Der Klimawandel stellt sich für heutige und zukünftige Generationen als eine ernst zu nehmende Angelegenheit dar. Neben der Gefährdung für Leben und Gesundheit, sieht sich auch die Wirtschaft gravierenden Auswirkungen gegenüber. In aktuellen Beiträgen der Forschung wird dabei zumeist die Problematik des Klimaschutzes behandelt. Dennoch sind die Auswirkungen des Klimawandels bereits vorhanden und fordern schon heute Maßnahmen. Eine wesentliche Möglichkeit, um auf längst auftretende, nicht mehr verhinderbare Auswirkungen des Klimawandels zu reagieren, stellt die Klimaanpassung dar. Doch obwohl sich durch eine frühzeitige Anpassung an die veränderten Rahmenbedingungen und neu entstehende Märkte, sich Chancen für die Unternehmen ergeben können, scheinen Unternehmen in der Anpassung an den Klimawandel gehemmt. Intention der vorliegenden Arbeit ist es daher, die Hemmnisse, die der Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels entgegenstehen, zu ergründen. Da der Hemmnisanalyse keine theoretische Basis zugrunde liegt, wird in der Arbeit der sozialwissenschaftliche Aspekt, der sich mit Beweggründen des Nicht-Handelns und negativen Folgen der Gesellschaft auseinandersetzt, anhand des Organisationalen Lernens einbezogen. Das erste Forschungsziel betrachtet daher die Darstellung des Organisationalen Lernens als theoretische Basis der Hemmnisanalyse. Das zweite Forschungsziel soll einen Leitfaden darlegen, der der Feststellung der Hemmnisse der Unternehmen gegenüber der Klimawandelanpassung dient. Dieser baut auf dem entwickelten theoretischen Konstrukt der Hemmnisanalyse auf. Um die Forschungsziele zu erarbeiten, werden Forschungsfragen aufgestellt. Diese lassen sich in dem entwickelten Forschungsdreieck, welches die Aspekte des Organisationalen Lernens, der Klimawandelanpassung und der Hemmnisanalyse in Zusammenhang bringt, wiederfinden. Das Forschungsdreieck wird im gesamten Verlauf der Arbeit angewendet. Die deskriptive Beantwortung der Forschungsfragen erfolgte anhand von 33 recherchierten Literaturquellen, die dem Forschungsdreieck entsprechen und mittels einer Inhaltsanalyse qualitativ sowie teilweise quantitativ ausgewertet wurden. Wesentliche Konzepte des Organisationalen Lernens wie der behavioristische und kognitive Lernansatz, das single-loop und double-loop learning, individuelle, gruppenbasierte und organisationale Lernebene und Lern-, Wissens- und Anpassungsprozesse konnten in der Literatur erkannt werden. Des Weiteren konnte eine Hemmniskategorisierung entwickelt werden, die sowohl dem Organisationalen Lernen als auch der Klimawandelanpassung entspricht. Eine Vielzahl relevanter Hemmnisse konnten identifiziert und der gebildeten Hemmniskategorisierung zugewiesen werden. Die Ergebnisse der Forschungsfragen spiegeln sich in dem theoretischen Konstrukt der Hemmnisanalyse sowie dem Leitfaden wider.

