Climate vulnerability assessment methodology : Agriculture under climate change in the Nordic region

• Main Author: Wiréhn, Lotten
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Linköpings universitet, Tema Miljöförändring 2017
• Subjects: Agriculture; Assessment methodology; Climate change; Geographic Visualization; Indicator-based methods; Vulnerability; Bedömningsmetodologi; Geografisk Visualisering; Indikatorbaserade metoder; Jordbruk; Klimatförändringar; Sårbarhet; Environmental Management; Miljöledning; Social Sciences Interdisciplinary; Tvärvetenskapliga studier inom samhällsvetenskap
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-143226; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:9789176853948

Food security and climate change mitigation are crucial missions for the agricultural sector and for global work on sustainable development. Concurrently, agricultural production is directly dependent on climatic conditions, making climate change adaptation strategies essential for the agricultural sector. There is consequently a need for researchers, planners, and practitioners to better understand how, why, and to what extent agriculture is vulnerable to climate change. Such analyses involve challenges in relation to the complex social– ecological character of the agricultural system and to the multiple conceptualizations and approaches used in analysing vulnerability. The aim of this thesis is to identify how vulnerability assessments can be used to represent climate-related vulnerability in Nordic agriculture, in order to advance the methodological development of indicator-based and geographic visualization methods. The following research questions are addressed: (i) How can agricultural vulnerability to climate change and variability in the Nordic countries be characterized? (ii) How do selections, definitions, and emphases of indicators influence how vulnerability is assessed? (iii) How do estimates of vulnerability vary depending on the methods used in assessments? (iv) How can geographic visualization be applied in integrated vulnerability assessments? This thesis analyses and applies various vulnerability assessment approaches in the context of Nordic agriculture. This thesis demonstrates that various methods for composing vulnerability indices result in significantly different outcomes, despite using the same set of indicators. A conceptual framework for geographic visualization approaches to vulnerability assessments was developed for the purpose of creating transparent and interactive assessments regarding the indicating variables, methods and assumptions applied, i.e., opening up the ‘black box’ of composite indices. This framework served as the foundation for developing the AgroExplore geographic visualization tool. The tool enables the user to interactively select, categorize, and weight indicators as well as to explore the data and the spatial patterns of the indicators and indices. AgroExplore was used in focus group settings with experts in the Swedish agricultural sector. The visualization-supported dialogue results confirm the difficulty of selecting and constructing indicators, including different perceptions of what indicators actually indicate, the assumption of linear relationships between the indicators and vulnerability, and, consequently, that the direction of the relationship is predefined for each indicator. This thesis further points at the inherent complexity of agricultural challenges and opportunities in the context of climate change as such. It is specifically emphasized that agricultural adaptation policies and measures involve trade-offs between various environmental and socio–economic objectives, and that their implementation could furthermore entail unintended consequences, i.e., potential maladaptive outcomes. Nevertheless, it proved difficult to validate indicators due to, e.g. matters of scale and data availability. While heavy precipitation and other extreme weather events are perceived as the most relevant drivers of climate vulnerability by the agricultural experts participating in this study, statistical analyses of historical data identified few significant relationships between crop yield losses and heavy precipitation. In conclusion, this thesis contributes to the method development of composite indices and indicator-based vulnerability assessment. A key conclusion is that assessments are method dependent and that indicator selection is related to aspects such as the system’s spatial scale and location as well as to indicator thresholds and defined relationships with vulnerability, recognizing the contextual dependency of agricultural vulnerability. Consequently, given the practicality of indicator-based methods, I stress with this thesis that future vulnerability studies must take into account and be transparent about the principles and limitations of indicator-based assessment