Globaler Wandel: GIS-gestützte Erfassung und Modellierung der Syndromdynamik

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1 M M T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Armut OUT 0 EX OUT M..... D2 M D1 0 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Bodendegradation Globaler Wandel: GIS-gestützte Erfassung und Modellierung der Syndromdynamik [<(0,ms), >,<0, >,<(0,ex), >] [<(0,ms), >,<0, >,<ex, >] [<(0,ms), >,<0, >,<(ex,out), >] 1 MIS1 CP1 [<(0,ms), >,<0, >,<0, >] [<(0,ms), >,<0, >,<0, >] State might be reached after two intermediate steps also [<(0,ms), >,<(0,out), >,<ex, >] [<(0,ms), >,<(0,out), >,<0, >] 4 [<ms, >,<(0,out), >,<(0,ex), >] [<(0,ms), >,<(0,out), >,<(0,ex), >] [<(0,ms), >,<(0,out), >,<0, >] (Cycle) I1: [<ms, >,<out, >,<(0,ex), >] [<0, >,<(0,out), >,<(0,ex), >] [<(0,ms), >,<(0,out), >,<(ex,out), >] [<(0,ms), >,<(0,out), >,<(ex,out), >] [<ms, >,<out, >,<ex, >] [<0, >,<0, >,<(0,ex), >] MIS2 [<ms, >,<(0,out), >,<ex, >] 2 [<0, >,<0, >,<ex, >] State might be reached after two intermediate steps also I2: [<ms, >,<0, >,<ex, >] MIX [<(ms,tot), >,<out, >,<(ex,out), >] [<(ms,tot), >,<(0,out), >,<(0,ex), >] [<(ms,tot), >,<(0,out), >,<(0,ex), >] [<ms, >,<0, >,<(ex,out), >] [<(ms,tot), >,<out, >,<out, >] t0 (t0,t1) [<ms, >,<(0,out), >,<(ex,out), >] * [<tot, >,<(0,out), >,<out, >] [<(ms,tot), >,<(0,out), >,<ex, >] * [<(ms,tot), >,<(0,out), >,<(ex,out), >] * [<tot, >,<(0,out), >,<(ex,out), >] [<tot, >,<out, >,<(ex,out), >] [<tot, >,<out, >,<out, >] t1 (t1,t2) [<(ms,tot), >,<(0,out), >,<out, >] t2 5 CP2 Qualitative Control [<(ms,tot), >,<out, >,<(0,ex), >] 3 [<(ms,tot), >,<out, >,<ex, >] 1998 QUESTIONS Autorenteam

2 Autorenteam: PIK: Dr. Arthur Block, Physiker Martin Cassel-Gintz, M.A., Geography Dipl. Chem. Jürgen Kropp Dr. Matthias Lüdeke, Physiker Dipl. Phys. Oliver Moldenhauer, M.Ph. Dr. Gerhard Petschel-Held, M.Sc., Physiker (Koordination) Dr. Fritz Reusswig, Soziologe Prof. Dr. Hans-Joachim Schellnhuber, Physiker unter Mithilfe externer Partner: Prof. Dr. Friedrich Beese, Bodenkunde, IBW, Univ. Göttingen Dipl. Geogr. Gerald Busch, IBW, Univ. Göttingen Dr. Jochen Dehio, Agrarökonom, RWI-Essen Prof. Dr. Paul Klemmer, Wirtschaftswissenschaftler, RWI-Essen Dr. Gerhard Lammel, Atmosphärenchemiker, MPI-Meteorologie Hamburg Dipl. Oek. Wiebke Lass, Univ. Marburg Dipl. Oek. Roger Lienenkamp, Raumplanung, Univ. Dortmund Dr. Carsten Loose, Biologe, Geschäftsstelle des WBGU, Bremerhaven Dipl. Biol. Martina Mund, Univ. Bayreuth Dipl. Oek. Thilo Pahl, Univ. Marburg Dr. Benno Pilardeaux, Entwicklungsgeograph, Geschäftstelle des WBGU Dr. Matthias Plöchl, Inst. f. Agrartechnik, Bornim Dr. Hubert Schulte-Bisping, Biologe, IBW, Univ. Göttingen Prof. Dr. Thomas Siebe, FB Wirtschaftswissenschaften, FH Gelsenkirchen Anmerkung: Die in diesem Bericht dargelegten Ergebnisse sind Produkte transdisziplinärer Teamarbeit, d.h. sie sind im Laufe eines iterativen Diskussionsprozesses entstanden. Dies impliziert, daß es sehr schwierig ist, genaue Angaben über die Beiträge der einzelnen Mitarbeiter zu machen. Daher wurde hier und im folgenden auf diese Angaben verzichtet. Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie unter dem Förderkennzeichen 01LG9401/5 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt liegt bei den Autoren. Potsdam Institut für Klimafolgenforschung Telegraphenberg C Potsdam

3 GLOBALER WANDEL: GIS-GESTÜTZTE ERFASSUNG UND MODELLIERUNG DER SYNDROMDYNAMIK 1 Vorwort 5 2 Der Syndromansatz Die Notwendigkeit für einen neuen Zugang zur Analyse des Globalen Wandels Symptome des Globalen Wandels Syndrome als funktionale Muster des Globalen Wandels Syndrome und Talkshows Die Liste der Syndrome Konzepte zur Syndromdiagnose Beziehungsgeflechte zur Darstellung von Syndrom-Mechanismen Disposition: geographisch explizite Anfälligkeit Exposition: auslösende Faktoren Intensität und Expressivität eines Syndroms Syndromkopplungen Zur Formalisierung der Dynamik der Syndrome 23 3 Ergebnisse der Syndromdiagnose Das Sahel-Syndrom Kurzcharakterisierung Beschreibung des Syndrommechanismus: Beziehungsgeflecht, Symptome und Wechselwirkungen Der Syndromkern Das Auftreten des SAHEL-SYNDROMS in (semi-) ariden Gebieten 32 Das Auftreten des SAHEL-SYNDROMS in (sub-) humiden Gebieten Disposition Die naturräumliche Dimension des Dispositionsraums Die sozialräumliche Komponente des Sahel Dispositionsraums Bestimmung der Gesamtdisposition Intensität Messung der Teufelskreistrends Bestimmung der Präsenz des Teufelskreises Das Raubbau-Syndrom Beschreibung der Syndromdynamik Disposition gegenüber dem Raubbau Syndrom Intensität des Raubbau Syndroms Das Dust-Bowl-Syndrom Intensitätsbestimmung Dispositionsmessung Quantifizierung des globalen Risikos durch das DUST-BOWL-SYNDROM Das Aralsee-Syndrom Syndromspezifisches Beziehungsgeflecht Kerntrends an der Mensch-Umwelt-Schnittstelle Anthropogene Triebkräfte Wirkungen auf die Natursphäre Wirkungen auf die Anthroposphäre Indirekte Messung der Intensität Messung des Kerntrends Abflußänderungen auf Landflächen" Messung der Vulnerabilitäten 78

4 Intensitätsschätzung Das Grüne-Revolutions-Syndrom Begriffsbild Geopolitische Dimension Technische Dimension Entwicklungspolitische Dimension Institutionelle Dimension Detaillierter Syndrommechanismus Stadien des GRÜNE-REVOLUTIONS-SYNDROMS Sozial-, wirtschaftsräumliche und kulturelle Folgewirkungen Auswirkungen auf die Umwelt Syndromintensität/Indikatoren Auftreten der Grünen Revolution Syndromare Effekte in Ländern der Grünen Revolution Syndromkopplungen und -wechselwirkungen Das Favela-Syndrom Der Syndromkern Intensitätsmessung Fuzzyfizierung und Intensitätsmaß Ergebnisse der Intensitätsmessung Vergleich mit Fallstudien Qualitative Modellierung Qualitative Differentialgleichungen Qualitatives Modell des SAHEL SYNDROMS Modellbeschreibung und Algorithmus Qualitative Variable Wechselwirkungen Modellversion 1: reine Intensivierung Modellversion 2: Expansion und Verlagerung der Landwirtschaft Fallstudienverallgemeinerung und Syndromvalidierung Eine erste Anwendung: systematische Bewertung von Politikoptionen Der Lösungsbaum Politikanalyse mit Hilfe qualitativer Modellierung Zusammenfassende Bewertung der Projektarbeit Literatur 126 Anhang A Grundelemente der Fuzzy-Logik 136 Fuzzifizierung: 136 Operatoren 137 Anhang B Lisp-Codes des qualitativen Modells des Sahel-Syndroms 141 Modellversion 1: Reine Intensivierung 141 Modellversion 2: Ausdehnung und Verlagerung der Landwirtschaft 142