Located in Central Africa, Cameroon is considered the driving force of the sub-region due to its strategic location in the center of the African continent. During the last five years, the country has been under the constant threat of a large range of disasters like floods, droughts, landslides, epidemics, etc. In such a context, the government is implementing several strategies for Disaster Risk Reduction in the country. Under the lead of the Ministry of Territorial Administration and Decentralization, the Directorate of Civil Protection, coordinates Disaster Risk Reduction activities through a network of over 379 decentralized institutions and international partners (Ayanji, 2004). Despite a high level of deployment, these activities still prove to have a low level of efficiency on the field. Results from the literature review suggest that this may be due to strategies for public education and public awareness that do not mirror stakeholders’ needs, capacities, and background. There is a need to: (1) identify the failures of the pre-existing public education and public awareness strategy, (2) assess the educational needs and capacities of each category of actors, (3) select adequate instructional methods and tools and (4) ensure the effectiveness and sustainability of the newly proposed strategy. The aim of this work, which is a three-year PhD project funded by the AXA Research Fund, is therefore to propose a public education and public awareness model adapted to the Cameroonian context, using Technology Enhanced Learning to strengthen capacities and competencies of stakeholders involved in the problem of climate change. The study makes use of a mixed method approach. From the literature review, four categories of actors involved into the climate change education process in the country have first been identified namely (1) government, (2) educational institutions, (3) Non-Governmental Organizations and (4) communities. A sample population has been driven from each category using the Respondent Driven Sampling method. Then data were collected during a six-month field trip in Cameroon, using semi-structured interviews (McNamara, 1999), qualitative survey (Fowler, 2009), direct observation (Bernard, 2006) and focus group discussion (Krueger & Casey, 2009). Findings from data analyses, performed using Epi info software for quantitative data and MAXQDA software for qualitative data show that: the educational strategy is not clearly defined; there is a lack of adequate infrastructures; technologies available are not properly used: either they are not evenly accessible, or when accessible they do not match learners’ capacities and competencies. Finally, quality criteria for the evaluation of the existing educational strategy are not met, thus failing to ensure it sustainability. The conceptual solution proposed in this work makes use of the concept of learning communities, especially Community of Practice as proposed by Lave and Wenger (1991) to develop an information and knowledge sharing community system to establish best practices for improving community resilience to climate change impact. This Community of Practice will operate essentially offline with a selected domain, a well-defined and structured community, and a practice that makes use of identified technologies already available among communities and, most importantly, that mirrors the Cameroonian socio-cultural context. One unexpected factor that had to be taken into consideration while determining adequate technology tools, is the actors’ perception, or rather say actors’ (un)acceptance of “new technologies”, which render the design of the instructional model quite challenging. / Kamerun ist ein Land in Zentralafrika. Aufgrund seiner strategischen Lage in der Mitte des afrikanischen Kontinents, gilt das Land als die treibende Kraft der Sub-Region. Während der letzten fünf Jahre wurde Kamerun Opfer von ständigen Bedrohungen einer Vielzahl von Katastrophen wie Überschwemmungen, Dürren, Erdrutsche, Epidemien, usw. In diesem Kontext hat die Regierung eine Reihe von Strategien zur Verringerung der Katastrophenrisiken imstande gebracht. Dies