Systemanalyse

Wie sind soziale, ?konomische und ?kologische Faktoren in der Umweltpolitik miteinander verknüpft? Wie beeinflusen sie sich gegenseitig? Welche Rückkopplungen gibt es? Dies untersucht die Systemanalyse, um m?gliche Reaktionen beziehungsweise das Verhalten des Systems beschreiben zu k?nnen. So kann die potenzielle Wirksamkeit von politischen Ma?nahmen bewerten werden.

Inhaltsverzeichnis

 

Was ist Systemanalyse?

Die Umwelt- und Nachhaltigkeitspolitik?ist ein komplexes und vernetztes System aus verschiedenen Akteuren und Interessen. Sie ist eingebettet in ein ebenso komplexes ?kologisches System. Vereinfacht gesagt, bildet unsere Umwelt eine Basis, in der sich alle (Inter-)aktion von uns Menschen abspielt. Eine n?chste Ebene ist das soziale System, das den Menschen und seine Bedürfnisse, Aktivit?ten und Wünsche beschreibt. Ein besonderes Teilsystem des menschlichen Handelns ist das wirtschaftliche System, dass den Austausch der lebensnotwendigen Güter organisiert. Jede Systembeschreibung stellt eine Vereinfachung der Realit?t dar. So wie eine Wetterkarte nur die wesentlichen Str?mungen und Temperaturen abbildet, ohne das komplexe ⁠Klima⁠- und Wettersystem detailgetreu abzubilden.

Charakteristisch für derartig komplexe Systeme ist der hohe Vernetzungsgrad. Dies hat zur Folge, dass das Verhalten des Systems schwer zu sch?tzen oder vorherzusehen ist. In den seltensten F?llen gibt es direkte lineare Ursache-Wirkung-Verknüpfungen. Vielmehr gilt es, indirekte Effekte, Zeitverz?gerungen, ambivalente Wirkungen und Rückkopplungen zu erkennen. Ein gutes Beispiel, um Zeitverz?gerungen von Ursachen und Wirkungen zu erkennen, ist das Ozonloch:? In der hohen ⁠Atmosph?re⁠ über der Antarktis wird das Ozon durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe? (⁠FCKW⁠) abgebaut. Dies setzt die Filterfunktion von sch?dlichen UV-Strahlen herab. Trotz Verbot von FCKW seit 1989 sind die Substanzen nach wie in der Umwelt und führen weiterhin zu dem Auftreten des Ozonlochs. Erst in der zweiten H?lfte dieses Jahrhunderts wird der Effekt deutlich abgenommen haben.

Die Bewertung der potenziellen Wirksamkeit von politischen Ma?nahmen ist ein wichtiger Bereich der strategischen Zukunftsforschung und ein ?Kerngesch?ft“ der politischen Beratung. Welche der gew?hlten Ma?nahmen ist besonders wirksam für die Zielerreichung? Und wovon h?ngt der Erfolg der Ma?nahmen ab? Hierbei spielen Simulationen und Modellrechnungen eine wichtige Rolle, ebenso wie qualitative Ans?tze die mit Beschreibungen, Sch?tzungen und ?Weicher Logik“ (englisch: fuzzy logic) schon zu belastbaren Aussagen führen k?nnen.

 

Methoden der qualitativen Systemanalyse

Als Methoden der Systemanalyse nutzen wir im Umweltbundesamt zum Beispiel die qualitative Modellierung (explorativ und deskriptiv), die morphologische Analyse oder auch die Cross-Impact-Bilanzanalyse. Diese Methoden werden in der Regel nicht isoliert verwendet, sondern sind – zum Teil auch in Kombinationen – Bestandteil von komplexen Zukunftsanalysen. Dabei werden die Methoden h?ufig partizipativ, das hei?t in Gruppen eingesetzt.

Qualitative Modellierung?

Bei der qualitativen Modellierung sind?deskriptive?und?explorative?Ans?tze zu unterscheiden. Sowohl in der deskriptiven als auch explorativen Modellierung werden Visualisierungen genutzt, indem K?stchen mit Pfeilen verbunden werden. Der Pfeil deutet einen kausalen Zusammenhang an. Dieser Zusammenhang kann erh?hend/gleichgerichtet (+) oder erniedrigend/gegengerichtet (-) sein. Zudem kann der Zusammenhang unmittelbar oder verz?gert wirken. Als dritte Information kann der Verbindung eine Wirkungsst?rke (stark - mittel - schwach) zugeordnet werden. Mit diesen ?weichen“ Informationen k?nnen sehr zuverl?ssig Ambivalenzen, Verz?gerungen und die potenzielle Wirkungsst?rke erfasst werden.?

Bei der?deskriptiven qualitativen Modellierung?geht es darum, mit m?glichst wenigen Faktoren ein System zu beschreiben. Eine Stoffanreicherungen im?Boden?h?ngt zum Beispiel davon ab, wie viel von einer Substanz eingetragen wird, und wie viel ausgetragen wird – im Prinzip eine einfache Gleichung. Die qualitative Modellierung konkretisiert nun, welche Prozesse zu einem Eintrag führen (zum Beispiel über den Regen, als Staub oder gar künstlich eingebracht), und welche Prozesse zu einem Abbau oder Austrag führen (beispielsweise durch die Aufnahme in Lebewesen oder eine chemische beziehungsweise biologische Zersetzung).?