5 Vorwort 5 1 Vorwort Das Projekt Globaler Wandel: GIS-gestützte Erfassung und Modellierung der Syndromdynamik baut auf einer Idee des Wissenschaftlichen Beirats der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen auf, deren Grundzüge erstmals in den Jahresgutachten 1993 und mehr noch 1994 entworfen wurden. Ausgehend von der Erkenntnis, daß bloße Multidisziplinarität für eine Analyse des Globalen Wandels nicht ausreicht, kommt der Beirat zu der Feststellung, daß ein Instrument für eine vernetzte Betrachtungsweise entwickelt werden muß, die die Identifikation der wichtigsten Elemente im Rahmen des globalen Wandels und deren Zusammenspiel zum Ziel haben muß (WBGU 1993: 197). In einem ersten Schritt wurde hierfür in dem Jahresgutachten 1993 das sog. Globale Beziehungsgeflecht entworfen, in dem in einer empirisch-phänomenologischen Systemanalyse die entscheidenden gegenseitigen Beeinflussungen der globalen Trends (WBGU 1993: 200) dargestellt werden können. Im folgenden Jahresgutachten 1994 wurde dieser Ansatz erweitert, in dem festgestellt wurde, daß das disziplinär-symptomorientierte Globale Beziehungsgeflecht ( ) eines syndromorientierten Fundaments von regionaler Auflösung (bedarf), das von vornherein fachübergreifend angelegt sein muß (WBGU 1994: 196; s. auch Schellnhuber und Reusswig 1996). Dieser Ansatz wird in dem Gutachten dahingehend realisiert, daß ein erster Katalog von 12 Hauptsyndromen der Bodendegradation entworfen wurde und in einer ersten, rein phänomenologischen Analyse dargelegt wurde. Als ein wesentlicher Vorteil des Ansatzes kristallisierte sich bereits zu dieser Zeit heraus, als Kommunikationsinstrument über die diversen Fachgrenzen zwischen den Beiratsmitgliedern hinweg, eine wahrhaft transdisziplinäre Analyse des Globalen Wandels zu ermöglichen. Andererseits war eine tiefergehende Umsetzung des Konzeptes zwar wünschenswert, jedoch im Rahmen der Beiratsarbeit nicht zu leisten. Aus diesen Überlegungen heraus entwickelte sich die Idee, Grundlagen und Umsetzung des Syndromkonzeptes in einem eigenständigen Forschungsprojekt am Potsdam Institut für Klimafolgenforschung in Kooperation mit zwei weiteren Institutionen (Institut für Bodenkunde und Waldernährung der Universität Göttingen und Rheinisch-Westfälisches Institut für Wirtschaftsforschung) zu verfolgen. Neben einer Zuarbeit zu den Jahresgutachten des Beirats, war es Ziel, die Syndromanalyse selbständig weiterzuentwickeln und zu einer eigenständigen Forschungsrichtung zu vertiefen. Die Erfolge in Bezug auf die Zuarbeit können in den Gutachten verfolgt werden, wo umfassende Syndromanalysen einen Kern der jeweiligen Betrachtungen darstellen. Entscheidender scheint jedoch die erfolgreiche und vielversprechende Fortentwicklung des Konzeptes zu einem integrierten, transdisziplinären und umfassenden Analyseinstrument für den Globalen Wandel. Syndrome sind definiert als archetypische Muster der Mensch-Umwelt-Wechselwirkung. Als solches sind sie transregional, d.h. das selbe Muster wird in verschiedenen Regionen der Welt angetroffen, transsektoral, d.h. ein Syndrom wird durch Elemente aus den verschiedenen Sphären des Erdsystems (z.b. Hydrosphäre, Pedosphäre, psycho-soziale Sphäre, Wirtschaftssphäre) konstitutiert, und dynamisch, d.h. sie definieren sich im wesentlichen durch eine intrinsische Dynamik, wie z.b. einem Teufelskreis oder einer Schere, also einem Wettbewerb zwischen positiven und negativen Entwicklungen. Diese drei Eigenschaften machen Syndrome zu eigenständigen, für die Analyse des Globalen Wandels geeignete Elemente einer Erdsystemanalyse in Form einer Störungstheorie. Es ist offensichtlich, daß drei Jahre für eine vollständige Analyse des Globalen Wandels bei weitem nicht ausreichen. Daher stellen die Ergebnisse, die in diesem Bericht dargelegt sind, nur den Beginn einer weitaus umfangreicheren Analyse dar. Es muß aber bereits als ein großer Schritt

6 6 Vorwort gewertet werden, daß sieben der sechzehn bisher in einem iterativen Diskurs als relevant identifizierten Syndrome einer tiefergehenden Analyse unterzogen wurden. So liegt zum Beispiel für das SAHEL-SYNDROM, als Synonym für die Übernutzung landwirtschaftlich marginaler Standorte, eine nahezu vollständige Erstfassung der Analyse vor, inklusive eines einfachen qualitativen Modells der relevanten, die Eigendynamik des Syndroms bestimmenden Mechanismen. Andere Syndrome, wie z.b. das HAVARIE-SYNDROM sind gegenwärtig unter Bearbeitung und werden daher in diesem Bericht nur am Rande erwähnt. Die erzielten Ergebnisse erlauben jedoch einige grundsätzlichen Anmerkungen über die Vorteile und auch über die Nachteile des Syndromansatzes. Eine komprimierte Darstellung derselben erfolgt am Ende dieses Berichts in Kapitel 5. Ein großer Vorteil des Syndromansatzes muß jedoch schon hier erwähnt werden, um der erfolgreichen Struktur des Projektverbundes genüge zu tun: Syndrome stellen eine exzellente Grundlage für die interdisziplinäre Zusammenarbeit bei der Analyse des Globalen Wandels dar. So stellte sich im Rahmen der Projektarbeit das Vorgehen in Kleingruppen (6-10 WissenschaftlerInnen) als überaus praktikabel heraus. Jede dieser Kleingruppen war für die Bearbeitung eines Syndroms zuständig. Dabei war es vorteilhaft, die Kleingruppen sowohl fächerübergreifend, als auch ortsübergreifend zu bilden, um so eine optimale Kommunikationsstruktur zu erhalten: während in erstem Fall dem sektorübergreifenden Charakter eines Syndroms Rechnung getragen wurde, war durch die ortsübergreifende Strukturierung der notwendige Austausch über die Kleingruppen hinweg gegeben. Diese Struktur erschwert allerdings eine genaue Zuweisung der geleisteten Arbeiten zu dem einen oder anderen Projektpartner - es waren letztlich die Synergieeffekte zwischen den verschiedenen Stellen, die wesentlich zum Erfolg des Projektes beitrugen. Eine Zuweisung ist also nur in Form einer Schwerpunkts- und Verantwortungsbeschreibung möglich: Die Arbeitsgruppe am Potsdam Institut zeichnet sich, neben der Analyse der in diesem Bericht beschriebenen Syndrome, zentral für die Entwicklung des Konzeptes im allgemeinen verantwortlich. So wurde hier u.a. der komplette Modellierungsansatz mit Hilfe qualitativer Differentialgleichungen entworfen. Auch war Potsdam zumeist Treffpunkt für die, alle 2-4 Monate stattgefundenen, Projekttreffen. Die Gruppe von Prof. Klemmer am Rheinisch-Westfälischen Institut für Wirtschaftsforschung war einerseits wesentlich an der Weiterentwicklung des Trendkatalogs innerhalb der Wirtschaftssphäre beteiligt und zum anderen hauptverantwortlich für die Analyse des KLEINE- TIGER-SYNDROMS (siehe auch Block et al. 1997). Hier gelang es insbesondere, Ideen und Konzepte des Syndromansatzes mit den Methoden der Ökonometrie und ökonomischen Wachstumstheorie in Verbindung zu bringen. Die bodenkundliche und biosphärische Expertise in der Arbeitsgruppe von Prof. Beese am Institut für Bodenkunde und Waldernährung der Universität Göttingen war von zentraler Bedeutung bei der Analyse einiger typischer Landnutzungssyndrome (RAUBBAU, SAHEL, ARALSEE). So war die Gruppe etwa in enger Kooperation mit dem PIK für die Bearbeitung des RAUBBAU-SYNDROMS zuständig. Darüber hinaus wurden im Rahmen der Arbeiten in Göttingen die pedosphärischen und biosphärischen Symptome einer genaueren Untersuchung unterworfen, was sich u.a. in einer klaren Definition dieser Trends niederschlug. Über diese unmittelbar am Projektverbund beteiligten Institutionen hinaus müssen hier diverse Mitarbeiter (s. Liste auf der Deckblattrückseite) der WBGU-Mitglieder, sowie last but not least die Beiräte selbst als wichtige Kooperationspartner erwähnt werden. Im folgenden werden zunächst die wichtigsten Konzepte der Syndromanalyse allgemein vorgestellt und diskutiert (Kapitel 2). Anschließend werden die bisher am Potsdam Institut bearbeiteten Syndrome diskutiert und die erzielten Ergebnisse der Syndromdiagnose präsentiert, d.h. es wird der Versuch unternommen, die Syndrome hinsichtlich ihrer gegenwärtigen räumlichen Verteilung zu identifizieren. Dieser, mit Hilfe von Geographischen