wurde unter der Leitung vom Ministerium der territorialen Verwaltung und Dezentralisierung und vom Amt für Katastrophenschutz durchgeführt. Weiterhin nahmen mehr als 379 dezentrale Institutionen und internationale Partner an diese bedeutende Aktion teil (Ayanji, 2004). Die bei diesem Großeinsatz getroffenen Maßnahmen haben aber bisher eine sehr geringe Effizienz auf dem Feld gebracht. Eine nähere Betrachtung im Zusammenspiel mit entsprechender Literatur lassen folgendes vermuten: die Strategien zur Sensibilisierung sind auf die Bedürfnisse, Kapazitäten und Hintergründe der Akteure nicht angepasst. Demnach sind folgende Tatsachen in Betracht zu ziehen: (1) Identifikation der Ausfälle der bevorstehenden Awareness-Strategie; (2) Bewertung den pädagogischen Bedürfnissen und Kapazitäten der einzelnen Kategorien von Akteuren; (3) Auswahl geeigneter Unterrichtsmethoden und Tools; (4) Gewährleisten der Wirksamkeit und Nachhaltigkeit der neu vorgeschlagenen Strategie. Diese Arbeit stammt aus einem dreijährigen Promotionsprojekt finanziert von der AXA Research Fund. Das Ziel der Arbeit ist der Vorschlag eines Awareness-Modells, das an dem kamerunischen Kontext angepasst ist, und das die Bildungstechnologie zur Stärkung der Kapazitäten und Kompetenzen der beteiligten Akteure des Klimawandels nutzt. Aus der Literatur sind vier Kategorien von Akteuren identifiziert worden: Die Regierung, Bildungseinrichtungen, nationale und internationale Organisationen, Gemeinschaften. Die Studie folgt einer Mixed-Method Forschung. Eine Stichprobe wurde aus jeder Kategorie von Akteuren mit Schneeballauswahl-Methode gezogen. Dann wurden Daten während einer 6-monatigen Studienreise in Kamerun gesammelt. Diese wurde in Begleitung mit semi-strukturierten Interview (McNamara, 1999), qualitativen Erhebung (Fowler, 2009), direkter Beobachtung (Bernard, 2006) und Gruppendiskussion (Krueger & Casey, 2009). Die Daten wurden analysiert mit Epi-info Software für quantitative Daten und MAXQDA Software für qualitative Daten. Die Ergebnisse zeigen Folgendes: - Die pädagogische Strategie ist nicht klar definiert - Mangel an angemessenen Infrastrukturen - Die verfügbaren Technologien sind nicht vorhanden und teilweise falsch eingesetzt. Sie sind entweder nicht gleichmäßig verwendet oder sie stimmen mit den Fähigkeiten der Lernenden nicht überein. - Qualitätskriterien für die Bewertung der bestehenden Ausbildungsstrategie sind nicht erfüllt Die vorgeschlagene konzeptionelle Lösung, die in dieser Arbeit verwendet wird, benutzt das Konzept der Learning Communities, insbesondere "Community of Practice" wie von Lave und Wenger (1991) beschrieben. Ziel ist es, ein Informations- und Wissensaustausch Community-System zur Förderung bewährter Verfahren im Sinne der Verbesserung der Gemeinschaft gegenüber Auswirkungen des Klimawandels zu schaffen. Diese Community of Practice wird offline mit einer ausgewählten Domäne, eine gut definierte und strukturierte Gemeinschaft, und eine gut gestaltete Praxis funktionieren. Ein unerwarteter Faktor, der bei der Bestimmung der angemessenen Technologie-Tools berücksichtigt werden müsste, ist die Wahrnehmung der Akteure oder besser gesagt die (Un-)Akzeptanz der "Neuen Technologien" durch die Akteure. Dies macht das Design des Instruktionsmodells zu einer richtigen Herausforderung.

In this paper, we discuss the endogenous formation of self-enforcing climate coalitions linked to the issue of a free trade agreement. As a framework, a strategic trade model is used in which countries may discourage greenhouse gas emissions by means of an import tariff on dirty goods. In addition, countries can set an emissions cap being effective on a permit market. Our main focus, however, is on the utilization of terms of trade privileges provided to members of a preferential free trade area. We propose evidence for that the welfare gains of trade liberalization are strongly promoting the formation of climate coalitions. In the parametrical simulation of the model, global emissions as well as climate change damages are found significantly reduced compared to the BAU scenario while global welfare is found significantly higher.

Aktuelle Klimamodelle prognostizieren, dass viele bedeutendeWaldregionen in Mitteleuropa zukünftig einer steigenden Frequenz und höheren Intensität von Dürreperioden ausgesetzt sein werden. Buchendominierte Wälder bilden einen wichtigen Bestandteil dieser Waldregionen. Der Mangel hinsichtlich der Wasserversorgung ist eine der wichtigsten limitierenden Faktoren für das Wachstum der Pflanzen sowie der damit verbundene reduzierte Zugewinn an Kohlenstoff. Ein weiterer bedeutender Stressfaktor ist die Konkurrenz zwischen sowie innerhalb Pflanzengemeinschaften. Aufgrund dieser Tatsache ist es wichtig, die pflanzenphysiologischen Mechanismen während der Trockenheit sowie interspezifische und intra-spezifische Konkurrenz in buchendominierten Waldökosystemen zu verstehen. Die vorliegende Arbeit untersucht den Zusammenhang von Kohlenstoff- und Wasserhaushalt und deren Wechselwirkungen sowie die Transportwege während der Trockenheit auf unterschiedlichen räumlichen (Blattebene bis Bestandesebene) und zeitlichen (kurzfristig bis langfristig) Skalen. Insgesamt wurden sechs Arten ausgewählt (Fagus sylvatica, Acer platanoides, Fraxinus excelsior, Impatiens noli tangere, Mercurialis annua und Allium ursinum). Alle Arten haben verschiedene Strategien entwickelt, um Konkurrenz und Trockenstress zu bewältigen, zu verhindern oder zu tolerieren. In Abhängigkeit von der Trockenstressintensität wurden geringe Effekte, in der Mesophyllleitfähigkeit (gm), intrinsische Wassernutzungseffizienz (iWUE) sowie in der Transportmenge an neuen Assimilaten beobachtet. / Current climate models predict that many important forest regions in Central Europe will experience increasing frequencies and severities of drought periods. Beech-dominated forests are an important part of these forest regions. Shortage in water supply is one of the most important limiting factors for growth of plants and thereby linked to a reduced carbon gain. Another key stressor is the competition between as well as within a plant communities. Due to this fact it is important to understand the plants physiological mechanisms during drought as well as inter-specific and intra-specific competition in beech dominated forest ecosystems. This present study documents the interrelation of carbon and water balance and the interactions of its pathways during drought on different spatial (leaf area to the stand level) and temporal scales (intra-annual to decadal). Six relevant species were selected in total (tree species: Fagus sylvatica, Acer platanoides, Fraxinus excelsior and species from the understorey of beech dominated forests: Impatiens noli tangere, Mercurialis annua and Allium ursinum). All of them have developed various strategies to cope with competition and avoid or tolerate drought stress. Depending on the drought intensity (e.g. moderate realistic drought) small effects in mesophyll conductance (gm), intrinsic water use efficiency (iWUE) and amount of new assimilates within trees occurred.

Die meisten Menschen denken, dass Klimawandel und Nachhaltigkeit wichtige Herausforderungen darstellen. Allerdings legen zu wenige Weltbürger mit hohem treibhausgasproduzierenden Verhalten nicht in ausreichendem Maße auch ein treibhausgasverringerndes Verhalten an den Tag, um den Anstieg von Treibhausgasen und anderen Umweltproblemen aufzufangen. Warum ist das so? Strukturelle Barrieren, wie. z. B. eine klimaschädliche Infrastruktur, sind ein Teil der Antwort, aber auch psychologische Barrieren verhindern ein Verhalten, das Mitigation, Anpassung und ein nachhaltiges Umweltmanagement ermöglicht. Aber wer kann die psychologischen und ethischen Barrieren entfernen, um ein umweltfreundliches Verhalten zu etablieren? Die aktuellen Institutionen dieser Welt haben es nicht geschafft, die Bedrohung durch den Klimawandel adäquat zu adressieren. Keiner der Politiker war bisher dazu bereit, das kurzfristige ökonomische Wohl seines Landes zu opfern, auch wenn sie gleichzeitig einsehen, dass Nachhaltigkeit auf lange Sicht unabdingbar ist. Die Umweltkrise ist nicht einfach nur ein technologisches Problem (wie es von einigen Industrieländern definiert wird). Probleme entstehen auch nicht, weil unsere Technologie nicht genügend Nahrungsressourcen zur Verfügung stellen kann und auch nicht, weil wir nicht in der Lage sind, fortschrittlichere Technologien zu erfinden, um den Giftmüll, den wir produzieren, herauszufiltern. Das Wesen der modernen Umweltkrise dreht sich um die moderne Zivilisation und die Werte, die ihr zugrunde liegen. „Unsere ökologische Krise ist das zwangsläufige Ergebnis des Mangels an Sensibilität der modernen Wirtschaft gegenüber der Verletzlichkeit und der Grenzen der Natur, des verrückten Machtkampfes der modernen Politik, des weltweiten Verhaltens der Völker, Glück mit materieller Befriedigung gleichzusetzen, und deren überwältigenden Akzeptanz einer mechanischen und dualistischen Sichtweise der Natur.