A mathematical programming approach to model the impacts of sectoral interventions on sustainable development in rural sub-Saharan Africa

verfasst von

Steven Gronau

betreut von

Ulrike Grote

Abstract

Unterernährung, Armut und die nicht nachhaltige Ausbeutung natürlicher Ressourcen sind schwerwiegende Probleme in Subsahara-Afrika. Überfischung und Entwaldung schädigen nicht nur die Ökosysteme, sondern gefährden auch die Existenzgrundlage der ländlichen Wirtschaftsräume. Die Förderung von Naturtourismus, Aquakultur und Bioenergieproduktion aus Papyrusbriketts stellen Möglichkeiten zur Verbesserung dar. Co-Management gewinnt immer stärker an Bedeutung in Subsahara-Afrika, um Entwicklungspläne zu erstellen und umzusetzen. Es soll einen Rahmen schaffen, in dem Regierungen eng mit den wichtigsten Interessengruppen in dörflichen Gemeinden zusammenarbeiten, allerdings häufig mit begrenztem Erfolg. Namibia und Sambia werden in dieser Arbeit als Fallstudien verwendet, da trotz Co-Management Unterernährung, Armut und eine starke Ausbeutung der natürlichen Ressourcen offensichtliche Herausforderungen darstellen. Ein Modellierungsansatz kann die Auswirkungen verschiedener Politik- (oder Entwicklungs-)Programme ex-ante bewerten, um Handlungsempfehlungen abzuleiten. Quantitative Ansätze, wie die computergestützte mathematische Programmierung, bieten daher ein wichtiges Instrument zur Unterstützung der Politikplanung und Erarbeitung von Entwicklungsmöglichkeiten, da Simulationen auf die Realisierbarkeit und wahrscheinliche Akzeptanz von Politk- (oder Entwicklungs-)Programmen hinweisen können. Es besteht folglich ein hohes Interesse an computergestützten Modellen, um die Erstellung von Entwicklungs- und Managementplänen zu unterstützen. Die Literatur verweist zudem auf Forschungsbedarf für Naturtourismus, Aquakultur und Papyrusbriketts als Bioenergie in Subsahara-Afrika. Dieser Bedarf wird im Rahmen der Arbeit durch die Entwicklung computergestützter mathematischer Programmierungsmodelle adressiert. Vor diesem Hintergrund ist das übergeordnete Ziel dieser Arbeit, computergestützte mathematische Programmierungsmodelle zu entwickeln, um die Auswirkungen verschiedener Entwicklungsmöglichkeiten auf ländliche Ökonomien und die natürlichen Ressourcen in Subsahara-Afrika zu untersuchen. Als mögliche (Management-)Option wird der Naturtourismus und die Aquakultur am Beispiel Namibias und die Papyrusbrikettierung am Beispiel Sambias hervorgehoben. Im Einzelnen werden die folgenden Forschungsfragen aufgeworfen: (1) Verbessert der Naturtourismus die lokalen Lebensgrundlagen? (2) Hat der Naturtourismus das Potenzial, die Überfischung zu reduzieren? (3) Verbessert Aquakultur die lokalen Lebensgrundlagen? (4) Hat Aquakultur das Potenzial, die lokale Überfischung zu reduzieren? (5) Verbessert die Papyrusernte und -verarbeitung die lokalen Lebensgrundlagen? (6) Hat die Papyrusernte und -verarbeitung das Potenzial, den Druck auf die lokalen Waldressourcen zu reduzieren? Kapitel 2 untersucht die Auswirkungen des Naturtourismus auf die ländliche Entwicklung und den Naturschutz in Namibias Sambesi Region. Co-mangement und Naturtourismus gehen oft Hand in Hand, um den Naturerhalt und die ökonomische Entwicklung in Subsahara-Afrika zu fördern. Inwiefern sich diese beiden Strategien ergänzen, wird jedoch in der Literatur kontrovers diskutiert. Es wurde ein mathematisches Optimierungsmodell entwickelt, welches die Wirtschaft einer ländlichen Fallstudienregion repräsentiert und die Zielkonflikte zwischen Naturschutz und Entwicklungszielen untersucht. Die Datenbasis des Modells stellen Umfragedaten von 200 Haushalten aus dem Jahr 2012 