Bodo Sturm und Carsten Vogt (2011), Umweltökonomik. Eine anwendungsorientierte Einführung. Physica Verlag

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1 Vorlesung Klimawandel als globales Umweltproblem Bodo Sturm und Carsten Vogt (2011), Umweltökonomik. Eine anwendungsorientierte Einführung. Physica Verlag Der Klimawandel als globales Umweltproblem, Kapitel 6 2. Dice Modell W.Nordhaus (2008) A question of balance. Yale University. Sturm und Vogt (2011), p. 162ff 1

2 1. Klimawandel als globales Umweltproblem 2

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4 Zwischenfazit (vgl. Sturm & Vogt, S. 138): Konzentration von CO 2 seit 1850 stark angestiegen, wesentlich verantwortlich ist der Mensch Verbrennung fossiler Brennstoffe CO 2 verändert Strahlungshaushalt der Erde Im 20 Jhdt. hat sich Weltklima deutlich erwärmt, Anstieg der Konzentration von CO 2 dafür verantwortlich Faktoren welche die Entwicklung von CO 2 Emissionen bestimmen: Wirtschaftswachstum, Bevölkerungswachstum, Energiepolitik, technischer Fortschritt IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change 4

5 Risiken durch den Klimawandel (vgl. Sturm & Vogt, S. 138ff): z.b. Wetterextreme Verschiebung der Verteilung einer Klimavariable führt zu deutlicher Veränderung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von extremen Wetterereignissen 5

6 Strategien gegen Klimawandel (vgl. Sturm & Vogt, S. 147ff): Vermeidung sozialer Nutzen größer als privater Nutzen analog zu einem öffentlichen Gut (Nichtrivalität, Nichtausschluss) Anpassung Klimawandel und Gerechtigkeit (vgl. Bodo & Sturm, S. 156ff): Großteil der bisherigen CO 2 Emissionen von Industrieländern. Am stärksten in Zukunft betroffen: Entwicklungsländer 6

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8 2. DICE-Modell-2007 Dynamic Integrated model of Climate and the Economy Erweiterung eines ökonomischen Modells um geophysikalische Gleichungen Abwiegen der Kosten der Emissionsreduktion mit Nutzen verminderter zukünftiger Klimaschäden Marktmechanismen über Preise setzen Anreiz für Konsumenten und Industrien Kohlenstoffemissionen zu senken Das Modell verbindet Wirtschaftswachstum, CO 2 Emissionen, Kohlenstoffkreislauf, Klimaveränderungen, Klimapolitiken 8

9 Globales Modell: 12 Regionen DICE Modell stellt ein neoklassisches ökonomisches Wachstumsmodell dar (Investition in Kapital, Bildung,Technologie,.) Auswertung verschiedener Politiken in Bezug auf ökonomische Wohlfahrt verschiedener Generationen, z.b. Investitionen in Vermeidung von Emissionen verursacht Opportunitätskosten da Investitionen in Bildung und Kapital reduziert wird. Exogene Variablen für jede Region der Welt: Bevölkerung, fossile Energieträger, technologischer Fortschritt Endogene Variablen: Welt-Output, Kapital, CO 2 Emissionen und Konzentration, Temperaturveränderungen, Klimaveränderungen 9

10 Forschungsfragen: 1. Effekt von Wirtschaftswachstum auf Emissionen und Temperaturänderungen 2. Effekt von höheren Preisen fossiler Energieträger auf Klimaänderungen. 3. Wie wird das Kyoto Protokoll oder Steuern auf Kohlenstoffemissionen das Klima und die Ökonomie beeinflussen? Es sind nicht definitive, sondern vor allem konsistente Modellierungen zu erwarten. 10

11 1. Das Modell Zielfunktion: ρ - Zeitpräferenz L- Arbeitskraft c - Konsum Modell läuft über 600 Jahre, jeder Zeitschritt = Jahrzehnt Weltoutput basierend auf 12 Weltregionen: (A exogener technischer Fortschritt, K-Kapital, L-Arbeitskraft) Exogener Pfad der Bevölkerung (Konvergenz zu 8.5 Milliarden) 11

12 Klimaschadenfaktor (<1): T AT. globale Durchschnittstemperatur Funktion Ω(t) wird aus Daten geschätzt (basierend auf Schäden in der Landwirtschaft, Küstenschutz, etc.) Abatement /Vermeidungs-Kosten: Kontrollvariable µ(t) Emissionskontrollrate θ(t) Werte werden aus Daten geschätzt π(t) Aufschlag, wenn sich nicht alle Länder an Klimapolitik beteiligen 12

13 Emissionsgleichung der Industrie σ(t) Kohlenstoffintensität 13

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15 Geophysikalische Gleichungen: Gesamte Kohlenstoffemissionen E(t) nur E ind (t) ist endogen. Kohlenstoffkreislauf: 3 Reservoirs: Atmosphäre Biosphäre & oberer Teil des Ozean tiefe Schichten der Ozeane φ Werte werden aus Daten geschätzt 15

16 Radioaktive Strahlung in Abhängigkeit von Anhäufung von Treibhausgasen: Klimamodell: vorindustrieller Wert Strahlung durch andere Treibhausgase, exogen angenommen T AT, T LO. Globale Durchschnittstemperatur der Erdoberfläche und der tiefen Ozeane ξ Werte werden aus Daten geschätzt. Das Modell besteht aus 1263 Gleichlungen und 1381 Variablen! 16

17 2. Die Politiken Basismodell: Simulation für 250 Jahre, keine Emissionsvermeidung. Intertemporales Optimum Optimale Politik welche den abdiskontierten Nutzen maximiert Emissionsreduktionstrajektorie stellt optimale Politik dar Effiziente Reduktion der Emissionen für alle Industrien, Länder, über die Zeit, d.h. Grenzkosten der Emissionsreduktion in allen Sektoren und Ländern gleichgesetzt. 17

18 2-Grad Ziel: Erhöhung der globalen Erdmitteltemperatur im Vergleich zum vorindustriellen Niveau darf den Wert von 2 C nicht überschreiten. Stern Review Annahme einer geringen Kapitalrendite (ca. 1% pro Jahr) wie im Stern Report auf Investitionen in Klimaschutz. Für den Rest der Ökonomie wird eine Kapitalrendite wie in den anderen Szenarien angewandt (ca. 4%). Niedrige Rendite auf Klimaschutzinvestitionen impliziert drastische Emissionsvermeidung zu Beginn der Optimierungsperiode (da Kosten des Klimawandels in Zukunft gering diskontiert werden). Problem: es wird zu wenig in Kapitalgüter mit hoher Rendite investiert. 17

19 3. Ergebnisse Effekt auf Wohlfahrt, Klimaschäden und Vermeidungskosten 18

20 Emissionsvermeidungsrate Diskontierung spielt wesentliche Rolle für klimapolitische Massnahmen 20

21 Kohlenstoffpreis bzw. Kohlenstoffsteuern Preise werden so gesetzt, dass Grenzvermeidungskosten den Grenzschäden entsprechen 19

22 Globale Emissionen von industriellem CO 2 21

23 Temperaturanstieg 22

24 Weitere Integrated Assessment Models FUND (Climate Framework for Uncertainty, Negotiation, and Distribution) GCAM (Global Change Assessment Model) MERGE (Model for Evaluating Regional and Global Effects of Greenhouse gas reduction policies) MIT IGSM (Integrated Global System Model) WITCH (World Induced Technical Change Hybrid) Climate Change 2014 Synthesis Report 23