of WRMs. The development pathways of WRMs are found to influence their uptake and acceptance as decision support tools. Furthermore, we find evidence that WRMs are used as boundary objects and perform the functions of ‘boundary work’ between scientists, decision-makers and stakeholders in the midst of regional environmental changes

Normative productivity of the global vegetation

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The biosphere models of terrestrial productivity are essential for projecting climate change and assessing mitigation and adaptation options. Many of them have been developed in connection to the International Geosphere-Biosphere Program (IGBP) that backs the work of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). In the end of 1990s, IGBP sponsored release of a data set summarizing the model outputs and setting certain norms for estimates of terrestrial productivity. Since a number of new models and new versions of old models were developed during the past decade, these normative data require updating.</p> <p>Results</p> <p>Here, we provide the series of updates that reflects evolution of biosphere models and demonstrates evolutional stability of the global and regional estimates of terrestrial productivity. Most of them fit well the long-living Miami model. At the same time we call attention to the emerging alternative: the global potential for net primary production of biomass may be as high as 70 PgC y^-1, the productivity of larch forest zone may be comparable to the productivity of taiga zone, and the productivity of rain-green forest zone may be comparable to the productivity of tropical rainforest zone.</p> <p>Conclusion</p> <p>The departure from Miami model's worldview mentioned above cannot be simply ignored. It requires thorough examination using modern observational tools and techniques for model-data fusion. Stability of normative knowledge is not its ultimate goal – the norms for estimates of terrestrial productivity must be evidence-based.</p

Onzekerheid in geintegreerde assessment modellen. Een op culturele perspectieven gebaseerde methode

Onzekerheid speelt een sleutelrol in mondiaal geintegreerde assessment modellen. Het identificeren, zichtbaar maken en verklaren van onzekerheden in het TARGETS model (Tool to Assess Regional and Global Environmental and Health Targets for Sustainability) neemt daarom een centrale plaats in in het onderzoeksprogramma 'Global Dynamics and Sustainable Development' (RIVM), waarbinnen het TARGETS model ontwikkeld wordt. Met de huidige methoden van onzekerheidsanalyse is het niet mogelijk om alle bronnen en typen onzekerheden zichtbaar te maken, kunnen onzekerheden niet op een systematische, consistente en coherente manier geclusterd worden en worden onzekerheden niet op een voor beleidsmakers begrijpelijke manier gepresenteerd. In dit rapport introduceren we een methode waarmee onzekerheden ten gevolge van onenigheid tussen experts en subjectieve beoordeling zichtbaar en hanteerbaar worden gemaakt en waarmee het mogelijk is onzekerheden op een systematische manier consistent en coherent te clusteren. Omdat subjectieve beoordeling en onenigheid tussen experts optreden doordat mensen verschillende perspectieven hebben, stellen wij perspectief-gebaseerde alternatieve modelroutes voor om dergelijke onzekerheden te analyseren. Alternatieve modelroutes zijn modelinterpretaties waarin onzekerheden 'ingekleurd' worden door (voor)oordelen en preferenties van een bepaald perspectief. In andere woorden, de interpretaties van onzekerheden worden geclusterd met behulp van verschillende perspectieven. De alternatieve modelroutes worden gebruikt om onzekerheid te vertalen in risico van beleidsstrategieen. Rekening houdend met het feit dat beleidsmakers gewend zijn aan het begrip risico als besluitvormingscriterium, denken wij dat de gepresenteerde benadering een nuttige bijdrage is aan de beoogde beleidsondersteunende rol van geintegreerde assessment modellen. De methodologie is toegepast op het fertiliteitssubmodel en het klimaat onderdeel van het mondiale kringlopenmodel van TARGETS, om de mogelijkheden en beperkingen van deze manier van onzekerheidsanalyse voor zowel het menselijke als het milieusysteem te verkennen. Voorlopige experimenten met de alternatieve routes in het fertiliteitsmodel laten zien dat de verschillen in projecties gemotiveerd en verklaard kunnen worden met behulp van de achterliggende interpretaties van de onzekerheden, in