“ / Most people think Climate Change and sustainability are important problems, but too few global citizens engaged in high-greenhouse-gas-emitting behaviour are engaged in sufficient mitigating behaviour to stem the increasing flow of greenhouse gases and other environmental problems. Why is that? Structural barriers such as a climate-averse infrastructure are part of the answer, but psychological barriers also impede behavioural choices that would facilitate mitigation, adaptation and environmental sustainability. But who can remove the psychological and ethical barriers to pro-environmental actions? The world''s present institutions have failed to address adequately the threat of Climate Change. No politician has been willing to sacrifice the short-term economic welfare of his or her country, even while agreeing that sustainability is essential in the long term. The environmental crisis is not simply an issue of technology (as defined by some developed countries). It is neither because our technology cannot provide enough resources for us to consume, nor because we cannot invent more advanced technology to refine the toxic wastes we produce that environmental problems arise. The essence of the modern environmental crisis is about modern civilization and its underlying values. “Our ecological crisis is the inevitable outcome of the modern economy’s insensitivity to the vulnerability and limits of nature, the mad power struggle of modern politics, modern people’s universally equating happiness with material satisfaction, and their overwhelming acceptance of a mechanical and dualist view of nature.”

Die Untersuchung der Auswirkungen des Klimawandels auf die globale Kaffeeproduktion in einem integriertem Modell war das Ziel dieser Arbeit. Der vorwiegende Teil der globalen Kaffeeproduktion stammt von zwei Arten: dem hitzeempfindlichen Coffea arabica (Arabica) Strauch und vom frostempfindlichen Coffea canephora (Robusta). Eine zunehmende Zahl Studien zeigt, dass der Klimawandel bereits heute die Produktion mindert. Maschinenlernklassifizierung wurde hier genutzt um ein Modell der globalen Klima-Kaffee-Wechselwirkungen zu entwickeln. Zur Integration der modellierten Klimafolgen mit ökonomischen Faktoren war ein detailliertes Wissen über die räumliche Verteilung der Kaffeeproduktion notwendig. Da existierende Datensätze unzureichend waren, wurde ein neuer methodischer Ansatz auf der Grundlage der maschinenlern-basierten Anbaueignungsklassifizierung entwickelt. Diese beiden Schritte waren Voraussetzung für die Inklusion eines Modells des Kaffeesektors in dem räumlich expliziten partiellen Gleichgewichtsmodell Globiom. Auf der Hälfte der heute für den Anbau geeigneten Fläche muss bis 2050 2,5-mal so viel Kaffee produziert werden um die zukünftige Nachfrage zu sättigen. Niedrigere Ernten und höhere Preise werden das Volumen des Kaffeemarktes um über 5 Mio. Tonnen pro Jahr reduzieren. Dieser Verlust entspricht dem Marktvolumen im Modellbasisjahr. Kaffeeproduktion wird zukünftig in höheren Lagen angebaut werden müssen, sofern dort landwirtschaftliche Fläche zur Verfügung steht. Die Produktion wird größtenteils innerhalb der gegenwärtigen Breitengrade bleiben, aber wichtige Produzenten, wie Brasilien und Vietnam werden Probleme haben wettbewerbsfähig zu bleiben mit weniger betroffenen Ländern in Ost-Afrika. Modellunsicherheit auf lokaler Ebene erschwert jedoch die Entwicklung eindeutiger Anpassungsempfehlungen. Es wird also auch in Zukunft Kaffee geben, aber dieser Kaffee wird von geringerer Qualität sein und mehr kosten. / To model the impacts of climate change on global coffee production in an integrated modeling framework was the objective of this thesis. The majority of coffee is produced using either one of two species which form a single market: the heat sensitive Coffea arabica (Arabica) and the cold sensitive Coffea canephora (Robusta). Recently, evidence is increasing that climate change has begun to affect production. Machine learning classification was used to develop a global biophysical impacts model for both coffee species. Integrating these biophysical effects with demand side effects required a detailed understanding of the spatial distribution of coffee production. Because existing datasets were found to be insufficient a novel methodology was developed that built upon the machine learning classification of coffee suitability. These two steps were preconditions to include a model of the coffee sector in the spatially explicit partial equilibrium modeling framework Globiom. On only half the area that is currently available for coffee production by 2050 2.5-times as much coffee will have to be produced to meet future demand. Reduced yields and increased prices were shown to reduce the coffee market by more than 5million tons per year, equivalent to the size of the baseyear market volume. Coffee production will migrate to higher elevations where area is available for agricultural production. Production will remain within current latitudinal ranges but major producers like Brazil and Vietnam will struggle to remain competitive with relatively less affected countries in East Africa. Substantial uncertainty about the impacts on local scale prevails and impedes the development of unambiguous adaptation strategies. Thus, there will be coffee on the table in 2050, but it will be of lower quality and will cost more.

