Die wirtschaftlichen Aktivitäten des Menschen überschreiten die Belastungsgrenzen einiger fundamentaler Prozesse unseres Erdsystems und riskieren damit irreversible Veränderungen unserer Umwelt. Das Konzept der planetaren Grenzen (Rockström et al. 2009) quantifiziert aus erdsystemwissenschaftlicher Perspektive innerhalb welcher Leitplanken der Mensch diese Prozesse belasten kann. Das Konzept der planetaren Grenzen berücksichtigt jedoch nicht die Zielkonflikte und Synergien, die die Einhaltung der Grenzen mit sich bringt. Darüber hinaus vermag das Konzept bisher keine Analyse der Effektivität und der Wohlfahrtseffekte von Politikinstrumenten zur Einhaltung der Grenzen zu leisten. Diese Analyse ist jedoch letztlich für die Einhaltung der planetaren Grenzen äußerst relevant, da verschiedene Politikinstrumente mit unterschiedlichen Umweltwirkungen, Synergien und Wohlfahrtseffekten einhergehen.
Ziel der Dissertation ist es deshalb, ein ökonomisches Modell zu entwickeln, das die globale Volkswirtschaft modelliert und es ermöglicht, Zielkonflikte und Synergien zwischen mindestens zwei planetaren Grenzen abzubilden und entsprechende Politikinstrumente zu bewerten und zu priorisieren. Dafür soll das PRIDE-Modell (Kalkuhl et al. 2012), das eine Modellierung und Bewertung von Politikinstrumenten in Zusammenhang mit dem Energiesektor und Klimawandel ermöglicht, erweitert werden. Die Erweiterung beinhaltet die Berücksichtigung des Agrarsektors und die damit verbundene Stickstoffausbringung sowie optional bei entsprechendem Projektfortschritt die Landnutzungsänderung. Die Stickstoffausbringung im Agrarsektor verstärkt den Klimawandel, verursacht erhebliche Gesundheitsschäden beim Menschen und führt zu weitreichendem Biodiversitätsverlust. Darüber hinaus ist der Agrarsektor durch die Möglichkeit zur Energieerzeugung aus Biomasse eng mit dem Energiesektor verknüpft.
Die Dissertation schafft mit der Erweiterung des PRIDE-Modells eine neue Art von integriertem Politikbewertungsmodell: das MAP-Modell (Model for managing Adherence to Planetary boundaries). Dieses ermöglicht es erstmals, in einem ökonomisch und naturwissenschaftlich fundierten Modell Politikinstrumente hinsichtlich ihrer Effektivität und Wohlfahrtseffekte zu bewerten. Mithilfe des MAP-Modells wird es möglich sein, einen optimalen Mix an umweltpolitischen Instrumenten zu berechnen, wie etwa die Bepreisung von CO2, Stickstoffüberschussabgaben oder Fleischsteuern. Die Maßnahmen werden dahin gehend optimiert, dass sie gegebene planetare Grenzen für CO2, Stickstoff und Landnutzungsänderung zu den geringstmöglichen Wohlfahrtskosten effektiv einhalten bzw. die Schäden aus der Übernutzung der Natur in optimaler Weise reduzieren. Das MAP-Modell liefert damit auch eine Grundlage für die Weiterentwicklung der Methodenkonvention 3.0 des Umweltbundesamts zur Bewertung von sozialen Kosten der Umweltbelastung. Damit können politische und wirtschaftliche Entscheidungsprozesse im Sinne der ökologischen und sozialen Folgenabschätzung unterstützt werden, die Evaluation und Identifikation mehrheitsfähiger Politikinstrumente verbessert und schließlich auch die gesellschaftliche Debatte verschiedener Politikinstrumente transparent und sachlich unterstützt werden.