Μεθοδολογία συμπεριληπτικής ολοκληρωμένης αποτίμησης πολιτικών απανθρακοποίησης, υπό το πρίσμα συστημικών αναταραχών, κλιματικής χρηματοδότησης και ισονομίας

Abstract

Under the Paris Agreement, countries are required to design and implement progressively stronger climate policies through successive Nationally Determined Contributions (NDCs), yet both current policies and the first rounds of NDCs remain insufficient to meet the Agreement’s temperature objectives. This ambition gap—together with the expectation of more stringent post-2030 commitments—places unprecedented weight on climate – economy modelling to support credible policy packages spanning technology, markets, institutions, and social change. Integrated assessment models (IAMs) have become central to this evidence base, but their practical value is often constrained by persistent legitimacy and usability challenges: stakeholders are rarely embedded in scenario processes in ways that build trust and ownership, and demand-side behaviour and broader sustainability objectives are still commonly treated as external narratives rather than core drivers. Recent disruptions, notably COVID-19, the energy crisis, and the emissions shifts associated with societal and economic shocks, further underscore that durable mitigation depends on the co-evolution of structural, behavioural, and policy change—making it imperative that model-based analysis be transparent, socially grounded, robust under uncertainty, and actionable. Building on this premise, the dissertation develops and demonstrates an integrated framework for producing climate – policy evidence that is legitimate, transparent, robust, and decision-relevant, with IAMs as a central analytical backbone. It argues that credibility is not secured by technical sophistication alone, but by a coherent methodological chain that aligns modelling with policy needs, makes assumptions and workflows traceable and reusable, stress-tests insights across models and scales within real policy architectures, expands modelling to include disruptions, finance, equity, and sustainability trade-offs that shape feasibility, and translates results into clear, actionable explanations and a future research agenda. The framework is organised into five intertwined pillars: Listening, Exchanging, Modelling, Expanding, and Explaining.First, the “Listening” pillar institutionalises co-creation as a formal element of scenario analysis. The dissertation designs a structured mechanism for iterative two-way engagement between modelling teams and stakeholders, through which priorities and constraints are translated into research questions, scenario narratives, and technical assumptions, strengthening trust and a sense of “ownership” of the results. This pillar is complemented by expert co-design tools such as Fuzzy Cognitive Maps (FCMs) and an open-source web-based FCM software application that supports Monte Carlo uncertainty analysis. Together, these elements serve as a practical bridge from consultation and experiential knowledge to quantitative scenario analysis, especially when available quantitative data are limited.Second, within the “Exchanging” pillar, an operational protocol of open and reusable practices is proposed (harmonised definitions, documentation, data management, interoperability) to address transparency and comparability gaps that often weaken the policy usefulness of IAMs. This protocol combines: (i) harmonised definitions and inputs to ensure comparability; (ii) data management consistent with the FAIR principles, technical documentation, and—where feasible—open-source code to enable traceability and reuse; and (iii) shared protocols for model linking, to ensure conceptual and temporal consistency in coupled modelling systems. In addition, best practice in model coupling is advanced by making explicit the technical and conceptual choices, i.e., variable definitions, spatial–temporal resolution, depth of coupling, that decisively shape the interpretation of results, and by developing a practical “checklist” to support well-documented decisions when linking climate–economy models. Third, the “Modelling” pillar demonstrates how these foundations can be applied in analyses across multiple scales and economic sectors, linking climate–economy models and leveraging ensembles of approaches to make conclusions more robust and policy-relevant. The dissertation makes a substantive contribution to the EU climate-policy literature by filling a