Die vorliegende Dissertation umfasst vier Essays, in denen die Rolle von technologischem Fortschritt für die Beschäftigungs- und Lohnentwicklung in Deutschland in den vergangenen 30 Jahren untersucht wird. Die empirische Analyse nutzt die räumliche Variation in der Verteilung der Beschäftigungsanteile von Routinetätigkeiten, die durch Informationstechnologien substituierbar sind. Die Ergebnisse zeigen, dass Arbeitsmärkte, die besonders durch Automatisierung betroffen sind, eine stärkere Polarisierung der Berufsstruktur zwischen 1979 und 2006 erfahren haben, d.h. eine Verschiebung der Beschäftigung von Routineberufen (Büro- und Produktionsberufe) hin zu kognitiven und manuellen Nicht-Routineberufen (Fach- und Führungskräfte bzw. Dienstleistungsberufe). Aufbauend auf diesen Ergebnissen zeigt der zweite Aufsatz, dass technologischer Fortschritt positiv zu intra- und interregionaler Lohnungleichheit beiträgt. Der dritte Aufsatz untersucht die Wechselwirkung zwischen dem durch technologischen Wandel getriebenen Beschäftigungsanstieg am unteren Ende der Lohnverteilung und Beschäftigungschancen von Arbeitnehmern mit Migrationshintergrund. Die Ergebnisse stehen im Einklang mit der Hypothese, dass der technologisch bedingte Rückgang in der Nachfrage nach Routinetätigkeiten und die damit verbundene Reallokation in Berufe mit geringem Qualifikationslevel zu einem Anstieg des Wettbewerbsdrucks im Niedriglohnsektor führt, in dem ausländische Arbeitnehmer oftmals Beschäftigung finden. Der vierte Aufsatz beschäftigt sich mit der langfristigen Entwicklung der Zeitarbeit in den regionalen Arbeitsmärkten in Deutschland in den vergangenen 30 Jahren und zeigt, dass die anfängliche Verteilung der Beschäftigungsanteile für manuelle Nicht-Routinetätigkeiten und insbesondere für Routinetätigkeiten eine starke Vorhersagekraft für das regionale Beschäftigungswachstum von Zeitarbeit in Deutschland besitzt. / This thesis studies the role of technological change as a determinant of employment and wage trends in Germany over the past 30 years. The econometric analysis exploits spatial variation in the exposure to technological progress which arises due to initial regional specialization in routine task-intensive activities. The empirical evidence suggests that the occupational structure of labor markets that were particularly susceptible to technological change has polarized, as employment shifted from middle-skilled routine clerical and production occupations not only to high-paying professional occupations but also to low-paying service and construction occupations. Building on these results, the second essay explores whether and to what extent increasing labor market inequality within and across regions is driven by technological change and establishes a positive link between intra-regional wage inequality and computerization. Because of substantial variation in the degree of technology exposure across German regions, technological change can also in part explain rising inter-regional wage inequality. The third essay investigates the interaction between polarization in the native labor market and employment opportunities of immigrant workers in Germany. The findings are consistent with a technology induced reallocation of labor from middle-paying routine tasks towards lower-paying non-routine manual tasks inducing additional competitive pressure in this labor market segment in which immigrant workers are typically employed. Finally, the fourth essay provides an empirical analysis of the diverging patterns of employment in temporary help services across labor markets in Germany over the last 30 years. The differential growth pattern both at the level of occupations and across regional labor markets are found to be related to the initial intensity of routine and non-routine manual tasks.