Die Dissertation beschäftigt sich mit den Auswirkungen des Klimawandels auf europäische Agrarmärkte im Jahre 2050, unter besonderer Berücksichtigung der Getreide- und Ölsaatenmärkte. Dazu werden die klimabedingten Änderungen der Pflanzenproduktivität des Vegetationsmodells LPJmL, welche auf fünf unterschiedlichen Klimamodellprojektionen basieren, in das Marktmodell ESIM implementiert. ESIM ist ein partielles Gleichgewichtsmodell, welches explizit Agrarmärkte der einzelnen EU-Mitgliedsstaaten simuliert. Zur Berücksichtigung der Unsicherheiten die der Klima-Einfluss-Modellierung zugrunde liegt, werden in dieser Arbeit zwei Ansätze berücksichtigt. Zunächst wird, mittels Gauss-Quadraturen, Stochastizitätin das Marktmodell implementiert, um die Unsicherheit bezüglich klimawandelbedingter steigender Ertragsvariabilität, zu berücksichtigen. Die zweite Methode verwendet die fünf individuellen Produktivitätsänderungen aus dem Vegetationsmodell, woraufhin eine Verteilung der Ergebnisse generiert wird. Darüber hinaus wird das Anpassungsverhalten der Landwirte in das Marktmodell integriert. Dies wird mittels der durch den Klimawandel veänderten Profitabilität der Ackerpflanzen berücksichtigt. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Pflanzenproduktivität innerhalb der EU, zumindest bis zum Jahre 2050, weitestgehend positiv vom Klimawandel beeinflusst wird. Die Stärke der Auswirkungen variiert jedoch stark zwischen den einzelnen Ackerpflanzen und Ländern, welche von den zugrundeliegenden Annahmen und Emissionszenarien abhängen. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur aktuellen Klimawandeldiskussion indem sie potentielle Schäden und Nutzen des Klimawandels auf den globalen und den europäischen Agrarsektor quantifizert. Darüber hinaus liefern die stochastische Simulation, sowie die multiplen Simualtionsläufe, ein realistisches Spektrum künftiger potentieller Auswirkungen des Klimawandels. / This study aims to assess potential economic effects of climate change on European agricultural markets at member state level by 2050, focusing on cereal and oilseed markets. The future scenarios include social as well as economic developments derived from two potential emission scenarios. In this modelling framework, crop simulation results of crop productivity changes from the dynamic vegetation model LPJmL, which are based on five individual climate projections, serve as inputs which are administered as a supply shock to the European Simulation Model (ESIM). ESIM is a partial equilibrium model depicting the agricultural sector of the EU in substantial detail. Changes in yields, production quantity and crop prices by the year 2050 are simulated. In order to account for the uncertainty inherent in climate impact assessments, two approaches are considered in this thesis. First, in order to account for climate change increased yield variability, stochasticity is implemented in ESIM, using the method of Gaussian Quadratures. The second method uses the five individual LPJmL outputs to generate a distribution of results. Further, a closely connected purpose of this study is to consider climate change induced adaptation of farmers to changes in the relative profitability of crops. Simulation results indicate, that agricultural productivity in most European countries is positively affected by climate change, at least until the year 2050. However, the degree of impacts vary among crop categories and countries and are also dependent on scenario assumptions. This thesis contributes to the current discussion about climate change impacts by quantifying the potential damages and benefits that may arise from climate change on EU member state level, as well as globally. Further, the stochastic and multiple simulation results based on different future climate and emission projections deliver a more realistic spectrum of potential impacts.