critical gap in the assessment of the Fit-for-55 package in relation to the targets of updated National Energy and Climate Plans (NECPs), through analysis at the Member State level and with a detailed representation of the electricity sector. It develops a global database of COVID-19 recovery packages and translates them into explicit inputs across multiple IAMs, showing that recovery funding can accelerate decarbonisation in key sectors, but is insufficient to sustain a Paris-consistent pathway without complementary structural reforms. In the context of the European energy crisis after 2022, an expert-based FCM analysis is combined with quantitative IAM studies, first within a single IAM and subsequently across a model ensemble, to examine policies that jointly address mitigation, affordability, and electricity-system reliability, as well as disruptions in Russian natural gas supply through the simulation of alternative strategies for its full replacement. Finally, constraints on critical low-emission technologies, arising from geopolitics, supply chains, or social acceptance, are examined, showing how they can increase costs, reinforce dependence on fossil fuels, and jeopardize 2050 targets. Particular emphasis is placed on the “Expanding” pillar, which constitutes the dissertation’s fourth pillar, aiming to capture drivers of real-world feasibility that often remain underrepresented, such as disruptions, the Sustainable Development Goals (SDGs), finance, distributional impacts, and climate justice. The Disruptive Event-Resilient Pathways (DERP) framework is introduced to move beyond “smooth transition” assumptions by mapping pathways along mitigation ambition and technoeconomic resilience, and by subjecting strategies to “stress tests” under disruptions. Results show that socioeconomic resilience is a prerequisite for cost-effective deep decarbonization; that narrow reliance on a single technological solution creates hidden vulnerabilities and delays structural change; and that diversified strategies can offset disruption risks at negligible additional cost. At the same time, by combining IAMs with multi-objective optimisation algorithms, a framework is developed that explicitly incorporates performance on SDG indicators and maps the corresponding Pareto frontiers, revealing critical trade-offs by sector (energy, land use, industry, transport, buildings) and ambition level (1.5–2°C). Financial “realism” is incorporated by exploring trajectories of the cost of capital by region and technology and through a “corrective justice” policy that recycles a windfall-profit tax to support risk-reduction for regions facing higher costs of capital, illustrating how financial conditions transform investments and emissions. Equity is assessed by linking a European IAM with a high-resolution distributional tool, showing that EU carbon pricing can be cost-effective yet regressive, whereas nationally tailored policy mixes reduce regressivity; intersecting dimensions such as gender and the urban–rural divide further shape vulnerability. Finally, climate finance is analysed through the lens of accounting boundaries, geographic allocation, and governance incentives, revealing a portfolio of global flows oriented toward mitigation and geographically concentrated, weak alignment with countries’ economic capacity, and patterns consistent with intermediation incentives that favour bank-financed debt over grants and adaptation actions. The fifth “Explaining” pillar synthesises the dissertation’s contributions and conclusions and proposes a forward-looking research agenda. Explanation is treated as a methodological requirement: assumptions must be traceable, uncertainties communicable, and trade-offs explicit, in order to support informed and legitimate decision-making. The dissertation concludes with priorities for advancing policy support through IAMs, including deeper integration of financial-system behaviour, stronger representation of sociopolitical feasibility, richer treatment of risks and disruptions, and the development of model openness tools that enable a cumulative, trustworthy science of mitigation scenarios. Overall, the dissertation provides a comprehensive blueprint for policy-oriented climate and energy modelling that links co-creation, open science, multi-model robustness, and expanded representations of disruptions, climate finance, equity, and sustainability into a coherent, end-to-end approach for actionable transition guidance.