7 Vorwort 7 Informationssystemen vorgenommene Schritt stellt gewissermaßen die Pflicht im Rahmen der gesteckten Projektziele dar. Dabei sind die verschiedenen Kapitel ganz bewußt unterschiedlich aufgebaut: es gibt nicht die Methode der Syndromanalyse. Vielmehr soll die Diversität des Präsentierten die Vielseitigkeit des ganzen Ansatzes widerspiegeln. Schließlich werden in Kapitel 4 erste Ansätze einer Syndrommodellierung und somit letztlich einer Syndromprognose erläutert. Obwohl hierbei i.a. noch nicht über erste, konzeptionelle Modelle hinausgegangen werden konnte, erscheinen die erzielten Ansätze sehr vielversprechend im Hinblick auf eine Syndromvalidierung. Auch konnten hier erste Konzepte zu einer systematischen Evaluierung von Politikoptionen im Rahmen des Syndromansatzes entwickelt werden. Potsdam, im Juli 1998 Gerhard Petschel-Held, Projektkoordinator

8 8 Syndromkonzept 2 Der Syndromansatz Am Ausgang des 20.Jahrhunderts steht die Welt vor einer großen Herausforderung: sie muß ihren Umgang mit natürlichen Ressourcen, Systemen und Prozessen vor dem Hintergrund einer stetig wachsenden Bevölkerung und eines weitgehend akzeptierten Gerechtigkeitsanspruches neu gestalten. Das Konzept einer 'Nachhaltigen Entwicklung' wird seit dem Brundtland-Bericht (WCED 1987) und verstärkt seit der UN Konferenz über Umwelt und Entwicklung (UNCED 1992) immer wieder als wesentliches Leitbild für die Gestaltung der Weltpolitik im 21. Jahrhundert genannt 1. Ein entscheidendes Element des Konzeptes drückt sich bereits im Namen der Autorenkommision des Brundtland-Berichtes, bzw. im Titel der 'Rio-Konferenz', aus: Weltkommission für Umwelt und Entwicklung. Die Untrennbarkeit beider Elemente wird heute kaum noch bezweifelt und eine Umgestaltung des einen ist ohne das andere nicht mehr vorstellbar. Dieser Umstand spiegelt die - in ihrer Tiefe leider immer noch sehr begrenzte - Einsicht wider, daß der Mensch und die Umwelt ein eng miteinander verwobenes System bilden. Historisch betrachtet (zur Geschichte des Konzeptes siehe z.b. Harborth 1993) ist ein wesentlicher Schritt in Richtung einer Verknüpfung der Umweltproblematik mit der Entwicklungsfrage in der Erklärung von Cocoyok (1974) zu finden, in der die Existenz armutsbedingten Bevölkerungswachstums und armutsbedingter Umweltbelastung erstmals explizit genannt wurde. Auf der anderen Seite wurde - u.a. ausgelöst durch den ersten Bericht des 'Club of Rome' (Meadows et al. 1972) - das bis dahin geltende Ziel einer nachholenden Entwicklung der Länder des Südens in Frage gestellt: Eine globale Verwirklichung des Wohlstandsniveaus der entwickelten Länder und des damit verbundenen Ressourcenverbrauchs wäre mit untragbaren ökologischen Schädigungen der natürlichen Lebensgrundlagen verbunden, wodurch der 'Naturverbrauch' des Nordens selbst in die Kritik geriet. Diese Problematik eines 'oligarchischen Wohlstandsniveaus' (Harrod 1958) verlangte nach neuen Konzepten einer 'einträglichen Entwicklung von Mensch und Natur', wie es dann erstmals im Brundtland-Bericht skizzziert wurde. Das Konzept der 'Nachhaltigen Entwicklung' ist eines der "Buzzwords" in der Debatte zum Thema Umwelt und Entwicklung (U&E) und inzwischen von der internationalen politischen Agenda nicht mehr wegzudenken: UNCED-Konferenz in Rio de Janeiro 1992, Committee for Sustainable Development (CSD), DPCSD der UN, sowie zahlreiche Kommissionen und Beiräte auf nationaler Ebene sind Beispiele für entsprechende Initiativen. Für die Operationalisierung dieses schillernden Konzepts finden sich bislang allerdings nur wenig überzeugende Ansätze. Das liegt unter anderem an der fortwährenden disziplinären Ausrichtung der Bearbeitung der per definitionem transsektoralen - und somit auch transdisziplinären - Problemstellung. So haben etwa Wirtschaftswissenschaftler zahlreiche Ansätze zur Operationalisierung des Konzeptes entworfen (z.b. Dietz et al. 1992), das in seiner Begriffsbildung ökologischen Ursprungs (nachhaltige Forstwirtschaft; vgl. Zirnstein 1994) ist. Diese disziplinäre Ausrichtung erzeugt eine Dilemmasituation, da Fragen wie z.b: Was heißt Entwicklung? Welche Grenzwerte für die Belastung unserer Umwelt sind einzuhalten? Wie groß ist der zu erhaltenden Grundstock an natürlichen Ressourcen? beantwortet werden müssen, aber eben nicht durch die jeweilige Disziplin alleine gelöst werden können. Ein pragmatischer Ausweg aus diesem Dilemma liegt inzwischen zahlreichen 1 In diesem Text wird "Sustainable Development" mit dem Begriff "Nachhaltige Entwicklung" übersetzt, der in Deutschland am meisten Verbreitung gefunden hat. Dies geschieht jedoch nur aus Gründen der Vermittelbarkeit. Die Autoren sind der Meinung, daß die Übersetzung den Inhalt des Konzeptes nur unvollkommen widerspiegelt. Andere denkbare Übersetzungen wären: 'Zukunftsfähige Entwicklung', 'Dauerhafte Entwicklung' oder 'Aufrechterhaltbarer Fortschritt'.

9 Syndromkonzept 9 Länderstudien zugrunde. In diesen Studien wurde versucht, die Ziele eher heuristisch zu konkretisieren und Wege zum Erreichen einer nachhaltigen Entwicklung aufzuzeigen, so etwa mit den richtungsweisenden Studien "Sustainable Netherlands" (ISOE 1994) und 'Zukunftsfähiges Deutschland' des Wuppertal-Instituts (BUND 1996). Dagegen versucht die Syndromanalyse, sich dem Problemfeld von vorneherein von einer interdisziplinären, systemtheoretischen Warte zu nähern und daher die Dilemmasituation von Beginn zu vermeiden. Aus übergeordneten Überlegungen zum Umgang mit komplexen, intransparenten Systemen (z.b. Dörner 1989, Schellnhuber 1998), ergeben sich zwei grundsätzlich unterschiedliche Herangehensweisen an die Zieldefinition von Sustainable Development. Im ersten Fall nimmt man eine positive Zieldefinition vor, in der der zukünftige Entwicklungspfad in seinen unterschiedlichsten Facetten genau spezifiziert wird. Die Schwierigkeit einer positiven Zieldefinition liegt in der Notwendigkeit, die Vernetzung der multiplen Zielkriterien zu kennen: wenn ich einerseits anstrebe, den Verbrauch an Rohstoffen und Energie nachhaltig zu gestalten und andererseits jedem Menschen ein gewisses Mindestmaß an materiellem Wohlstand zugestehen will, so muß ich die Verquickung dieser Zielstellungen über die beteiligten metabolitischen Wechselbeziehungen genau kennen, um konkrete Ziele angeben zu können. Bei dem zweiten Zugang gilt es anzugeben, was man nicht will, in dem nicht akzeptable Zustände im Erdsystem bestimmt werden, die durch den zu wählenden Entwicklungspfad vermieden werden müssen. Beide Zieldefinitionen sind im wesentlichen normative Wertentscheidungen, wobei der zweite Weg zunächst einfacher klingt, es aus zweierlei Gründen aber nicht notwendigerweise ist. Zum einen verlangt dieser "negative Weg" der Vermeidung nicht akzeptabler Systemzustände nennen wir es das Konzept des akzeptablen Entwicklungskorridors - eine explizite Begründung dafür, warum der gegenwärtig eingeschlagene Entwicklungspfad nicht auf Dauer akzeptabel ist 2. Dies verlangt im wesentlichen die Bearbeitung zweier Fragestellungen, wovon eine von Seiten einer gesellschaftlich zu führenden Wertediskussion zu beantworten ist und die andere eine Wissenschaft erfordert, die sich wieder auf ihre originären Stärken konzentriert: die Analyse und Diagnostik dessen was ist, in all seinen Facetten und Zusammenhängen: 1) Welche ethischen, politisch-gesellschaftlichen oder auch ökologischen Grundwerte sind durch den gegenwärtig zu beobachtenden Globalen Wandel bedroht? 2) Welche Zusammenhänge bestimmen den eingeschlagenen Entwicklungspfad in seiner dynamischen Entwicklung? Zum anderen verlangt das Konzept des akzeptablen Entwicklungskorridors eine erfolgreiche Suche nach möglichen Ansatzpunkten für eine Veränderung gegenwärtiger Entwicklung. Dabei gewinnt man gegenüber der positiven Zieldefinition ein Plus an Handlungsspielräumen, Evolutionsfähigkeit und Offenheit. Gleichzeitig muß man jedoch Vorsicht walten lassen: "Ob es besser wird, wenn es anders wird, weiß ich nicht, daß es aber anders werden muß, wenn es besser werden soll, weiß ich" (Lichtenberg). Trotz der Notwendigkeit dieser Vorsicht, die die Suche nach den Ansatzpunkten nicht gerade erleichtert, erscheint uns aus den genannten Gründen größerer Offenheit der vorgeschlagenen Weg eines akzeptablen Entwicklungskorridors als der gangbarere Weg. Diesen Korridor akzeptabler Entwicklungen gilt es auszuloten und in seinen Umrissen und wesentlichen Richtungen zu spezifizieren. Das ist das große, langfristige Ziel der Syndromanalyse. Dazu bedarf es zunächst der umfassenden Analyse der gegenwärtigen bedrohlichen Entwicklungsdynamik des Systems Erde, die häufig auch als Globaler Wandel 2 Vergleiche auch das hiermit verwandte Konzept des Tolerable Windows Approach, in dem eine Konkretisierung im Hinblick auf die Klimaproblematik versucht wird (Toth et al 1998; Petschel-Held et al. 1998b).

