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13.07.2020

DICE-Modell nach Anpassungen mit UN-Zielen kompatibel

Anlass

Die Klimaziele des Übereinkommens von Paris (United Nations Framework Convention on Climage Change, 21st Conference of the Parties, COP 21) sehen vor, dass die globale Erwärmung bis auf deutlich unter zwei Grad Celsius gegenüber der vorindustriellen Zeit begrenzt wird. Der Nobelpreisträger William Nordhaus hat mit dem einflussreichen DICE-Modell (Dynamic Integrated Climate-Economy Model) zu berechnen versucht, dass dieses Ziel „ökonomisch suboptimal“ und aufgrund hoher sozialer Kosten kaum zu erreichen sei. Laut Nordhaus zeigt das DICE-Modell, dass bei einer globalen Erwärmung von 3,5 Grad Celsius bis 2100 ein „Kosten-Nutzen-Optimum“ zwischen ökonomischen Kosten durch Maßnahmen gegen den Klimawandel und den zu erwartenden Schäden durch den Klimawandel erreicht werden kann [I].
Nun hat ein Team von Forschern aus Deutschland, Schweden, Norwegen und dem Vereinigten Königreich verschiedene Parameter und Funktionen des DICE-Modells modifiziert. Die entsprechende Studie veröffentlichten die Autoren im Journal „Nature Climate Change“ (siehe Primärquelle). Laut dem Autorenteam entsprechen einige Parameter nicht mehr dem aktuellen Stand der Klimawissenschaft. So haben die Autoren beispielsweise ein anderes Modul für die Simulation des CO2-Kreislaufs verwendet und die Funktion aktualisiert, durch die der vom Klimawandel verursachte Schaden berechnet wird.
Außerdem haben sie die durch sogenannte „Social Discount Rates“ (SDRs) repräsentierten Werte zum generationsübergreifenden Wohlstand angepasst, also welche ethischen aber auch ökonomischen Entscheidungen getroffen werden sollten, wenn es um den Transfer von Wohlstand zwischen Generationen geht. Da diese SDRs oft subjektiv seien, haben die Autoren die ursprünglich im DICE-Modell verwendeten Parameter durch den auf zwei verschiedene Weisen generierten Median von Expertenmeinungen aus einer Umfrage unter 173 Expertinnen und Experten ersetzt.
Nachdem sie diese und andere Parameter aktualisiert haben, zeigt das DICE-Modell laut den Autoren nun, dass die in der ökonomischen Abwägung der sozialen Kosten optimale Erderwärmung bis 2100 ungefähr zwischen 1,5 Grad Celsius und 1,8 Grad Celsius liegen sollte – also mit den Pariser Klimazielen kompatibel ist.

Übersicht

     

  • Dr. Johannes Emmerling, Senior Researcher am RFF-CMCC European Institute on Economics and the Environment (EIEE), Mailand, Italien
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  • Dr. Christian Franzke, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, School of Engineering and Science, Jacobs University Bremen
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  • Prof. Dr. Reimund Schwarze, Leiter der AG Klimawandel und Extremereignisse, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Leipzig
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  • Prof. Dr. Ulrike Kornek, Senior Researcher am Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC), Berlin
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Statements

Dr. Johannes Emmerling

Senior Researcher am RFF-CMCC European Institute on Economics and the Environment (EIEE), Mailand, Italien

„Die Studie aktualisiert das bekannteste DICE-Modell in mehreren wichtigen Aspekten. Die beiden wichtigsten Änderungen beziehen sich auf die Behandlung der intergenerationellen Gerechtigkeit und die Formulierung der Klimaauswirkungen. Mit einer hohen Präferenz für zukünftige Generationen, die sich nun auf Expertenmeinungen stützt, und den aktualisierten Wirkungsfunktionen erscheinen die Temperaturziele der Pariser Vereinbarungen (zwischen 1,5 und 2 Grad Erwärmung) auch aus der Perspektive einer wirtschaftlichen Kosten-Nutzen-Analyse optimal.“