Diese Arbeit entwickelt zunächst einen Ansatz, der die Quantifizierung der Angemessenheit von Lebensbedingungen für Wohlbefinden und Entwicklung (Adequate Human livelihood conditions for wEll-being And Development (AHEAD)) auf globaler Ebene ermöglicht. Der Ansatz erlaubt es, sektorale Klimaauswirkungen direkt in Beziehung zu den Voraussetzungen für adäquate Lebensbedingungen zu setzen. Weiterhin befasst sich die Arbeit im Detail mit den Themen Wasserverfügbarkeit und menschlicher Gesundheit und zeigt auf, wie regionale und lokale Untersuchungen die Aussagekraft von allgemeinen, globalen Studien erweitern können. Die Ergebnisse des zeigen, dass Wasser als Element von AHEAD eine besonders aktive Komponente des Systems ist, so dass durch Klimawandel bedingte Veränderungen starke Auswirkungen auf das Gesamtsystem zur Folge haben können. Die Quantifizierung von AHEAD zeigt außerdem, dass Wasserknappheit die Lebensbedingungen bereits heute in vielen Regionen limitiert und Auswirkungen des Klimawandels diese Limitierungen weiter verstärken. Die detaillierte Analyse zum Thema Wasser ermöglicht die Ableitung von geeigneten Ansatzpunkten zur Verbesserung der Bedingungen. In einem ähnlichen Ansatz werden die vielfältigen sozio-ökonomischen und natürlichen Einflussfaktoren, die die Auswirkungen von Hitzestress auf die menschliche Gesundheit beeinflussen integriert, so dass die Ableitung relevanter Informationen zur Reduktion von Klimaauswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden möglich wird. Eine Verbindung der vorgestellten Ansätze erlaubt es, Aussagen über die Art, die Intensität sowie die räumliche Ausprägung von aktuellen und zukünftigen Einschränkungen von Lebensbedingungen zu treffen. / This thesis develops an approach to assess Adequate Human livelihood conditions for wEll-being And Development (AHEAD) on a global scale. The approach allows to relate sectoral impacts of climate change to an integrated measure of livelihood limitations, taking into account important determinants of the society as well as the environment. Additionally, detailed sectoral studies on water availability and human health show how local and regional studies of specific livelihood aspects can complement generic, global assessments and provide an overall indication of the nature, severity and spatial distribution of limitations to human livelihoods. The results show, that water as an element of AHEAD is one of the most active system components. Impacts of climate change on water may have strong indirect effects on livelihood adequacy. The potential impacts of changes in water availability on AHEAD are quantified, showing that water scarcity limits livelihood adequacy in many regions of the world. The utilisation of an ensemble of climate change and water models further allows to assess the relevance of model related uncertainty in this regard. As water availability plays a crucial role for the fulfilment of livelihood needs, the global assessment is complemented by a detailed analysis of the adequacy of water availability for relevant sectors. By taking into account sector-specific determinants, the approach allows to depict limitations in detail, also giving indications as to how water adequacy may be improved. Similarly, the analysis of heatwave impacts on human health provides a methodology to assess the multiple environmental and human influences which affect vulnerability and provides specific information on potential adaptation measures to reduce climate impacts. By identifying the most decisive limiting factors, applicable information on how to most effectively improve human livelihoods is generated.

