A Scenario Based Decision Support System for Integrated Coastal Zone Management in a Climate Change Perspective. Henning Sten Hansen

Transkript

1 AScenarioBasedDecisionSupportSystemfor IntegratedCoastalZoneManagementina ClimateChangePerspective HenningStenHansen DoctoralDissertation September2012

2 Denne afhandling er af det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet ved Aalborg Universitet antaget til forsvar for den naturvidenskabelige doktorgrad. Forsvaret finder sted tirsdag den 27. August 2013 kl. 14 i Auditorium 1.001, Aalborg Universitet København, A. C. Meyers Vænge 15, København S. Aalborg den 26. Juni 2013 Eskild Holm Nielsen Dekan This dissertation has been accepted by the Faculty of Engineering and Science at Aalborg University for public defence in fulfilment of the requirements for the doctoral degree in science. The defence will take place Tuesday 27 August 2014 at 02 PM in Auditorium 1.001, Aalborg University Copenhagen, A. C. Meyers Vaenge 15, Copenhagen S. Aalborg 26 June 2013 Eskild Holm Nielsen Dean Officielle opponenter ved forsvaret er professor Arnold Bregt, Environmental Sciences Group, Waageningen University, og professor Itzhak Benenson, Tel Aviv University, Department of Geography and Human Environment.

3 List of previously published papers constituting the second part of the dissertation Paper 1: Hansen, H.S. & Prosperi, D. (2005). Citizen participation and Internet GIS Some recent advances. Computers, Environment and Urban Systems, vol. 29, pp Paper 2: Hansen, H.S. & Reinau, K. (2006). The citizens in e-participation. Lecture Notes in Computer Science, vol. 4084, pp Paper 3: Hansen, H.S. (2007). An adaptive land-use simulation model for integrated coastal zone planning. In Fabrikant, S. & Wachowicz, M. (Eds.) The European Information Society, Lecture Notes in Geoinformation and Cartography, p Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Paper 4: Hansen, H.S. & Mäenpää, M. (2007). An overview of the challenges for public participation in river basin management and planning. Management of Environmental Quality: An International Journal, vol. 19, pp Paper 5: Hansen, H.S. (2008). LUCIA - A tool for analysing the environmental impact by land-use changes. Kart og Plan, vol. 68, pp Paper 6: Hansen, H.S., (2008). Quantifying and Analysing Neighbourhood Characteristics Supporting Urban Land-use Modelling. In Bernard, L., Friis- Christensen, A. & Pundt, H. (Eds.) The European Information Society, Lecture Notes in Geoinformation and cartography pp Springer- Verlag Berlin Heidelberg, (Nominated for AGILE Best Paper Award) Paper 7: Hansen, H.S. (2009). Analysing the role of accessibility in contemporary urban development. Lecture Notes in Computer Science, vol. 5592, pp Paper 8: Hansen, H.S. (2010). Modelling the future coastal zone urban development as implied by the IPCC SRES and assessing the impact from sea level rise. Landscape and Urban Planning, vol. 98, pp

4 Paper 9: Hansen, H.S. (2010). Small-area populations projections A key element in Knowledge based e-governance. Lecture Notes in Computer Science, vol , pp Paper 10: Hansen, H.S., Schrøder, L., Hvingel, L., & Christiansen, J.S. (2011). Towards spatially enabled e-governance A case study on SDI implementation. International Journal of Spatial Data Infrastructure Research, vol. 6, pp Paper 11: Hansen, H.S. (2012). Empirically derived neighbourhood rules for urban land-use modelling. Environment and Planning B: Planning and Design, vol. 39, pp Paper 12: Hansen, H.S. (2012). Meeting the climate change challenges in river basing planning A scenario and model based approach. International Journal of Climate Change Strategies and Management, vol. 5, pp