Υπό τη Συμφωνία του Παρισιού, τα κράτη καλούνται να σχεδιάζουν και να εφαρμόζουν ολοένα πιο φιλόδοξες κλιματικές πολιτικές μέσω διαδοχικών Εθνικά Καθορισμένων Συνεισφορών (ΕΚΣ). Ωστόσο, οι υφιστάμενες πολιτικές και οι μέχρι σήμερα δεσμεύσεις παραμένουν ανεπαρκείς, ενώ η προσδοκία αυστηρότερων στόχων μετά το 2030 μεταφέρει μεγάλο βάρος στην ικανότητα των κρατών να σχεδιάσουν πακέτα πολιτικής που είναι ταυτόχρονα φιλόδοξα και εφαρμόσιμα. H μοντελοποίηση κλίματος–οικονομίας καλείται να διαμορφώσει αξιόπιστα πακέτα πολιτικής που εκτείνονται από την τεχνολογία και τις αγορές έως τους θεσμούς και την κοινωνική αλλαγή, με τα Μοντέλα Ολοκληρωμένης Αποτίμησης (ΜΟΑ) να έχουν καταστεί κεντρικός πυλώνας αυτής της υποστήριξης πολιτικής. Η πρακτική τους αξία, όμως, συχνά περιορίζεται από ζητήματα νομιμοποίησης και χρηστικότητας: οι ενδιαφερόμενοι φορείς σπανίως ενσωματώνονται στις διαδικασίες δημιουργίας σεναρίων με τρόπους που να καλλιεργούν εμπιστοσύνη και αίσθηση «ιδιοκτησίας», ενώ τα ΜΟΑ συχνά δεν αποτυπώνουν επαρκώς την πλευρά της ζήτησης, το χρηματοπιστωτικό σύστημα, καθώς και ευρύτερους στόχους βιωσιμότητας. Οι πρόσφατες αναταραχές—ιδίως η πανδημία της COVID-19, η ενεργειακή κρίση που ακολούθησε, καθώς και ένα ρευστό γεωπολιτικό τοπίο με διεθνείς συγκρούσεις και μεταστροφή από την παγκοσμιοποιημένη οικονομία προς τον προστατευτισμό—ανέδειξαν με ένταση ένα κρίσιμο έλλειμμα: η επιστημονική τεκμηρίωση για την κλιματική πολιτική συχνά δεν παράγεται με τρόπο αρκετά έγκαιρο, διαφανή και κοινωνικά εδρασμένο ώστε να στηρίζει αποφάσεις όταν οι συνθήκες μεταβάλλονται απότομα και όταν η αβεβαιότητα κυριαρχεί. Η εμπειρία αυτών των κρίσεων κατέδειξε ότι η διατηρήσιμη μείωση εκπομπών δεν μπορεί να προκύψει μόνο από τεχνικές λύσεις ή από «ομαλά» σενάρια, αλλά απαιτεί τη συνεξέλιξη δομικών, θεσμικών, χρηματοδοτικών και συμπεριφορικών αλλαγών, καθώς και την ενισχυμένη ικανότητα των αναλυτικών εργαλείων να αποτυπώνουν περιορισμούς εφικτότητας και κοινωνικοπολιτικής αποδοχής. Με αφετηρία αυτή την παραδοχή, η διατριβή αναπτύσσει και εφαρμόζει ένα ολοκληρωμένο μεθοδολογικό πλαίσιο επιστημονικής τεκμηρίωσης για την κλιματική πολιτική ώστε να προωθήσει τη νομιμοποίηση, τη διαφάνεια, και την ευρωστία της, και να υποστηρίξει τη λήψη αποφάσεων, με τα ΜΟΑ ως κεντρικό αναλυτικό εργαλείο. Κεντρική παραδοχή της διατριβής είναι ότι η αξιοπιστία της μοντελοποίησης δεν εξασφαλίζεται αποκλειστικά με την αύξηση της τεχνικής πολυπλοκότητας, αλλά με μια συνεκτική μεθοδολογική «αλυσίδα» που ευθυγραμμίζει την ανάλυση με πραγματικές ανάγκες πολιτικής, καθιστά τις παραδοχές και τις ροές εργασίας ιχνηλατήσιμες και επαναχρησιμοποιήσιμες, και δοκιμάζει συστηματικά την ανθεκτικότητα των συμπερασμάτων απέναντι σε αβεβαιότητες, κλίμακες και εναλλακτικές