Si la MEC et la MCM sont toutes deux des méthodes à préférences déclarées, les approches utilisées pour déterminer les CAP (resp. CAR) liés à l’augmentation (resp. diminution) de la qualité d’un bien environnemental sont différentes. Alors que la MEC part directement de la théorie du consommateur pour estimer un CAP global pour une
144 amélioration de l’environnement, la MCM s’appuie sur la théorie de Lancaster pour obtenir un CAP pour chaque caractéristique composant l’environnement. Les fondements théoriques de chacune des deux méthodes sont présentés, depuis la définition de la fonction d’utilité jusqu’à la formulation des CAP et de la vraisemblance. Enfin, le choix de la MCM est justifié au regard de ces éléments théoriques.
2-1-1 Un environnement perçu dans sa globalité avec la MEC
La MEC permet d’évaluer un bien ou service environnemental dans sa globalité et fournit à ce titre une estimation de CAP (resp. CAR) pour une amélioration (resp. dégradation) globale du bien environnemental. Pour y parvenir, la MEC emploie un modèle économétrique qui s’appuie sur la formulation des CAP (ou CAR), elle-même construite à partir d’une fonction d’utilité préalablement déterminée. Les principes de la théorie du consommateur sont le point de départ de la MEC. C’est pourquoi quelques notions issues de cette théorie utiles pour la suite sont dans un premier temps rappelées avant de présenter la formulation des CAP dans la MEC puis l’expression de la vraisemblance, nécessaire pour estimer les CAP.
2-1-1-1 Eléments de rappel sur la théorie du consommateur
L’objectif de ce paragraphe est de rappeler quelques notions autour de l’utilité, qui traduit le niveau de satisfaction d’un individu pour la consommation d’un ensemble de biens qui sera appelé « panier de consommation ».
Aspects généraux
La théorie du consommateur vise à analyser et comprendre les comportements de choix des consommateurs inscrits dans un cadre microéconomique reposant sur deux principes fondamentaux [221]. D’une part, les agents économiques sont supposés agir de façon rationnelle, ce qui est expliqué dans le paragraphe suivant. D’autre part, le consommateur réalise ses actions de consommation dans le cadre d’un échange marchand aboutissant à la détermination d’un prix d’échange d’un bien, fonction de l’offre et de la demande pour ce bien considéré. L’échange marchand d’un bien est supposé se pratiquer de
145 façon volontaire et mutuellement avantageuse [221], et pour le consommateur, et pour le producteur.
Dans le cadre de la théorie du consommateur, les actions de consommation de l’individu sont guidées par les trois facteurs présents sur la Figure 27.
Figure 27 : Facteurs influençant le comportement de choix du consommateur, inspiré de [221]
Le consommateur applique un comportement rationnel. Il cherche à retirer la plus grande satisfaction possible de ses actions de consommation, tout en s’assurant que l’ensemble de ses dépenses n’excède pas son revenu disponible. En outre, l’action de consommation de l’individu est guidée par ses préférences personnelles. Cela suppose implicitement que le consommateur a une parfaite connaissance des conséquences, en termes de satisfaction, des choix qu’il prend. Pour cela, l’individu est placé dans une situation de parfaite information, ou qu’il est possible de rendre parfaite. Le choix de consommation ne génère donc aucun effet de surprise Ex post même si, dans le cadre de notre travail, aucun individu n’a jamais été confronté Ex Ante à quelque catégorie d’impact que ce soit.
Alors que le revenu, caractéristique individuelle indentifiable, et les prix des biens, déterminés par l’offre et la demande sur le marché, constituent des données accessibles pour l’économiste, les préférences individuelles agissant sur les choix de consommation sont inconnues. Elles ne pourront qu’être déduites des comportements de choix individuels. L’économiste va alors chercher à évaluer les conséquences de ces préférences individuelles sur les comportements de choix, plutôt que de déterminer les causes de ces préférences, dont d’autres disciplines que les sciences économiques se chargent comme les sciences humaines et sociales. Au mieux cherche-t-on à contrôler l’hétérogénéité des préférences par des variables sociodémographiques caractérisant les individus.