Eine der drängendsten Fragen des 21. Jahrhunderts ist die Sicherstellung der Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung unter Berücksichtigung zukünftiger klimatischer und umweltpolitischer Aspekte. In dieser Doktorarbeit werden die wichtigsten, für eine höhere Nahrungsmittelproduktion erforderlichen Prozesse, wie Intensivierung, Flächenausdehnung und Handel, sowie deren Interaktionen mit der Umwelt näher untersucht. Diese Prozesse fließen in das globale, ökonomische Landnutzungsmodell MAgPIE ("Model of Agricultural Production and its Impact on the Environment") ein. Das Modell simuliert räumlich expliziten Landnutzungswandel und untersucht damit verbundene Vorgänge und Einflüsse, wie die landwirtschaftliche Produktion, internationaler Handel, Produktionskosten, Emissionen und Wassermangel. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die Bedeutung des Wechselspiels zwischen Intensivierung und Flächenausdehnung. Regionen, wie Afrika, der Mittlere Osten, Südasien und China benötigen hohe Investitionen in technischen Fortschritt um der wachsenden Nachfrage standzuhalten. Zunehmende Handelsliberalisierung reduziert das Bedürfnis zur Produktivitätssteigerung mit Ausnahme von Lateinamerika, wo aufgrund komparativer Vorteile der Landwirtschaft höhere Produktivitätssteigerungen und stärkere Flächenausdehnungen beobachtet werden. Bezüglich drohenden Wassermangels hat eine Handelsöffnung in den meisten Fällen positive Auswirkungen, da wasserarme Regionen aufgrund vermehrter Importe Wasser sparen können. Dies trifft jedoch nicht auf Australien, Japan und Teile Zentralasiens zu, die durch erhöhte Exporte ihre knappen Wasserressourcen stärker beanspruchen. Die Einbindung von Regeln zum Waldschutz in einen globalen Emissionshandel könnte weitere Entwaldung verhindern. Gleichermaßen würde ein geringerer Konsum von tierischen Produkten in entwickelten Ländern zu einer geringeren Ausbeutung der Wasserressourcen in wasserknappen Gebieten führen. / One of the most prevailing questions in the 21st century is how to provide enough food for a growing population under increasing environmental and climatic constraints. In this thesis, I will examine the most important processes behind higher food production, like intensification, cropland expansion, and international trade, and its interaction with the environment. The processes are implemented in the global economic land use model MAgPIE ("Model of Agricultural Production and its Impact on the Environment"), which simulates spatially-explicit land use and land use change. Moreover, it examines procedures related to agricultural production, trade, production costs, greenhouse gas emissions, and water scarcity. Results of the thesis reveal the importance of the interplay between intensification and cropland expansion. Countries in Africa, the Middle East and South and East Asia require high investments in technological change to cope with future demand. Trade liberalisation lowers required yield improvements but leads to additional deforestation, especially in Latin America due to comparative advantages in agriculture. In terms of water scarcity, an opening of trade has foremost positive implications since water-scarce regions can save water through imports. This does not hold for Australia, Japan, and Central Asia, which additionally strain their water resources due to higher exports. Appropriate policies on international level can diminish the impact on environment and climate. The inclusion of avoided deforestation into a global emission trading scheme would be able to prevent deforestation. Similarly, policies reducing the consumption of animal products in developed countries would lower the pressure on water resources in water-scarce regions.

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich hauptsächlich mit zwei Fragen: Erstens, welche Faktoren beein-flussen den Prozess, durch den sich neue Technologien unter Firmen verbreiten? Zweitens, welche Konsequen-zen ergeben sich aus der Verbreitung neuer Technologien? Beide Fragen beschäftigen sich mit der Dynamik des technologischen Wandels. Die Analyse wird am konkreten Beispiel von e-Business Technologien durchgeführt. Dabei werden insbesondere die Konsequenzen von interdependenten Technologien untersucht. Es wird ge-zeigt, dass es zu steigenden Erträgen der Adoption kommen kann, wenn verwandte Technologien sich nicht in ih-ren Funktionalitäten substituieren. Dies kann zu einer endogenen Beschleunigung der technologischen Entwick-lung führen. Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit der Adoption einer Technologie mit der Anzahl der zu-vor adoptierten, verwandten Technologien ansteigt. Diese Theorie wird empirisch getestet und in vier verschie-denen Untersuchungen mit zwei verschiedenen, großen Datensätzen bestätigt. Die Existenz einer wachsenden di-gitalen Kluft in der e-Business Technologie-Ausstattung der Unternehmen wird für den Zeitraum von 1994-2002 nachgewiesen. Außerdem wird argumentiert, dass die Adoption neuer Technologien in Firmen strategische Bedeutung hat da sich daraus Möglichkeiten zur Durchführung von Innovationen ergeben. Diese können sich entweder durch redu-zierte Produktionkosten für bestehende Produkte, neue Produkte und Dienstleistungen, oder neue Distributions-kanäle manifestieren. Empirische Evidenz zeigt, dass e-Business Technologien derzeit wichtige Enabler von In-novationen sind und dass innovative Firmen mit höherer Wahrscheinlichkeit wachsen. Außerdem wird gezeigt, dass durch e-Business Technologien induzierte Innovationen gegenüber anderen Innovationsarten nicht inferior sind in Bezug auf deren gleichzeitiges Auftreten mit finanziellen Leistungsindikatoren. Die Arbeit diskutiert die Implikationen dieser Ergebnisse aus volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive. / This dissertation primarily deals with two questions: First, what determines the process by which new tech-nologies spread