Der Gebrauch von Pestiziden in der Landwirtschaft hat nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Diese Auswirkungen sind abhängig vom Klima, weil Schädlingsbelastung und optimaler Pestizideinsatz sich mit den Wetter- und Klimabedingungen verändern. Diese Dissertation liefert eine integrierte ökonomische Analyse des Einflusses der Klimaentwicklung auf den Pestizideinsatz in der US-amerikanischen Landwirtschaft und der externen Auswirkungen auf die aquatische Umwelt. Im ersten analytischen Teil der Dissertation wird ein auf Paneldaten basierendes Regressionsmodell benutzt, um die Auswirkung von Wetter und Klima auf den Pestizideinsatz in 32 Staaten zu quantifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass Wetter- und Klimaunterschiede die Anwendungsraten der meisten Pestizide bedeutend beeinflussen. Anschließend werden interpolierte Klimaszenariodaten sowohl des Kanadischen Klimamodells als auch des Klimamodells vom Hadley-Zentrum in die geschätzten Regressionsgleichungen integriert. Die dadurch erhaltenen Projektionen zeigen, dass die Anwendung der meisten Pestizide zunimmt. Die Werte variieren jedoch nach Nutzpflanzenart, Region und Pestizid.Erhöhte Ausbringungsraten von Pestiziden können die negativen Auswirkungen auf die Umwelt vergrößern. Dabei spielen die Auswirkungen auf Wasserorganismen eine wichtige Rolle. Der aquatische Risikoindikator REXTOX und aus der Paneldatenregression abgeleitete, klimaabhängige Projektionen der Pestizidanwendung werden kombiniert, um die Auswirkung des Klimawandels auf das Risiko für Wasserorganismen zu untersuchen, das von Pestiziden in der US-amerikanischen Landwirtschaft ausgeht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Klimawandel das Toxizitätsrisiko für Wasserorganismen wegen gestiegener Anwendungen von Pestiziden in der Landwirtschaft um durchschnittlich 47 Prozent erhöht. Daphnien und Fische sind die am meisten betroffenen Wasserorganismen. Von den acht untersuchten Kulturpflanzenkategorien tragen Pestizide, die auf Kern- und Steinfrüchte sowie auf fruchtbildendem Gemüse verwendet werden, am meisten zum aquatischem Risiko bei. Innerhalb der 32 untersuchten US-Staaten werden mehr als 90 Prozent der vom Klimawandel hervorgerufenen Pestizidschäden auf die Wasserwelt von nur dreizehn Staaten in Küstennähe verursacht. Weil die 100 Jahre umspannenden Projektionen auf unsicheren Regressionskoeffizienten mit einer Fehlerverteilung beruhen, werden Monte Carlo Simulationen durchgeführt und Vorhersage-Intervalle berechnet, um die Unsicherheit der Risikowerte einzuschätzen.Außerdem werden die Projektionen der Pestizidanwendung mit dem Pesticide Environmental Accounting (PEA)-Instrument verknüpft, um die Auswirkung des Klimawandels auf die externen Kosten der Pestizidanwendungen zu monetarisieren. Die daraus berechneten gegenwärtigen externen Kosten der Pestizidanwendung in der US-amerikanischen Landwirtschaft betragen durchschnittlich US$42 pro Hektar. Durch den Klimawandel können diese Kosten auf durchschnittlich $72 pro Hektar bis 2100 steigen.Im weiteren Verlauf der Dissertation werden klimaabhängige Daten über Pestizidintensitäten unter alternativen Schädlingskontrollstrategien und damit verbundene Einflüsse auf Nutzpflanzenerträge, Wasserbedürfnisse, Produktionskosten und externe Pestizidkosten, in das Agricultural Sector and Mitigation of Greenhouse Gas (ASMGHG)-Modell integriert, um alternative Szenarien über mögliche Regulierungen von externen Kosten der Pestizidanwendungen in der US-amerikanischen Landwirtschaft unter verschiedenen klimatischen Bedingungen zu untersuchen. Die Auswirkungen der Internalisierung der externen Pestizidkosten und des Klimawandels werden sowohl unabhängig voneinander als auch gemeinsam beurteilt. Die Ergebnisse zeigen für die USA, dass ohne eine Pestizidregulierung die Klimawandelgewinne aus der gestiegenen landwirtschaftlichen Produktion durch die gestiegenen externen Umweltkosten mehr als kompensiert werden. Die Internalisierung der externen Pestizidwirkungen erhöht zwar die Produktionskosten der Landwirte, aber wegen der Preisanpassungen und damit verbundenen Veränderungen von Konsumenten- und Produzentenrenten auch deren Einkünfte. Die Ergebnisse offenbaren auch, dass eine vollständige Internalisierung der externen Pestizidkosten die optimalen Anwendungsraten für Pestizide im Getreide- und Sojabohnenanbau beträchtlich reduzieren würde, wenn sich das Klima verändert.Die empirischen Ergebnisse dieser Doktorarbeit zeigen wie wichtig die Berechnung der externen Pestizidkosten ist. Eine Zunahme der negative externen Effekte durch Pestizidanwendungen liefert ein Argument für eine strengere politische Kontrolle der Treibhausgasemissionen. In diesem Zusammenhang können die durchgeführten Kostenberechnungen auch helfen, die Repräsentation der externen Effekte des Klimawandels in integrierten Bewertungs- und Erdsystemmodellen zu verbessern. Die untersuchte Pestizidregulierung kann als eine Pestizidsteuer interpretiert werden, bei der das Steuerniveau dem Schaden für Umwelt und menschliche Gesundheit entspricht. Eine solche Politik würde sich von den meisten existierenden Regelungen unterscheiden, die nur Pestizide verbieten oder genehmigen, aber keine Kosten auf die erlaubten Pestiziden auferlegen. Die Erkenntnisse dieser Dissertation können auch Landwirtschaftsforschungsprogramme beeinflussen, weil der erwartete gesellschaftliche Nutzen der Forschung zu alternativen Schädlingskontrollstrategien von der erwarteten Veränderung der externen Kosten abhängt.
