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The agricultural sector faces major challenges to produce sufficient food for the world’s rising population. Addressing these challenges requires a transformation towards sustainable agriculture. Although sustainable agricultural practices such as agroforestry provide various benefits, small-scale farmers’ uptake of such practices can be very low in certain regions. Consequently, interventions are required that support farmers’ implementation and raise low adoption rates. Small-scale farmers’ adoption of sustainable agricultural practices and the underlying decision-processes constitute the core of this thesis. Overall, the thesis aims to support policy-makers in developing and implementing effective measures that encourage farmers to adopt innovative sustainable practices. The specific objectives are (1) to identify efficient information seeding strategies to disseminate agricultural knowledge within social networks, (2) compare common behavioural approaches to explain farmers’ adoption decisions, (3) identify intrinsic drivers based on the Theory of Planned Behaviour and evaluate the effectiveness of non-economic policy interventions targeting intrinsic motivational factors, and (4) assess the interrelated human-environmental consequences of farmers’ adoption decisions under different climate scenarios.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde das sozio-hydrologische Modell Aqua.MORE um ein ökohydrologisches Modell erweitert. Die Umsetzung erfolgte innerhalb der NetLogo Programmierumgebung und wurde anhand eines synthetischen Einzugsgebietes getestet. Die Funktionalität des ökohydrologischen Modells ist ein vereinfachtes Niederschlags-Abfluss-Modell, das mit der Koppelung an das sozio-hydrologische Modell Aqua.MORE den Wasserhaushalt und die Verteilung der Ressource Wasser in einem alpinen Tal simuliert. Darin wurden verschiedene Landnutzungselemente wie Offenland, Wald, Siedlungsfläche und Bachbett inklusive Uferstreifen dargestellt, die die Dynamik des Niederschlags und somit auch die Wasserversorgung der vorhandenen Wassernutzer beeinflussen. Diese aus Aqua.MORE übernommenen Wassernutzer entnehmen saisonal abhängig eine spezifische Menge Wasser aus dem Fließgewässer und erfahren bei unzureichender Wasserverfügbarkeit eine Wasserknappheitssituation, die ihre Entscheidung über ihren zukünftigen Bedarf beeinflusst. Es wurden vier Szenarien simuliert bei denen a) die Landnutzungselemente gemischt verteilt, b) die maximale Ausdehnung der Landnutzungselemente von Wald, c) von Offenland und d) von Siedlungsfläche bedeckt waren. Zusätzlich wurde zur Quantifizierung des Niederschlageinflusses Szenario a) ohne die implementierten Funktionalitäten (Interzeption, Evapotranspiration und Versickerung) und ohne Niederschlag simuliert. In allen Szenarien konnte ein Einfluss des Niederschlags auf den Wasserhaushalt in Form einer fünf- (11800 m h-1) bis zehnfach (25200 m h-1) gesteigerten Abflussmenge festgestellt werden. In den Testszenarien wurde durch den Einsatz der Modellfunktionalitäten ein besseres Management der Wasserknappheitssituationen gezeigt. Außerdem unterschieden sich die Abflussmengen der Szenarien vor allem im direkten Vergleich von Siedlungsfläche (d) zu den restlichen Szenarien deutlich und zeigten, dass bei einer ausgedehnten Flächenversiegelung mit häufigerer Hoc, As part of this master thesis, the socio-hydrological model Aqua.MORE was expanded to include an ecohydrological model. The implementation took place within the NetLogo programming environment and was tested using a synthetic catchment area. The functionality of the ecohydrological model is a simplified rainfall-runoff model which, when coupled to the socio-hydrological model, simulates the water balance and the distribution of the water resource in an alpine valley. Various land use elements such as open land, forest, settlement area and rivers influence the dynamics of precipitation and thus also the water supply of the existing water users. These water users, which have been taken over from Aqua.MORE, use a specific amount of runoff depending on the season and experience a water scarcity situation in the event of insufficient withdrawal, influencing their decisions about their future needs. Four scenarios were simulated in which a) the land use elements were equally distributed, b) the maximum extent of the land use elements was covered by forest, or c) by open land or d) by settlement areas. In addition, to quantify the influence of precipitation, scenario a) was simulated without the implemented functionalities (Interception, Evapotranspiration and Infiltration) and without precipitation. In all scenarios, an influence of the precipitation on the water balance could be determined in the form of a five- (11800 m h-1) to ten-fold (25200 m h-1) increased flow rate, and in the test scenarios a reduction of the water scarcity situation was achieved through the implemented model functionalities. In addition, the runoff quantities differed significantly, especially in a direct comparison of the settlement area (d) to the other scenarios and showed that a catchment area with an extensive amount of sealed surface is likely to result in a more frequent risk of flooding. In the sealed catchment area, a maximum flow rate of 25200 m h-1 was simulated and thus more than twic, vorgelegt von Peter Holmeier, Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers, in englischer Sprache, Universität Innsbruck, Masterarbeit, 2020, (VLID)5525435