methods in order to ensure their usefulness, validity, and relevance for guiding adaptation strategies. === För jordbrukssektorn och global hållbar utveckling i stort är matsäkerhet och mitigering av klimatförändringar viktiga angelägenheter. Samtidigt är jordbruksproduktionen ofta direkt beroende av klimatförhållanden, vilket gör klimatanpassningsstrategier mycket centrala för sektorn. Forskare, planerare och aktörer behöver förstå hur, varför och i vilken omfattning jordbruket är sårbart inför klimatförändringar. Sådana analyser inbegriper även de utmaningar som skapas genom jordbrukets komplexa socio-ekologiska karaktär, och de många utgångspunkter och tillvägagångssätt som används för att bedöma sårbarhet. Syftet med denna avhandling är att identifiera hur sårbarhetsbedömningar kan representera klimatrelaterad sårbarhet i nordiskt jordbruk, och i och med detta har avhandlingen som avsikt att utveckla metodologin för indikatorbaserade- och geografiska visualiseringsmetoder. Följande forskningsfrågor avhandlas: (i) Hur kan det nordiska jordbrukets sårbarhet inför klimatvariation och förändringar karaktäriseras? (ii) Hur påverkar urval, definitioner och betoningar av indikatorer bedömningar av sårbarhet? (iii) Hur varierar uppskattningar med bedömningsmetod? (iv) Hur kan geografisk visualisering användas i integrerade såbarhetsbedömningar? För att svara på dessa frågor analyseras och tillämpas olika tillvägagångssätt att bedöma sårbarhet inom nordiskt jordbruk. Avhandlingen visar att olika metoder för sårbarhetskompositindex resulterar i signifikanta skillnader mellan index, trots att samma indikatorer och data används. Ett konceptuellt ramverk för sårberhetsbedömningar där geografisk visualisering används, har utvecklats för att möjliggöra transparens avseende till exempel. vilka variabler, metoder och antaganden som används i kompositindex. Detta ramverk har följaktligen legat till grund för att utveckla ett geografiskt visualiseringsverktyg – AgroExplore. Verktyget möjliggör interaktivitet där användaren kan välja, kategorisera och vikta indikatorer, och dessutom utforska data och spatiala mönster av indikatorer och kompositindex. AgroExplore användes i denna avhandling för att stödja fokusgruppdialoger med experter inom den svenska jordbrukssektorn. Resultaten från dessa workshops bekräftar svårigheten med att välja och skapa indikatorer. Dessa svårigheter innefattar olika uppfattningar om vad indikatorer representerar, antagandet om linjära samband mellan indikatorerna och sårbarhet, och följaktligen att sambandens riktning är fördefinierade för respektive indikator. Utöver de konceptuella och metodologiska utmaningarna med sårbarhetsbedömningar visar avhandlingen på komplexa svårigheter och möjligheter för jordbruket vid klimatförändringar. Särskilt framhålls att klimatanpassningspolitik och åtgärder inom jordbruket medför konflikter och avvägningar mellan olika miljö- och socio-ekonomiska mål. Implementering av sådana anpassningsåtgärder kan vidare innebära oönskade konsekvenser, så kallad missanpassning. Trots ökad kunskap gällande nordiska jordbrukets sårbarhet inför klimatförändringar har det visats sig vara svårt att statistiskt validera indikatorer på grund av, exempelvis, skalproblematik och datatillgänglighet. Samtidigt som experterna ansåg att kraftig nederbörd och andra extrema väderhändelser är de mest relevanta drivkrafterna till klimatsårbarhet visar den statistiska analysen av historiska data på få signifikanta samband mellan förlorad skördeavkastning och kraftig nederbörd. Denna avhandling bidrar till metodutveckling av kompositindex och indikatorbaserade metoder för sårbarhetsbedömningar. En viktig slutsats är att bedömningar är metodberoende och att valet av indikatorer är relaterat till aspekter såsom systemets utbredning och den spatiala skalan av bedömningen. Även indikatorernas tröskelvärden och hur deras relation till sårbarhet är definierade anses vara viktiga faktorer som påverkar hur indikatorer representerar sårbarhet, vilket visar på sårbarhetsbedömningars kontextuella beroende. I och med de rådande bristerna hos indikatorbaserade metoder, som bland annat har identifierats i denna avhandling, vill jag framhålla vikten av att sårbarhetsbedömningar bör vara transparanta gällande den tillämpade metodens principer, antaganden och begräsningar. Detta för att säkerställa användbarhet, giltighet och relevans, om metoden och bedömningen ska ligga till grund för anpassningsstrategier hos såväl politiker, planerare och lantbrukare. === <p>This is deliverable of the Nordic Centre of Excellence for Strategic Adaptation Research (NORD-STAR), funded by the Nordic Top-level Research Initiative Sub-programme ‘Effects Studies and Adaptation to Climate Change’.</p><p>The work has also been supported by the Swedish Research Council FORMAS under Grant No. 2013-1557 ‘Identifying thresholds for maladaptation in Nordic agriculture’</p>