αρχιτεκτονικές πολιτικής. Η διατριβή επεκτείνει τα ΜΟΑ ώστε να περιλαμβάνουν μονοπάτια ανθεκτικά σε διαταραχές, πολιτικές για το κόστος κεφαλαίου, ενώ τα διασυνδέει με επιπλέον εργαλεία για την αποτίμηση των διανεμητικών επιπτώσεων των ευρωπαϊκών πολιτικών και την επίδραση των στόχων βιώσιμης ανάπτυξης στα μονοπάτια μετριασμού. Επιπλέον, μεταφράζει τα αποτελέσματα σε σαφείς, εφαρμόσιμες εξηγήσεις και σε μια ατζέντα μελλοντικής έρευνας. Το μεθοδολογικό πλαίσιο της διατριβής οργανώνεται σε πέντε αλληλοεξαρτώμενους πυλώνες: Ακρόαση, Ανταλλαγή, Μοντελοποίηση, Διεύρυνση και Επεξήγηση. Πρώτον, στον πυλώνα της «Ακρόασης» θεσμοθετείται η συν-δημιουργία με ενδιαφερόμενους φορείς ως τυπικό στοιχείο της ανάλυσης σεναρίων, ώστε προτεραιότητες, περιορισμοί και εμπειρική γνώση να μεταφράζονται με δομημένο τρόπο σε ερευνητικά ερωτήματα, αφηγήσεις και παραδοχές, ενισχύοντας την εμπιστοσύνη και την αίσθηση «ιδιοκτησίας» των αποτελεσμάτων, μέσω ενός Μηχανισμού Πολιτικής Απόκρισης. Ο πυλώνας αυτός συμπληρώνεται από εργαλεία συνδιαμόρφωσης με εμπειρογνώμονες, όπως οι ασαφείς γνωστικοί χάρτες (ΑΓΧ) και μια ανοικτού κώδικα διαδικτυακή εφαρμογή λογισμικού ΑΓΧ που υποστηρίζει ανάλυση αβεβαιότητας Monte Carlo. Από κοινού, τα εργαλεία αυτά λειτουργούν ως πρακτική γέφυρα από τη διαβούλευση και την εμπειρική γνώση προς την ποσοτική ανάλυση σεναρίων, αποτελώντας μια απλουστευμένη αναπαράσταση σύνθετων συστημάτων, και προσφέροντας μια έγκαιρη ποιοτική αποτίμηση της δυναμικής και των αβεβαιοτήτων που διακυβεύονται, ιδίως όταν τα διαθέσιμα ποσοτικά δεδομένα είναι περιορισμένα. Δεύτερον, στον πυλώνα της «Ανταλλαγής» προτείνεται ένα επιχειρησιακό πρωτόκολλο ανοικτών και επαναχρησιμοποιήσιμων πρακτικών (εναρμονισμένοι ορισμοί, τεκμηρίωση, διαχείριση δεδομένων, διαλειτουργικότητα) που αντιμετωπίζει κενά διαφάνειας και συγκρισιμότητας, τα οποία συχνά αποδυναμώνουν τη χρησιμότητα των ΜΟΑ στη χάραξη πολιτικής. Το πρωτόκολλο αυτό συνδυάζει (i) εναρμονισμένους ορισμούς και εισόδους για συγκρισιμότητα· (ii) διαχείριση δεδομένων σύμφωνα με τις αρχές FAIR, τεχνική τεκμηρίωση και, όπου είναι εφικτό, ανοικτό κώδικα για ιχνηλασιμότητα και επαναχρησιμοποίηση· και (iii) κοινά πρωτόκολλα διασύνδεσης μοντέλων ώστε να διασφαλίζεται εννοιολογική και χρονική συνέπεια σε συστήματα συνδεδεμένων μοντέλων. Επιπλέον, προάγεται η βέλτιστη πρακτική στη διασύνδεση μοντέλων, καθιστώντας ρητές τις τεχνικές και εννοιολογικές επιλογές—ορισμούς μεταβλητών, ανάλυση χώρου-χρόνου, βάθος διασύνδεσης—που επηρεάζουν καθοριστικά την ερμηνεία των αποτελεσμάτων, και δημιουργείται μια πρακτική «λίστα ελέγχου» για τεκμηριωμένες αποφάσεις κατά τη διασύνδεση μοντέλων κλίματος – οικονομίας.