Eine bekannte Darstellungsform ist die Causal-Loop-Analyse, bei der es vor allem darum geht, Rückkopplungen innerhalb eines Systems zu erkennen und zu bewerten, wie diese das Systemverhalten beeinflussen. Hierzu wurde eine Reihe an immer wiederkehrenden Mustern, sogenannten Archetypen, formuliert. Berühmtes Beispiel ist der Archetyp ?Overshoot and Collapse“ (überschreiten von Grenzen und Zusammenbruch), wie er in dem bekannten Buch von D. Meadows et al. ?Grenzen des Wachstums“ beschrieben ist. Es k?nnen auch noch weitere so genannte Systemarchetypen unterschieden werden, aus denen sich auch ohne Kenntnis von konkreten Zahlen ein grunds?tzliches Verhalten des Systems vorhersagen l?sst.? Die deskriptive qualitative Modellierung kann einen wichtigen Schritt für die Entwicklung von Simulationsmodellen darstellen.

Bei der?explorativen qualitativen Modellierung?geht es darum, durch eine geeignete Fragetechnik ein zentrales Problem zu erfassen und zu verstehen. Rückkopplungen werden nicht ?gesetzt“, sondern gefunden, w?hrend das Modell entsteht. Die explorative Modellierung ist für die Bewertung von Ma?nahmen und Konzepten besonders geeignet. Beispielsweise kann in einem qualitativen Modell gefragt werden, ?Was f?rdert beziehungsweise hindert die Entwicklung hin zu einer nachhaltigen Gesellschaft?“. In erster N?herung k?nnte man die bald schon triviale Antwort geben, dass ein nachhaltiges Verhalten der Wirtschaft und der Bürgerinnen und Bürger eine nachhaltige Gesellschaft nach sich ziehen. An dieser Stelle muss man aber konkretisieren und nachfragen: Wovon h?ngt eine nachhaltige Wirtschaft oder der nachhaltige Bürger ab? Damit Wirtschaft nachhaltig sein kann, braucht es zum Beispiel entsprechende Produkte (und die Entwicklung eben dieser) und eine entsprechende Nachfrage seitens der Konsumentinnen und Konsumenten. Auch hier kann man für jeden Faktor (Produkt, Nachfrage der Bürger etc.) weiter fragen, wovon dieser abh?ngt. Diese Befragung kann sehr gut in partizipativen Format stattfinden, so dass auch die Sichtweisen und Kenntnisse verschiedener Experten einbezogen werden k?nnen.

Morphologische Analyse?

Die Morphologische Analyse (Morphologie, Lehre des geordneten Denkens) ist eine analytische Kreativit?tstechnik, die von Fritz Zwicky 1956 entwickelt wurde. Ein Problem wird in Teilaspekte zerlegt und mehrdimensional klassifiziert. Alle Auspr?gungen (Gestaltungsm?glichkeiten) der Teilaspekte (auch genannt: Faktoren, Deskriptoren) werden in einer Tabelle dargestellt und systematisch miteinander kombiniert. Anschlie?end erfolgt eine Analyse der neuen potenziellen L?sungswege, die sich durch die Kombination der einzelnen Merkmale ergeben.?
Der Vorteil des Morphologischen Kastens liegt unter anderem darin, dass die systematische Zerlegung von Problemen auch die F?higkeit f?rdert, Problemstrukturen zu erkennen. Zudem lassen sich Schw?chen bisheriger L?sungen relativ schnell ausfindig machen und ?neue“ Kombinationen aufdecken.
Die Morphologische Analyse wird h?ufig noch mit einer Konsistenzprüfung kombiniert: Bei dieser Konsistenzprüfung werden alle Kombinationen paarweise bewertet, inwieweit jeweils die beiden Elemente sinnvollerweise gleichzeitig auftreten k?nnen. Diese Art der Konsistenzprüfung wird auch zur Erstellung von qualitativen Szenarien verwendet. Auf diese Art werden sich gegenseitig ausschlie?ende Kombinationen von der Menge aller theoretisch m?glichen Kombinationen ausgenommen. Ohne ein solches Ausschlusskriterium w?ren zum Beispiel in einer morphologischen Analyse mit zehn Teilaspekten mit jeweils vier Auspr?gungen bereits vier hoch zehn Kombinationen m?glich, das sind bereits über eine Million Kombinationen. Die morphologische Analyse mit Konsistenzprüfung haben wir beispielsweise im Projekt??Integrierte Nachhaltigkeitsszenarien“? eingesetzt.

Cross-Impact-Bilanzanalyse (CIB)?

Ein typisches Einsatzgebiet von?CIB?ist die Szenariotechnik. Bei der Erstellung von Szenarien müssen h?ufig Entwicklungen in vielen unterschiedlichen Einzelfeldern (z.B. wirtschaftliche, politische, soziale oder technologische Entwicklungen) untersucht werden. Für die Einzelfelder gibt es oft jeweils fundierte Vorstellungen über den Spielraum der m?glichen Entwicklung. Bei der Entwicklung konsistenter Szenarien muss aber identifiziert werden, welche Kombinationen dieser Varianten durch die zwischen ihnen wirkenden Wechselbeziehungen gef?rdert werden. Dieses Zusammenführen von Einzelinformationen zu konsistenten Gesamtbildern in einer Szenarioanalyse kann mit Hilfe von CIB durchgeführt werden.
Das Vorgehen ist dabei ?hnlich zum morphologischen Kasten, nur dass die wechselseitige kausale Verknüpfung der Auspr?gungen untersucht wird. Durch die Bewertung von Ursache/Wirkung zwischen den jeweiligen Faktoren ist eine tiefere und umfassende Auswertung des Systems m?glich.

 

Modelle und Simulationen

Modellentwicklungen und Simulationen werden mit unterschiedlichen Modellierungsmethoden und in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Hervorzuheben sind:

  • Luftreinhaltung,
  • Wirkungen von Luftschadstoffen auf ?kosysteme,
  • Treibhausgasminderungen,
  • Wirtschaftliche Effekte von Umweltpolitik,
  • Energiewirtschaftliche Simulationen,
  • Treibhausgasminderungen im Verkehr.