Choix du consommateur Ses préférences Prix des biens sur
le marché
Contraintes imposées par son revenu
Achat de biens de consommation
146 Fonction d’utilité et utilité marginale
Les actions de consommation de l’individu lui procurent un niveau de satisfaction, induit en partie par ses préférences individuelles. Ce niveau de satisfaction correspond en économie à son utilité. Deux théories ont été développées pour évaluer l’utilité retirée de choix de consommation. Il s’agit de l’utilité ordinale et de l’utilité cardinale. L’utilité ordinale consiste à comparer et à ordonner les différents niveaux de satisfaction possibles liés aux choix de consommation de l’individu, alors que l’utilité cardinale vise à mesurer de manière quantitative la satisfaction que le consommateur retire de ses choix.
La fonction d’utilité, traditionnellement notée #, évalue le niveau de satisfaction ou d’utilité d’un individu, que lui procure l’achat de biens 1, … , % en quantités &', … , & . On note alors :
# ( &', … , & II. 2
L’ensemble des quantités &', … , & est appelé vecteur de consommation ou panier de consommation. La deuxième dénomination est retenue dans la suite de ce mémoire.
On définit également l’utilité marginale du bien l, # !,), comme l’accroissement d’utilité apportée à l’individu par la consommation d’une unité supplémentaire du bien l, les autres biens du panier de consommation étant consommés en quantités inchangées [221]. En termes mathématiques, l’utilité marginale du bien l correspond à la dérivée partielle de la fonction d’utilité U par rapport à la quantité xl du bien l consommé :
#
!,)*+,+-.
/&
',…,& 0 II. 3
Courbe d’indifférence
Plaçons-nous dans le cas particulier d’un panier de consommation à deux biens &, 1 comprenant un bien non marchand Q, la qualité de l’environnement par exemple, et un bien marchand x au prix p. Cela facilite la représentation dans un espace à deux dimensions de la fonction d’utilité. La fonction d’utilité directe de ce panier de consommation &, 1 est # &, 1 L’ensemble des paniers de consommation &, 1 tels que la fonction d’utilité # &, 1 est une constante est appelée courbe d’indifférence [222]. Cette courbe représente l’ensemble des couples de quantités &, 1 apportant un niveau de satisfaction identique au
147 consommateur. L’ensemble des paniers de consommation d’une même courbe d’indifférence sont alors indifférents deux à deux. La construction et la forme de ces courbes d’indifférence (cf. Figure 28) sont liées aux relations de préférences des individus pour un panier de consommation.
Les hypothèses qui régissent ces relations de préférences sont conformes à la théorie économique néoclassique standard. Dans un premier temps, la théorie du consommateur suppose que les individus effectuent des choix rationnels respectant les axiomes de complétude et de transitivité. Ces choix rationnels sous-tendent également le respect des axiomes d’antisymétrie et de réflexivité. Dans un second temps, d’autres hypothèses de relations sur les préférences viennent compléter cette hypothèse de rationalité. Il s’agit des axiomes de monotonicité, de convexité et de continuité. L’axiome de monotonicité sous-tend que la satisfaction de l’individu augmente avec la quantité du bien dont il dispose [187]. Cela implique que la fonction d’utilité est croissante [223]. L’axiome de convexité traduit la volonté du consommateur d’avoir des biens diversifiés [223], et se constate visuellement par des courbes d’indifférence convexes (cf. Figure 28). Enfin, l’axiome de continuité garantit l’existence d’une fonction d’utilité [223].
Pour obtenir une explication détaillée de ces hypothèses, se référer entres autres à Lockwood [224] et à Lancsar et Louviere [223], qui rappellent et définissent les différents axiomes structurant les relations de préférences dans le cadre de la théorie économique néoclassique standard.
La Figure 28 met en évidence les axiomes de monotonicité et de convexité des préférences.