Ökosystemleistungen (ÖSL) umfassen alle Leistungen, die Menschen von Ökosystemen beziehen. Das Konzept der ÖSL liefert politikrelevante Informationen über die nachhaltige Nutzung von Ökosystemen, um deren Fähigkeit zur Bereitstellung von ÖSL für künftige Generationen zu sichern. Es ist daher in vielen Bereichen des Umweltmanagements und der Umweltpolitik zu einem Schlüsselkonzept geworden. Ein Idealfall der ÖSL-Forschung deckt das gesamte sozial-ökologische System ab, unter Berücksichtigung aller Verknüpfungen und gegenseitigen Interaktionen. Die bisherige Forschung weist jedoch einige Schwächen auf, darunter ein Mangel an Wissen und Anwendung (1) von Wirkungspfaden des Menschen auf die Versorgung mit ÖSL, (2) der ÖSL-Modellierung und -Kartierung mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung, (3) von Beziehungen und Interaktionen zwischen ÖSL, (4) von Interaktionen und Feedbackschleifen zwischen sozialen Systemen und Ökosystemen, (5) trans- und interdisziplinärer Studien, (6) bei der Bewertung von ÖSL und (7) konkreter Managementstrategien. Diese Dissertation soll einen Beitrag zu mehreren dieser Forschungslücken leisten: Erstens liefert sie weitere Erkenntnisse darüber, wie sich der sozioökonomische Wandel in den österreichischen Alpen auf die Ökosysteme und ihre Fähigkeit, ÖSL zu liefern, ausgewirkt hat, wobei zeitverzögerte Effekte („time-lag effects“) und die räumliche Heterogenität der Landschaft berücksichtigt werden. Zweitens wird ein neues agentenbasiertes Modell (ABM) zur ÖSL-Bewertung vorgestellt, das gegenseitige Interaktionen und Feedbackschleifen von sozialen Systemen und Ökosystemen (bzw. ÖSL-Nachfrage und -Angebot) berücksichtigt. Das ABM wurde auf eine Fallstudie in den italienischen Alpen angewandt, wobei von ÖkologInnen und SoziologInnen mit Hilfe von Experteninterviews und Stakeholder-Workshops ausgearbeitete Szenarien der Landnutzung und des Tourismus sowie des Klimawandels evaluiert wurden. Die Arbeit integriert trans- und interdisziplinäre Meth, The ecosystem service (ES) concept evaluates all benefits that people obtain from ecosystems. It provides policy-relevant information on the sustainable use of ecosystems in order to maintain their capacities to provide ES for future generations. The ES concept has therefore become key in many areas of environmental management and policy. An ideal case of ES research would cover the whole social-ecological system (SES), including the social system, the ecosystem and all interlinkages and mutual interactions between the two. However, several deficiencies have arisen in previous studies of ES research into SESs, including a lack of knowledge and application of (1) impact pathways of humans on ES supply, (2) modelling and mapping at high temporal and spatial resolution, (3) relationships and interactions between ES, (4) interactions and feedback loops of social systems and ecosystems, (5) trans- and interdisciplinary studies, (6) valuation of ES, and (7) concrete management strategies. This PhD thesis aims to contribute to several of these research gaps: Firstly, it provides further insights into how socio-economic change in the Austrian Alps has impacted ecosystems and their capacity to supply ES, considering time-lag effects and the spatial heterogeneity of the landscape. Secondly, it presents a new agent-based model (ABM) for ES assessments considering mutual interactions and feedback loops of social systems and ecosystems (respectively, ES demand and supply). The ABM was applied to a case study in the Italian Alps, and relevant scenarios of land use and tourism, as well as climate changes, were elaborated by ecologists and sociologists with the help of expert interviews and stakeholder workshops. The thesis integrates trans- and interdisciplinary methods and strengthens the application of the ES concept in social-ecological research. The empirical and methodological findings can assist policy-makers and land and water managers. In particular, the ABM developed can, presented by Lisa Huber, Kumulative Dissertation aus drei Artikeln, Dissertation Universität Innsbruck 2020

Ökosystemleistungen (ÖSL) umfassen alle Leistungen, die Menschen von Ökosystemen beziehen. Das Konzept der ÖSL liefert politikrelevante Informationen über die nachhaltige Nutzung von Ökosystemen, um deren Fähigkeit zur Bereitstellung von ÖSL für künftige Generationen zu sichern. Es ist daher in vielen Bereichen des Umweltmanagements und der Umweltpolitik zu einem Schlüsselkonzept geworden. Ein Idealfall der ÖSL-Forschung deckt das gesamte sozial-ökologische System ab, unter Berücksichtigung aller Verknüpfungen und gegenseitigen Interaktionen. Die bisherige Forschung weist jedoch einige Schwächen auf, darunter ein Mangel an Wissen und Anwendung (1) von Wirkungspfaden des Menschen auf die Versorgung mit ÖSL, (2) der ÖSL-Modellierung und -Kartierung mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung, (3) von Beziehungen und Interaktionen zwischen ÖSL, (4) von Interaktionen und Feedbackschleifen zwischen sozialen Systemen und Ökosystemen, (5) trans- und interdisziplinärer Studien, (6) bei der Bewertung von ÖSL und (7) konkreter Managementstrategien. Diese Dissertation soll einen Beitrag zu mehreren dieser Forschungslücken leisten: Erstens liefert sie weitere Erkenntnisse darüber, wie sich der sozioökonomische Wandel in den österreichischen Alpen auf die Ökosysteme und ihre Fähigkeit, ÖSL zu liefern, ausgewirkt hat, wobei zeitverzögerte Effekte („time-lag effects“) und die räumliche Heterogenität der Landschaft berücksichtigt werden. Zweitens wird ein neues agentenbasiertes Modell (ABM) zur ÖSL-Bewertung vorgestellt, das gegenseitige Interaktionen und Feedbackschleifen von sozialen Systemen und Ökosystemen (bzw. ÖSL-Nachfrage und -Angebot) berücksichtigt. Das ABM wurde auf eine Fallstudie in den italienischen Alpen angewandt, wobei von ÖkologInnen und SoziologInnen mit Hilfe von Experteninterviews und Stakeholder-Workshops ausgearbeitete Szenarien der Landnutzung und des Tourismus sowie des Klimawandels evaluiert wurden. Die Arbeit integriert trans- und interdisziplinäre Meth, The ecosystem service (ES) concept evaluates all benefits that people obtain from ecosystems. It provides policy-relevant information on the sustainable use of ecosystems in order to maintain their capacities to provide ES for future generations. The ES concept has therefore become key in many areas of environmental management and policy. An ideal case of ES research would cover the whole social-ecological system (SES), including the social system, the ecosystem and all interlinkages and mutual interactions between the two. However, several deficiencies have arisen in previous studies of ES research into SESs, including a lack of knowledge and application of (1) impact pathways of humans on ES supply, (2) modelling and mapping at high temporal and spatial resolution, (3) relationships and interactions between ES, (4) interactions and feedback loops of