dar. Es wurden zwei unterschiedliche Modellierungsszenarien entworfen. Die Ergebnisse zeigen, dass in dem Szenario der uneingeschränkten Ressourcenextraktion die lokalen Gemeinden hauptsächlich von der Fischerei und der Nutzung von Waldprodukten profitieren. Das derzeitige Problem der Überfischung wird aufgezeigt und würde durch das Fehlen des Angeltourismus noch weiter verschärft werden. Zudem zeigt die Simulation das Fehlen wichtiger Makro- und Mikronährstoffe in der täglichen Ernährung. Im Vergleich zu dieser, den Status quo repräsentierenden Modellierung zeigt das Szenario des sozialen Optimums, welches nachhaltig bewirtschaftete Fischbestände und eine angemessene Ernährung der Gemeindebewohner beinhaltet, dass die Haushalte der Gemeinde ihre landwirtschaftliche Diversifizierung erhöhen und ihre Lebensgrundlagen zugunsten von Tourismusbeschäftigungen verlagern. Solange geeignete Ernährungssubstitute für Fische zur Verfügung stehen, kann die allgemeine Wohlfahrt aufrechterhalten werden. Die Modellergebnisse zeigen die hohe Zahlungsbereitschaft für Fische von Angeltouristen im Vergleich zu lokalen Konsumenten. Aufgedeckte Marginalwerte liefern Informationen für die Entwicklung nachhaltiger regionaler Managementpläne und Richtwerte für Entwicklungsmaßnahmen. Naturtourismus hat somit das Potenzial, die Lebensgrundlagen zu verbessern und die Überfischung zu stoppen. Kapitel 3 behandelt die Auswirkungen der Entwicklung der Aquakultur auf die Fischbestände und Lebensgrundlagen im ländlichen Namibia. Aquakultur ist allgemein als eine Möglichkeit bekannt, Unterernährung und Armut zu reduzieren. Bisher hat sich die Forschung bezüglich dieses Themas hauptsächlich auf Asien konzentriert und die wenigen verfügbaren Studien aus Subsahara-Afrika sind überwiegend Ex-post-Teilanalysen. Daher wurde ein ländliches Gleichgewichtsmodell entwickelt, welches untersucht, ob Aquakultur die lokalen Lebensgrundlagen verbessert und gleichzeitig das Potenzial hat, der lokalen Überfischung entgegenzuwirken. Das Modell wird auf eine ländliche Fallstudienregion in der Sambesi Region Namibias angewendet, die von Unterernährung, Armut und Überfischung gekennzeichnet ist. Für die Analyse wird der Datensatz einer Sozialrechnungsmatrix aus dem Jahr 2012 verwendet. Das ländliche Gleichgewichtsmodell zeigt, dass Aquakultur eine realisierbare Aktivität zur Verbesserung des Einkommens und des Nutzens der Haushalte durch Arbeitsreallokationen ist. Darüber hinaus kann die Aquakultur der Unterernährung durch erhöhten Fischkonsum entgegenwirken. Höhere Opportunitätskosten führen dazu, dass Haushalte die Fischerei verlassen und zur Aquakultur wechseln. Diese Substitutionseffekte bieten die Möglichkeit, den Druck auf die lokalen Süßwasserfischbestände zu verringern. Die Ergebnisse prognostizieren zudem, dass der Preis für Fisch aus der Aquakultur unter dem regionalen Marktpreis liegt und somit für einkommensschwache Haushalte bezahlbar ist. Der Subsistenzfischfang übersteigt jedoch noch immer die Nachhaltigkeitsgrenze und die Simulation einer strengen Fischschutzpolitik führt zu sinkenden Einkommen und zunehmender Entwaldung. Politische Entscheidungsträger können diese Resultate nutzen, um Förderprogramme für Aquakultur in ländlichen Gebieten einzuführen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass bei diesen Maßnahmen insbesondere die ärmsten Haushalte, die am stärksten von der Fischerei abhängig sind, berücksichtigt werden sollten. Abgeleitete Opportunitätskosten geben Aufschluss über Zahlungen, die notwendig sind, um politische Interventionen für verschiedene Haushaltsgruppen akzeptabel zu gestalten. Kapitel 4 analysiert die