kth.sePublications KTH
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Expanding the IPAT identity to quantify backcasting sustainability scenarios
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering, Strategic Sustainability Studies.ORCID iD: 0000-0001-8459-6830
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering, Strategic Sustainability Studies. (Mistra Sustainable Consumption)ORCID iD: 0000-0002-0218-9746
2021 (English)In: Futures & Foresight Science, ISSN 2573-5152, Vol. 4, no 2, article id e116Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

This paper builds on four qualitative backcasting scenarios that illustrate sustainable futures in a Swedish setting. The paper complements the originally qualitative scenarios by developing an eight‐step modified and expanded IPAT model—originally describing environmental impact as a product of population, affluence, and technology—that also enables quantitative descriptions of the scenarios. The modified and expanded IPAT model is used to show how the scenarios can stay within the climate aspect of sustainability. The result is quantified descriptions of the development paths of energyrelated carbon dioxide emissions, working hours, man‐made capital stocks, recycled and nonrecycled materials used, and different types of energy used in the four scenarios. The four main findings are (a) the back‐bone instrument in making the energy system fossilfree will, in all scenarios, substitute fossil energy with renewable energy; (b) however, to succeed with that it is necessary to use different mixes of many complementary climate policy instruments; (c) IPAT models can be modified and expanded in many different ways to act as quantitative descriptions of different technological developments and social changes in scenario exercises; (d) by disregarding gross domestic product as a proxy for affluence, and replacing it with labor and capital, behavioral concepts like sharing and prolonged product lifetimes can more easily be introduced as climate policy options in a modified and expanded IPAT model.

Place, publisher, year, edition, pages
Wiley , 2021. Vol. 4, no 2, article id e116
Keywords [en]
backcasting, beyond growth, climate policies, expanding IPAT, quantify scenarios
National Category
Economics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-318317DOI: 10.1002/ffo2.116Scopus ID: 2-s2.0-85156261379OAI: oai:DiVA.org:kth-318317DiVA, id: diva2:1697125
Funder
Swedish Research Council Formas
Note

QC 20220921

Available from: 2022-09-20 Created: 2022-09-20 Last updated: 2026-05-04Bibliographically approved
In thesis
1. Sustainability-Navigating Beyond Business as Usual: Elaborating methods and tools to inform sustainability analysis and systemic, forward-looking productivity measures
Open this publication in new window or tab >>Sustainability-Navigating Beyond Business as Usual: Elaborating methods and tools to inform sustainability analysis and systemic, forward-looking productivity measures
2026 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

This thesis, based on six scientific papers, explores analytical tools and methods for expanding society’s natural resource accounting and how systems thinking and future scenarios can be utilised to improve governance towards more sustainable development. The starting point is that traditional analyses frequently omit ecological dimensions, the potential to harness synergies, and they avoid goal conflicts and are often more retrospective than forward-looking.

The papers draw from economic theory, systems ecology, and futures studies. The first three papers contribute to natural resource accounting and capital theory and show how sustainability goals and their mutual interactions can be visualised and used to identify and prioritise synergies and goal conflicts. The latter three papers develop and apply qualitative normative backcasting scenarios, as well as tools and methods to illustrate them quantitatively and use them for policy analysis. The scenarios’ post-growth orientation, which focuses on social and ecological societal objectives rather than economic development, enables the analysis to be broadened to include policy instruments for achieving sustainable development beyond those traditionally discussed. By combining these perspectives, the thesis enables a more systemic and future-oriented approach to analysing sustainability issues.

The six papers in the thesis employ a broad range of methods to investigate sustainability-related resource accounting, interdependencies among sustainability goals, scenario planning, and policy analysis. Quantitative and qualitative methods are combined, where traditional literature reviews and economic valuation methods are complemented by network theory, expert assessments, workshops, and interviews. The methods are used to describe and quantify relationships among sustainability factors related to environment, economy, and society. In the latter papers, backcasting is also used to explore sustainable alternative futures beyond the economically oriented growth paradigm, and—as in article—identify which policy areas and proposals can facilitate progress towards sustainability goals. A common feature is the demonstration of how empirical data and forward-looking scenarios can be used alongside various academic disciplines and stakeholders to address the complexity of sustainability challenges and produce more applicable and legitimate research outcomes. 

The six papers in the thesis collectively address research gaps identified in the academic fields concerning the analysis of society’s resource use in relation to a more sustainable development, and how quantitative and qualitative methods can be improved and used to jointly make such sustainability analyses more systemic and forward-looking. 