148
Figure 28 : Forme générale des courbes d’indifférence pour un panier de consommation de deux biens
L’axiome de monotonicité selon lequel le niveau de satisfaction ou d’utilité augmente quand les quantités des biens x et Q augmentent implique que l’ensemble des paniers de consommation &, 1 situés sur la courbe U1 apporte un niveau de satisfaction inférieur à ceux situés sur U2, qui apportent eux-mêmes un niveau de satisfaction inférieur à ceux situés sur U3. Les courbes d’indifférence sont convexes, conformément à l’axiome de convexité qui traduit le fait qu’un consommateur préfère diversifier sa consommation grâce à un panier intermédiaire, avec une certaine quantité des biens x et Q, plutôt que de choisir un panier extrême, avec la consommation d’un seul des deux biens par exemple. Cette hypothèse de convexité des préférences suppose par ailleurs que les biens x et Q sont parfaitement substituables. Ainsi, la diminution d’une quantité de bien x peut être compensée par une augmentation de bien Q, ou vice versa, sans en affecter l’utilité de l’individu. Cette hypothèse forte de substituabilité rend alors possible le calcul du taux marginal de substitution (TMS) ainsi que la détermination de CAP.
149 Taux marginal de substitution
Sous l’hypothèse de parfaite substituabilité, le taux marginal de substitution (TMS) représente le taux auquel le consommateur est disposé à substituer un bien à un autre. Dans le cas de deux biens x et Q, le TMS du bien Q au bien x est défini par [221] :
23
4,-5#5& 5#
51
6 II. 4
En d’autres termes, ce TMS mesure le taux auquel le consommateur est indifférent entre la substitution et la non-substitution entre les deux biens. Le TMS peut également être interprété comme une propension marginale à payer. L’équation (II.4) représente alors la quantité de bien Q que le consommateur est disposé à payer pour une augmentation marginale de la quantité de bien x. Cette disposition à payer est fonction des préférences du consommateur.
Graphiquement, le TMS correspond à la pente de la courbe d’indifférence [222]. Un TMS peut alors être défini en tout point M &, 1 de la courbe d’indifférence U (cf. Figure 29).
150 Maximisation de l’utilité
Au regard de la théorie du consommateur, l’individu cherche à obtenir la plus grande satisfaction possible, à savoir la plus grande utilité, de son action de consommation. Selon les hypothèses de non-saturation (il n’existe pas d’effet seuil ou de niveau de saturation au-delà duquel l’utilité diminue alors que les quantités des biens du panier de consommation augmentent) et de monotonicité des préférences, l’utilité maximale pour un panier de consommation &, 1 serait infinie, avec une quantité infinie de bien x et de bien Q. Or, le choix du consommateur est soumis à une contrainte, qui ne lui permet pas d’avoir une utilité « infinie ». Les dépenses liées à son panier de consommation &, 1 ne doivent pas excéder sa contrainte budgétaire exprimée par son revenu R. Le prix d’une unité de bien marchand x est fixé à p. On suppose par ailleurs qu’une taxe d’un montant t est instaurée pour la consommation de chaque unité du bien environnemental Q. Le consommateur va donc souhaiter atteindre l’utilité maximale que lui permet son revenu. On dit qu’il maximise son utilité # &, 1 sous la contrainte budgétaire R.
La maximisation de l’utilité U sous la contrainte budgétaire R, pour le panier de consommation &, 1 s’écrit « Maximiser # &, 1 tel que & 7 81 = R ». Le choix optimal du consommateur & , 1 revient à une solution de problème d’optimisation sous contrainte dont les variables sont x et Q [221]. Graphiquement, ce choix optimal & , 1 correspond au point de tangence entre la courbe d’indifférence des biens x et Q et la droite de la contrainte budgétaire R, comme le montre la Figure 30.
151
Figure 30 : Maximisation de l’utilité sous la contrainte budgétaire
A contrainte budgétaire fixée, le choix optimal O & , 1 est celui de la courbe d’indifférence tangente à la droite de contrainte budgétaire R [222]. Sur la Figure 30, la courbe d’indifférence U2 est tangente à la droite de contrainte budgétaire R. Or, la pente de la courbe d’indifférence en tout point &, 1 est définie par le taux marginal de substitution TMSQ,x. La pente de la contrainte budgétaire & 7 81 9 vaut :8
.
Pour le choix optimal O, l’égalité suivante est obtenue :5#
5&
5#
51
:8 II. 5
L’expression (II.5) correspond à l’égalisation des utilités marginales pondérées par les prix, en valeur absolue [221].
