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 ¡ Predicted ¡future ¡changes ¡ Course ¡resolu9on ¡scale ¡ Fluctua9ng ¡rainfall ¡pa\erns ¡ ¡ ¡ • • Unlimited ¡knowledge ¡on ¡all ¡ Increase ¡in ¡temperature ¡ • • clima9c ¡and ¡environmental ¡ Increase ¡in ¡CO 2 ¡ ¡ • variables ¡affec9ng ¡flora ¡and ¡fauna ¡ Increase ¡in ¡CO 2 ¡leads ¡to ¡increase ¡ • Climate ¡projec3on ¡in ¡Africa ¡ in ¡woodlands ¡ By ¡AFRICLIM ¡ Rcp ¡4.5 ¡– ¡green ¡house ¡gas ¡emissions ¡ RCM-‑Downscaled ¡from ¡GCM ¡outputs ¡ ¡ peak ¡around ¡2040 ¡and ¡then ¡decline ¡ Outputs ¡averaged ¡over ¡30 ¡years ¡ period ¡
Rainfall ¡and ¡temperature ¡ ¡– ¡RCP ¡4.5 ¡ Mid ¡century ¡ • Temperature ¡ Average ¡from ¡2041-‑2070 ¡ ¡
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 ¡ Socio-‑ecological ¡system ¡ • Show ¡transient ¡changes ¡in ¡ • Determine ¡the ¡interac9ons ¡ vegeta9on ¡distribu9on, ¡ between ¡independent ¡ physiological ¡processes ¡and ¡ human ¡and ¡environment ¡ carbon ¡balance ¡as ¡a ¡ agents ¡over ¡9me ¡ func9on ¡of ¡changing ¡climate ¡ • Use ¡decision ¡trees ¡ Some ¡simulated ¡processes ¡ • plant ¡establishment ¡ ¡ • growth ¡ ¡ • mortality ¡ ¡ • primary ¡produc9on ¡
Calibra9on ¡and ¡valida9on ¡of ¡model ¡ outputs ¡
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?? ¡
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