10 10 Syndromkonzept bezeichnet wird. Es gilt, diese Dynamik zu verstehen, ihre wesentlichen Ursache-Wirkungs- Komplexe innerhalb des Gesamtsystems herauszufiltern und schließlich die Mechanismen zu finden, bei denen mit geringem Aufwand ein großer "Heilungseffekt" zu erzielen ist. Die zunächst zu verfolgenden Teilziele sind also die Analyse des Globalen Wandels und die Zusammenschau der beteiligten Faktoren und Mechanismen aus hochaggregierter Sicht. 2.1 Die Notwendigkeit für einen neuen Zugang zur Analyse des Globalen Wandels Der Globale Wandel setzt sich aus einer Vielzahl von Einzelphänomenen zusammen, die zum Großteil eng miteinander verwoben sind. Zu nennen sind eher in der Natur angesiedelte Ereignisse wie der globale Klimawandel, die fortschreitende Bodenerosion, die drohende und vielerorts schon eingetretene Süßwasserverknappung oder der Verlust von Biodiversität (Nisbet 1994; WBGU 1993ff, Quarrie 1992, u.v.a.). Auf der anderen Seite steht die breite Phänomenologie der Anthroposphäre: Bevölkerungswachstum, Probleme der internationalen Verschuldung, Fragen der Entwicklungsperspektiven der Länder des Südens, Technologisierung und Globalisierung der Märkte, um nur einige zu nennen (ebda.). Diese Phänomene sind vielfach wechselseitig voneinander abhängig bzw. bedingen sich gegenseitig. In seiner Gesamtheit bildet der Globale Wandel somit ein komplexes System. Wichtige Voraussetzung für die Prognose von Richtung und Charakter dieses Wandlungsprozesses ist daher nicht nur die Identifikation und Bewertung seiner Teilphänomene, sondern das Verständnis des Systems selbst. So finden sich oftmals zyklische Kausalitäten, wodurch eine klare Zuordnung von Ursache und Wirkung unmöglich wird. Für die Analyse derartig komplexer dynamischer Zusammenhänge verspricht die Systemtheorie mit ihren Konzepten (z.b. Synergie, Analyse emergenter Eigenschaften, Evolutionsfähigkeit) eher Erfolg als die Analyse isolierter Ursache-Wirkungs- Ketten. Jede Forschung zum globalen Wandel ist also mit zwei prinzipiellen Problemen konfrontiert. Zum einen erzwingt die Untersuchung des Systems Erde einen integrativen Ansatz, denn die Interaktionen reichen über die Grenzen von Disziplinen, Sektoren und Umweltmedien hinweg. Die traditionelle Herangehensweise über voneinander weitgehend unabhängige Wissenschaftsdisziplinen, die sich jeweils mit ihrem methodischen Rüstzeug isolierten Teilproblemen zuwenden, wird der Gesamtproblematik nicht gerecht. Es besteht die Gefahr, daß die Probleme in einer segmentierten, nach Fachgebieten zurechtgeschnittenen Wahrnehmung erfaßt und behandelt werden. Nicht zuletzt durch die Gründung des Wissenschaftlichen Beirats 'Globale Umweltveränderungen' WBGU im Jahre 1992 erfährt jedoch gerade die deutsche Forschungslandschaft einen Auftrieb in Richtung der notwendigen integrativen Forschung (WBGU 1996). Nur über die (methodisch sehr aufwendige) Integration der grundlegenden und notwendigen Erkenntnisse einzelner Fachgebiete in einen übergeordneten Rahmen kann das notwendige Verständnis relevanter Systemeffekte erarbeitet werden. Das zweite grundlegende Problem ist die hohe Komplexität dieser Zusammenhänge, die eine übersichtliche Darstellung, Analyse und Modellierung sehr erschwert. Alleine die Berechnung möglicher zukünftiger Klimaentwicklungen mit Hilfe globaler Ozean-Atmosphären Zirkulationsmodelle verlangt für einen Zeitraum von 100 Jahren auf den schnellsten Rechnern mehrere Monate Rechenzeit (IPCC 1996). Will man noch die wesentlichen Triebkräfte (Stern et al. 1992) aus der Anthroposhäre in das Modell einbeziehen, so erscheint abgesehen von der Frage nach der Verläßlichkeit solcher Modelle dieser Ansatz für eine globale Modellierung derzeit nicht gangbar. Neben dem Mangel an Einzelkenntnissen über den Charakter der verschiedenen Wechselbeziehungen ist es nicht zuletzt die Schwierigkeit der Integration verschiedenster Subsysteme, die für das vielfach beklagte Fehlen ausreichend fundierter Systembetrachtungen verantwortlich ist.

11 Syndromkonzept 11 Ausnahmen bilden Betrachtungen, die ihr Blickfeld auf mehr oder weniger eingeengte Teilaspekte des Erdsystems begrenzen und so die Komplexität auf ein behandelbares Maß reduzieren. Als Beispiele sind hier insbesondere IMAGE 2.0 von Alcamo et al. (1994) oder beginnende Ansätze für dynamische Vegetationsmodelle mit Ankopplung an die Klimadynamik (Steffen et al. 1996) zu nennen. Beiden Modellen gemeinsam ist der methodische Zugang über die klassische Systemanalyse (Forrester 1972; Meadows 1972), der es notwendig macht, daß sämtliche Wechselbeziehungen im System quantifiziert werden, was gerade bei der Einbeziehung der Anthroposphäre besonders schwierig ist. Aus diesen Erfahrungen heraus muß die Anwendbarkeit der klassischen Systemanalyse in absehbarer Zeit für die Modellierung der Dynamik des gesamten Erdsystems bezweifelt werden. Aus diesen Gründen wurde am PIK gemeinsam mit dem WBGU der Syndromansatz als ein neuartiger Weg zur Bündelung der vielen Facetten des Globalen Wandels entwickelt (WBGU 1994, 1996, 1997; Schellnhuber et al. 1997; Lüdeke und Petschel-Held 1997; Petschel-Held et al. 1998). In diesem ersten Kapitel sollen die wesentlichen Grundzüge dieses Konzeptes entworfen werden, während sich Kapitel 3 und 4 mit seiner Anwendung, bzw. seiner formalen Grundlage befassen. 2.2 Symptome des Globalen Wandels Als Grundelemente der Beschreibung werden nicht, wie sonst üblich, relativ einfach zu indizierende Basisvariablen, wie z.b. CO 2 -Konzentration der Atmosphäre, Bevölkerungszahlen oder Bruttosozialprodukte gewählt. Statt dessen werden die wichtigsten Entwicklungen des Globalen Wandels als qualitative Elemente verwendet, die zunächst umgangssprachlich definiert sind (z.b. Globaler Klimawandel 3, Urbanisierung oder Wachsendes Umweltbewußtsein. Diese werden als Trends oder Symptome des Globalen Wandels bezeichnet und geben Auskunft über die Hauptmerkmale der globalen Entwicklung. Bisher wurde eine Liste von ca. 80 Trends oder Symptomen aufgestellt. Diese stellen die wichtigsten Aspekte des Globalen Wandels in seinen verschiedenen Sphären dar. Die Symptome bilden die Grundlage für die Beschreibung der Entwicklung des Systems Erde. Sie bezeichnen hochkomplexe natürliche oder anthropogene Prozesse, ohne jedoch die internen Vorgänge im Detail aufzulösen. Wir gehen im folgenden davon aus, daß wesentliche Strukturen und Entwicklungen des Globalen Wandels unter zeitweiliger Ausblendung dieser Mikromechanismen verstanden werden können, d.h. daß die Dynamik sich in wesentlichen Zügen durch die aggregierte Beschreibung von Symptomen und derer Wechselbeziehungen erfassen läßt. Dies bedeutet nicht, die disziplinären Analysen dieser Mikromechanismen vollständig ausblenden zu können. Im Gegenteil: nur die Kenntnis dieser Mechanismen erlaubt die Formulierung entscheidender einzelner Zusammenhänge. Für die notwendige systemanalytischen Beschreibung jedoch ist das gesamte Netzwerk von Ursachen und Wirkungen bedeutsam. Die Symptome werden durch Indikatorgrößen bestimmt, die sich direkt oder indirekt aus einem Meßprozeß ergeben (Petschel-Held et al. 1995). Diese Indikatoren können sowohl physikalische, chemische oder biologische Beobachtungsgrößen als auch Wahrnehmungen sein, die sich im Rahmen sozialwissenschaftlicher Betrachtungen ergeben. Wesentlich ist hierbei jedoch, daß diese Informationen nicht vollständig vorliegen müssen, sondern daß nur Hinweise auf den qualitativen Charakter bereitgestellt werden müssen. Auf diese Weise lassen sich auch unscharfe Meßgrößen verwenden, wie etwa die Expertenbefragung zur weltweiten Bodendegradation 4 (Oldeman et al. 1990). Auf der Basis von Expertenwissen wurde bisher eine Liste von ca. 80 Symptomen ausgewählt, die für den Globalen Wandel als hochrelevant angesehen werden (Tabelle 2-1, WBGU 1996). 3 Symptome werden im weiteren Verlauf dieses Textes in Anführungszeichen dargestellt. 4 GLASOD = Global Assessment of Human Induced Soil Degradation