152 2-1-1-2 Formulation du CAP et de CAR à partir de la fonction d’utilité indirecte
Dans la première section de ce chapitre (cf. paragraphe 1-1-1-1), la notion de CAP a été approchée à partir de la courbe de demande du consommateur relative à la consommation de biens marchands. Ici, la notion de CAP va être introduite à partir de la fonction d’utilité d’un individu pour un panier de consommation de n biens marchands, en quantités x1,…, xn et de prix p1,…, pn. Un bien environnemental non marchand est également consommé à une qualité donnée Q0. Ce panier de consommation est soumis à la contrainte budgétaire R de l’individu en question. La fonction d’utilité directe associée à ce panier de consommation et à cette contrainte budgétaire s’écrit # &', … , & , 1< . L’individu cherche à maximiser son utilité sous la contrainte budgétaire R, par rapport aux quantités xk de biens marchands mais à une qualité Q0 donnée. L’optimisation sous contrainte permet alors d’établir une fonction de demande pour chacun des biens marchands xk qui vaut pour tout k = [1,n] :
&= &= ', … , , 9, 1< II. 6
En remplaçant dans la fonction d’utilité directe # &', … , & , 1 les quantités de biens consommées xk par les fonctions de demande &= ci-dessus établies, on obtient la fonction d’utilité indirecte # &', … , &' , 1 . En pratique, Cette fonction est notée ? ', … , , 9, 1< .
La définition du CAP pour une amélioration de la qualité de l’environnement, de Q0 à Q1, correspond à la diminution de revenu effectif R qu’il faudrait appliquer pour compenser l’amélioration de la qualité du bien environnemental, et pour ainsi garder un niveau d’utilité indirecte constant. Formellement, cela se traduit par :
? ', … , , 9 : , 1' ? ', … , , 9, 1< II. 7)
Le consentement à recevoir (CAR) est quant à lui défini pour une diminution de la qualité de l’environnement, passant de Q1 à Q0. Il correspond à l’augmentation de revenu effectif R qu’il faudrait appliquer pour compenser la diminution de la qualité du bien environnemental, et pour ainsi garder un niveau d’utilité indirecte constant. Formellement, cela se traduit par :
153 Seuls le revenu et la qualité du bien environnemental varient dans la définition formelle des CAP et CAR. Les prix des n biens marchands ne changent pas puisqu’il est supposé que le projet visant à modifier la qualité du bien environnemental Q est réalisé à une échelle microéconomique.
Les représentations graphiques des CAP et des CAR dans l’espace B&, 1C puis dans l’espaceB9, ?C, ici dans le cas d’un seul bien marchand x, montrent que les mesures de CAP et de CAR ne sont pas identiques. Ces calculs de CAP et de CAR sont possibles sous l’hypothèse de parfaite substituabilité des deux biens, marchand et environnemental. Si au contraire les deux biens sont complémentaires, il est alors impossible de compenser une amélioration ou une dégradation de la qualité du bien environnemental par une variation de la consommation du bien marchand.
Figure 31 : Représentation graphique du CAP et du CAR dans l’espace BD, EC
Le graphique de la Figure 31 représente les fonctions d’utilité en fonction de la quantité et de la qualité des biens consommés.
Dans la situation initiale, au point A, la qualité de l’environnement vaut Q0. Dans le cadre de la réalisation d’un projet, une amélioration de la qualité de l’environnement de Q0 à
154 Q1, toutes choses égales par ailleurs, conduit à une augmentation du niveau d’utilité individuelle (point B sur la figure). Pour maintenir un niveau d’utilité constant par rapport à la situation initiale, le revenu effectif R de l’individu est diminué du CAP après amélioration de la qualité de l’environnement de Q0 à Q1. Cela se traduit dans l’expression de la contrainte budgétaire : & 9 : , qui équivaut sur la Figure 31 à une réduction de la quantité x de bien marchand consommé de FGH
I
.