By responding to the two overarching research questions—RQ1: How can integrated extended resource accounting be set up and leveraged to provide comprehensive decision support for sustainability governance? and RQ2: How can backcasting scenarios be used to qualitatively and quantitatively illustrate and analyse policy options for sustainable futures?—the six papers address the identified research gaps and thereby jointly provide contributions to bridging the disconnect between theoretical frameworks and practical decision-making. Answering RQ1, Papers 1 to 3 illustrate how assessments and analyses of quantitative ecosystem services, the concept of critical natural capital, and Sustainability Goals interdependency can enable comprehensive decision support. Addressing RQ2, by constructing and using backcasting scenarios Papers 4 to 6 illustrate how participatory methods and expanded quantitative models can be used to envision and assess policy options for sustainable futures, helping identify robust, multi-objective policies and strategies.

Concerning the first research question about integrated extended resource accounting, paper 1 contributed more comprehensive and detailed data into integrated resource accounting by extending quantitative methods to encompass a wider range of ecosystem services into forest accounting. Paper 2 added more analytical depth to the novel concept of critical natural capital, emphasising the resilience aspects of the regulatory and support ecosystem services, which act as insurance not only for ecosystem functions but also for human needs. 

Concerning the second research question about illustrating sustainable futures and policy analysis, Papers 4 to 6 focus on post-growth backcasting scenario construction and on developing methodologies for illustrating them quantitatively and testing how they could be used to ex-ante test policy robustness assessments. The contributions of Paper 4 concern how decision-makers can envision alternative post-growth futures, moving beyond business-as-usual trajectories and instead aiming to fulfil multi-faceted social and environmental goals, in which the post-growth focus and the multi-goal fulfilment were the novel aspects. The contributions of Paper 5 concern the expansion of the IPAT identity model used to describe the different scenarios and their goal fulfilment, where the technology-factor expansion included not only energy aspects but also novel material intensity and material circularity aspects, and a novel affluence-factor expansion deconstructing the GDP-per-capita-proxy into its labour and capital input-components, also introducing a capital-utilisation-term, allowing for the analysis of new policy options. Paper 6 contributed a new elaboration of policy robustness testing, using the scenarios and two workshop designs for ex-ante policy robustness assessments. Altogether, the thesis’ six papers strengthen cumulative research knowledge by expanding tools and methods which allow for more systemic, forward-looking, and integrated approaches that can bridge the gap between theory and application.

Abstract [sv]

Denna avhandling bygger på sex vetenskapliga artiklar och undersöker hur samhället kan förbättra sitt arbete med hållbar utveckling. Fokus ligger på att utveckla metoder för att utvidga naturresursredovisningen samt att använda systemtänkande och framtidsscenarier för att stärka samhällsstyrning. En central utgångspunkt är att traditionella analyser ofta är mer bakåtblickande än framåtblickande och inte i tillräcklig utsträckning integrerar ekologiska dimensioner eller fångar möjligheten att både utnyttja synergier och undvika målkonflikter.

Avhandlingen besvarar två övergripande forskningsfrågor:

Hur en utvidgad och integrerad resursredovisning kan utformas och användas för att ge mer heltäckande beslutsstöd för hållbarhetsstyrning. Hur backcasting-scenarier kan användas för att kvalitativt och kvantitativt illustrera och analysera policyalternativ för hållbara framtider. De viktigaste bidragen i avhandlingen är:

att inkludera fler typer av ekosystemtjänster i utvidgade naturresursräkenskaper, att identifiera vilka av dessa som utgör kritiskt naturkapital, att utveckla metoder för att identifiera och storleksordningsbestämma synergier och målkonflikter mellan hållbarhetsmål, samt att utveckla hållbarhetsmålsuppfyllande scenarier, och med deras hjälp ta fram policyförslag, inklusive metoder för att i förväg bedöma deras robusthet. De sex artiklarna bidrar, vid tidpunkten då de skrevs och publicerades, till att besvara forskningsfrågor inom dessa områden. Artiklarna utgår från ekonomisk teori, system-ekologi och framtidsstudier. De tre första artiklarna fokuserar på naturresursredovisning och kapitalteori, inklusive vidareutveckling av utvidgad kapitalteori. De visar hur hållbarhetsmål påverkar varandra, särskilt inom Agenda 2030 och dess delmål. De introducerar också metoder för att identifiera och analysera synergier och målkonflikter, vilket ger bättre underlag för strategisk planering och policyutveckling.