„Sowohl die Präferenzen für die intergenerationelle Gerechtigkeit als auch die Einschätzungen der Klimaauswirkungen basieren nun auf neuen empirischen Schätzungen und stellen somit eine wichtige Aktualisierung der DICE-Ergebnisse dar. Die Ergebnisse bestätigen darüber hinaus die Ziele des Pariser Abkommens und Kohlenstoffpreise von über 100 Dollar pro Tonne CO2.“

„Während dieses Ergebnis in gewissem Umfang bereits in ähnlichen Studien gefunden wurde, liefert die umfassende Aktualisierung des DICE-Modells doch einen nützlichen Beitrag zum Stand der Forschung. Zwei wichtige Aspekte der Gerechtigkeits- und der Schadensdimension werden jedoch nicht berücksichtigt, nämlich einerseits die Heterogenität der Länder und Individuen, und andererseits die Schadensinzidenz – wobei das auch für das originale DICE-Modell gilt. Dazu gehört die Tatsache, dass die jüngsten empirischen Schätzungen der Auswirkungen des Klimawandels, einschließlich der in dieser Studie verwendeten, auch teilweise beträchtliche positive Auswirkungen (zum Beispiel in der Landwirtschaft) für bestimmte kältere Regionen und Beeinträchtigungen in wärmeren Regionen vorhersagen.“

Dr. Christian Franzke

Wissenschaftlicher Mitarbeiter, School of Engineering and Science, Jacobs University Bremen

„Das ist eine sehr relevante Studie, die zeigt, dass auch aus ökonomischer Sicht das 2-Grad-Ziel erreicht werden muss, da ansonsten die ökonomischen Schäden durch die Klimaerwärmung größer werden als die Anpassungskosten. Mit den derzeitigen geplanten nationalen Emissionseinsparungen werden wir das 2-Grad-Ziel aber nicht erreichen und steuern auf eine globale Erwärmung von 2,6 bis 3,1 Grad zu [1] mit entsprechend höheren Schäden durch die Klimaerwärmung.“

„Mit Blick auf die Methodik kann man sagen, dass es sich um eine sehr gute Studie handelt, bei der das weitverbreitete DICE-Modell an neue wissenschaftliche Erkenntnisse angepasst wurde. DICE repräsentiert die Welt in sehr abstrakter Form und vernachlässigt dadurch natürlich auch viele Details. Aber Modelle wie DICE erlauben uns, die wichtigsten Wechselwirkungen zwischen Klima und Gesellschaft zu simulieren und geben nützliche Einsichten in die wirtschaftlichen Kosten der Klimaerwärmung. Neuere Studien zeigen auch, dass die zu erwarteten Schäden durch die Klimaerwärmung höher sein werden als bisher angenommen; dies wurde nun in DICE angepasst.“

„‚Integrated Assessment Models‘, wie DICE, repräsentieren das Klimasystem, die Wirtschaft und die Gesellschaft in sehr abstrakter Weise und viele Zusammenhänge werden sehr vereinfacht dargestellt oder gar vernachlässigt. Von daher muss man die Ergebnisse sehr vorsichtig interpretieren. Aber die Studie zeigt auch, dass die Klimaschäden wohl größer sein werden als zuvor angenommen und deswegen eine geringere Erwärmung das Ziel sein muss.“

Auf die Frage nach der Relevanz und dem Nutzen des in der Studie angepassten DICE-Modells:
„Die verwendete Version des DICE-Modells ist auf den neuesten Stand der Wissenschaft gebracht worden, von daher ist diese Studie sehr relevant.“

„Einer der entscheidenden Parameter dieser Modelle ist die ‚Social Discount Rate‘, welche angibt, zu wie viel Verzicht wir jetzt bereit sind, um eine bessere Zukunft für uns, unsere Kinder und Enkelkinder zu haben. Das verwendete DICE-Modell benutzt nun eine Rate, die einen Konsensus von Experten darstellt und das Wohlergehen zukünftiger Generationen mehr schätzt. Dies führt auch zu einem geringeren Temperaturziel, da DICE nun davon ausgeht, dass wir weniger zukünftige Schäden durch die Klimaerwärmung tolerieren werden.“

