When do we attain our objectives? On the role of indicators, values and uncertainty in environmental management

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6272-4
Title: When do we attain our objectives? On the role of indicators, values and uncertainty in environmental management
Author: Laurila-Pant, Mirka
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Doctoral Programme in Interdisciplinary Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020-09-04
Belongs to series: Dissertationes Schola Doctoralis Scientiae Circumiectalis, Alimentariae, Biologicae. - URN:ISSN:2342-5431
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6272-4
http://hdl.handle.net/10138/318133
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: In environmental policy and management, the main objectives are to protect and enhance the environmental status so that we can preserve the services and benefits ecosystems provide for the society. To evaluate whether the management objectives are met, there is a need to measure the prevailing status of the system in focus, and to define the desirable versus the undesirable state. How these tasks are implemented will impact our judgement about whether the system needs restoration or not, or if ongoing or planned exploitation of natural resources can be seen as sustainable. Indicators thus provide means for the precise definition of the objectives by setting measurable target states to be achieved. However, it is not straightforward to judge, whether or not the objectives have been attained. The first question is, what we should measure, i.e. what is an appropriate indicator. The second question is, what the sufficiently good status of the indicator is, i.e. how to define the target level. Third, after we have decided what to measure and how to interpret the measurements, we have to think, how the different decision criteria are weighted in relation to each other. This thesis approaches the above-mentioned questions from the multidisciplinary and probabilistic perspective, providing novel ideas and tools. Maintaining biodiversity is one of the key objectives mentioned in the Marine Strategy Framework Directive (MSFD) and the Baltic Sea Action Plan (BSAP). Article I of the thesis reviews alternative metrics for measuring (i.e. indicating) biodiversity and discusses the ecological, economic and sociocultural perspectives to its valuation. The paper suggests integrating these three perspectives into a multi-objective framework. Furthermore, a formal guideline for decision support is proposed when quantitatively evaluating alternative management decisions against biodiversity. Article II elaborates the uncertainty related to the process of determining the prevailing status of an indicator as well as the boundary value used as the threshold between a desirable (Good Environmental Status “GES”) and a non-desirable state (“Sub-GES”). The current indicator-based management protocols such as the MSFD and the BSAP have not acknowledged the uncertainty of the GES boundary value, instead, the boundary value is given as a fixed value with no associated uncertainty. Article II presents an alternative way to define the target level and assess the prevailing status of one ecological indicator, the abundance of perch (Perca fluviatilis) - an indicator adopted by both BSAP and MSFD to represent the status of coastal fish communities in the central and northern Baltic Sea. A Bayesian model is developed to evaluate the prevailing relative abundance and the GES boundary for it while acknowledging the uncertainty related to these estimates. Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) is an approach used to frame and formally solve decision-making problems with multiple, often contradictory objectives. As society at large covers a variety of interests towards the services and benefits that ecosystems provide, the unavoidable trade-offs in environmental multi-objective decision-making processes easily lead to conflicts. In Article III, a Bayesian approach is developed to quantify the uncertainty about the stakeholder groups’ consensus concerning the valuation of ecological attributes. When integrated into a MCDA model, it is possible to visualise what we know about the level of disagreement or agreement and analyse the optimal decisions from the perspective of each group. The qualitative verbal management objectives (e.g. the “sustainable development” or “good environmental status”) are vague in their precise meaning and can thus complexify the societal discourse. Indicators can be thought to specify their definitions. By setting quantitative metrics