12 12 Syndromkonzept Tabelle 2-1: Globale Symptom-Sammlung BIOSPHÄRE Konversion natürlicher Ökosysteme Degradation natürlicher Ökosysteme Zunahme anthropogener Artenverschleppung Resistenzbildung Zunehmende Übernutzung biologischer Ressourcen Verlust von Artenvielfalt Verlust von genetischer Vielfalt PEDOSPHÄRE Zunehmende Deposition und Akkumulation von Abfällen Verdichtung Versauerung./ Kontamination Fertilitätsverlust (Humus, Nährstoffe) Erosion, morhologische Änderungen Versiegelung Versalzung, Alkalisierung Überdüngung BEVÖLKERUNG Bevölkerungswachstum Zunehmende Gesundheitsschäden durch Umweltbelastung Urbanisierung Landflucht Zersiedelung Internationale Migration ATMOSPHÄRE Verstärkter Treibhauseffekt Troposphären Verschmutzung Reduktion stratosphärischen Ozons Zunehmende regionale Luftverschmutzung Globaler und regionaler Klimawandel WISSENSCHAFT UND TECHNIK Automatisierung, Mechanisierung Medizinischer Fortschritt Fortschritt in der Informationstechnologie Verbesserung des technischen Umweltschutzes Entwicklung regenerativer Energien und Rohstoffe Entwicklung neuer Werkstoffe, stoffliche Substitution Wissens- und Technologietransfer Fortschritt in der Bio- und Gentechnologie Intensivierung von Ausbildung und Qualifikation Wachsendes Technologierisiko HYDROSPHÄRE Meeresspiegelanstieg Veränderung des Grundwasserspiegels Änderung ozeanischer Strömungen Veränderung der Eiskappen und Gletscher Süßwasserverknappung Veränderung der Wasserqualität (Patogene, Nährstoffe, Toxine) Veränderung der lokalen Wasserbilanz Veränderte Frachten von partikulären & gelösten Stoffen WIRTSCHAFT Zunehmender Tourismus Tertiärisierung Globalisierung der Märkte Internationale Verschuldung Ausbreitung der Geldwirtschaft Zunahme umweltverträglicher Wirtschaftsweisen Zunehmender Protektionismus Ausbau der Verkehrswege Wachsendes Verkehrsaufkommen Rückgang der traditionellen Landwirtschaft Intensivierung der Landwirtschaft GESELLSCHAFTLICHE ORGANISATION Verstärkung des nationalen Umweltschutzes Bedeutungszunahme der NRO Demokratisierung Soziale und ökonomische Ausgrenzung Zunahme ethnischer und nationaler Konflikte Institutionalisierung von Sozialleistungen Zunahme der internationalen Abkommen und Institutionen Individualisierung Zunahme der internationalen Sozialen und ökonomischen Disparitäten Rückgang traditioneller gesellschaftlicher Strukturen Zunahme der strukturellen Arbeitslosigkeit PSYCHOSOZIALE SPHÄRE Sensibilisierung für globale Probleme Ausbreitung westlicher Konsum- und Lebensstile Anspruchssteigerung Emanzipation der Frau Wachsendes Umweltbewußtsein Erhöhung der Mobilitätsbereitschaft Zunehmendes Partizipationsinteresse Zunahme fundamentalistischer Strömungen Zentralisierung Wirtschaftspolitischer Strategien Aufbau technischer Großprojekte Industrialisierung Steigerung der Ressourcenproduktivität Steigerung der Arbeitsproduktivität Steigerung der Kapitalintensität Zunahme der Welthandelsströme Steigerung der Nahrungsmittelproduktion Ausweitung landwirtschaftlich genutzter Flächen Zunehmender Verbrauch von Energie und Rohstoffen Diese Symptome werden zunächst nicht bewertet, d.h. problematische Vorgänge wie Klimawandel, Schwund von Artenvielfalt oder Bodenerosion stehen neben Trends wie Globalisierung der Märkte oder Fortschritt in der Bio- und Gentechnologie, die je nach

13 Syndromkonzept 13 Blickwinkel und konkreter Ausprägung negative oder positive Wirkungen haben können. Hinzu kommen auch Entwicklungen, von denen man sich eine Linderung der globalen Probleme erhofft, wie z.b. Verstärkung des nationalen Umweltschutzes, Wachsendes Umweltbewußtsein oder Zunahme internationaler Abkommen. Ein ausführlicher Symptomkatalog mit ausführlichen Beschreibungen sowie Hinweisen zur Indikation wurde in der Projektphase begonnen, eine Vervollständigung steht jedoch noch aus. Auf diese Weise finden sich alle Hauptthemen der öffentlichen und internationalen Debatte zum Globalen Wandel wieder. Einige dieser Hauptthemen oder Kernprobleme des Globalen Wandels sind direkt mit entsprechenden Trends identisch, andere lassen sich im Sinne von Megatrends als ein Bündel von verwandten globalen Tendenzen identifizieren. So ist z.b. das GW- Kernproblem Bodendegradation aus mehreren Symptome der Pedosphäre ( Erosion, Fertilitätsverlust, Versalzung, Versiegelung etc.) zusammengesetzt, während der Klimawandel einen besonders dominanten Einzeltrend in der Symptomsammlung darstellt. Obwohl die genutzten Symptomnamen im allgemeinen Veränderungen beschreiben, sind die Namen eher als Überschriften, denn als direkte Trends zu verstehen. Formal betrachtet läßt sich ein Symptom als ein Tupel verstehen, das aus den relevanten Charakteristika zur Beschreibung des Zeitverhaltens zusammengesetzt ist, d.h. das Symptom X ist durch X = ( XXX, &, &&,...) gegeben, wobei der Punkt die Ableitung nach der Zeit indiziert. So ist also, z.b., das Symptom Internationale Verschuldung als (gegenwärtiger Schuldenstand, Verschuldung, Beschleunigte Verschuldung, ) zu lesen. 2.3 Syndrome als funktionale Muster des Globalen Wandels Es ist offensichtlich, daß die reine Auflistung der Symptome des Globalen Wandels für eine Analyse nicht ausreicht - selbst dann nicht, wenn man sich auf eine einzelne Region oder ein einzelnes Kernproblem konzentriert. So würde man zwar für die Bundesrepublik eine Vielzahl solcher Symptome, wie z.b. Urbanisierung, Zersiedelung, Verstärkung des nationalen Umweltschutzes, Tertiärisierung oder Ausbau der Verkehrswege (s. Tabelle 2-1), als relevant erachten, doch ist damit noch nichts über die Ursachen und Wirkungen, kurz über die Kausalzusammenhänge gesagt. Andererseits kennt man auch die am Kernproblem des Klimawandels teilhabenden Entwicklungen, wie z.b. Wachsendes Verkehrsaufkommen, Meeresspiegelanstieg, Degradation, bzw. Konversion von Ökosystemen, oder Verstärkter Treibhauseffekt, doch wird auch hiermit keine Aussage über die Kausalmechanismen getroffen. Um aber mit der Sprache der Medizin zu sprechen, erlaubt aber letztlich nur die Kenntnis der Zusammenhänge eine effektive Behandlung des Patienten Erde. Die Grundthese des Syndromkonzepts lautet nun, daß sich der Globale Wandel in seiner Dynamik auf eine überschaubare Zahl von archetypischen Mustern von Kausalmechanismen in den Mensch-Umwelt Beziehungen zurückführen läßt. Diese Muster bezeichnen wir im folgenden als Syndrome des Globalen Wandels. Beispielsweise sind die Ursachen und Folgen von Bodenerosion in der Sahel-Region (s. Artikel über das Sahel-Syndrom) vollkommen anders als die des physikalisch sehr ähnlichen Prozesses in den 30er Jahren in den Great Plains der Vereinigten Staaten. Auf der einen Seite ist es die weitgehend marginalisierte ländliche Bevölkerung, die zur Aufrechterhaltung ihres Lebensunterhaltes auf die Nutzung der mageren Böden angewiesen ist und diese daraufhin zwangsläufig sehr leicht übernutzt werden. Im Falle der großen Sandstürme (dust bowl) in den Great Plains (USA) dagegen lag die Hauptursache in der Intensivierung und Mechanisierung der Landwirtschaft während der 20er und 30er Jahre. Ein anderes Beispiel sind die unterschiedlichen Antriebe für die Entwaldung in Kanada im Vergleich zu weiten Teilen Amazoniens. Während im ersten Falle die Bedeutung der Holzindustrie für die gesamte Volkswirtschaft im Vordergrund steht, wird die Entwaldung in Amazonien, die zu einem großen Teil durch shifting cultivation verursacht wird, im wesentlichen durch die Siedlungs- und