Τρίτον, ο πυλώνας της «Μοντελοποίησης» επιδεικνύει την εφαρμογή αυτών των βάσεων σε αναλύσεις πολλαπλών κλιμάκων και οικονομικών τομέων, διασυνδέοντας μοντέλα κλίματος – οικονομίας και αξιοποιώντας σύνολα προσεγγίσεων ώστε τα συμπεράσματα να είναι πιο εύρωστα και πολιτικά συναφή. Η διατριβή συμβάλει ουσιαστικά στη βιβλιογραφία για την κλιματική πολιτική της ΕΕ, καλύπτοντας ένα κρίσιμο κενό στην αποτίμηση του πακέτου Fit-for-55 σε συνάρτηση με τους στόχους των επικαιροποιημένων ΕΣΕΚ, μέσω υπολογιστικής ανάλυσης σε επίπεδο κράτους μέλους και με λεπτομερή αναπαράσταση του τομέα ηλεκτρισμού. Η διατριβή αναπτύσσει μια παγκόσμια βάση δεδομένων μέτρων ανάκαμψης από την COVID-19 και τα μεταφράζει σε ρητές εισόδους πολλαπλών ΜΟΑ, δείχνοντας ότι η χρηματοδότηση ανάκαμψης μπορεί να επιταχύνει την απανθρακοποίηση σε κρίσιμους τομείς, αλλά δεν επαρκεί για τη διατήρηση μια πορείας συμβατής με τη Συμφωνία του Παρισιού χωρίς συμπληρωματικές διαρθρωτικές μεταρρυθμίσεις. Στο πλαίσιο της ευρωπαϊκής ενεργειακής κρίσης μετά το 2022, συνδυάζονται μια ανάλυση με ΑΓΧ βασισμένη σε εμπειρογνώμονες, με ποσοτικές μελέτες ολοκληρωμένης αποτίμησης, αρχικά σε ένα ΜΟΑ, και έπειτα σε ένα σύνολο μοντέλων, ώστε να εξεταστούν πολιτικές που συνδυάζουν τον μετριασμό με την οικονομική προσιτότητα και την αξιοπιστία δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και διαταραχές στον εφοδιασμό ρωσικού φυσικού αερίου με τη προσομοίωση εναλλακτικών στρατηγικών πλήρους αντικατάστασής του. Τέλος, εξετάζονται περιορισμοί σε κρίσιμες τεχνολογίες χαμηλών εκπομπών λόγω γεωπολιτικής, εφοδιαστικών αλυσίδων ή κοινωνικής αποδοχής, δείχνοντας πώς μπορούν να αυξήσουν κόστη, να ενισχύσουν εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα και να θέσουν σε κίνδυνο στόχους του 2050. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην «Επέκταση» της μοντελοποίησης, που αποτελεί και τον τέταρτο πυλώνα της διατριβής, ώστε να αποτυπώνει παράγοντες που καθορίζουν την εφικτότητα στην πράξη αλλά συχνά παραμένουν υποεκπροσωπούμενοι, όπως οι αναταραχές, οι Στόχοι Βιώσιμης Ανάπτυξης (ΣΒΑ), η χρηματοδότηση, οι κατανεμητικές επιπτώσεις και η κλιματική δικαιοσύνη. Εισάγεται το πλαίσιο Μονοπατιών Ανθεκτικών σε Διαταραχές (ΜΑΔ), ώστε να υπερβούμε τις υποθέσεις «ομαλής μετάβασης» χαρτογραφώντας διαδρομές ως προς τη φιλοδοξία μετριασμού και την τεχνοοικονομική ανθεκτικότητα και υποβάλλοντας στρατηγικές σε «δοκιμές αντοχής» υπό διαταραχές. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν ότι η κοινωνικοοικονομική ανθεκτικότητα είναι προϋπόθεση της οικονομικά αποδοτικής, βαθιάς απανθρακοποίησης, ότι η στενή εξάρτηση από μία τεχνολογική λύση δημιουργεί κρυφές τρωτότητες και καθυστερεί τη διαρθρωτική αλλαγή, και ότι διαφοροποιημένες στρατηγικές μπορούν να αντισταθμίσουν κινδύνους διαταραχών με αμελητέο πρόσθετο κόστος. Παράλληλα, συνδυάζοντας ΜΟΑ με αλγορίθμους πολυστοχικής βελτιστοποίησης, αναπτύσσεται ένα πλαίσιο που ενσωματώνει ρητά επιδόσεις σε δείκτες ΣΒΑ και χαρτογραφούνται τα αντίστοιχα μέτωπα Pareto, αποκαλύπτοντας κρίσιμες αντισταθμίσεις ανά τομέα (ενέργεια, χρήση γης, βιομηχανία, μεταφορές, κτίρια) και επίπεδο φιλοδοξίας (1,5–2°C). Η χρηματοδοτική «ρεαλιστικότητα» ενσωματώνεται στη διατριβή μέσω της διερεύνησης τροχιών κόστους κεφαλαίου ανά περιοχή και τεχνολογία και μιας πολιτικής «διορθωτικής δικαιοσύνης» που ανακυκλώνει έναν φόρο υπερκερδών με στόχο τη στήριξη της απομείωσης κινδύνου για περιφέρειες υψηλότερου κόστους κεφαλαίου, αναδεικνύοντας πώς οι χρηματοδοτικές συνθήκες μετασχηματίζουν επενδύσεις και εκπομπές. Η ισότητα αποτιμάται με τη διασύνδεση ενός ευρωπαϊκού ΜΟΑ με ένα εργαλείο υψηλής κατανεμητικής ανάλυσης, δείχνοντας ότι η ενωσιακή τιμολόγηση άνθρακα μπορεί να είναι οικονομικά αποδοτική αλλά και φθίνουσα, ενώ εθνικά προσαρμοσμένα μίγματα πολιτικής μειώνουν την αντιαναλογικότητα· διασταυρούμενες διαστάσεις, όπως το φύλο και το αστικό-αγροτικό πρόσημο, διαμορφώνουν περαιτέρω την ευαλωτότητα. Τέλος, η κλιματική χρηματοδότηση αναλύεται υπό το πρίσμα ορίων λογιστικής, γεωγραφίας κατανομής και κινήτρων διακυβέρνησης, αναδεικνύοντας ένα χαρτοφυλάκιο παγκόσμιων ροών προσανατολισμένο στον μετριασμό και γεωγραφικά συγκεντρωμένο, ασθενή ευθυγράμμιση με την οικονομική ικανότητα των χωρών και μοτίβα συμβατά με κίνητρα διαμεσολάβησης που ευνοούν το τραπεζικά χρηματοδοτούμενο χρέος έναντι των επιχορηγήσεων και των δράσεων προσαρμογής. Ο πέμπτος πυλώνας της «Επεξήγησης» συνθέτει τις συμβολές και τα συμπεράσματα τις διατριβής και προτείνει μια μελλοντική ερευνητική ατζέντα. Η διατριβή αντιμετωπίζει την επεξήγηση ως μεθοδολογική απαίτηση: οι παραδοχές πρέπει να είναι ιχνηλατήσιμες, οι αβεβαιότητες επικοινωνήσιμες και οι ανταλλαγές ρητές, ώστε να υποστηρίζεται μια τεκμηριωμένη και νομιμοποιημένη λήψη αποφάσεων. Καταλήγει με προτεραιότητες για την εξέλιξη της υποστήριξης πολιτικής μέσω ΜΟΑ, συμπεριλαμβανομένης της βαθύτερης ενσωμάτωσης της συμπεριφοράς του χρηματοπιστωτικού συστήματος, της ισχυρότερης αναπαράστασης της κοινωνικοπολιτικής εφικτότητας, της πλουσιότερης αποτύπωσης κινδύνων και αναταραχών και της ανάπτυξης εργαλείων ανοικτότητας των μοντέλων που θα επιτρέπουν μια συσσωρευτική, αξιόπιστη επιστήμη σεναρίων μετριασμού της κλιματικής αλλαγής. Συνολικά, η διατριβή προσφέρει ένα ολοκληρωμένο υπόδειγμα για κλιματική και ενεργειακή μοντελοποίηση προσανατολισμένη στην πολιτική, που ενοποιεί τη συνδημιουργία, την ανοικτή επιστήμη, τη πολυμοντελική ευρωστία και τις διευρυμένες αναπαραστάσεις αναταραχών, κλιματικής χρηματοδότησης, ισονομίας και βιωσιμότητας σε μια συνεκτική προσέγγιση για μια εφαρμόσιμη καθοδήγηση της μετάβασης.