social systems and ecosystems, (5) trans- and interdisciplinary studies, (6) valuation of ES, and (7) concrete management strategies. This PhD thesis aims to contribute to several of these research gaps: Firstly, it provides further insights into how socio-economic change in the Austrian Alps has impacted ecosystems and their capacity to supply ES, considering time-lag effects and the spatial heterogeneity of the landscape. Secondly, it presents a new agent-based model (ABM) for ES assessments considering mutual interactions and feedback loops of social systems and ecosystems (respectively, ES demand and supply). The ABM was applied to a case study in the Italian Alps, and relevant scenarios of land use and tourism, as well as climate changes, were elaborated by ecologists and sociologists with the help of expert interviews and stakeholder workshops. The thesis integrates trans- and interdisciplinary methods and strengthens the application of the ES concept in social-ecological research. The empirical and methodological findings can assist policy-makers and land and water managers. In particular, the ABM developed can, presented by Lisa Huber, Kumulative Dissertation aus drei Artikeln, Dissertation Universität Innsbruck 2020

presented by: Nils Burde, University of Innsbruck, Masterarbeit, 2019, (VLID)4348173

To inform more realistic representations of farmer decision making in agent-based simulation models applied to agricultural adaptation assessment at the regional scale, the present thesis investigates three areas of central importance for judgments about farm-level reactions to climate change: (i) perception of changes in local weather conditions and expectations about their effects; (ii) reception of signals from the biophysical environment and their interpretation in terms of socially constructed understandings of climate change, farm-level risks, and perceived adaptation capacity; and (iii) the nature of expectation mechanisms involved in the formation of judgments about climatic changes. For this purpose, three types of empirical approaches were used: questionnaire-based surveys conducted with farmers from two study areas in Southwest Germany, the Central Swabian Jura and the Kraichgau; a questionnaire-based comparative study of farmer school students and pre-first-semester undergraduate university students enrolled in study programs related to agriculture without experience in farming and no study experience; and economic lab experiments conducted with farming practitioners (experienced farmers and farmer school students) and university students from agriculture-related study programs with several semesters of study experience. Based on these empirical findings, the following recommendations for the agent-based modeling software MPMAS are derived: (i) agent-specific levels of climate change awareness should be accounted for to reflect the effects of personal experiences with climate change outcomes, social norms and individual-specific learning patterns and coping behavior; (ii) the effects of incomplete information assessment and risk aversion should be reflected in the imputed selection mechanism for climate change response, i.e. for the choice of adaptation measures; and (iii) experimental results should be used to inform modeled expectation mechanisms of ag, Um eine realistische Abbildung des Entscheidungsverhaltens von Landwirten in agentenbasierten Modellen für die Simulation der Anpassung des Landwirtschaftssektors an die Folgen des Klimawandels auf regionaler Ebene zu ermöglichen, beschäftigt sich diese Dissertation mit drei Bereichen von zentraler Bedeutung für Entscheidungen zu Anpassungsmaßnahmen auf Betriebsebene: 1. Der Wahrnehmung von Veränderungen der lokalen Wetterbedingungen und den Erwartungen zu deren Auswirkungen; 2. Der Wahrnehmung von Signalen aus der biophysikalischen Umwelt und ihrer Interpretation in Form eines gesellschaftlich konstruierten Verständnisses von Klimawandel, Risiken auf Betriebsebene und wahrgenommener Anpassungsfähigkeit; und 3. Der Art von Erwartungsbildungsmechanismen die bei der Beurteilung klimatischer Veränderungen und deren Auswirkungen eine Rolle spielen. Für diese Zielsetzung wurden drei Arten von empirischen Verfahren angewandt: Fragebogenbasierte Erhebungen unter Landwirten aus zwei Untersuchungsregionen in Südwestdeutschland, der Zentralen Schwäbischen Alb und dem Kraichgau; eine fragebogenbasierte, vergleichende Studie zwischen landwirtschaftlichen Techniker- und Meisterschülern und Universitätsstudierenden aus Bachelorstudiengängen mit Agrarbezug, jedoch ohne landwirtschaftlichen Hintergrund und ohne Studienerfahrung; und ein computerbasierter, experimentalökonomischer Ansatz mit landwirtschaftlichen Praktikern (Landwirten, landwirtschaftlichen Techniker- und Meisterschülern) und Universitätsstudierenden aus Studiengängen mit Agrarbezug sowie mehreren Semestern Studienerfahrung. Basierend auf diesen empirischen Erkenntnissen werden folgende Empfehlungen für die agentenbasierte Modellierungssoftware MPMAS abgeleitet: 1. Klimawandelbewusstsein sollte auf Ebene der Agenten abgebildet werden, um die Effekte persönlicher Erfahrungen mit Klimawandel, sozialer Normen und individueller Lern- und Bewältigungsstrategien abbilden zu können; 2. Die Effekte unvollständiger Informatio

To inform more realistic representations of farmer decision making in agent-based simulation models applied to agricultural adaptation assessment at the regional scale, the present thesis investigates three areas of central importance for judgments about farm-level reactions to climate change: (i) perception of changes in local weather conditions and expectations about their effects; (ii) reception of signals from the biophysical environment and their interpretation in terms of socially constructed understandings of climate change, farm-level risks, and perceived adaptation capacity; and (iii) the nature of expectation mechanisms involved in the formation of judgments about climatic changes. For this purpose, three types of empirical approaches were used: questionnaire-based surveys conducted with farmers from two study areas in Southwest Germany, the Central Swabian Jura and the Kraichgau; a questionnaire-based comparative study of farmer school students and pre-first-semester undergraduate university students enrolled in study programs related to agriculture without experience in farming and no study experience; and economic lab experiments conducted with farming practitioners (experienced farmers and farmer school students) and university students from agriculture-related study programs with several semesters of study experience. Based on these empirical findings, the following recommendations for the agent-based modeling software MPMAS are derived: (i) agent-specific levels of climate change awareness should be accounted for to reflect the effects of personal experiences with climate change outcomes, social norms and individual-specific learning patterns and coping behavior; (ii) the effects of incomplete information assessment and risk aversion should be reflected in the imputed selection mechanism for climate change response, i.e. for the choice of adaptation measures; and (iii) experimental results should be used to inform modeled expectation mechanisms of ag, Um eine realistische Abbildung des Entscheidungsverhaltens von Landwirten in agentenbasierten Modellen für die Simulation der Anpassung des Landwirtschaftssektors an die Folgen des Klimawandels auf regionaler Ebene zu ermöglichen, beschäftigt sich diese Dissertation mit drei Bereichen von zentraler Bedeutung für Entscheidungen zu Anpassungsmaßnahmen auf Betriebsebene: 1. Der Wahrnehmung von Veränderungen der lokalen Wetterbedingungen und den Erwartungen zu deren Auswirkungen; 2. Der Wahrnehmung von Signalen aus der biophysikalischen Umwelt und ihrer Interpretation in Form eines gesellschaftlich konstruierten Verständnisses von Klimawandel, Risiken auf Betriebsebene und wahrgenommener Anpassungsfähigkeit; und 3. Der Art von Erwartungsbildungsmechanismen die bei der Beurteilung klimatischer Veränderungen und deren Auswirkungen eine Rolle spielen. Für diese Zielsetzung wurden drei Arten von empirischen Verfahren angewandt: Fragebogenbasierte Erhebungen unter Landwirten aus zwei Untersuchungsregionen in Südwestdeutschland, der Zentralen Schwäbischen Alb und dem Kraichgau; eine fragebogenbasierte, vergleichende Studie zwischen landwirtschaftlichen Techniker- und Meisterschülern und Universitätsstudierenden aus Bachelorstudiengängen mit Agrarbezug, jedoch ohne landwirtschaftlichen Hintergrund und ohne Studienerfahrung; und ein computerbasierter, experimentalökonomischer Ansatz mit landwirtschaftlichen Praktikern (Landwirten, landwirtschaftlichen Techniker- und Meisterschülern) und Universitätsstudierenden aus Studiengängen mit Agrarbezug sowie mehreren Semestern Studienerfahrung. Basierend auf diesen empirischen Erkenntnissen werden folgende Empfehlungen für die agentenbasierte Modellierungssoftware MPMAS abgeleitet: 1. Klimawandelbewusstsein sollte auf Ebene der Agenten abgebildet werden, um die Effekte persönlicher Erfahrungen mit Klimawandel, sozialer Normen und individueller Lern- und Bewältigungsstrategien abbilden zu können; 2. Die Effekte unvollständiger Informatio

Knowledge is a key resource, allowing firms to innovate and keep pace with national and international competitors. Therefore, the management of this resource within firms and innovation networks is of utmost importance. As the collection and generation of (new) knowledge gives such competitive advantage, there is a strong interest of firms and policy makers on how to foster the creation and diffusion of new knowledge. Within four studies, this doctoral thesis aims at extending the literature on knowledge diffusion performance by focussing on the effect of different network structures on diffusion performance as well as on knowledge types besides mere techno-economic knowledge. Study 1 analyses the effect of different structural disparities on knowledge diffusion by using an agent-based simulation model. It focuses on how different network structures influence knowledge diffusion performance. This study especially emphasizes the effect of an asymmetric degree distribution on knowledge diffusion performance. Study 1 complements previous research on knowledge diffusion by showing that (i) besides or even instead of the average path length and the average clustering coefficient, the (symmetry of) degree distribution influences knowledge diffusion. In addition, (ii) especially small, inadequately embedded agents seem to be a bottleneck for knowledge diffusion in this setting, and iii) the identified rather negative network structures on the macro level seem to result from the myopic linking strategies of the actors at the micro level, indicating a trade-off between ‘optimal’ structures at the network and at the actor level. Study 2 uses an agent-based simulation model to analyse the effect of different network properties on knowledge diffusion performance. In contrast to study 1, this study analyses this relationship in a setting in which knowledge is diffusing freely throughout an empirical formal R&D network as well as through four benchmark networks. In addition, the, Wissen ist eine Schlüsselressource. Daher ist die Verwaltung dieser Ressource in Unternehmen und Innovationsnetzwerken von größter Bedeutung. Da das Sammeln und Generieren von (neuem) Wissen einen derartigen Wettbewerbsvorteil bietet, besteht ein starkes Interesse seitens Unternehmen und politischen Entscheidungsträgern, die Schaffung und Verbreitung von neuem Wissen zu fördern. Im Rahmen dieser Doktorarbeit soll in vier Studien die Literatur zu Wissensdiffusion erweitert werden, indem die Auswirkungen verschiedener Netzwerkstrukturen sowie die verschiedener Wissensarten in den Mittelpunkt gestellt werden. Studie 1 analysiert die Auswirkungen struktureller Unterschiede auf die Wissensdiffusion unter Verwendung eines agentenbasierten Simulationsmodells. Der Fokus liegt hierbei darauf, wie verschiedene Netzwerkstrukturen die Leistung der Wissensverbreitung beeinflussen. Diese Studie betont insbesondere den Effekt einer asymmetrischen Gradverteilung auf die Wissensdiffusionsleistung. Studie 1 ergänzt bisherige Arbeiten zu Wissensdiffusion, indem sie zeigt, dass (i) neben oder sogar anstelle der durchschnittlichen Pfadlänge und des durchschnittlichen Clustering-Koeffizienten die (Symmetrie der) Gradverteilung die Wissensdiffusion stark beeinflusst. Außerdem scheinen (ii) besonders kleine, unzureichend eingebettete Akteure ein Engpass für die Wissensverbreitung in diesem Umfeld zu sein. Studie 2 verwendet ein agentenbasiertes Simulationsmodell, um die Auswirkungen verschiedener Netzwerkeigenschaften auf die Leistung der Wissensdiffusion zu analysieren. Im Gegensatz zu Studie 1 analysiert diese Studie die freie Verbreitung von Wissen in einem empirischen, formalen FuE-Netzwerk sowie in vier Benchmark-Netzwerken. Darüber hinaus werden das Konzept der kognitiven Distanz und Unterschiede beim Lernen zwischen Agenten im Netzwerk berücksichtigt. Studie 2 ergänzt Studie 1 und weitere Forschung, indem sie zeigt, dass (i) die (Asymmetrie) der Gradverteilung und die Verteilung der

To inform more realistic representations of farmer decision making in agent-based simulation models applied to agricultural adaptation assessment at the regional scale, the present thesis investigates three areas of central importance for judgments about farm-level reactions to climate change: (i) perception of changes in local weather conditions and expectations about their effects; (ii) reception of signals from the biophysical environment and their interpretation in terms of socially constructed understandings of climate change, farm-level risks, and perceived adaptation capacity; and (iii) the nature of expectation mechanisms involved in the formation of judgments about climatic changes. For this purpose, three types of empirical approaches were used: questionnaire-based surveys conducted with farmers from two study areas in Southwest Germany, the Central Swabian Jura and the Kraichgau; a questionnaire-based comparative study of farmer school students and pre-first-semester undergraduate university students enrolled in study programs related to agriculture without experience in farming and no study experience; and economic lab experiments conducted with farming practitioners (experienced farmers and farmer school students) and university students from agriculture-related study programs with several semesters of study experience. Based on these empirical findings, the following recommendations for the agent-based modeling software MPMAS are derived: (i) agent-specific levels of climate change awareness should be accounted for to reflect the effects of personal experiences with climate change outcomes, social norms and individual-specific learning patterns and coping behavior; (ii) the effects of incomplete information assessment and risk aversion should be reflected in the imputed selection mechanism for climate change response, i.e. for the choice of adaptation measures; and (iii) experimental results should be used to inform modeled expectation mechanisms of ag, Um eine realistische Abbildung des Entscheidungsverhaltens von Landwirten in agentenbasierten Modellen für die Simulation der Anpassung des Landwirtschaftssektors an die Folgen des Klimawandels auf regionaler Ebene zu ermöglichen, beschäftigt sich diese Dissertation mit drei Bereichen von zentraler Bedeutung für Entscheidungen zu Anpassungsmaßnahmen auf Betriebsebene: 1. Der Wahrnehmung von Veränderungen der lokalen Wetterbedingungen und den Erwartungen zu deren Auswirkungen; 2. Der Wahrnehmung von Signalen aus der biophysikalischen Umwelt und ihrer Interpretation in Form eines gesellschaftlich konstruierten Verständnisses von Klimawandel, Risiken auf Betriebsebene und wahrgenommener Anpassungsfähigkeit; und 3. Der Art von Erwartungsbildungsmechanismen die bei der Beurteilung klimatischer Veränderungen und deren Auswirkungen eine Rolle spielen. Für diese Zielsetzung wurden drei Arten von empirischen Verfahren angewandt: Fragebogenbasierte Erhebungen unter Landwirten aus zwei Untersuchungsregionen in Südwestdeutschland, der Zentralen Schwäbischen Alb und dem Kraichgau; eine fragebogenbasierte, vergleichende Studie zwischen landwirtschaftlichen Techniker- und Meisterschülern und Universitätsstudierenden aus Bachelorstudiengängen mit Agrarbezug, jedoch ohne landwirtschaftlichen Hintergrund und ohne Studienerfahrung; und ein computerbasierter, experimentalökonomischer Ansatz mit landwirtschaftlichen Praktikern (Landwirten, landwirtschaftlichen Techniker- und Meisterschülern) und Universitätsstudierenden aus Studiengängen mit Agrarbezug sowie mehreren Semestern Studienerfahrung. Basierend auf diesen empirischen Erkenntnissen werden folgende Empfehlungen für die agentenbasierte Modellierungssoftware MPMAS abgeleitet: 1. Klimawandelbewusstsein sollte auf Ebene der Agenten abgebildet werden, um die Effekte persönlicher Erfahrungen mit Klimawandel, sozialer Normen und individueller Lern- und Bewältigungsstrategien abbilden zu können; 2. Die Effekte unvollständiger Informatio

NetLogo has become a standard platform for agent-based simulation, yet there appears to be widespread belief that it is not suitable for large and complex models due to slow execution. Our experience does not support that belief. NetLogo programs often do run very slowly when written to minimize code length and maximize clarity, but relatively simple and easily tested changes can almost always produce major increases in execution speed. We recommend a five-step process for quantifying execution speed, identifying slow parts of code, and writing faster code. Avoiding or improving agent filtering statements can often produce dramatic speed improvements. For models with extensive initialization methods, reorganizing the setup procedure can reduce the initialization effort in simulation experiments. Programming the same behavior in a different way can sometimes provide order-of-magnitude speed increases. For models in which most agents do nothing on most time steps, discrete event simulation—facilitated by the time extension to NetLogo—can dramatically increase speed. NetLogo’s BehaviorSpace tool makes it very easy to conduct multiple-model-run experiments in parallel on either desktop or high performance cluster computers, so even quite slow models can be executed thousands of times. NetLogo also is supported by efficient analysis tools, such as BehaviorSearch and RNetLogo, that can reduce the number of model runs and the effort to set them up for (e.g.) parameterization and sensitivity analysis.

Städte und die Siedlungswasserinfrastruktur mussten und müssen fortlaufend an neue Rahmenbedingungen angepasst werden. Die Frage, wie die Infrastruktur langfristig an Klimawandel oder an eine sich rasch ändernde Bevölkerung angepasst werden kann stellt eine Herausforderung dar. Derzeitige Computermodelle die den Planungsprozess unterstützen beantworten die Frage nur unzureichend da sie die Dynamik der Siedlungswasserinfrastruktur und die komplexen Interaktionen mit der Stadt nur unzureichend berücksichtigt. Des Weiteren ist ihr Einsatz üblicherweise auf die Untersuchung einer Handvoll zukünftiger Szenarien beschränkt. Wie in der wissenschaftlichen Literatur gezeigt wird ist dies unzureichend um die langfristigen Konsequenzen von Anpassungsstrategien abzusehen. Ziel dieser Dissertation ist es, eine virtuelle urban Umgebung zu erstellen die es ermöglicht Anpassungsstrategien und Technologien in einer sich dynamisch entwickelnden Stadt unter einer Vielzahl unterschiedlichster Szenarien zu testen. Dies ermöglicht es langfristige und nachhaltige Strategien zu identifizieren, die an sich ständig verändert Rahmenbedingungen angepasst werden können. Hierzu wurde ein Computermodel, basierend auf einem komplexen Netzwerk, zur integralen Beschreibung der Stadt und ihrer Infrastruktur entwickelt. Mithilfe eines agentenbasierten Models, welches die Handlungen von Schlüsselakteuren beschreibt, wird die Stadt in die Zukunft entwickelt. Unter Zuhilfenahme prozeduraler Modellierungsalgorithmen wird die „physikalische“ Struktur der virtuellen Stadt basierend auf Handlungen der Schlüsselakteure verändert., The challenging question of how urban water systems should be adapted today to provide adequate services for the next 10, 20 or 100 years is not well supported by urban water modelling tools. These current tools have limited ability to model the increasingly important interactions between water infrastructure and the urban environment, as well as the spatial and temporal dynamic of the infrastructure system itself. Furthermore, consideration of adaptation for the long-term future inherently involves deep uncertainties. Current tools are not designed to explore a wide range of futures and therefore require assumptions about a handful of scenarios that are expected to eventuate. This can lead to problematic infrastructure decisions with long-term consequences. This thesis aims to address the above limitations by developing a virtual urban playground, focused on drainage systems. This modelling approach enables testing of adaptation strategies in a dynamic environment under many scenarios.The approach employs a network-based description of the urban system that enables a seamless coupling of the environment with the water infrastructure. The urban system is evolved by key actors as agents in the network. The agents actions are based on simple rules, influenced by the environment, other agents and external drivers. These actions are spatially manifested in the “physical” environment through procedural modelling algorithms. Algorithms to generate parcels and buildings were derived from literature and new algorithms were developed to evolve the urban drainage system. The modelling approach enables coevolution of the urban environment and infrastructure systems under many different scenarios, allowing novel ways of testing adaptation strategies in a virtual playground. For example, the sensitivity of strategies to key drivers and their robustness to deep uncertainties can be explored., Christian Hansjörg Urich, Zsfassung in dt. Sprache, Innsbruck, Univ., Diss., 2014, OeBB, (VLID)139771

Von Schmetterlingen und Bienen bis Kolibris und Fledermäusen hat sich eine große Vielfalt von Tieren auf Blumennektar als Nahrung spezialisiert. Die Nektareigenschaften der vielen Pflanzenarten scheinen den Bedarf des Hauptbestäubers widerzuspiegeln, z.B. produzieren die von größeren Tieren bestäubten Pflanzen in der Regel auch größere Mengen an Nektar. Diese Übereinstimmung deutet darauf hin, dass Nektarmerkmale in Erwiderung auf die Auswahlkriterien der Bestäuber evolviert sind. Die evolutionäre und ökologische Interaktion zwischen Pflanze und ihrem Bestäuber hängt in entscheidender Weise von dessen Fähigkeit ab Unterschiede bei den Pflanzenmerkmalen wahrzunehmen, und von den Mechanismen der Entscheidungsfindung. In der vorliegenden Arbeit steht die Ökologie kognitiver Funktionen im Vordergrund, um die Rolle der Informationsverarbeitung bei Bestäubern für die Evolution von Blütennektarmerkmalen zu untersuchen. In den ersten drei Kapiteln konzentriere ich mich auf die Fähigkeiten verschiedener Bestäuber zwischen Zuckerlösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen zu diskriminieren. Im vierten Kapitel werden individuelle Unterschiede auch auf der Ebene des Nahrungssuchverhaltens genauer analysiert und mit der Effizienz des Nahrungssuchverhaltens in Zusammenhang gebracht. Das fünfte und letzte Kapitel baut auf den gewonnenen Erkenntnissen zur Psychometrie der Nektarqualitätswahrnehmung auf und befasst sich mit der evolutionären Entstehung von Nektareigenschaften. Diese Studien zeigen, wie die Untersuchung kognitiver Mechanismen von Bestäubern die evolutionäre und ökologische Forschung an zoophilen Pflanzen voranbringen kann. Zusätzlich wird somit Folgendes aufgewiesen: Der Methodenansatz der virtuellen Bestäubungsökologie kann aussagekräftige Erklärungen liefern für die evolutionäre Entstehung sowie Aufrechterhaltung von Pflanzenmerkmalen, die einer durch Kognition vermittelten und von Bestäubern ausgeübten Selektion unterliegen., A diverse array of animals has specialized in consuming floral nectar – from butterflies and bees to hummingbirds and bats. The nectar characteristics of plant species often appear to reflect the needs of their dominant pollinator, for example plants pollinated by larger animals tend to produce larger amounts of nectar. This correspondence suggests that nectar traits have evolved in response to the choice behavior of pollinators. The evolutionary and ecological interaction between plants and their pollinators crucially depends on the pollinators’ ability to perceive differences in floral nectar traits and on their decision-making mechanisms. In the presented studies I adopt a cognitive ecology approach in order to investigate the role of information-processing in pollinators on the evolution of floral nectar traits. In the first three chapters I focus on the abilities of different pollinators to discriminate among sugar solutions with different concentrations. In Chapter 4 I present a detailed analysis of individual differences in the foraging context and discuss how they might relate to foraging efficiency. In the fifth and final chapter I use the findings on the psychophysics of nectar quality evaluation to address the question of the evolutionary origins of floral nectar traits. With these studies I show how the investigation of cognitive mechanisms of pollinators can inform evolutionary and ecological research on plants pollinated by animals. In addition, I demonstrate how the virtual pollination ecology methodology can explain the evolutionary origin and maintenance of plant traits that are subjected to cognition-mediated selection exerted by pollinators.