tegenstelling tot de traditionele methoden die slechts minima, maxima en beste schattingen laten zien. De evaluatie van onzekerheden in termen van risico's van beleidsstrategieen geeft aan welke onzekerheden ten gevolge van subjectieve beoordeling en onenigheid tussen experts het meest relevant zijn voor het politieke debat. Dergelijke inzichten kunnen gebruikt worden om de onderzoeksagenda op dan wel bij te stellen. Experimenten met modellen voorzien van alternatieve model routes bieden de mogelijkheid om op een consistente en coherente manier beleidsscenario's te ontwikkelen. Vanwege vertraging in de modelontwikkeling was het niet mogelijk op tijd alternatieve routes in het kringlopenmodel te implementeren. De beschreven studie voor het thema klimaat dient bijgevolg beschouwd te worden als een haalbaarheidsstudie, waarvan het resultaat een kwalitatieve beschrijving van de alternatieve model routes in het kringlopenmodel is. Deze routes zullen in de komende maanden geimplementeerd worden ten einde de consequenties van onzekerheden ten gevolge van subjectieve beoordeling en onenigheid tussen experts te kunnen analyseren en te verklaren.Uncertainty plays a key role in global integrated assessment modelling. Identifying, illuminating and clarifying uncertainties in the TARGETS model, i.e. Tool to Assess Regional and Global Environmental and Health Targets for Sustainability, is, therefore, a central issue in the research of the Global Dynamics and Sustainable Development group of the National Institute of Public Health and Environmental Protection (RIVM, the Netherlands). Current available uncertainty analysing techniques suffer from the fact that they are unable to render all sources and kinds of uncertainty explicit, that they provide no systematic, coherent and consistent clustering of uncertainties and that they fail to clarify uncertainties in a for decision makers understandable way. This report introduces an approach in which uncertainty due to disagreement among experts and subjective judgement is identified, illuminated and clarified, and in which it is possible to cluster uncertainties in a methodological, systematic, coherent and consistent way. Because subjective judgement and disagreement arise due to the fact that people have adopted various perspectives, we propose perspective-based alternative model routes as methodology to articulate those uncertainties. Alternative model routes are model interpretations in which the uncertainties are colored with the bias and preference of a certain perspective. In other words, interpretations of uncertainties are clustered along various perspectives. The alternative model routes are used to translate the concept of uncertainty into risks of policy strategies. Taking into account that decision makers are used to the concept risk to evaluate strategies, we think that this approach can be a useful contribution to integrated assessment modelling aiming at policy support. We applied the methodology to the fertility submodel and the climate part of the global cycles model of TARGETS, to assess the usefulness and limitations of this kind of uncertainty analysis for both the human and the environmental system. Preliminary experiments with the alternative model routes in the fertility submodel show that differences in future projections can be motivated and explained by differences in the interpretations of the uncertainties, instead of just showing minimum, maximum and best guess values. The evaluation of uncertainties by risks of response strategies enables us to assess which uncertainties due to subjective judgement and disagreement among experts are most relevant for the policy debate. Such insights can be used to (re)establish the research agenda. Experiments with models equipped with alternative model routes provide the possibility of scenario-development in a coherent and consistent way. Due to delays in the model development it was not possible to implement alternative model routes in the global cycles model in time. The case-study on the climate issue should therefore be considered as a feasibility study, leading to qualitative descriptions of perspective-based alternative model routes for the climate part of the global cycles model of TARGETS. The model routes will be implemented in the coming months to be able to analyse and to explain the consequences of perspective-related uncertainties concerning climate change in a systematic, coherent and consistent way.RIV

