An integrated assessment framework for sustainable development: System Dynamics and its capacity for methodological integration

Abstract

Ideen til denne oppgaven oppsto fra behovet for å håndtere og redusere kompleksiteten som ligger i politikkplanlegging for bærekraftig utvikling. Hovedmålet er å generere skreddersydd, handlingsvennlig informasjon for beslutningstakere, redusere usikkerheten rundt politiske beslutninger og muliggjøre mer detaljert innsikt i de systemiske virkningene av både handling og passivitet. Denne innsatsen har resultert i utviklingen av et integrert vurderingsrammeverk som bruker systemdynamikk og geografiske informasjonssystemer som kjernemetodikk. Målet er å berike litteraturen om informasjonsvitenskap og beslutningsteori, ved å presentere metodikk og praktiske anvendelser.

I løpet av de siste tiårene har globalisering og teknologiske fremskritt gjort samspillet mellom sosioøkonomiske og miljømessige systemer stadig mer intrikat, og dermed forsterket usikkerheten knyttet til utviklingsplanlegging. Samtidig har økende anerkjennelse av klimaendringenes virkninger drevet etterspørselen etter mer bærekraftige, fremtidssikre strategier. Denne trenden krever nye metoder, teknikker og verktøy som er i stand til å vurdere de systemiske virkningene av både handling og passivitet. Tradisjonelle verktøy for politikkplanlegging har ofte blitt utviklet innenfor spesifikke vitenskapelige disipliner, noe som har resultert i svært spesialiserte sektortilnærminger. Selv om disse verktøyene er verdifulle for sektorspesifikk analyse, kommer de til kort i tverrsektoriell, systemisk planlegging som kreves for dagens komplekse utfordringer.

For å løse dette gapet presenterer denne oppgaven et integrert vurderingsrammeverk som gjør det mulig å møte følgende fire nøkkelkrav som et beslutningsstøttesystem bør møte: (i) det bør være gjennomsiktig, (ii) det bør være skreddersydd til spesifikke behov og etterspørsel, (iii) prosessen med opprettelsen bør involvere interessenter og gi rom for samskaping, og (iv) den bør være tverrsektoriell snarere enn tematisk. Rammeverket fokuserer på å involvere interessenter, og sikre at den mest adekvate modelleringsarkitekturen bestemmes for analysen og tilpasningen av det resulterende beslutningsstøttesystemet til konteksten av dets applikasjon. Det er en mengde politiske spørsmål, analysen av disse krever ulike vurderingsmetoder og spesifikke verktøy for å gi informasjonen som kreves for å ta informerte beslutninger. Rammeverket beskrevet i denne oppgaven åpner for integrert bruk av flere modeller, hvor System Dynamics fungerer som plattformen der integrasjonen finner sted. Dette betyr at disse metodene og verktøyene er tilpasset for å sikre at relevante indikatorer dekkes i dybden og at informasjonen som genereres er integrert i ett samlende analyserammeverk. Dette gjør det mulig å utnytte styrkene til sektorverktøy samtidig som det muliggjør analyse av virkninger på tvers av sektorer og aktører.

En kjernevekt i dette rammeverket ligger i å inkludere romlige og klimadimensjoner. Landskap, økosystemer og landdekke gir viktige økosystemtjenester som er kritiske for den sosioøkonomiske sfæren. Gitt at de fleste utviklingsstrategier involverer landskapstransformasjon, er det viktig å forstå hvordan disse endringene påvirker leveringen av viktige økosystemtjenester. Samtidig er det stadig viktigere å analysere klimasårbarheter og utvikle tilpasningstiltak som øker systemisk motstandskraft. Ved å integrere både romlige og klimapåvirkninger gir rammeverket et sammenhengende syn på nøkkelfaktorene som må ivaretas for å sikre bærekraften til utviklingsstrategier.

The idea for this thesis arose from the need to manage and reduce the complexity inherent in policy planning for sustainable development. The primary objective is to generate tailored, actionable information for decision-makers, reducing the uncertainty surrounding policy decisions and enabling more granular insights into the systemic impacts of both action and inaction. This effort has resulted in the development of an integrated assessment framework that uses system dynamics and geographic information systems as core methodologies. The aim is to enrich the body of literature on information science and decision theory, by presenting the methodology and practical applications.

Over the past decades, globalization and technological advances have made the interaction between socioeconomic and environmental systems increasingly intricate, thereby amplifying the uncertainty involved in development planning. At the same time, growing recognition of climate change’s impacts has driven the demand for more sustainable, future-proof strategies. This trend calls for new methods, techniques, and tools capable of assessing the systemic impacts of both action and inaction. Traditional tools for policy planning have often been developed within specific scientific disciplines, resulting in highly specialized sectoral approaches. While these tools are valuable for sector-specific analysis, they fall short in cross-sectoral, systemic planning required for today’s complex challenges.

To address this gap, this thesis presents an integrated assessment framework that allows to address the following four key demands that a decision support system should address: (i) it should be transparent, (ii) it should be tailored to specific needs and demand, (iii) the process of its creation should involve stakeholders and allow for co-creation, and (iv) it should be cross-sectoral rather than thematic. The framework focuses on involving stakeholders, ensuring that the most adequate modeling architecture is determined for the analysis and the customization of the resulting decision support system to the context of its application. There are a multitude of policy questions, the analysis of which requires different assessment methodologies and specific tools to provide the information required to make informed decisions. The framework described in this thesis allows for the integrated use of multiple models, whereby System Dynamics serves as platform on which the integration takes place. This means that those methods and tools are customized to ensure that relevant indicators are covered in-depth and that the information generated is integrated into one unifying analysis framework. This allows to capitalize on the strengths of sectoral tools while enabling the analysis of impacts across sectors and actors.

A core emphasis of this framework lies in incorporating spatial and climate dimensions. Landscapes, ecosystems, and land cover provide essential ecosystem services that are critical to the socio-economic sphere. Given that most development strategies involve landscape transformation, it is vital to understand how these changes impact the provision of essential ecosystem services. At the same time, it is increasingly important to analyze climate vulnerabilities and develop adaptation measures that enhance systemic resilience. By integrating both spatial and climate impacts, the framework provides a coherent view of the key factors that must be addressed to ensure the sustainability of development strategies.