14 14 Syndromkonzept Straßenbauprogramme seitens der Regierung getrieben (Herkendell 1995; dies bedeutet selbstverständlich nicht, daß im Falle Amazoniens die erste Nutzungsvariante zu vernachlässigen ist). Andererseits gibt es Regionen mit sehr ähnlichen Wirkungszusammenhängen in den Mensch- Umwelt-Beziehungen. Der schon angesprochene Mechanismus der Bodenübernutzung im Sahel läßt sich noch in vielen anderen Regionen der Welt feststellen: Rajasthan, Afghanistan, Teile Südamerikas oder des Maghreb, um nur einige wenige Beispiele zu nennen. Ähnliche Verwandtschaften lassen sich auch in den anderen angesprochen Wirkungszusammenhängen feststellen. Die Syndrome sind charakteristische Konstellationen von natürlichen und anthropogenen Symptomen und ihren Interaktionen, die sich in vielen Regionen dieser Welt identifizieren lassen. Sie zeichnen sich durch einen transsektoralen Charakter aus, d.h. die Problemlagen greifen über einzelne Sektoren (etwa Wirtschaft, Biosphäre, Bevölkerung) oder Umweltmedien (Boden, Wasser, Luft) hinaus, haben aber immer einen direkten oder indirekten Bezug zu Naturressourcen. Globale Relevanz erhalten Syndrome, wenn sie den Charakter des Systems Erde modifizieren und damit direkt oder indirekt die Lebensgrundlagen für einen Großteil der Menschheit der heutigen oder auch der zukünftigen Generation spürbar beeinflussen, oder wenn für die Bewältigung der Probleme eine globale Anstrengung erforderlich ist. Jedes einzelne dieser globalen Krankheitsbilder stellt also ein eigenständiges Grundmuster der Kausalitäten der zivilisatorisch bedingten Umweltdegradation dar. Das bedeutet, daß das jeweilige Syndrom - im Prinzip - unabhängig von den anderen auftreten und sich weiter entfalten kann. Dies gilt besonders in den Fällen, in denen Syndrome durch Selbstverstärkungsmechanismen gekennzeichnet sind - wie z.b. in den Krankheitsbildern LANDFLUCHT und MASSENTOURISMUS. Wenn, wie im ersten Fall, die ländliche Infrastruktur und die Lebenssituation der agrarischen Bevölkerung generell durch Landflucht schlechter wird, verstärkt sich der Druck zu weiterer Abwanderung in die Städte. Oder wenn, wie im zweiten Fall, die Folgen des bereits ausgebrochenen Syndroms eine Region für touristische Ansprüche unattraktiv machen, wird nach neuen Regionen oder Attraktionen gesucht und das typische Schädigungsmuster breitet sich aus (Petermann 1998). Die grundsätzliche Eigenständigkeit der Syndrome schließt jedoch keineswegs die passive Überlagerung oder die aktive Wechselwirkung solcher Degradationsmuster aus (s. Abschnitt 2.5). Ziel des Forschungsprojekt Globaler Wandel: GIS-gestützte Erfassung und Modellierung der Syndromdynamik war es, die Syndrome weitergehend zu analysieren und mit Hilfe qualitativer und quantitativer Daten sowie deren Auswertung kartographisch zu verorten. Diese Karten zeigen dann, wo und in welcher Stärke das betrachtete Syndrom vorliegt. Weist man z.b. jedem einzelnen Syndrom eine spezifische Farbe mit mehreren Intensitätsstufen zu, dann sollte die Überlagerung der entsprechenden Karten ein aussagekräftiges Bild vom Umwelt- und Entwicklungszustand des Planeten Erde zeichnen Syndrome und Talkshows Ein großer Vorteil des Syndromkonzepts ist seine Eingängigkeit und Bildhaftigkeit. Diese Eigenschaft macht es sicherlich zu einem geeigneten Instrument, um, wie uns von einem Kollegen einmal entgegnet wurde, den Globalen Wandel plakativ in einer Talkshow zu präsentieren. Doch das Syndromkonzept kann mehr: es liefert wissenschaftlich haltbare Analysen des Globalen Wandels und seiner Kausalmechanismen. Deshalb nun ein paar Worte zur Validierung des Konzepts und der Syndrome selbst. Wie bereits erwähnt, wird in der Analyse häufig auf Wissen und Intuition von Experten, sowie auf Aussagen aus unzähligen regional oder funktional orientierten Fallstudien zurückgegriffen (vgl. Abschnitt 4.2.2). Geht man nun davon aus, daß diese Informationen innerhalb ihres

15 Syndromkonzept 15 jeweiligen Kontextes als richtig zu bezeichnen sind, so geht es bei der angestrebten Untersuchung insbesondere um eine konsistente Strukturierung und verallgemeinernde Formalisierung des Einzelwissens, die sich letztlich an der Rekonstruktion der historisch nachvollziehbaren Entwicklung der Kernprobleme des Globalen Wandels messen lassen muß. Im Rahmen der Wissenstheorie spricht man bei der hier gewählten Vorgehensweise von einem sog. Case-Based Reasoning : ausgehend von einer überschaubaren und behandelbaren Zahl von Fallstudien werden zunächst Hypothesen über die wichtigsten Kausalitäten innerhalb eines Syndroms getroffen. In einer formalen Analysen werden in einem zweiten Schritt daraus Aussagen über (a) die räumliche Verteilung des Musters und (b) die zeitliche Entwicklung einzelner Symptome oder Symptomgruppen getroffen. Diese Ergebnisse können nun wiederum mit (anderen) Fallstudien verglichen werden, sowohl hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung (vgl. die Abschnitte über Syndromdiagnose), als auch in der zeitlichen Entwicklung, die empirisch entweder aus quantitativen Daten oder aus Fallstudien, z.b. in Form sog. qualitativen Trajektorien (Kasperson et al. 1995) gewonnen wird (siehe auch Tabelle 4-1). In diesem Sinne stellt die Syndromanalyse ein hervorragendes Werkzeug zur Verallgemeinerung und Verknüpfung disziplinären Einzelwissens dar. Aber natürlich kann das Ergebnis nur so gut sein wie seine Zutaten, d.h. die je disziplinäre Forschung ist und bleibt die Grundlage auch des Syndromkonzepts Die Liste der Syndrome Eine der Hauptaufgaben der 'Syndromforschung' ist, herauszufinden ob 1. die Zerlegung des Globalen Wandels in funktionale Muster überhaupt möglich ist, und 2. welche Zerlegung die beste Entkopplung zwischen den Einzelsyndromen liefert. Der hier gewählte Zugang geht zunächst von einer durch Expertenwissen bzw. -intuition aufgestellten vorläufigen Liste von Syndromen aus. Auf dieser Basis können dann die Beantwortung der beiden Fragen versucht werden und eventuelle Nachbesserungen vorgenommen werden. Als Expertengremium fungierte dabei u.a. der WBGU, der zunächst drei große Gruppen von Syndromen unterscheidet: 1) Syndrome als Folge einer unangepaßten Nutzung von Naturressourcen als Produktionsfaktoren (Syndromgruppe "Nutzung"). 2) Mensch-Umwelt-Probleme, die sich im Zusammenhang mit nicht nachhaltigen Entwicklungsprozessen ergeben (Syndromgruppe "Entwicklung"). 3) Umweltdegradation durch nicht angepaßte zivilisatorische Entsorgungsanforderungen (Syndromgruppe "Senken"). 2.4 Konzepte zur Syndromdiagnose Im folgenden sollen kurz die wesentlichen Konzepte erläutert werden, die die Brücke zwischen der intuitiven und wissensbasierten Formulierung von Syndromen und ihrem empirischen Nachweis schlagen. Neben der Beschreibung des Syndrom-Mechanismus selbst, werden im folgenden die Bestimmung der Anfälligkeit einer Region für ein Syndrom, mögliche syndromauslösende Faktoren, sowie die Bestimmung der Intensität von Syndromen vorgestellt Beziehungsgeflechte zur Darstellung von Syndrom-Mechanismen Die Symptome des Globalen Wandels (Tabelle 2-1) stellen bereits einen ersten, wesentlichen Abstraktionsschritt in der Analyse des Globalen Wandels dar. Ausgehend von einer überschaubaren Zahl von Fallstudien und Experteneinschätzungen müssen zunächst diejenigen Symptome bestimmt werden, die zur verallgemeinernden Abbildung der verschiedenen in den