5 Dansk sammenfatning Denne doktordisputats omhandler en ny tilgang til Integreret Kystzoneforvaltning. Formålet med forskningen har været at udvikle et scenario- og modelbaseret beslutningsstøttesystem for Integreret Kystzoneforvaltning under påvirkning af klimaændringer. Min hypotese er at scenariobaseret modellering er absolut nødvendige redskaber for fremtidsorienteret planlægning og forvaltning af kystzonen. Det har været et ledende princip igennem afhandlingen, at arbejdet med scenarier og modeller sker i et tæt samarbejde imellem forskere kystzoneforvaltere og -planlæggere. Det underliggende arbejde har foregået over en ca. 8-årig periode med deltagelse i en række projekter finansieret af EU S INTERREG og rammeprogrammer. Der udvikledes en overordnet ramme for beslutningsstøttesystemet, som indeholder et indikatorsystem, en underliggende infrastruktur for datahåndtering, samt tre eksterne elementer: klimaændringer, scenarier og borgerinddragelse. Indikatorsystemet udgør kerneelementet, og i stedet for selv at udvikle endnu et indikatorsystem, blev der taget udgangspunkt i et sæt indikatorer udviklet af EU s Ekspertgruppe vedrørende integreret kystzoneforvaltning. Herved sikres relevans for de mere praktiske sider af kystzoneforvaltning både med hensyn til politikudvikling på EU-niveau, og det daglige planlægningsarbejde hos lokale, regionale og nationale myndigheder. Ud af det oprindelige indikatorsæt bestående af 27 indikatorer udvalgtes 7 indikatorer med særlig relevans for kystzoneforvaltningen i et klimaperspektiv. Efterfølgende er de udvalgte indikatorer organiseret efter den velkendte DPSIR indikatorramme udviklet af EU s Miljøagentur. For at kunne estimere indikatorerne i et fremtidsperspektiv kræves data, metoder og værktøjer. Data tilvejebringes generelt gennem en række dataforvaltere overordnet organiseret via en infrastruktur for geografisk information, der beskrives og analyseres senere i disputatsen (kapitel 7). Den danske infrastruktur for geografisk information har gennemgået en væsentlig modningsproces igennem de seneste 5 år, og er nu i overensstemmelse med de fleste såkaldte INSPIRE-principper. Modningen af den danske infrastruktur for geografisk information har understøttet identifikationen og adgangen til de nødvendige data for at kunne udføre forskningen, som beskrevet i nærværende disputats. Ikke mindst de seneste fremskridt fra 2009 / 2010 med

6 i princippet fri udveksling af data og information imellem offentlige myndigheder i Danmark (herunder skoler og universiteter) har medført store forbedringer i adgangen til geografisk information sammenlignet med 2004, hvor arbejdet hen imod nærværende disputats blev påbegyndt. De metoder, der blev anvendt til at estimere indikatorerne tog alle udgangspunkt i scenario-baseret modellering. Der blev således udviklet to avancerede modeller til fremskrivning af befolkningsudviklingen samt ændringer i arealanvendelsen begge repræsenterer de vigtigste antropogene drivkræfter i tryk, der påvirker in kystzonen (kapitlerne 3 og 4). Ved hjælp heraf udvikledes fremskrivninger af befolkning og arealanvendelse frem til 2040 under anvendelser af forskellige overordnede globale scenario-familier. I tillæg til de antropogene drivkræfter og tryk, skaber den igangværende og fortsatte globale opvarmning yderligere udfordringer for kystzoneforvaltningerne. Dels på grund af det stigende hav-niveau, og dels på grund af en forøget hyppighed af kraftige nedbørshændelser vil store områder af kystzone opleve oversvømmelser. Metoder og værktøjer til at estimere oversvømmelser på grund af det stigende havniveau og de hyppigere kraftige nedbørshændelser er blevet udviklet, og de afledte påvirkninger af natur, befolkning, og det bebyggede miljø er blevet analyseret og vurderet (kapitel 5). Det sidste element i det skitserede beslutningsstøttesystem vedrører inddragelse af borgerne i beslutningsprocessen omkring integreret kystzoneforvaltning. Udfordringer, metoder og strategier vedrørende borgerinddragelse præsenteres og analyseres, og på denne bagrund fremsættes en række forslag til strategier med henblik på en succesfuld implementering af borgerinddragelse i en post-moderne verden, som er ekstremt kompliceret, men som påkalder sig involvering af borgerne for at skabe øget ansvarlighed overfor de gennemførte beslutninger. Det udførte arbejde som præsenteret i nærværende doktordisputats har klart demonstreret både nødvendigheden og muligheden for at anvende scenarioog modelbaserede beslutningsstøttesystemer til at kunne implementere klimadimensionen i integreret kystzoneforvaltning. Ikke desto mindre tilbagestår en række udfordringer. Kun den terrestriske side er blevet adresseret i nærværende disputats, medens den marine side på det nærmeste har været ignoreret. Denne ubalance er uholdbar for den fulde implementering af integreret kystzoneforvaltning. De efterfølgende opgaver og udfordringer bliver derfor at udvide og forbedre den eksisterende kystzoneforvaltning til udover det terrestriske også at omfatte det marine miljø. I de seneste år er der imidlertid på europæisk niveau iværksat initiativer, som kan bidrage til denne udvikling. EU har

7 således vedtaget Havstrategi-rammedirektivet og samt en anbefaling om Maritim Fysisk Planlægning. Ikke mindst direktivet, som er bindende for medlemslandene, vil uvægerligt føre til øget opmærksomhed om det marine område. Det marine område har hidtil været karakteriseret ved en dårlig og mere mangelfuld kortlægning end landområderne, men for at kunne implementere ovenstående EU-initiativer vil der skulle ske en stærk forøget kortlægning af det marine område ikke mindst de kystnære områder. Hermed vil der også være skabt grobund for en udvidelse af kystzoneforvaltningen til også at omfatte det marine område, og parallelt med arealanvendelse til lands vil vi skulle vænne os til at analysere, modellere og regulere arealanvendelse til havs. Afhandlingen er på engelsk og en elektronisk version af denne kan fås ved henvendelse til forfatteren eller Anne Christoffersen