Development of smallholder agriculture is widely recognized as an important pathway to poverty reduction in rural areas, particularly in Sub-Saharan Africa. Many researchers propose collective action of smallholder farmers by means of rural producer organizations (RPO) as a promising opportunity to improve commercialization and market access of small farms, which in turn will result in improvement of rural livelihoods. However, little is known about the determinants of RPO success. Currently, there is a broad demand for detailed analyses of RPO performance and for ex-ante assessments of the developmental interventions and policies of RPO support. This thesis focuses on the provision of high-resolution quantitative data for the design of such interventions using a case study of coffee producers in the lake-shore Uganda and their RPO. This work demonstrates the effective ways to increase farmers’ welfare through the network of RPO and analyzes the associated risks and opportunities. This work applies agent-based computer simulation to analyze the RPO. Designed virtual simulation experiments assess the broad portfolio of development interventions and economic scenarios that are challenging to investigate by means of real-world empirical research. The agent-based nature of the model allows for a holistic integration of several modeling concepts in the developed model application. This leads to the inclusion into the model of a number of important aspects of the bio-economic system of coffee production in Uganda. The first aspect is the heterogeneity among farming households, reflected by differences in natural conditions, resource endowments, production and market constraints, time and consumption preferences. The second aspect is the inseparability of decisions that are taken on the farm (i.e. investment, production, consumption and marketing) from one another. The third aspect is human-environment interaction cycles and the dynamics of the bio-economic system, includi, Die Entwicklung von kleinbäuerlicher Agrarwirtschaft ist weithin als eine wichtige Strategie zur Armutsbekämpfung in ländlichen Gebieten anerkannt, insbesondere in denen südlich der Sahara. Viele Wissenschaftler, die sich mit diesem Thema beschäftigen, halten kollektives Handeln von Kleinbauern in ländlichen Produzenten-Organisationen (RPO) für einen vielversprechenden Ansatz, um Kommerzialisierung und Marktzugang und damit die Erwerbsfähigkeit landwirtschaftlicher Kleinbetriebe zu verbessern. Allerdings ist das Wissen in Bezug auf die Erfolgsfaktoren von RPO noch sehr beschränkt. Derzeit besteht ein großer Bedarf an detaillierten Analysen der Leistungen, die von den RPO erbracht werden, sowie an ex-ante Bewertungen von Entwicklungs- und Politikmaßnahmen zur Unterstützung von RPO. Der Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation liegt in der Bereitstellung von hochaufgelösten quantitativen Methoden und Daten für die Planung solcher Entwicklungsmaßnahmen. Die Studie nutzt ein Fallbeispiel von Kaffeeproduzenten und ihrer RPO in der Region Victoriasee in Westuganda. Die Arbeit zeigt effiziente Verfahren zur Wohlfahrtssteigerung der Kleinbauern durch das Netzwerk der RPO auf und analysiert die damit verbundenen Potenziale und Risiken. In der vorliegenden Forschungsarbeit werden die RPO mit Hilfe von agenten-basierten Computersimulationen untersucht. Anhand virtueller Experimente wird ein breites Portfolio von Entwicklungsmaßnahmen und ökonomischen Szenarien erforscht, deren Analyse mit klassischen empirischen Methoden problematisch wäre. Die agenten-basierte Beschaffenheit des Modells erlaubt die Integration von verschiedenen Modellierungskonzepten während der Modellentwicklung. Somit konnten einige wichtige bio-ökonomische Aspekte der Kaffeeproduktion in Uganda durch das Modell dargestellt werden. Zum einen konnte der Heterogenität der landwirtschaftlichen Haushalte bezüglich ihrer agrar-ökologischen Bedingungen, Ressourcenausstattung, Produktions- und Marktbeschränkungen

Von Schmetterlingen und Bienen bis Kolibris und Fledermäusen hat sich eine große Vielfalt von Tieren auf Blumennektar als Nahrung spezialisiert. Die Nektareigenschaften der vielen Pflanzenarten scheinen den Bedarf des Hauptbestäubers widerzuspiegeln, z.B. produzieren die von größeren Tieren bestäubten Pflanzen in der Regel auch größere Mengen an Nektar. Diese Übereinstimmung deutet darauf hin, dass Nektarmerkmale in Erwiderung auf die Auswahlkriterien der Bestäuber evolviert sind. Die evolutionäre und ökologische Interaktion zwischen Pflanze und ihrem Bestäuber hängt in entscheidender Weise von dessen Fähigkeit ab Unterschiede bei den Pflanzenmerkmalen wahrzunehmen, und von den Mechanismen der Entscheidungsfindung. In der vorliegenden Arbeit steht die Ökologie kognitiver Funktionen im Vordergrund, um die Rolle der Informationsverarbeitung bei Bestäubern für die Evolution von Blütennektarmerkmalen zu untersuchen. In den ersten drei Kapiteln konzentriere ich mich auf die Fähigkeiten verschiedener Bestäuber zwischen Zuckerlösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen zu diskriminieren. Im vierten Kapitel werden individuelle Unterschiede auch auf der Ebene des Nahrungssuchverhaltens genauer analysiert und mit der Effizienz des Nahrungssuchverhaltens in Zusammenhang gebracht. Das fünfte und letzte Kapitel baut auf den gewonnenen Erkenntnissen zur Psychometrie der Nektarqualitätswahrnehmung auf und befasst sich mit der evolutionären Entstehung von Nektareigenschaften. Diese Studien zeigen, wie die Untersuchung kognitiver Mechanismen von Bestäubern die evolutionäre und ökologische Forschung an zoophilen Pflanzen voranbringen kann. Zusätzlich wird somit Folgendes aufgewiesen: Der Methodenansatz der virtuellen Bestäubungsökologie kann aussagekräftige Erklärungen liefern für die evolutionäre Entstehung sowie Aufrechterhaltung von Pflanzenmerkmalen, die einer durch Kognition vermittelten und von Bestäubern ausgeübten Selektion unterliegen., A diverse array of animals has specialized in consuming floral nectar – from butterflies and bees to hummingbirds and bats. The nectar