16 16 Syndromkonzept Einzelstudien betrachteten Sachverhalte dienen können. So ist etwa der Übergang vom Grabstock zum Ochsenpflug in Region A ebenso als Intensivierung der Landwirtschaft zu bewerten, wie die Erhöhung des Ziegenbestandes in Region B oder die Verkürzung der Brachezeit in Region C. Analog, kann die Errichtung eines Megadamms in Region D und der Aufbau eines überdimensionalen Wasserentnahmesystems in einer weiteren Region E unter dem Symptom Aufbau technischer Großprojekte subsumiert werden. Tabelle 2-2: Liste der Syndrome des Globalen Wandels Syndromgruppe "Nutzung" 1. Landwirtschaftliche Übernutzung marginaler Standorte: SAHEL-SYNDROM 2. Raubbau an natürlichen Ökosystemen: RAUBBAU- SYNDROM 3. Umweltdegradation durch Preisgabe traditioneller Landnutzungsformen: LANDFLUCHT- SYNDROM 4. Nicht-nachhaltige industrielle Bewirtschaftung von Böden und Gewässern: DUST-BOWL- SYNDROM 5. Umweltdegradation durch Abbau nicht-erneuerbarer Ressourcen: KATANGA-SYNDROM 6. Erschließung und Schädigung von Naturräumen für Erholungszwecke: MASSENTOURISMUS- SYNDROM 7. Umweltzerstörung durch militärische Nutzung: VERBRANNTE-ERDE-SYNDROM Syndromgruppe "Entwicklung" 8. Umweltschädigung durch zielgerichtete Naturraumgestaltung im Rahmen von Großprojekten: ARALSEE-SYNDROM 9. Umweltdegradation durch Verbreitung standortfremder landwirtschaftlicher Produktionsverfahren: GRÜNE-REVOLUTIONS-SYNDROM 10. Vernachlässigung ökologischer Standards im Zuge hochdynamischen Wirtschaftswachstums: KLEINE-TIGER-SYNDROM 11. Umweltdegradation durch ungeregelte Urbanisierung: FAVELA-SYNDROM 12. Landschaftsschädigung durch geplante Expansion von Stadt- und Infrastrukturen: SUBURBIA-SYNDROM 13. Singuläre anthropogene Umweltkatastrophen mit längerfristigen Auswirkungen: HAVARIE- SYNDROM Syndromgruppe "Senken" 14. Umweltdegradation durch weiträumige diffuse Verteilung von meist langlebigen Wirkstoffen: HOHER-SCHORNSTEIN-SYNDROM 15. Umweltverbrauch durch geregelte und ungeregelte Deponierung zivilisatorischer Abfälle: MÜLLKIPPEN-SYNDROM 16. Lokale Kontamination von Umweltschutzgütern an vorwiegend industriellen Produktionsstandorten: ALTLASTEN-SYNDROM Der zweite Schritt zur Formulierung des syndromspezifischen Beziehungsgeflechts betrifft die verallgemeinerte Darstellung der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Symptomen. Wiederum ausgehend von den Einzelstudien und dem Fallwissen wird hier vermittels einer qualitativen Charakterisierung (zu derer Formalisierung siehe Kapitel 4 über qualitative Differentialgleichungen) eine Verallgemeinerung möglich. Eine solche Charakterisierung ist etwa mit der Aussage

17 Syndromkonzept 17 Je intensiver die Landwirtschaft, desto höher die Bodendegradation (2.1) gegeben. Es ist klar, daß diese Aussage keine allgemeine Gültigkeit besitzt, sondern nur innerhalb eines eingeschränkten, sozio-ökonomisch und naturräumlich bestimmten Kontextes. Im Rahmen des Syndromansatzes wird nun die Annahme gemacht, daß es Gruppen von Wechselbeziehungen dieser Art gibt, d.h. diese Wechselbeziehungen sind unter mehr oder weniger den gleichen Kontexten gültig. So sind bestimmte Varianten der Bedingungen, unter denen die Wechselbeziehung Je ärmer die Bevölkerung, desto stärker wird von niedrigem Niveau aus intensiviert (2.2) als valide betrachtet wird, identisch mit den Voraussetzungen für Aussage (2.1) und können als landwirtschaftlich Marginalität mit Subsistenzbewirtschaftung charakterisiert werden. Somit ist es möglich, beide Beziehungen im Rahmen eines solchen Kausalmusters (Syndrom) als gegeben anzunehmen. Der Verallgemeinerungscharakter von Aussagen wie (2.1) oder (2.2) wird nicht nur in der bereits in der Symptomauswahl erfolgten Abstraktion deutlich. Vielmehr liegt die Essenz darin, daß nur von Monotonien ( je mehr, desto mehr ) gesprochen wird, nicht aber von spezifischen Funktionsverläufen. Unter diesen Umständen werden etwa zwei Aussagen wie die Bodenabtragsrate ist eine quadratische Funktion des Ziegenbestandes und der jährliche Bodenverlust in cm hängt logarithmisch von der Zahl der Ochsenpflüge ab verallgemeinernd zusammengefaßt. Die formale Charakterisierung der Symptome als Tupel, verlangt auch eine korrespondierende Feinbestimmung einer Wechselbeziehung zwischen zwei Symptomen. Wirkt also die Armut oder die Verarmung auf eine Ausdehnung und Intensivierung der Landwirtschaft? Bestimmt der Grad der Intensität der Bodenbewirtschaftung die Bodendegradation oder die Rate derselben? Beantwortet müssen diese Fragen wiederum mit Hilfe der Fallstudien. Zum Problem der Validierung siehe wiederum Abschnitt Syndromspezifische Beziehungsgeflechte stellen nun eine Methode dar, diese Art von Aussagen in graphischer Form zusammenzufassen. Dabei werden die Symptome durch Ellipsen, die gegenseitigen Wechselwirkungen durch Verbindungslinien mit charakteristischen Endsymbolen dargestellt. Diese sehr kompakte Darstellung der Strukturen der Mensch-Umwelt Beziehung bildet auch einen ersten Schritt in Richtung qualitativer Modellierung von Syndromen. Die weitgehend vollständige Liste der verwendeten Symbole ist aus Tabelle 2-3 ersichtlich. Die Entwicklung des Syndrombegriff war vor allem durch die Erkenntnis motiviert, daß in verschiedenen Regionen der Welt ähnliche Mechanismen im System Mensch-Umwelt feststellbar sind. Dieser "unscharfe Blick" bringt es mit sich, daß nicht in allen Regionen eines Syndroms ein bestimmter Trend von gleicher Bedeutung sein muß. Es werden sich kaum zwei Regionen finden lassen, bei denen die örtlichen Beziehungsgeflechte eines Syndroms vollständig identisch sind. Es können je nach spezifischer, regionaler Ausprägung Trends hinzutreten, fehlen oder unterschiedlich ausgeprägt auftreten, ohne jedoch das charakteristische Muster und die typische Dynamik des Syndroms zu verändern. In jedem Syndrom gibt es jedoch Trends und Wechselwirkungen, die für die charakteristische Ausprägung des Musters notwendig sind, die also in jeder regionalen Ausprägung des Syndroms auftreten. Diese besonders relevanten Trends und Interaktionen gewissermaßen die konstitutive Essenz des Syndroms bilden ein eingeschränktes Beziehungsgeflecht, das Syndromkern genannt wird. Betrachten wir als Beispiel das SAHEL-SYNDROM, definiert als die 'Landwirtschaftliche Übernutzung marginaler Standorte'. Das wesentliche Muster in diesem Syndrom ist gegeben durch die folgende zyklische Kausalität: Soziale und ökonomische Ausgrenzung führt zu einer Übernutzung des Bodens (z.b. durch die notwendig werdende Verkürzung der Brachezeit);

18 18 Syndromkonzept die von der Übernutzung bedingte Bodendegradation (insbesondere Erosion ) wiederum bedingt wesentliche Ertragseinbußen, diese Ertragseinbußen verstärken wiederum die Ausgrenzung. Index Dierentialgleichung Monotonie Symbol Bemerkung 1 _B > 0 A < 0 A B 3 nicht-monoton A i 4 unknown 5 B > 0 A B A? B B Der Index i verweist auf eine Funote die Unsicherheit ruhrt entweder von divergierenden Expertenmeinungen oder von unzureichender Forschung her monoton fallende, nichtmonotone oder unbekannte funktionale Abhangigkeiten werden entsprechend den Klassen (2)-(4) dargestellt 6 B = f( da dt ) 7 B = f( > 0 A B entsprechend fur _ B = Adt) > 0 A B entsprechend fur R Bdt = f() 8 B = > 0 A C B fur identische Monotonien; anderes Verhalten wird entsprechend (2)-(4), Abhangigkeiten von der Rate oder vom Integral der unabhangigen Groe entsprechend < 0 A C B 9 B = > 0 A C B anderes Verhalten wird entsprechend (2)-(4) dargestellt; nicht-lineare Funktion f(b; C); Abhangigkeiten von der Rate oder vom Integral der unabhangigen Groe entsprechend < 0 A C B A = f(c); > 0 A C B entsprechend fur andere Monotonien und Abhangigkeiten Tabelle 2-3: Verschiedene Formen der Wechselwirkungen zwischen Symptomen und deren Symbolisierung, wie sie in den syndromspezifischen Beziehungsgeflechten verwendet wird. Dargestellt sind nur Monotonien, die sich über den gesamten Definitions- bzw. Geltungsbereich der Variablen erstrecken. Im Rahmen der qualitativen Modellierung (Kapitel 4) werden darüber hinaus auch Schwellwertverhalten implementiert, bei denen die Monotonien nur über einen eingeschränkten Bereich gültig sind und außerhalb dieser Bereiche Konstanz angenommen wird. Diese Fälle sind in den Graphiken (z.b. Abbildung 4-1) die Endsymbole der Verbindungslinien nicht gefüllt, sondern hohl dargestellt. In diesem Falle ist es also naheliegend, diesen Teufelskreis in den Mensch-Umwelt Beziehungen eventuell unter Hinzuziehung verschiedener Antriebe für dieses essentielle