Den första artikeln inkluderar fler ekosystemtjänster i monetära skogsräkenskaper och ger därmed mer omfattande och detaljerade data. Den andra artikeln fördjupar begreppet kritiskt naturkapital genom att koppla det till resiliens, vilket tydliggör vilka naturresurser som är avgörande att bevara. Den tredje artikeln introducerar metoder, bland annat baserade på nätverksteori, för att systematiskt kartlägga kopplingar mellan hållbarhetsmål och deras delmål.

De tre senare artiklarna fokuserar på framtiden och använder kvalitativa normativa backcasting-scenarier. Dessa utgår från önskvärda framtider och analyserar vilka förändringar som krävs för att nå dem. Scenarierna har en tydlig ”post-growth”-inriktning, där mål bortom ekonomisk tillväxt står i centrum. Det breddar vilka policyverktyg som kan analyseras jämfört med traditionella angreppssätt.

I dessa artiklar utvecklas också metoder för att kvantitativt beskriva scenarierna och använda dem i policyanalys. IPAT-modellen vidareutvecklas genom att teknologi-faktorn delas upp för att kunna omfatta såväl energiaspekter, materialintensitet som materialcirkularitet. Samtidigt bryts välståndsbegreppet ned från BNP per capita till arbets- och kapitalinsatser samt en separat komponent för kapitalutnyttjande. Detta gör det möjligt att analysera nya typer av policyalternativ och deras effekter.

Scenarierna används även för ex-ante-testning av policyrobusthet, där framtida osäkerheter beaktas innan beslut fattas. Detta sker bland annat genom särskilt utformade workshops och expertbedömningar, vilket stärker kopplingen mellan analys och praktiskt beslutsfattande.

Metodmässigt kombinerar avhandlingen kvantitativa och kvalitativa angreppssätt. Den förenar litteraturstudier och ekonomiska värderingsmetoder med nätverksteori, expertbedömningar, workshops och intervjuer. Metoderna används för att beskriva och kvantifiera samband mellan miljö, ekonomi och samhälle. Ett genomgående drag är att kombinera empiriska data med framtidsscenarier samt att involvera både olika akademiska discipliner och samhällsaktörer. Detta gör det möjligt att bättre fånga komplexiteten i hållbarhetsutmaningar och ta fram mer tillämpbara och legitima resultat.

I avhandlingens diskussionsdel integreras dessa perspektiv och jämförs med liknande tvärvetenskaplig hållbarhetsforskning. Resultaten förstärker tidigare forskningsinsikter om vikten av att integrera ekologiska och andra hållbarhetsfaktorer i beslutsunderlag och vidareutvecklar metoder för hur detta kan göras i praktiken. 

Sammantaget minskar avhandlingen gapet mellan teoretiska ramverk och praktiskt beslutsfattande. Den gör det genom att kombinera utvidgad resursredovisning med framtidsinriktad scenario- och policyanalys, vilket möjliggör mer systemiska, heltäckande och framåtblickande angreppssätt för hållbarhetsstyrning. 

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2026. p. 120
Series
TRITA-ABE-DLT ; 2617
Keywords
extended resource accounting including ecosystem services, capital theory including critical natural capital and SDG interdependencies, scenario analysis including post-growth multi-sustainability goal backcasting, extended IPAT-identity-factorisation, and ex-ante policy robustness testing, Utökad resursredovisning som inkluderar ekosystemtjänster, kapitalteori som omfattar kritiskt naturkapital och inbördes beroenden mellan de globala hållbarhetsmålen (SDG), scenarioanalys som inkluderar post‑tillväxt‑inriktad backcasting för flera hållbarhetsmål, utökad IPAT‑identitetsfaktorisering och ex‑ante‑testning av policys robusthet
National Category
Engineering and Technology
Research subject
Planning and Decision Analysis, Strategies for sustainable development
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-380569 (URN)978-91-8106-633-3 (ISBN)
Public defence
2026-06-05, Q2, Malvinas Väg 10, KTH Campus, https://kth-se.zoom.us/j/62096578154, Stockholm, 09:00 (English)
Opponent
Supervisors
Note

QC 20260505

Available from: 2026-05-05 Created: 2026-05-04 Last updated: 2026-05-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Other links

Publisher's full textScopus

Authority records

Skånberg, KristianSvenfelt, Åsa

Search in DiVA

By author/editor
Skånberg, KristianSvenfelt, Åsa
By organisation
Strategic Sustainability Studies
Economics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 177 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf