Die Anzahl der unterernährten Menschen in der Welt steigt seit 2017 wieder an. Der Klimawandel wird den Druck auf die Landwirtschaft und die Ernährungssicherheit weiter erhöhen, insbesondere für kleinbäuerliche und von Subsistenzwirtschaft geprägte Agrarsysteme in den Tropen. Um die Widerstandsfähigkeit der Ernährungssysteme und die Ernährungssicherheit zu stärken, bedarf es eines Klimarisikomanagements und Klimaanpassung. Dies kann sowohl die Antizipation als auch die Reaktion auf die Auswirkungen der globalen Erwärmung ermöglichen. Eine zentrale Rolle spielen in dieser Hinsicht landwirtschaftliche Modelle. Sie können die Reaktionen von Pflanzen auf Veränderungen in den Klimabedingungen quantifizieren und damit Risiken identifizieren. Diese Dissertation demonstriert anhand dreier in Peru, in Tansania und in Burkina Faso durchgeführten Fallstudien, wie statistische Ertragsmodelle das Klimarisikomanagement und die Anpassung in der tropischen Landwirtschaft unterstützen können. Während die erste Studie zeigt, wie Klimaanpassungsbestrebungen unterstützt werden können, werden in Studie zwei und drei statistische Modelle genutzt, um Ertrags- und Produktionsvorhersagen zu erstellen. Die Ergebnisse können dazu beitragen, Frühwarnsysteme für Ernährungsunsicherheit zu unterstützen. In den drei Veröffentlichungen werden neue Ansätze statistischer Ertragsmodellierung auf verschiedenen räumlichen Ebenen vorgestellt. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Weiterentwicklung von bisherigen Ertragsvorhersagen, insbesondere in Bezug auf unabhängige Modellvalidierungen, eine stärkere Berücksichtigung von Wetterextremen und die Übertragbarkeit der Modelle auf andere Regionen. / The number of undernourished people in the world has been increasing since 2017. Climate change will further exacerbate pressure on agriculture and food security, particularly for smallholder and subsistence-based farming systems in the tropics. Anticipating and responding to global warming through climate risk management is needed to increase the resilience of food systems and food security. Crop models play an indispensable role in this regard. They allow quantifying crop responses to changes in climatic conditions and thus identify risks. This dissertation demonstrates how statistical crop modelling can inform climate risk management and adaptation in tropical agriculture in the case studies of Peru, Tanzania and Burkina Faso. While the first study shows how statistical crop models can support climate adaptation, studies two and three provide yield and production forecasts. The results can contribute to supporting early warning systems on food insecurity. The three publications present novel approaches of statistical yield modelling at different spatial scales. A particular focus is on further developing existing yield forecasts, especially with regard to independent rigorous model validations, improved consideration of weather extremes, and the transferability of the models to other regions.

Städte sind Hotspots des Globalen Wandels. Sie zählen über ihren Konsum und Ressourcenverbrauch zu den Haupttreibern des Klimawandels, der Biodiversitätskrise und sozio-ökonomischer Prozesse wie Urbanisierung und Demographischer Wandel. Gleichzeitig stellen diese Prozesse insbesondere für Städte eine große Herausforderung dar. Für die Anpassung an den Globalen Wandel spielen städtische Grünflächen als Werkzeug der Stadtplanung eine zentrale Rolle. Parks, Friedhöfe, Gärten, bis hin zu einzelnen Straßenbäumen stellen Ökosystemleistungen bereit, die einerseits, z.B. durch Abmilderung von hohen Temperaturen, die Umweltqualität verbessern und andererseits, z.B. durch die Bereitstellung von Erholungsräumen, einen direkten Einfluss auf das Wohlbefinden und die Aktivitäten der Stadtbevölkerung haben. Jedoch sind auch Grünflächen und deren Ökosystemleistungen, wie die gesamte Stadt an sich, hohen Belastungen durch die Folgen des Globalen Wandels ausgesetzt, z.B. durch Hitze, Trockenheit und Verdichtungsprozesse. Diese kumulative Dissertation zeigt, dass sich Form, Ausstattung und Lage einer Grünfläche unterschiedlich auf die Bereitstellung von verschiedenen Ökosystemleistungen auswirken. Während für die Kühlungsfunktion ein dichter Bestand von ausgewachsenen Bäumen entscheidend ist, spielt für die Erholungsfunktion einer Grünfläche eine ausgewogene Vegetationsstruktur, vielfältige (gebaute) Infrastruktur und eine gute Einbettung in die Umgebung eine zentrale Rolle. Die Arbeit formuliert schließlich Empfehlungen an die Stadtplanung für eine qualitative Aufwertung der Grünflächen im Hinblick auf eine bessere und gerechte Versorgung der Bevölkerung und eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Wetterereignissen. Eine im Rahmen dieser Arbeit entwickelte und frei zugängliche Online-Kartenanwendung kann dabei als ein unterstützendes Entscheidungsinstrument dienen und zukünftig auf andere Städte übertragen werden. / Cities are hotspots of global change. Through their consumption and resource use, cities are among the main drivers of climate change, the biodiversity crisis and socio-economic processes such as urbanisation and demographic change. At the same time, these processes represent a major challenge for cities. Extreme weather events caused by climate change, such as heat and heavy rain, often occur with greater intensity in densely populated areas and can potentially cause more damage to people and infrastructure there. For adaptation to global change, urban green spaces play a central role as a tool in urban planning. Green spaces or individual street trees provide ecosystem services that can improve, on the one hand, environmental quality, e.g. by mitigating high air temperatures, and, on the other hand, the health and well-being of the urban population, e.g. through the provision of recreational opportunities. However, green spaces and their ecosystem services are also exposed to high pressures from the impacts of global change such as extreme heat, drought and densification processes. This cumulative thesis shows that the form, equipment and location of a green space have different effects on the provision of different ecosystem services. While a dense stand of mature trees is crucial for the cooling function, a balanced vegetation structure, diverse (built) infrastructure and a good embedding in the surroundings play a central role for the recreational function of a green space. Finally, the thesis formulates recommendations for urban planning for a qualitative upgrading of green spaces with regard to a better and equitable provision for the population and a greater resilience to extreme weather events. An open access online map application developed as part of this thesis is intended to serve as a decision support tool and may be transferred to other case studies in the future.