Ecosystem resilience as an economic insurance

Ökosystemresilienz als Ökonomische Versicherung

  • In my dissertation I explore conceptual and economic aspects of resilience, i.e. a system’s ability to maintain its basic functions and controls under disturbances. I provide methodological considerations on the conceptual level and general insights derived from stylized ecological-economic models. In doing so, I demonstrate how to frame resilience so as to economically evaluate and investigate it as an important property of ecological-economic systems. Is conceptual vagueness an asset or a liability? In chapter 1 I address this question by weighing arguments from philosophy of science and applying them to the concept of resilience. I first sketch the wide spectrum of resilience concepts that ranges from concise concepts to the vague perspective of “resilience thinking”. Subsequently, I set out the methodological arguments in favor and against conceptual vagueness. While traditional philosophy of science emphasizes precision and conceptual clarity as precondition for empirical science, alternative views highlight vagueness as fuel for creative and pragmatic problem-solving. Reviewing this discussion, I argue that a trade-off between vagueness and precision exists, which is to be solved differently depending on the research context. In some contexts research benefits from conceptual vagueness while in others it depends on precision. Assessing the specific example of “resilience thinking” in detail, I propose a restructuring of the conceptual framework which explicitly distinguishes descriptive and normative knowledge. Chapter 2 investigates the common assumption that the optimization problem within a simple selfprotection problem (spp) is convex. It is shown that the condition given in the literature to legitimate this assumption may have implausible consequences. Via a simple functional specification we analyze the (non-)convexity of the spp more thoroughly and find that for reasonable parameter values strict convexity may not be justified. In particular, we demonstrate numerically that full self-protection is often optimal. Neglecting these boundary solutions and analyzing only the comparative statics of interior maxima may entail misleading policy implications such as underinvestment in self-protection. Thus, we highlight the relevance of full self-protection as a policy option even for non-extreme losses. Chapter 3 starts from the observation that ecosystem resilience is often interpreted as insurance: by decreasing the probability of future drops in the provision of ecosystem services, resilience insures risk-averse ecosystem users against potential welfare losses. Using a general and stringent definition of “insurance” and a simple ecological-economic model, we derive the economic insurance value of ecosystem resilience and study how it depends on ecosystem properties, economic context, and the ecosystem user’s risk preferences. We show that (i) the insurance value of resilience is negative (positive) for low (high) levels of resilience, (ii) it increases with the level of resilience, and (iii) it is one additive component of the total economic value of resilience. Chapter 4 performs a model analysis to study the origins of limited resilience in coupled ecologicaleconomic systems. We demonstrate that under open access to ecosystems for profit-maximizing harvesting forms, the resilience properties of the system are essentially determined by consumer preferences for ecosystem services. In particular, we show that complementarity and relative importance of ecosystem services in consumption may significantly decrease the resilience of (almost) any given state of the system. We conclude that the role of consumer preferences and management institutions is not just to facilitate adaptation to, or transformation of, some natural dynamics of ecosystems. Rather, consumer preferences and management institutions are themselves important determinants of the fundamental dynamic characteristics of coupled ecological-economic systems, such as limited resilience. Chapter 5 describes how real option techniques and resilience thinking can be integrated to better understand and inform decision making around environmental risks within complex systems. Resilience thinking offers a promising framework for framing environmental risks posed through the non-linear responses of complex systems to natural and human-induced disturbance pressures. Real options techniques offer the potential to directly model such systems including consideration of the prospect that the passage of time opens new options while closing others. Examples are provided which illustrate the potential for integrated resilience and real options approaches to contribute to understanding and managing environmental risk.