Prof. Dr. Reimund Schwarze

Leiter der AG Klimawandel und Extremereignisse, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Leipzig

Zur Frage, wie die Studie methodisch zu beurteilen ist und ob die Autoren alle wichtigen Faktoren in ihr Modell einbezogen haben:
„Die in der Studie angewandte Methode entspricht dem State of the Art der Klimaökonomie, das heißt, sie findet verbreitet Anwendung bei der ökonomischen Bewertung von Klimawandelfolgen und Klimapolitiken. Es gibt zwar auch strikte Gegner der benutzten Methodik der sogenannten Integrierten Bewertung (‚Integrated Assessment‘) (zum Beispiel [2]), aber diese Gruppe darf als eine ‚Mindermeinung‘ bezeichnet werden. Das im Beitrag analysierte DICE-Modell ist bei der politischen Festlegung von CO2-Steuern noch randständig in Benutzung, zum Beispiel bei der U.S. Interagency Working Group 2010 und2016 (siehe unten).“

„Die Autoren haben aus meiner Sicht die wichtigsten Faktoren eingerechnet, wobei die Frage, was wichtig ist, von der Forschungsfrage abhängt. Der Beitrag bemüht sich um ein ‚Update‘ des DICE-Modells bezogen auf die aktuell im IPCC (SR1.5) (der vom IPCC veröffentlichte Sonderbericht über 1,5 Grad Celsius globale Erwärmung; Anm. d. Red.) angewandten Modelle, Methoden und Annahmen. Manches, was zu diesen Zweck wichtig ist, scheint aus der leitenden Fragestellung der Erklärung der abweichenden klimapolitischen Empfehlungen von Nordhaus (‚über 3 Grad Celsius in 2100‘) und des IPCC (SR 1.5) beziehungsweise im Übereinkommen von Paris (‚deutlich unter 2 Grad Celsius in 2100‘) allerdings nicht wichtig und kann den Blick auf die wirklich treibenden Faktoren verstellen. In dem für die Studie angepassten DICE-Modell werden eher zu viele als zu wenige Faktoren analysiert.“

„Ich werde mich im Folgenden auf die beiden, auch im Beitrag als wichtigste identifizierten Faktoren ‚Soziale Diskontrate‘ (SDR) und Schadensfunktionen (SF beziehungsweise DF) bei der Beurteilung der Parametrisierung beschränken. Zunächst möchte ich darauf hinweisen, dass beide, für die Nordhaus-Empfehlungen bestimmenden Faktoren dem ökonomischen Modul (‚Updates to Economics‘) zuzurechnen sind, nicht den Klimamodulen (‚Updates to Climate Modules‘) und auch nicht den sonstigen, eher technischen Modulen (Nicht-CO2-Gase, negative Emissionen, technische Trägheiten im System), die im Aufsatz als ‚Further Updates‘ bezeichnet werden. Nicht überraschend ist: Die Probleme der Klimaökonomie liegen in der Ökonomie.“