among enterprises over time? Second, what are the consequences of the spread of new technolo-gies? Both questions concern the dynamics of technological change. They are analyzed considering the diffusion and implications of e-business technologies as a concrete example. Particular attention is given to technological interdependencies. It is shown that increasing returns to adoption can arise if related technologies do not substitute each other in their functionalities. This can lead to an endoge-nous acceleration of technological development. Hence, the probability to adopt any technology is an increasing function of previously adopted, related technologies. The theory is empirically tested and supported in four inde-pendent inquiries, using two different exceptionally large datasets and different econometric methods. The exis-tence of a growing digital divide among companies is demonstrated for the period between 1994 and 2002. In addition, it is argued that the adoption of new e-business technologies by firms has strategic relevance be-cause this creates opportunities to conduct innovation, either to reduce production costs for a given output, to create a new product or service, or to deliver products to customers in a way that is new to the enterprise. Empiri-cal evidence is presented showing that e-business technologies are currently an important enabler of innovations. It is found that innovative firms are more likely to grow. Also, e-business related innovations are not found to be inferior to traditional kinds of innovations in terms of simultaneous occurrence with superior financial perform-ance of enterprises. Implications of these findings are discussed both for economists and management researchers.

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Die Einführung neuartiger Energietechnologien wird allgemein als der Schlüssel zur Senkung klimaschädlicher Treibhausgase angesehen. Allerdings ist die Abbildung derartiger Technologien in numerischen Modellen zur Simulation und ökonomischen Analyse von energie- und klimaschutzpolitischen Maßnahmen vielfach noch rudimentär. Die Dissertation entwickelt neue Ansätze zur Einbindung von technologischen Innovationen in energie-ökonomische allgemeine Gleichgewichtsmodelle, mit dem Ziel den Energiesektor realitätsnäher abzubilden. Die Dissertation adressiert einige der Hauptkritikpunkte an allgemeinen Gleichgewichtsmodellen zur Analyse von Energie- und Klimapolitik: Die fehlende sektorale und technologische Disaggregation, die beschränkte Darstellung von technologischem Fortschritt, und das Fehlen von einem weiten Spektrum an Treibhausgasminderungsoptionen. Die Dissertation widmet sich zwei Hauptfragen: (1) Wie können technologische Innovationen in allgemeine Gleichgewichtsmodelle eingebettet werden? (2) Welche zusätzlichen und politikrelevanten Informationen lassen sich durch diese methodischen Erweiterungen gewinnen? Die Verwendung eines sogenannten Hybrid-Ansatzes, in dem neuartige Technologien für Stromerzeugung und Eisen- und Stahlherstellung in ein dynamisch multi-sektorales CGE Modell eingebettet werden, zeigt, dass technologiespezifische Effekte von großer Bedeutung sind für die ökonomische Analyse von Klimaschutzmaßnahmen, insbesondere die Effekte hinsichtlich von Technologiewechsel und dadurch bedingten Änderungen der Input- und Emissionsstrukturen. Darüber hinaus zeigt die Dissertation, dass Lerneffekte auf verschiedenen Stufen der Produktionskette abgebildet werden müssen: Für regenerative Energien, zum Beispiel, nicht nur bei der Anwendung von Stromerzeugungsanlagen, sondern ebenso auf der vorgelagerten Produktionsstufe bei der Herstellung dieser Anlagen. Die differenzierte Abbildung von Lerneffekten in Exportsektoren, wie zum Beispiel Windanlagen, verändert die Wirtschaftlichkeit und die Wettbewerbsfähigkeit und hat wichtige Implikationen für die ökonomische Analyse von Klimapolitik. / Energy technologies and innovation are considered to play a crucial role in climate change mitigation. Yet, the representation of technologies in energy-economy models, which are used extensively to analyze the economic, energy and environmental impacts of alternative energy and climate policies, is rather limited. This dissertation presents advanced techniques of including technological innovations in energy-economy computable general equilibrium (CGE) models. New methods are explored and applied for improving the realism of energy production and consumption in such top-down models. The dissertation addresses some of the main criticism of general equilibrium models in the field of energy and climate policy analysis: The lack of detailed sectoral and technical disaggregation, the restricted view on innovation and technological change, and the lack of extended greenhouse gas mitigation options. The dissertation reflects on the questions of (1) how to introduce innovation and technological change in a computable general equilibrium model as well as (2) what additional and policy relevant information is gained from using these methodologies. Employing a new hybrid approach of incorporating technology-specific information for electricity generation and iron and steel production in a dynamic multi-sector computable equilibrium model it can be concluded that technology-specific effects are crucial for the economic assessment of climate policy, in particular the effects relating to process shifts and fuel input structure. Additionally, the dissertation shows that learning-by-doing in renewable energy takes place in the renewable electricity sector but is equally important in upstream sectors that produce technologies, i.e. machinery and equipment, for renewable electricity generation. The differentiation of learning effects in export sectors, such as renewable energy technologies, matters for the economic assessment of climate policies because of effects on international competitiveness and economic output.