  • In meiner Dissertation untersuche ich konzeptionelle und ökonomische Aspekte der Resilienz von Ökosystemen, also der Widerstandsfähigkeit von Systemen gegenüber exogenen Störungen. Hierbei stütze ich mich auf wissenschaftstheoretische Argumentation und ökologisch-ökonomische Modellierung. Ich zeige wie Resilienz als wichtige systemische Eigenschaft ökonomisch untersucht und bewertet werden kann. Kapitel 1 geht der Frage nach ob konzeptionelle Vagheit in der Wissenschaft vorteilhaft oder problematisch ist. Hierzu wäge ich die in der Wissenschaftstheorie vorgebrachten Argumente pro und contra Vagheit ab und wende sie auf das Konzept der Resilienz an. Während die traditionelle Wissenschaftstheorie Präzision zur Bedingung guter Forschung erhebt, gestehen alternative Ansätze auch konzeptioneller Vagheit Vorteile zu. Ich argumentiere, dass es keine objektiv gültige Lösung des Zielkonflikts zwischen Präzision und Vagheit gibt und spreche mich für einen kontextabhängigen Grad an Vagheit aus. Kapitel 2 untersucht inwieweit die in der Ökonomie gängige Annahme, dass das „self-protection“ Problem konvex ist, gerechtfertigt werden kann. Tatsächlich zieht die zentrale, formal notwendige Bedingung zur Stützung der Konvexitätsannahme unplausible Konsequenzen nach sich. Mithilfe üblicher Spezifikationen wird das „self-protection“ Problem analysiert. Selbst für standardmäßige Parameterwerte ist es nicht notwendigerweise konvex. Insbesondere ergeben numerische Simulationen, dass voller Selbstschutz oft die optimale Lösung des Problems darstellt. Darüberhinaus kann die Vernachlässigung solcher Randlösungen zu falscher Interpretation der komparativen Statik von inneren Maxima führen. Kapitel 3 beschäftigt sich mit dem Versicherungswert von Ökosystemresilienz. Indem Resilienz die Wahrscheinlichkeit zukünftiger Verluste an Ökosystemdienstleistungen reduziert, versichert Resilienz Menschen gegen Wohlfahrtsverlust. Mithilfe einer allgemeinen und stringenten Definition von Versicherung als „Reduzierung von Einkommensunsicherheit“ wird der Versicherungswert von Resilienz in einem ökologisch-ökonomischen Modell ermittelt. Es wird gezeigt, dass der Versicherungswert (i) bei niedrigem Level von Resilienz negativ und bei hohem Level von Resilienz positiv ist, (ii) mit zunehmender Resilienz ansteigt und (iii) ein additiver Teil des gesamten ökonomischen Werts von Resilienz ist. Kapitel 4 untersucht anhand eines ökologisch-ökonomischen Modells die Ursprünge von nichtlinearer Dynamik. Unter „open access“-Ressourcenernte werden die Resilienzeigenschaften des Systems durch die Präferenzen der Konsumenten für Ökosystemdienstleistungen bestimmt. Mit zunehmender Komplementarität der Ökosystemdienstleistungen im Konsum und zunehmender relativer Wichtigkeit für das Gesamtwohlbefinden der Konsumenten nimmt die Stabilität des Systems ab. Somit beschränkt sich die Rolle von Konsumenten und menschlichen Institutionen nicht nur auf die Anpassung an vorgegebene ökologische Dynamik. Vielmehr bestimmen Konsumenten und Institutionen selbst die grundlegenden dynamischen Eigenschaften eines gekoppelten ökologisch-ökonomischen Systems. Kapitel 5 beschreibt wie „real options“ Techniken und „resilience thinking“ beim Management von Umweltrisiken in komplexen Systemen hilfreich sein können. In den Finanzwissenschaften werden Techniken zur Optionsbewertung bei der Entscheidungsfindung unter Unsicherheit angewendet. Das Konzept der Resilienz ist zur Darstellung von systemischen Risiken geeignet. Eine Kombination von „real options“ Techniken und dem Resilienz-Konzept ist somit ein vielversprechender Weg Umweltrisiken darzustellen und zu bewerten.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Author:Sebastian Strunz
Advisor:Stefan Baumgärtner (Prof. Dr.)
Document Type:Doctoral Thesis
Year of Completion:2011
Date of Publication (online):2012/01/11
Publishing Institution:Leuphana Universität Lüneburg
Granting Institution:Leuphana Universität Lüneburg, Fak 2 - Wirtschaft und Gesellschaft (alt)
Date of final exam:2011/12/09
Release Date:2012/01/11
Tag:conceptual vagueness; insurance value; resilience; self-protection
GND Keyword:Widerstandsfähigkeit; Versicherungswert; Vagheit; Selbstschutz
Institutes:Fak 3 - Umwelt und Technik (alt) / Nachhaltigkeitsmgmt./-ökologie
Dewey Decimal Classification:3 Sozialwissenschaften / 33 Wirtschaft / 330 Wirtschaft