Onzekerheid in geintegreerde assessment modellen. Een op culturele perspectieven gebaseerde methode

Uncertainty plays a key role in global integrated assessment modelling. Identifying, illuminating and clarifying uncertainties in the TARGETS model, i.e. Tool to Assess Regional and Global Environmental and Health Targets for Sustainability, is, therefore, a central issue in the research of the Global Dynamics and Sustainable Development group of the National Institute of Public Health and Environmental Protection (RIVM, the Netherlands). Current available uncertainty analysing techniques suffer from the fact that they are unable to render all sources and kinds of uncertainty explicit, that they provide no systematic, coherent and consistent clustering of uncertainties and that they fail to clarify uncertainties in a for decision makers understandable way. This report introduces an approach in which uncertainty due to disagreement among experts and subjective judgement is identified, illuminated and clarified, and in which it is possible to cluster uncertainties in a methodological, systematic, coherent and consistent way. Because subjective judgement and disagreement arise due to the fact that people have adopted various perspectives, we propose perspective-based alternative model routes as methodology to articulate those uncertainties. Alternative model routes are model interpretations in which the uncertainties are colored with the bias and preference of a certain perspective. In other words, interpretations of uncertainties are clustered along various perspectives. The alternative model routes are used to translate the concept of uncertainty into risks of policy strategies. Taking into account that decision makers are used to the concept risk to evaluate strategies, we think that this approach can be a useful contribution to integrated assessment modelling aiming at policy support. We applied the methodology to the fertility submodel and the climate part of the global cycles model of TARGETS, to assess the usefulness and limitations of this kind of uncertainty analysis for both the human and the environmental system. Preliminary experiments with the alternative model routes in the fertility submodel show that differences in future projections can be motivated and explained by differences in the interpretations of the uncertainties, instead of just showing minimum, maximum and best guess values. The evaluation of uncertainties by risks of response strategies enables us to assess which uncertainties due to subjective judgement and disagreement among experts are most relevant for the policy debate. Such insights can be used to (re)establish the research agenda. Experiments with models equipped with alternative model routes provide the possibility of scenario-development in a coherent and consistent way. Due to delays in the model development it was not possible to implement alternative model routes in the global cycles model in time. The case-study on the climate issue should therefore be considered as a feasibility study, leading to qualitative descriptions of perspective-based alternative model routes for the climate part of the global cycles model of TARGETS. The model routes will be implemented in the coming months to be able to analyse and to explain the consequences of perspective-related uncertainties concerning climate change in a systematic, coherent and consistent way.Onzekerheid speelt een sleutelrol in mondiaal geintegreerde assessment modellen. Het identificeren, zichtbaar maken en verklaren van onzekerheden in het TARGETS model (Tool to Assess Regional and Global Environmental and Health Targets for Sustainability) neemt daarom een centrale plaats in in het onderzoeksprogramma 'Global Dynamics and Sustainable Development' (RIVM), waarbinnen het TARGETS model ontwikkeld wordt. Met de huidige methoden van onzekerheidsanalyse is het niet mogelijk om alle bronnen en typen onzekerheden zichtbaar te maken, kunnen onzekerheden niet op een systematische, consistente en coherente manier geclusterd worden en worden onzekerheden niet op een voor beleidsmakers begrijpelijke manier gepresenteerd. In dit rapport introduceren we een methode waarmee onzekerheden ten gevolge van onenigheid tussen experts en subjectieve beoordeling zichtbaar en hanteerbaar worden gemaakt en waarmee het mogelijk is onzekerheden op een systematische manier consistent en coherent te clusteren. Omdat subjectieve beoordeling en onenigheid tussen experts optreden doordat mensen verschillende perspectieven hebben, stellen wij perspectief-gebaseerde alternatieve modelroutes voor om dergelijke onzekerheden te analyseren. Alternatieve modelroutes zijn modelinterpretaties waarin onzekerheden 'ingekleurd' worden door (voor)oordelen en preferenties van een bepaald perspectief. In andere woorden, de interpretaties van onzekerheden worden geclusterd met behulp van verschillende perspectieven. De alternatieve modelroutes worden gebruikt om onzekerheid te vertalen in risico van beleidsstrategieen. Rekening houdend met het feit dat beleidsmakers gewend zijn aan het begrip risico als besluitvormingscriterium, denken wij dat de gepresenteerde benadering een nuttige bijdrage is aan de beoogde beleidsondersteunende rol van geintegreerde assessment modellen. De methodologie is toegepast op het fertiliteitssubmodel en het klimaat onderdeel van het mondiale kringlopenmodel van TARGETS, om de mogelijkheden en beperkingen van deze manier van onzekerheidsanalyse voor zowel het menselijke als het milieusysteem te verkennen. Voorlopige experimenten met de alternatieve routes in het fertiliteitsmodel laten zien dat de verschillen in projecties gemotiveerd en verklaard kunnen worden met behulp van de achterliggende interpretaties van de onzekerheden, in tegenstelling tot de traditionele methoden die slechts minima, maxima en beste schattingen laten zien. De evaluatie van onzekerheden in termen van risico's van beleidsstrategieen geeft aan welke onzekerheden ten gevolge van subjectieve beoordeling en onenigheid tussen experts het meest relevant zijn voor het politieke debat. Dergelijke inzichten kunnen gebruikt worden om de onderzoeksagenda op dan wel bij te stellen. Experimenten met modellen voorzien van alternatieve model routes bieden de mogelijkheid om op een consistente en coherente manier beleidsscenario's te ontwikkelen. Vanwege vertraging in de modelontwikkeling was het niet mogelijk op tijd alternatieve routes in het kringlopenmodel te implementeren. De beschreven studie voor het thema klimaat dient bijgevolg beschouwd te worden als een haalbaarheidsstudie, waarvan het resultaat een kwalitatieve beschrijving van de alternatieve model routes in het kringlopenmodel is. Deze routes zullen in de komende maanden geimplementeerd worden ten einde de consequenties van onzekerheden ten gevolge van subjectieve beoordeling en onenigheid tussen experts te kunnen analyseren en te verklaren

Gedrag van consumenten, de ontwikkeling van een model in de context van integrated assessment of global change

Human consumption of products and services is a major factor in the process of global change. So far, integrated assessment models (e.g., TARGETS) implicitly incorporate the behaviour of consumers. This report assembles several behavioural theories in a generic behaviour model. To guide the development of a behaviour simulation programme. This computerised tool will serve to enhance and validate the future projections generated by integrated assessment models, and offer decision-makers points of application in setting priorities and developing effective (behavioural) strategies for sustainable development.De consumptie van producten en diensten door mensen oefent een belangrijke invloed uit op het mondiale ecosysteem. Vooralsnog wordt consumptief gedrag impliciet meegenomen in 'integrated assessment' modellen voor 'global change' (b.v TARGETS). In dit rapport worden verschillende theorieen omtrent gedrag samengebracht in een generiek gedragsmodel. Dit gedragsmodel dient als leidraad bij het ontwikkelen van een gecomputeriseerd gedragssimulatieprogramma. Zo'n simulatiemodel vormt een instrument dat gebruikt kan worden bij het verrijken en valideren van toekomstprojecties zoals die worden ontwikkeld met behulp van integrated assessment modellen, en om beleidsmakers aangrijpingspunten te bieden bij het ontwikkelen van beleidsprioriteiten en effectieve strategieen gericht op een duurzame ontwikkeling