„Die Parametrisierung der SDR mit einem Ansatz der Expertenbefragung (Medianwert) ist akzeptabel, da es sich um ein Werturteil handelt, das gesellschaftlich bestimmt werden muss, also demokratisch durch Wahl legitimiert werden muss. Tendenziell müsste man wohl eher die Bevölkerung dazu befragen als ausgewählte Experten (es sind ganz überwiegend Männer, wenige Frauen darunter; daher erlaube ich mir den maskulinen Genus), aber da die Sachverhalte sehr abstrakt und kompliziert sind, kann das Verfahren der Expertenbefragung hingenommen werden. Wir sollten nur wissen, dass die im Aufsatz schließlich benutzten Parameter verfahrensbedingt ‚konservativ‘ sind, denn wir wissen seit Langem, das Ökonomen tendenziell weniger Gewicht auf die Vermeidung von Ungleichheit und mehr Gewicht auf kurzfristige Effekte legen als der Durchschnitt der Bevölkerung (Stichwort: ‚In the long run, we are all dead‘). Das heißt, die mit dieser Parametrisierung erzeugten optimalen Werte (zum Beispiel die Temperaturerhöhung bis 2100) fallen höher aus als es von einer Gruppe junger Fridays-for-Future-Sympathisanten zu erwarten ist. Die in den Pariser Verhandlungen vertretenen Staaten zähle ich aber im Median auch eher zu den Konservativen, sodass die Parametrisierung für den gewählten Vergleich (Nordhaus vs. Übereinkommen von Paris) in Ordnung ist.“

„Die Parametrisierung der Schadensfunktionen im Update mit einer Metaanalyse aus Veröffentlichungen von Howard und Sterner [3] finde ich dagegen problematisch. Die vorliegenden Metaanalysen streuen stark, zeigen also stark abweichende Ergebnisse. Eigentlich zeigen sie nur eines: In der Zeit lernen wir, also die Ökonomen, immer mehr dazu, was die wirtschaftlichen Folgen des Klimawandels betrifft. Über die Zeit gemittelt, wie es Metaanalysen von Veröffentlichungen tun, kommt dabei nur irgendetwas nichtssagend Mittelmäßiges heraus. Die von Howard und Sterner präferierten Schadensfunktionen (‚preferred DF‘) haben aus meiner Sicht keine größere Legitimation als der Median oder Mittelwert solcher Metaanalysen. An dieser Stelle hätte es Alternativen gegeben. Eine besonders wichtige wäre die Berücksichtigung von irreversiblen, extremen Schäden (zum Beispiel Ökosystemverlusten) wie Weitzmann und andere dies getan haben. Der Beitrag macht dies zwar auch in einer Simulation, die aber nur in den Anhängen zum Beitrag dokumentiert ist. Wir wissen seit Langem, dass die Berücksichtigung dieser Gefahren ‚wichtige‘, genau genommen drastische Auswirkungen auf die ökonomische Bewertung der Klimawandelfolgen hat. Das erkennen wir in diesem Beitrag nicht wirklich wieder, es ist bestenfalls angedeutet.“

Auf die Frage, wie der Nutzen des angepassten Modells zu beurteilen ist:
„Das angepasste Modell zeigt, dass das originale Nordhaus-Modell, wie es in der Kontroverse ‚Nordhaus gegen Stern‘ in den 2000er Jahren angetreten ist, in vieler Hinsicht überlebt ist. Das gilt meines Erachtens auch im Verhältnis zu der aktualisierten 2016er-Fassung des DICE-Modells. Aber das hat Nordhaus bereits in einer Hinsicht im zitierten Aufsatz aus 2019 konzediert. Er sieht sich zwar immer noch eher beim 2-Grad-Ziel als beim 1,5-Grad-Ziel, aber drängt dort in aller Klarheit auf ein schnelleres Handeln der internationalen Politik als es sich aus seinem früheren Denken und Modellen ergeben würde. Er fordert dort sogar eine CO2-Bepreisung in Höhe von 275 Dollar je Tonne CO2 in 2020. Das im Aufsatz vorgenommene Update führt dagegen nur zu 82 Dollar je Tonne in 2020, was zwar deutlich mehr ist als der Wert im originalen DICE-Modell (39 Dollar pro Tonne), aber eben doch nur ‚mittelmäßig‘ mehr, wie bei der gewählten Parametrisierung der zentralen Treiber nicht anders zu erwarten war. Das DICE-Modell bietet insofern auch mit dem Update keine relevante Basis für ökonomische Entscheidungen. Ich würde es – wie in vielen praktizierten politischen Prozessen der Festlegung von CO2-Preisen – als eins unter anderen zulassen, aber es kann auch in der aktualisierten Variante kein Leitmodell für die Politik sein.“