Auswirkungen der Einführung eines Papyrusbrikettbetriebes im ländlichen Sambia. Papyrus wird zunehmend als eine alternative Bioenergiequelle vorgeschlagen, um den Druck auf die Waldökosysteme zu verringern. Es gibt jedoch nur wenige Studien über die Wirtschaftlichkeit von Papyrus-Feuchtgebieten und den Nutzen für die lokale Bevölkerung. Es wurde ein ländliches Gleichgewichtsmodell entwickelt, um zu untersuchen, ob die Ernte und Verarbeitung von Papyrus das Potenzial hat, die lokalen Lebensgrundlagen zu verbessern und gleichzeitig dem Druck auf die lokalen Waldressourcen entgegenzuwirken. Das Modell wird auf ein Dorf im Norden Sambias angewendet, wo die Ausbeutung der Wälder zur Energiegewinnung aus Feuerholz und Holzkohle ein schwerwiegendes Problem darstellt. Die Analyse verwendet eine Sozialrechnungsmatrix, die auf Erhebungsdaten von 105 Haushalten aus dem Jahr 2015 basiert. Die Modellergebnisse zeigen, dass Papyrusbriketts ein möglicher alternativer Biokraftstoff sind und dass diese Technologie der Papyrusbrikettierung das Einkommen und den Nutzen der Haushalte durch Arbeitsreallokationen verbessert. Höhere Opportunitätskosten führen dazu, dass die Haushalte von der Feuerholzgewinnung und Holzkohleproduktion auf die Papyrusernte und -verarbeitung zur Erzeugung von Bioenergie wechseln. Die aufgedeckten gruppenspezifischen Opportunitätskosten der Gleichgewichtsanalyse stellen einen Anreiz für Haushalte dar, die Entwaldung zu stoppen. Der Austausch von Energie aus Feuerholz und Holzkohle durch Papyrusbriketts führt zu Substitutionseffekten zwischen Waldfläche und Feuchtgebiet und entlastet damit die lokalen Waldressourcen. Um Papyrus als alternative Biokraftstoffquelle zu erhalten, sind jedoch nachhaltige Erntemethoden erforderlich. Der Gleichgewichtsansatz ermöglicht eine gesamtwirtschaftliche Ex-ante-Analyse auf Dorfebene und kann Managemententscheidungen unterstützen, um den Erfolg von Papyrus-Bioenergie-Interventionen sicherzustellen. Annex A beinhaltet ein Benutzerhandbuch für den Bau einer Sozialrechnungsmatrix einer ländlichen Ökonomie. Die Anwendung dieser Methodik ist auf nationaler Ebene bereits etabliert. Die Vorgehensweise zur Erstellung nationaler Sozialrechnungsmatrizen ist in der Literatur ausführlich dokumentiert. Sie kann aber auch für kleinere Ökonomien, wie ein Dorf, entwickelt werden. Studien, die sich mit dörflichen Sozialrechnungsmatrizen beschäftigen, sind selten. Zudem gibt es kaum Richtlinien zur Gestaltung. Um diese Lücke zu schließen, werden theoretische Grundlagen und Datenanforderungen diskutiert; eine hypothetische dörfliche Sozialrechnungsmatrix wird mit Hilfe numerischer Beispiele konstruiert. Anschließend wird eine Sozialrechnungsmatrix einer realen Dorf-Fallstudie aus Sambia analysiert. Es wird aufgezeigt, wie makroökonomische Indikatoren berechnet und mikroökonomische Informationen ermittelt werden können. Darüber hinaus wird erläutert, inwiefern eine dörfliche Sozialrechnungsmatrix die Datenbasis für wissenschaftliche Modellierungsansätze wie Optimierungs- und Gleichgewichtsmodelle bietet. Dörfliche Sozialrechnungsmatrizen sind somit ein nützliches Managementinstrument und unterstützen die Politikplanung auf lokaler und regionaler Ebene.

Organisationseinheit(en)

Institut für Umweltökonomik und Welthandel

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

18

Publikationsdatum

2019

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Ziele für nachhaltige Entwicklung

SDG 2 – Kein Hunger, SDG 8 – Anständige Arbeitsbedingungen und wirtschaftliches Wachstum, SDG 15 – Lebensraum Land

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/4437 (Zugang: Offen)