Risikomanagement des Erdsystems mit mittlerer Komplexität

Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen für eine langfristig nachhaltige Entwicklung. Wir brauchen mehr Forschung, um realisierbare, zielgerechte Minderungsstrategien zu entwickeln. Diese sollten die negativen Auswirkungen des Klimawandels auf das Wohl der Menschen und der Erde minimieren, ohne andere Faktoren, wie den wirtschaftliche Wohlstand, unverhältnismäßig stark zu beeinträchtigen. Integrierte Bewertungsmodelle (Integrated Assessment Models, IAMs) werden zur Erfassung des gesamten kausalen Kreislaufs zwischen Wirtschaftswachstum, Emissionen und globaler Erwärmung und deren negativen Auswirkungen eingesetzt. Ein prominentes Beispiel für IAMs ist das DICE (Dynamic Integrated Climate-Economy) Modell, das von W. Nordhaus entwickelt wurde. Gemäß Nordhaus konzentriert sich die Mainstream-Wissenschaft auf eine begrenzte Anzahl von Wechselwirkungen zwischen Klima und Wirtschaft, die durch die sogenannten optimalen Strategien im Hinblick auf ein eher willkürliches Nutzwertkriterium generiert werden. Tatsächlich ist der durch das Wirtschaftswachstum hervorgerufene Klimawandel zu komplex für einen Mainstream- Ansatz, was zu vier wesentlichen Einschränkungen der heutigen IAMs führt. [1] Nahezu optimale Strategien werden ignoriert; das verhindert die Analyse von beinahe ununterscheidbaren Strategien im Hinblick auf ein Nutzwertkriterium, das völlig andere Auswirkungen auf andere Aspekte des Wohlstands haben könnte, die nicht in dem Kriterium enthalten sind. [2] Der Entscheidungsfindungsprozess leidet unter einer Inkonsistenz zwischen kurzfristigen Aktionen und einem langfristigen Ziel. [3] IAMs erzeugen virtuelle Strategien, bei denen nicht erwiesen ist, dass sie trotz Unsicherheit realistisch möglich und effektiv sind, obwohl sie von den Modellen so dargestellt werden. [4] Sogar so ein weitreichend akzeptiertes IAM wie DICE ist eine drastische Vereinfachung der Kohlenstoff-Klima-Rückkopplung, jenseits der realistischen Grundlage, die für eine verlässliche Analyse nötig ist. Es ist unser Ziel, die IAMs auf ein höheres Anwendungsniveau anzuheben, um realistische Strategien in Bezug auf den Klimawandel entwickeln zu können. Dazu schlagen wir das Risikomanagement des Erdsystems mit mittlerer Komplexität (Medium Complexity Earth System Risk Management, ERM) vor, eine kohärente Methodologie, die alle vier Einschränkungen berücksichtigt. Innovationen umfassen den Transfer des Konzepts von der mathematischen Kontrolltheorie zu den IAMs, sowie einen Entscheidungsprozess, der realisierbare Strategien garantiert, die mit der evidenzbasierten Risikoaversion im Einklang stehen. ERM angewandt auf das DICE Modell ergibt ein Modell der nächsten Generation, ERM-DICE, wobei die Klima- und Kohlenstoffmodule von DICE neu abgestimmt werden, um die tatsächlichen klimatischen Prozesse der Erde besser repräsentieren zu können. ERM- DICE wird als Software Tool für weitere Analysen frei erhältlich sein.

Der Klimawandel ist eine große Herausforderung für eine langfristig nachhaltige Entwicklung. Praktikable Minderungsstrategien sollten darauf abzielen, die negativen Auswirkungen des Klimawandels auf den Menschen die Umwelt zu minimieren und gleichzeitig sicherstellen, dass wirtschaftliche Entwicklung nicht in unannehmbarem Maße beeinträchtigt wird. Um diesen Trade-off zu quantifizieren, wurden Integrated Assessment Modelle (IAMs) entwickelt, welche die gesamte Kausalschleife zwischen Wirtschaftswachstum, Emissionen und globaler Erwärmung mit ihren negativen Auswirkungen berücksichtigen. Stilisierte IAMs sind Modelle mit geringer Komplexität, die es uns ermöglichen, eine große Anzahl von Klimapolitiken zu testen und die beste davon auszuwählen. Ein prominentes Beispiel für stilisierte IAMs ist das von W. Nordhaus entwickelte DICE-Modell (Dynamic Integrated model of Climate and the Economy). Allerdings konzentriert sich die Mainstream-Forschung nur auf eine begrenzte Anzahl von klima-ökonomischen Pfaden, die durch sogenannte "optimale Politiken" erzeugt werden. Der Fokus auf die "beste" Klimapolitik in Bezug auf ein eher willkürliches Utility-Kriterium, wie es in den Mainstream-IAMs der aktuellen Generation der Fall ist, verwirft die wertvollen Einsichten, die durch alternative Pfade nahe am Optimum gewonnen werden können. Um diesen Mangel zu beheben, haben wir in diesem Projekt neue Ideen und Modelle entwickelt, die die Klimapolitikforschung erheblich beeinflusst haben . Hier sind die wichtigsten Highlights: -- Wir haben Carbon Removal Obligations (CROs) entwickelt, welche CO2 Emissionen auf die Einhaltung des verbleibenden Kohlenstoffbudgets beschränkt, ohne dass eine detaillierte IAM-Modellierung erforderlich ist. Zusätzlich kann ein Preismechanismus verwendet werden, um den Emissionspfad zu steuern und Klimarisiken zu minimieren. -- Wir haben ein probabilistisches Kohlenstoff-Klimamodell (Pathfinder) l entwickelt, welches wir in DICE integriert haben, und welches geringe (reduzierte) Komplexität und hohe Genauigkeit für die Modellierung des Klimawandels kombiniert. -- Basierend auf Paradigmen der Kontrolltheorie entwickelten wir eine neue quantitative Definition von Nachhaltigkeit,und analysierten das Wechselspiel zwischen der erforderlichen Minderungskapazität und Verzögerung der Minderungsmaßnahmen. Wir haben auch eine numerische Metrik vorgeschlagen, um den Verlust an Nachhaltigkeit zu quantifizieren. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit unserem Bestreben, stilisierte IAMs auf eine höhere Anwendbarkeitsebene zu bringen, um den klimapolitischen Prozess in der realen Welt zu informieren.