Auf die Frage, in welchen gesellschaftlichen Kontext die Anpassungen an das DICE-Modell fallen und welche Relevanz das Modell hatte und hat:
„Das DICE-Modell (in der 2016er-Fassung!) war ein Modell in der US-amerikanischen zwischenbehördlichen Agentur für die Festlegung von CO2-Preisen für staatliche Infrastrukturplanungen (IAWG 2010, IAWG 2016). Seit 2017 – nach der Wahl von Trump – ist dieser IAWG-Prozess auf Eis gelegt. In Deutschland hat das DICE-Modell nie eine Rolle gespielt. Das Umweltbundesamt arbeitet vorwiegend mit dem sogenannten FUND-Modell bei der Festlegung der sozialen Kosten der Kohle (SCC). Andere Staaten benutzen noch ganz andere Modelle. Praktisch-politisch war das DICE-Modell also immer nur randständig im Einsatz. Akademisch hatte es eine große Bedeutung gehabt, weil es anders als die meisten Modelle leicht zugänglich war und auch leicht anwendbar. Für das umweltökonomische Denken war – und ist – das DICE-Modell also wichtig! Insofern ist auch dieser Aufsatz wichtig und gut.“

Prof. Dr. Ulrike Kornek

Senior Researcher am Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC), Berlin

„Die Veröffentlichung ist von großer Bedeutung für die Klimadebatte. Sie zeigt, dass sich ambitionierter Klimaschutz lohnt, wenn die vermiedenen Klimaschäden gegen die Kosten von Klimaschutz gegengerechnet werden. Die Autoren belegen diesen Nutzen, indem sie die Klimaphysik und die Klimaschäden eines der wichtigsten Modelle für solch eine Rechnung, DICE, mit neuesten Erkenntnissen aus der Wissenschaft verbessern. Insbesondere zeigt sich, dass eine Begrenzung des Klimawandels auf 2 Grad Celsius optimal ist, wenn intergenerationelle Gerechtigkeit rein über die Zinsrate des Marktes abgebildet wird. Der Nobelpreisträger Nordhaus hat diesen Ansatz in der Vergangenheit vertreten und wurde dafür kritisiert, dass dadurch zukünftige Klimaschäden einen zu geringen Wert erhalten, und zu hohe Temperaturen optimal sind. Die neue Studie belegt, dass wir als Menschheit selbst bei konservativen Annahmen über intergenerationelle Gerechtigkeit von ambitioniertem Klimaschutz profitieren.“

„Für Deutschland ist das Papier ein Wegweiser für unseren Klimaschutzplan. Laut der neuesten Wissenschaft in dieser Studie liegt der optimale CO2-Preis bei über 80 US-Dollar pro Tonne CO2, in Deutschland debattieren wir dagegen über einen Einstiegspreis von 25 Euro pro Tonne, was zu wenig ist.“

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Prof. Dr. Ulrike Kornek: „Der Erstautor Martin Hänsel ist ein Kollege von mir vom PIK.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquelle

Groom B et al. (2020): Climate economics support for the UN climate targets. Nature Climate Change. DOI: 10.1038/s41558-020-0833-x.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Rogelj J et al. (2016): Paris Agreement climate proposals need a boost to keep warming well below 2 °C. Nature; 534: 631–639. DOI: 10.1038/nature18307.

[2] Pindyck RS (2013): Climate Change Policy: What Do the Models Tell Us? Journal of Economic Literature; 51 (3). DOI: 10.1257/jel.51.3.860.

[3] Howard PH et al. (2017): Few and Not So Far Between: A Meta-analysis of Climate Damage Estimates. Environmental and Resource Economics; 68: 197–225. DOI: 10.1007/s10640-017-0166-z.

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

[I] Nordhaus W (2019): Climate Change: The Ultimate Challenge for Economics. American Economic Review; 109 (6). DOI: 10.1257/aer.109.6.1991.