Inversement, si dans la situation de référence la qualité de l’environnement vaut Q1 (point B sur le graphique), une dégradation de la qualité de l’environnement en Q0, toutes choses égales par ailleurs, conduit à une diminution du niveau d’utilité (point A). Pour maintenir un niveau d’utilité constant par rapport à la situation de référence, le revenu effectif R de l’individu est augmenté du CAR après dégradation de la qualité de l’environnement de Q1 à Q0. Cela se traduit dans l’expression de la contrainte budgétaire : & 9 7 9, qui équivaut sur la Figure 31 à une augmentation de la quantité x de bien marchand consommé de
FGJ I .
Figure 32 : Représentation graphique du CAP et du CAR dans l’espace BK, LC
Le graphique de la Figure 32 représente les fonctions d’utilité en fonction du revenu. La visualisation des variations de revenu avec les CAP et CAR est ici plus explicite. La détermination du CAP se fait en passant du point A au point C, où le niveau d’utilité est
155 maintenu malgré une amélioration de la qualité du bien environnemental. Cette amélioration est compensée par une perte du revenu R correspondant au CAP. La détermination du CAR se fait en passant du point B au point D, où le niveau d’utilité est maintenu malgré une dégradation de la qualité du bien environnemental. Cette dégradation est compensée par une augmentation du revenu R correspondant au CAR.
Ces calculs de CAP et de CAR sont le point de départ théorique de la méthode d’évaluation contingente (MEC). Le paragraphe suivant présente les différentes étapes de construction du modèle économétrique de la MEC depuis la détermination des CAP11.
2-1-1-3 Construction du modèle économétrique et estimation des CAP
La MEC s’appuie sur une méthode d’enquête consistant à soumettre un questionnaire à un échantillon d’individus. Le questionnaire est lié à des variations fictives en quantité ou en qualité d’un bien ou service environnemental. Les individus sont alors amenés à exprimer leur CAP pour une amélioration du bien ou service environnemental. La fonction d’utilité indirecte, à partir de laquelle le CAP est défini, est le support de la construction du modèle économétrique qui permettra d’estimer les CAP des individus.
Expression du modèle économétrique à partir du CAP
La construction du modèle économétrique s’appuie dans un premier temps sur l’expression formelle du CAP (II.7), à laquelle est ajouté un ensemble Z de variables individuelles de type socio-démographique. Ces caractéristiques individuelles (âge, sexe, catégorie socioprofessionnelle,…) sont supposées refléter une hétérogénéité des préférences, cette dernière influant sur les valeurs de CAP :
? ', … , , 9 : , 1', M ? ', … , , 9, 1<, M II. 9
Le CAP est alors défini comme une fonction des autres variables de la fonction d’utilité indirecte V :
11
156 ( ', … , , 9, 1<, 1', M II. 10 .
Or, en réalité, les seules variables changeant d’un individu à un autre sont le revenu R et les variables individuelles Z, les autres étant identiques quel que soit l’individu. Le CAP peut finalement être défini comme fonction des seules variables Ri et Zi, spécifiques à chaque individu i :
P 9 , M II. 11
Le passage au modèle économétrique se fait en ajoutant un terme stochastique (ou terme d’erreur) Q à la fonction de CAP, pour lequel une loi de distribution devra être choisie. Ce terme d’erreur permet de capter l’hétérogénéité individuelle non observée, c'est-à-dire l’hétérogénéité non prise en compte par l’ensemble de variables Zi :
P 9 , M 7 Q II. 12 Expression de la probabilité de choix
Comme le terme Q est purement aléatoire, il est nécessaire de recourir à un modèle probabiliste pour exprimer la probabilité de choix qu’un individu i choisisse un CAPi.
On se place dans le cas relativement courant de la MEC où il est demandé aux enquêtés d’exprimer leur CAP selon des classes d’intervalles prédéfinies R&S', & T pour U R1, VT, avec comme premier intervalle un montant W &<, et comme dernier intervalle un montant X &Y.
Un individu i choisira le premier intervalle si et seulement si : W &< II. 13
Z P 9 , M 7 Q W &< Z Q W &<: P 9 , M
La probabilité que l’individu i choisisse le premier intervalle se formalise donc par :
[RQ W &<: P 9 , M T II. 14 .
Avec le même raisonnement, la probabilité que l’individu i choisisse le dernier intervalle se formalise par :