SHELScape

Naturkatastrophen können großräumige Schocks auslösen, die sozioökonomische Systeme über zwei zentrale Kanäle beeinträchtigen. Auf der Angebotsseite führen lokal begrenzte Produktionsausfälle, etwa die Zerstörung landwirtschaftlicher Erzeugnisse oder Schäden an kritischer Infrastruktur, zu Handelsstörungen, Engpässen und steigenden Preisen. Auf der Nachfrageseite reagieren Haushalte, die plötzlich Einkommens- und Beschäftigungsverluste erleiden, häufig mit Konsumanpassungen, räumlicher Verlagerung oder Migration. Wie jüngste Arbeiten zu Multi-Layer-Verhaltensnetzwerken zeigen, interagieren und koevolvieren diese Angebots- und Nachfragemechanismen und können den initialen Schock verstärken und über Handels- und Migrationsverflechtungen in nicht betroffene Regionen übertragen.

Im Anschluss an eine Katastrophe entstehen durch diese Wechselwirkungen häufig starke negative Rückkopplungseffekte und nichtlineare Übergänge, insbesondere wenn kritische wirtschaftliche Schwellenwerte überschritten werden. Sinkt etwa das Haushaltseinkommen unter ein Mindestkonsumniveau, greifen betroffene Haushalte zu Bewältigungsstrategien wie dem Aufzehren von Ersparnissen oder Vorräten, dem Verkauf von Vermögenswerten, der Aufnahme von Krediten oder Migration, um gravierende Verwundbarkeit zu vermeiden. Solche Verhaltensanpassungen können deutliche Auswirkungen auf Arbeits- und Gütermärkte haben, sowohl in den betroffenen Regionen als auch in den Aufnahmeregionen, in denen plötzliche Bevölkerungszuwächse Löhne, Preise und lokale Nachfrage verändern. Unternehmen reagieren ihrerseits auf sich wandelnde Marktbedingungen, indem sie Produktionsentscheidungen anpassen, Lieferketten neu ausrichten oder neue Absatzmärkte bedient. Diese simultanen Anpassungen über verschiedene Netzwerkschichten hinweg tragen zu komplexen Kaskadeneffekten bei, die so lange andauern, bis das System ein neues Gleichgewicht erreicht. Während direkte Auswirkungen von Naturkatastrophen gut dokumentiert sind, bleiben die indirekten, räumlich verteilten und oftmals zyklischen Effekte bislang unzureichend verstanden und bedürfen vertiefter Forschung.

Um diese komplexen Dynamiken zu untersuchen, integriert das räumlich explizite, mehrschichtige agentenbasierte Modell (ABM) SHELScape das Verhalten auf der Angebots- und Nachfrageseite in einem einheitlichen analytischen Rahmen. Aufbauend auf jüngsten Fortschritten der Multi-Layer-Netzwerkmodellierung stellt der Ansatz die Volkswirtschaft als ein System miteinander verbundener Standorte dar, die gleichzeitig über Produktions- und Handelsnetzwerke sowie über Haushalts- und Migrationsnetzwerke verknüpft sind. Die Agenten, sowohl Unternehmen als auch Haushalte, treffen Entscheidungen zu Produktion, Handel, Arbeitsangebot und Migration auf Grundlage empirisch fundierter Verhaltensregeln und relativer Marktindikatoren. Diese Struktur bildet die Koevolution mikroökonomischer Entscheidungen über verschiedene Netzwerkschichten hinweg ab und ermöglicht es, nachzuvollziehen, wie lokale Schocks sich über gekoppelte wirtschaftliche, demografische und räumliche Kanäle ausbreiten.

Durch die Simulation solcher adaptiven Reaktionen legt das Modell emergente Dynamiken offen, darunter zyklische Verwundbarkeitsmuster, unterschiedliche Anpassungsgeschwindigkeiten in dicht bzw. dünn vernetzten Regionen und die Entstehung von Verwundbarkeitshotspots. Diese Muster entstehen, weil die miteinander verbundenen Schichten Preis- und Lohnsignale räumlich ungleich übertragen und so sowohl verstärkende als auch ausgleichende Mechanismen erzeugen, die die Erholungsdynamik prägen. Das Modell macht sichtbar, wo und wie Marktverzerrungen, Engpässe und Verteilungseffekte während des Übergangs vom initialen Schock zum neuen Gleichgewicht entstehen.

Dieser Rahmen bietet damit eine fundierte Grundlage für die Entwicklung gezielter und wirksamer wirtschafts- und sozialpolitischer Maßnahmen. Durch die explizite Berücksichtigung von Rückkopplungsschleifen, Verhaltensschwellen und Multi-Layer-Netzwerkinteraktionen zeigt das Modell Bedingungen auf, unter denen lokale Schocks zu systemweiten sozioökonomischen Belastungen eskalieren können, und liefert damit zentrale Erkenntnisse für Katastrophenrisikominderung, Resilienzplanung und die strategische Allokation knapper Ressourcen.