Diese Dissertation umfasst vier Essays, die einen Beitrag zur empirischen Literatur über die Determinanten der Veränderungen in der Beschäftigungs- und Lohnstruktur in Deutschland leisten. Im ersten Aufsatz wird der Zusammenhang zwischen technologischem Wandel und Wachstum von Beschäftigung am unteren Ende der Lohnverteilung untersucht. Eine ökonometrische Analyse zeigt, dass technologischer Wandel die Arbeitsnachfrage von routine-intensiven Berufen hin zu Berufen verschiebt, die niedrig entlohnte manuelle Tätigkeiten erfordern und sich nicht zur Substitution durch Informationstechnologien eignen. Damit trägt er zur Polarisierung der Beschäftigungsstrukturen bei. Der zweite Aufsatz untersucht die Rolle von technologischem Wandel in der Entstehung räumlicher Lohnungleichheiten. Es wird gezeigt, dass technologischer Wandel zu einem Zuwachs in der Entlohnung von nicht-routine kognitiven Tätigkeiten und zu einem Rückgang der Entlohnung für routine und nicht-routine manuelle Tätigkeiten führte und damit zur Vergrößerung der inter- und intra-regionalen Lohnungleichheit beitrug. Der dritte Aufsatz untersucht die Beschäftigungswirkung von Produktmarktderegulierung am Beispiel der Liberalisierung der Ladenschlussgesetze, wobei regionale Variation in der Gesetzgebung zur Identifikation des kausalen Effekts dient. Es wird gezeigt, dass die Beschäftigung im Einzelhandel durch die Deregulierung um etwa 19.000 vollzeitäquivalente Stellen zurückging. Dem zugrunde liegt ein signifikanter Rückgang an kleinen Unternehmen, die personalintensiver arbeiten als große Unternehmen. Im vierten Aufsatz werden die Auswirkungen von öffentlicher Beschäftigung auf die Beschäftigung im Privatsektor untersucht. Ergebnis ist, dass die Schaffung öffentlicher Beschäftigung erhebliche Verdrängungseffekte auf die Gesamtbeschäftigung im Privatsektor hat, wobei hauptsächlich der handelbare Sektor von Beschäftigungsverlusten betroffen ist. / This thesis consists of four essays that contribute to the empirical literature on the determinants of recent changes in the employment and wage structure in Germany. The first essay analyzes recent employment growth at the lower tail of the wage distribution and its relation to technological progress. An econometric analysis suggests that tech-nological progress has shifted the demand from routine intensive occupations towards low-paying service occupations that require non-routine manual tasks, which are difficult to be replaced by information technologies, thereby contributing to the polarization of the employment structure. The second essay explores the role of technological change in the evolution of spatial wage inequality. The results indicate technological change is one driver of wage inequality by increasing the compensation for non-routine cognitive tasks, and by decreasing the compensation for routine and non-routine manual tasks. The third essay exploits regional variation in the liberalization of shop-closing legislation in Germany to identify the causal impact of product market deregulation on employment outcomes in the retail sector. The results from the empirical analysis suggest that the deregulation had moderately negative effects on retail employment, leading to a loss of approximately 19,000 full-time equivalent jobs. The reason is that deregulation induced a change in the market structure by significantly decreasing the number of small retail stores which are relatively more personnel-intensive than larger formats. The fourth essay provides an empirical analysis of the impact of changes in public sector employment on employment in the private sector at the level of local labor markets. It shows that expansions in public employment can be associated with a sizeable crowding out effect on private sector employment. Moreover, the results indicate that employment losses are concentrated in the tradable sector.