for expressing the objectives and defining the rules for their weighing, they allow transparent discussion and judgement whether the objectives are actually met or not. However, the use of indicators does not remove the uncertainty nor the value judgements related to environmental decisions. The inherent uncertainty that arises from the limited knowledge of the system - both the ecological and social part of it - cannot be avoided. However, by adopting a multi-disciplinary perspective which utilises modern modelling methods and normative decision theory, this thesis demonstrate a probabilistic view on the issue and develops tools to tackle it.Ympäristöpolitiikassa ja -hallinnossa keskeisenä tavoitteena on ympäristön tilan suojeleminen ja parantaminen, jotta voimme säilyttää palvelut ja hyödyt, joita ekosysteemit tarjoavat yhteiskunnalle. Voidaksemme arvioida onko asetettu tavoite saavutettu, on oltava keino mitata tämänhetkistä ympäristön tilaa sekä määrittää toivotun ja ei-toivotun tilan ero. Ympäristön tilaa koskevaa tietoa tarvitaan päätöksenteon tarpeisiin, kun tehdään päätöksiä ympäristönsuojelusta tai ennallistamisesta, tai kun arvioidaan luonnonvarojen kestävää käyttöä. Tämän vuoksi on tärkeää, miten tätä tietoa käytetään ja kuinka määrittelemme tavoitetilan. Indikaattorit tarjoavat keinon näiden tavoitteiden täsmälliseen määrittelemiseen asettamalla mitattavat tavoitetilat, jotka tulee saavuttaa. Ei kuitenkaan ole suoraviivaista arvioida ovatko ympäristöpolitiikassa ja -hallinnossa asetetut tavoitteet saavutettu vai ei. Väitöskirja tutkii tätä tiivistelmän ja kolmen tutkimusartikkelin kautta. Ensimmäinen tutkimuskysymys arvioi mitä meidän tulisi itseasiassa mitata, eli mikä olisi sopiva indikaattori kuvaamaan tavoitteen toteutumista. Artikkeli I tuo esille erilaisia indikaattoreita, joilla voidaan mitata luonnon monimuotoisuuden tilaa. Artikkeli käy läpi ekologisia, sosiaalisia ja taloudellisia näkökulmia luonnon monimuotoisuuden arvottamiseen ja niiden yhdistämistä monitavoitteiseen kehikkoon. Toinen tutkimuskysymys liittyy siihen, miten tulisi määrittää riittävän hyvä indikaattorin tila eli miten määrittää tavoitetila. Artikkeli II käsittelee epävarmuutta, joka liittyy tähän indikaattorin tämänhetkiseen tilaan sekä siihen raja-arvoon, joka toimii kynnysarvona toivotun ja ei-toivotun tilan välillä. Nykyisissä indikaattoripohjaisissa ympäristön tilan arviointiprotokollissa tätä raja-arvoon liittyvää epävarmuutta ei ole huomioitu, vaan niissä tämä ajatellaan olevan kiinteä luku ilman epävarmuutta. Tapaustutkimuksessa esitetään vaihtoehtoinen todennäköisyyspohjainen, Bayes-laskentaan perustuva menetelmä arvioimaan vallitseva tila sekä määrittämään tavoitetila ahvenkannan runsautta kuvaavalle indikaattorille, joka on käytössä esimerkiksi Euroopan Unionin meristrategiadirektiivissä arvioitaessa rannikkokalojen tilaa Itämerellä. Kolmas tutkimuskysymys tutkii miten eri päätöskriteerit tulisi painottaa keskenään. Artikkelissa III sovelletaan monitavoitteista päätösanalyysia (Multi-Criteria Decision Analysis) ratkaisemaan ongelma useiden ristiriidassa olevien tavoitteiden välillä. Tässä työssä kehitetään Bayes-laskentaan perustuva menetelmä, jolla on mahdollista ottaa huomioon useiden jopa hyvin eri mieltä olevien sidosryhmien arvoja tai mielipiteitä osana päätöksentekoprosessia. Menetelmän avulla voidaan visuaalisesti tuoda esille sidosryhmien mielipide-erot. Toisaalta tällä pystytään myös kehittämään sidosryhmien keskinäistä ymmärrystä. Laadullisten ja sanallisten tavoitteiden kuten esimerkiksi ”Ympäristön hyvä tila” tai ”Kestävä kehitys” tarkka merkitys voi olla epämääräinen ja tällöin monimutkaistaa yhteiskunnallista keskustelua. Indikaattoreiden voidaan ajatella täsmentävän näitä määritelmiä. Tämä väitöskirja osoittaa, että asettamalla laadulliset mittarit tavoitteiden ilmaisemiseksi ja määrittelemällä niiden painottamista koskevat säännöt annetaan mahdollisuus läpinäkyvään ja avoimeen keskusteluun ja arvioon siitä, saavutetaanko tavoitteet todella vai ei. Indikaattoreiden käyttö ei kuitenkaan poista ympäristöpäätöksiin liittyvää epävarmuutta tai arvottamista. Emme voi välttää luontaista epävarmuutta, joka nousee ekosysteemien rajallisesta tuntemisesta, niin ekologisen kuin sosiaalisen tiedon osalta. Omaksumalla monitieteisen näkökulman hyödyntäen nykyaikaisia mallinnusmenetelmiä ja päätösteoriaa, väitöskirja kuitenkin ottaa todennäköisyyspohjaisen näkökulman aiheeseen ja kehittää menetelmiä sen ratkaisemiseksi.
Subject: aquatic sciences
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Whendowe.pdf 1.575Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record