characteristics of plant species often appear to reflect the needs of their dominant pollinator, for example plants pollinated by larger animals tend to produce larger amounts of nectar. This correspondence suggests that nectar traits have evolved in response to the choice behavior of pollinators. The evolutionary and ecological interaction between plants and their pollinators crucially depends on the pollinators’ ability to perceive differences in floral nectar traits and on their decision-making mechanisms. In the presented studies I adopt a cognitive ecology approach in order to investigate the role of information-processing in pollinators on the evolution of floral nectar traits. In the first three chapters I focus on the abilities of different pollinators to discriminate among sugar solutions with different concentrations. In Chapter 4 I present a detailed analysis of individual differences in the foraging context and discuss how they might relate to foraging efficiency. In the fifth and final chapter I use the findings on the psychophysics of nectar quality evaluation to address the question of the evolutionary origins of floral nectar traits. With these studies I show how the investigation of cognitive mechanisms of pollinators can inform evolutionary and ecological research on plants pollinated by animals. In addition, I demonstrate how the virtual pollination ecology methodology can explain the evolutionary origin and maintenance of plant traits that are subjected to cognition-mediated selection exerted by pollinators.

Development of smallholder agriculture is widely recognized as an important pathway to poverty reduction in rural areas, particularly in Sub-Saharan Africa. Many researchers propose collective action of smallholder farmers by means of rural producer organizations (RPO) as a promising opportunity to improve commercialization and market access of small farms, which in turn will result in improvement of rural livelihoods. However, little is known about the determinants of RPO success. Currently, there is a broad demand for detailed analyses of RPO performance and for ex-ante assessments of the developmental interventions and policies of RPO support. This thesis focuses on the provision of high-resolution quantitative data for the design of such interventions using a case study of coffee producers in the lake-shore Uganda and their RPO. This work demonstrates the effective ways to increase farmers’ welfare through the network of RPO and analyzes the associated risks and opportunities. This work applies agent-based computer simulation to analyze the RPO. Designed virtual simulation experiments assess the broad portfolio of development interventions and economic scenarios that are challenging to investigate by means of real-world empirical research. The agent-based nature of the model allows for a holistic integration of several modeling concepts in the developed model application. This leads to the inclusion into the model of a number of important aspects of the bio-economic system of coffee production in Uganda. The first aspect is the heterogeneity among farming households, reflected by differences in natural conditions, resource endowments, production and market constraints, time and consumption preferences. The second aspect is the inseparability of decisions that are taken on the farm (i.e. investment, production, consumption and marketing) from one another. The third aspect is human-environment interaction cycles and the dynamics of the bio-economic system, includi, Die Entwicklung von kleinbäuerlicher Agrarwirtschaft ist weithin als eine wichtige Strategie zur Armutsbekämpfung in ländlichen Gebieten anerkannt, insbesondere in denen südlich der Sahara. Viele Wissenschaftler, die sich mit diesem Thema beschäftigen, halten kollektives Handeln von Kleinbauern in ländlichen Produzenten-Organisationen (RPO) für einen vielversprechenden Ansatz, um Kommerzialisierung und Marktzugang und damit die Erwerbsfähigkeit landwirtschaftlicher Kleinbetriebe zu verbessern. Allerdings ist das Wissen in Bezug auf die Erfolgsfaktoren von RPO noch sehr beschränkt. Derzeit besteht ein großer Bedarf an detaillierten Analysen der Leistungen, die von den RPO erbracht werden, sowie an ex-ante Bewertungen von Entwicklungs- und Politikmaßnahmen zur Unterstützung von RPO. Der Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation liegt in der Bereitstellung von hochaufgelösten quantitativen Methoden und Daten für die Planung solcher Entwicklungsmaßnahmen. Die Studie nutzt ein Fallbeispiel von Kaffeeproduzenten und ihrer RPO in der Region Victoriasee in Westuganda. Die Arbeit zeigt effiziente Verfahren zur Wohlfahrtssteigerung der Kleinbauern durch das Netzwerk der RPO auf und analysiert die damit verbundenen Potenziale und Risiken. In der vorliegenden Forschungsarbeit werden die RPO mit Hilfe von agenten-basierten Computersimulationen untersucht. Anhand virtueller Experimente wird ein breites Portfolio von Entwicklungsmaßnahmen und ökonomischen Szenarien erforscht, deren Analyse mit klassischen empirischen Methoden problematisch wäre. Die agenten-basierte Beschaffenheit des Modells erlaubt die Integration von verschiedenen Modellierungskonzepten während der Modellentwicklung. Somit konnten einige wichtige bio-ökonomische Aspekte der Kaffeeproduktion in Uganda durch das Modell dargestellt werden. Zum einen konnte der Heterogenität der landwirtschaftlichen Haushalte bezüglich ihrer agrar-ökologischen Bedingungen, Ressourcenausstattung, Produktions- und Marktbeschränkungen

Fund managers respond to the payoff gradient by continuously adjusting leverage in our analytic and simulation models. The base model has a stable equilibrium with classic properties. However, bubbles and crashes occur in extended models incorporating an endogenous market risk premium based on investors' historical losses and constantgain learning. When losses have been small for a long time, asset prices inflate as fund managers increase leverage. Then slight losses can trigger a crash, as a widening risk premium accelerates deleveraging and asset price declines.