19 Syndromkonzept 19 'Schwungrad' des Syndroms (z.b. Bevölkerungswachstum, verstärkte Wirtschaftsregulierung ) als Syndromkern zu betrachten. Somit ist das SAHEL-SYNDROM überall dort anzutreffen, wo dieser Teufelskreis in dieser oder einer sehr ähnlichen Art und Weise abläuft, also neben der namensgebenden Sahel-Zone selbst auch in den oben schon erwähnten weiteren Gebieten (s. Abschnitt 3.1 über das SAHEL-SYNDROM). Ein anderer typischer Aspekt unter dem die Auswahl des Syndromkerns geschehen kann, sind Trendkonstellationen, die eine 'wunderkerzenartige' Ausbreitung des Syndroms bedingen. Das ist der Fall, wenn ein regional bereits aktives Syndrom den Ausbruch desselben Syndroms in anderen Regionen auslöst, wobei diese "Ansteckung" nicht unbedingt zur Voraussetzung hat, daß beide Regionen geographisch benachbart sind. Ein Beispiel für einen solchen Syndromkern bietet das RAUBBAU-SYNDROM, bei dem ein zentraler Trend ('Konversion natürlicher Ökosysteme') aufgrund seiner Irreversibilität in Verbindung mit den korrespondierenden ökonomischen Strukturen den Wunderkerzeneffekt bedingt, wie es z.b. in den borealen Wäldern Kanadas mit einer starken Logging-Lobby zu beobachten ist (s. Abschnitt 3.2 über das RAUBBAU-SYNDROM). Weitere Kriterien für die Bestimmung des Syndromkerns sind neben den eher dynamischen Eigenschaften, die eben diskutiert wurden, Risiken singulärer Katastrophen, Potentiale für Syndromkopplungen, die unmittelbare Betroffenheit großer Bevölkerungsteile u.a.. Ein Syndrom ist demnach dann in einer Region aktiv (bzw. die Region ist vom Syndrom "befallen"), wenn die Dynamik des Syndromkerns mit allen Elementen (Trends wie Wechselwirkungen) anzutreffen ist. Die entsprechende Bewertung muß auf grundlegenden quantitativen oder qualitativen Daten aufbauen. Die Methodik für eine solche Bewertung ist Gegenstand der nächsten drei Unterabschnitte Disposition: geographisch explizite Anfälligkeit Warum wird eine Region von einem bestimmten Syndrom befallen und von einem anderen nicht? Warum gibt es in der Sahel-Region die Landwirtschaftliche Übernutzung marginaler Standorte' und nicht eine 'Nicht-nachhaltige industrielle Nutzung von Böden und Gewässern'? Weshalb ist die 'Vernachlässigung ökologischer Standards im Zuge hochdynamischen Wirtschaftswachstums' in Südostasien anzutreffen aber nicht in Westeuropa oder Ostafrika? Die Beantwortung dieser und ähnlicher Fragen ist nicht nur für die Analyse der aktuellen Dynamik des Globalen Wandels von hohem Wert. Sie gewinnt besondere Bedeutung, wenn man die zukünftige Gefährdung von Regionen gegenüber dem Befall durch das eine oder andere Syndrom bestimmen will, um eine frühzeitige Warnung und die Einleitung von Vorkehrungsmaßnahmen zu ermöglichen. Die oben gestellten Fragen lassen sich auf einer abstrakten Stufe zusammenfassen: Unter welchen Bedingungen sind die im Syndromkern inhärenten Wechselbeziehung als Potential vorhanden? Ausgedrückt in der Sprache der graphische Repräsentation des syndromspezifischen Beziehungsgeflechtes heißt dies: welche sind die gemeinsamen Kontexte unter denen die dargestellten Kausalmechanismen gemeinsam Gültigkeit besitzen. Ein kleiner Auslöser, z.b. die extremen Trockenheiten in den 60er Jahren in den Regionen südlich der Sahara, kann dann unter den damals gegebenen Rahmenbedingungen (d.h. die ländliche Bevölkerung war für ihren Lebensunterhalt auf die Nutzung von Standorten mit schlechten Produktionsbedingungen angewiesen), zu einer katastrophalen Entwicklung führen. Die gegebenen Strukturen in der Sahel-Zone führten in diesem Falle dazu, daß die Dürrejahre zur Beschleunigung bzw. Initialisierung des weiter oben beschriebenen Teufelskreises führten. Die Beschreibung der relativ langsam veränderlichen naturräumlichen und anthropogenen Strukturen, die eine Region anfällig gegenüber einem bestimmten Syndrom machen, führt uns zum Konzept des Dispositionsraums. Hierdurch wird jedem Ort auf der Erde ein Wert zwischen

20 20 Syndromkonzept 0 und 1 für die "Anfälligkeit" oder Disposition gegenüber einem bestimmten Syndrom zugewiesen. Als Grundlage für die Berechnung des Dispositionsraums dient ein Satz von Basisindikatoren, der für jedes Syndrom spezifisch ist und für den möglichst an jedem Ort der Erde Daten vorhanden sein sollten. Am Anfang steht also die Identifikation von Indikatoren für die verschiedenen Strukturelemente des Syndroms. Der bisherigen Erfahrung nach stößt man bei dieser Suche recht schnell an die Grenzen der Datenverfügbarkeit, so daß bereits hier Anforderungen an zukünftige Datenerhebungsprogramme (Earth Watch der NASA, CIESIN, usw.) formuliert werden können. Im zweiten Schritt erfolgt die Verknüpfung der in der betrachteten Region bestimmten Indikatoren. Die teils recht diffizile Verknüpfung der verschiedenen Indikatoren ist ein Abbild der spezifischen Bedingungen und ihrer Strukturen, die das Auftreten der Wechselbeziehungen des Syndromkerns mehr oder weniger wahrscheinlich machen 5. Die Art der Verknüpfung ist weitgehend offen: so wurde für die Bestimmung der naturräumlichen Dimension der Disposition für das SAHEL-SYNDROM weitgehend Methoden der Fuzzy-Logik (Zimmermann 1991; Cassel-Gintz et al. 1997) verwendet, während für die sozio-ökonomische Dimension eine durch Experten vorgenommene Klassifikationsbewertung vorgenommen wurde. Als Ergebnis der Berechnung der Disposition erhält man einen geographisch expliziten Flickenteppich derjenigen Regionen, die gegenüber dem betrachteten Syndrom besonders anfällig sind. Der Grad der Disposition kann dabei kartographisch durch entsprechende Grauabstufung bzw. Farbgebung ausgedrückt werden. Die Auflösung der resultierenden Weltkarte bestimmt sich dabei aus den Auflösungen der Einzelindikatoren. So liegen zahlreiche naturbezogene Indikatoren als Rasterdaten vor, zumeist in 0.5 x0.5 Auflösung. Beispiele hierfür sind die Klimatologie von Leemans und Cramer (1992), die Vegetationskarten von Olson (1985) oder Warnant et al. (1995). Hingegen liegen die meisten sozioökonomischen Indikatoren nur in Länderauflösung vor (BSP, Armutsgrenze, Bildungsausgaben pro Kopf, HDI, etc.). Gerade die mangelhafte Datenverfügbarkeit bei sozioökonomischen Indikatoren wirft erhebliche Probleme bei der Umsetzung des Dispositionskonzeptes auf, was sich insbesondere bei den großen Flächenstaaten mit teilweise hohen intranationalen Disparitäten bemerkbar macht. Auch hier ergibt sich die Spezifikation weiteren Datenbedarfs. Die auf diese Weise gewonnenen Dispositionskarten bieten bereits aggregierte Informationen von hohem Wert, denn sie geben Aufschluß über die Gefährdung der verschiedenen Regionen gegenüber Prozessen des Globalen Wandels. Aufgrund dieser Daten können bereits Strategien und konkrete Gegenmaßnahmen entwickelt werden: Entweder man versucht, die Disposition langsam zu mindern (z.b. durch die Schaffung alternativer Einkommensmöglichkeiten für die marginalisierte Landbevölkerung im SAHEL-SYNDROM) oder man versucht, das Auftreten syndromauslösender Faktoren den Expositionsfaktoren zu verhindern Exposition: auslösende Faktoren Nachdem im vorigen Abschnitt die Bewertung der natürlichen und anthropogenen Strukturen im Hinblick auf die Anfälligkeit einer Region gegenüber einem Syndrom beschrieben wurde, werden jetzt die verschiedenen Faktoren behandelt, die den Ausbruch eines Syndroms auslösen können - die Expositionsfaktoren. Die Analyse der Expositionsfaktoren wurde bisher noch für kein Syndrom konsequent durchgeführt. Daher sind die folgenden Ausführungen eher 5 Mathematisch gesprochen, wird die durch die verschiedenen Indikatoren beschriebene Menge von prinzipiell meßbaren Strukturen, d.h. (B 1,B 2,...,B n ) R n, durch die Vorschrift D: B [0,1] auf die Dispostion D X abgebildet, die die Existenz der notwendigen Strukturen beschreibt.