Optimale Steuerung hybrider ökologischer-ökonomischer Probleme mit Regimewechsel

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Thorsten Upmann
• Fachliche Zuordnung: Wirtschaftstheorie ; Mathematik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448981368

Ökologische Systeme sind den Gefahren abrupter und drastischer Veränderungen ausgesetzt, die die Dienste für Natur und Menschheit gefährden. Um derartige Beeinträchtigungen abzufangen oder zu vermeiden, müssen geeignete Politikmaßnahmen zum Schutz der Ökosysteme entwickelt werden. Im Zuge der Planung dieser Maßnahmen müssen Strategien gefunden werden, die in Hinblick auf die zuvor festgelegten Kriterien optimal sind. Ökologische Systeme, die von abrupten Veränderungen bedroht sind, können formal als dynamische Systeme mit Regimewechsel (RW) beschrieben werden. Die Literatur zu solchen Systemen besteht in der Entwicklung von optimalen Politikmaßnahmen für eine Reihe von spezifischen, meist sehr stilisierten Problemen. Jedoch kann die Literatur aktuell wenig zur Lösung komplexerer, aber relevanter Probleme beitragen. Insbesondere hat die Forschung zur optimalen Steuerung ökologischer Systeme, die von mehreren RW betroffen sein können, wenig beizutragen; und selbiges gilt für Probleme mit räumlich verteilten, wandernden (oder sich verbreitenden) Spezies, deren Lebensraum von einer abrupten Verschlechterung bedroht ist.Gegenüber den bisherigen Resultaten wird die Möglichkeit mehrerer RW -- seien sie exogen oder endogen, reversibel oder irreversibel -- zu einer signifikanten Modifikation der Politik und so zu neuen Einsichten für einen nachhaltigen und verantwortungsvollen Umgang mit erneuerbaren Ressourcen führen. Die Lösung intertemporaler Probleme mit mehreren RW stellt jedoch einen höheren Anspruch an das formale Instrumentarium und erfordert fortgeschrittene mathematische Methoden; selbiges gilt auch für die Bewirtschaftung räumlich verteilter Ressourcen, deren Lebensraum von einem potentiellen RW bedroht ist.Hier kann die Theorie hybrider Steuerungsprobleme, die sich mit der optimalen Steuerung eines Systems, dessen Dynamik sich ändern kann, beschäftigt, zur Lösung beitragen. Der Anwendungsbereich dieser Theorie beschränkt sich bislang auf einfache Beispiele -- und es wurde kein ernsthafter Versuch unternommen, diese Theorie auf reale ökologische-ökonomische Probleme anzuwenden. Ziel dieses Projektes ist es daher, die Theorie der Steuerung hybrider Systeme auf eine breite Klasse realer ökologische-ökonomischer Probleme mit potentiellen RW anzuwenden. Unsere Resultate können dazu beitragen, mit intertemporalen ökologischen Problemen, in denen RW, etwa der Kollaps von Ökosystemen oder Umweltkatastrophen, drohen, die in der Folge zu drastischen Bestandsverminderungen oder sogar zum Verschwinden einiger Arten führen können, besser umzugehen. Während hier einerseits die Vermeidung eines RW im Vordergrund steht, sind zum anderen Politiken von Interesse, die eine Gratwanderung zwischen den Systemen darstellen, sowie schließlich auch jene Politikmaßnahmen, die Dynamiken herbeiführen, die wir als Hysterese-ähnlich bezeichnen können, nur dass die Hysterese hier endogen herbeigeführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research, bis 3/2022
• Kooperationspartner: Dmitry Gromov