Investigating climate change perception and expectation formation for the advancement of agent-based models applied to agricultural adaptation assessment

Eisele, Marius

Doctoral Thesis

2019

Investigating climate change perception and expectation formation for the advancement of agent-based models applied to agricultural adaptation assessment

Eisele, Marius

Dissertation_Marius_Eisele.pdf (2.15 MB)

Abstract (English)

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 agents, currently implemented for judgments about future prices and yields.

Abstract (German)

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 Informationsakquise und -verarbeitung sowie von Risikoaversion sollten im für Klimareaktionen (d.h. für die Wahl von Anpassungsmaßnahmen) angenommenen Entscheidungsmechanismus widergespiegelt werden; 3. Die mit dem experimentalökonomischen Ansatz gewonnen Erkenntnisse sollten verwendet werden, um die angenommenen Erwartungsbildungsmechanismen, die bisher für zukünftige Preise und Ernten explizit abgebildet sind, zu ergänzen.