Die globalen Mitteltemperaturen könnten bis 2100 um 2◦C bis 4.5◦C über vorindustriellem Wert steigen sollten CO2 Emissionen nicht oder nur unzureichend gesenkt werden. Klima-Engineering befasst sich deshalb mit der gezielten Abkühlung des Klimas, z.B. durch terrestrischen Kohlendioxidentzugs (tCDR). Insbesondere wird der Anbau von großflächigen Biomasseplantagen (BP) in Kombination mit der Erstellung von langlebigen Kohlenstoffprodukten wie Bioenergie oder Biokohle in Betracht gezogen. Die vorliegende Doktorarbeit untersucht die tCDR Potentiale und möglichen Konsequenzen von BP auf Nahrungsmittelproduktion, Ökosysteme und das Klima selbst mit Hilfe der Analyse von Landnutzungszenarien simuliert mit einem Biosphärenmodell. Insgesamt wird das tCDR Potential von BP als gering befunden, unabhängig vom Emissionsszenario und ab wann oder wie flächendeckend BP angebaut werden. Demgegenüber stehen meist die zuvor genannten, ungewünschten Konsequenzen. In einem Szenario mit hohen CO2 Konzentrationen kann selbst unbeschränkte Landverfügbarkeit für tCDR die bisherigen Emissionen nicht ausgleichen. Anders jedoch, wenn gleichzeitig Emissionen eingespart. In beiden Fällen führen diese Landumwandlungen jedoch zu sehr hohen “Kosten” für Ökosysteme und die Nahrungsmittelproduktion. Um deren Schutz zu gewährleisten kann die Landverfügbarkeit für tCDR beschränkt werden, was jedoch die tCDR Potentiale trotz baldiger Etablierung sehr einschränkt. Auch die Potentiale des RCP2.6 bleiben deutlich unter den Anforderungen. Das Potential könnte jedoch durch Erhöhung der Umwandlungseffizienzen von Biomasse, neuen Managementoptionen oder der Aufwertung degradierter Flächen durch BP erhöht werden. Diese Doktorarbeit kann abschließend nicht die Annahme unterstützen, dass tCDR eine effektive und umweltfreundliche Methode der Kohlenstoffsequestrierung, und damit eine Ersetzung von strengen Mitigationspfaden, sein könnte. / Global mean temperatures could change by 2◦C to 4.5◦C above pre-industrial levels until 2100 if mitigation enforcement of CO2 emissions fails. To counteract this projected global warming, climate engineering techniques aim at intendedly cooling Earth’s climate for example through terrestrial carbon dioxide removal (tCDR). Here, tCDR refers to the establishment of large-scale biomass plantations (BPs) in combination with the production of long-lasting carbon products such as bioenergy with carbon capture and storage or biochar. This thesis examines the potentials and possible consequences of tCDR by analysing land-use scenarios with different spatial and temporal scales of BPs using an advanced biosphere model forced by varying climate projections. Synthesised, the potential of tCDR to permanently extract CO2 out of the atmosphere is found to be small, regardless of the emission scenario, the point of onset or the spatial extent. On the contrary, the aforementioned trade-offs and impacts are shown to be unfavourable in most cases. In a high emission scenario even unlimited area availability for tCDR could not reverse past emissions sufficiently. However, simultaneous emission reductions could result in strong carbon extractions reversing past emissions. In both cases, land transformation for tCDR leads to high “costs” for ecosystems and food production. Restricting the available land for BPs by these trade-off constraints leaves very small tCDR despite a near-future onset. Similarly, simulated tCDR potentials on dedicated BP areas defined in the RCP2.6 scenario stay below the aimed values using current management practices. Some potential may lie the reduction of carbon losses from field to end-products, new management options and the restoration of degraded soils with BPs. This thesis contradicts the assumption that tCDR could be an effective and environmentally friendly way of complementing or substituting strong and rapid mitigation efforts.

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