Les résolutions politiques concernant les problèmes d'environnement global sont très marqués par le souci de l'irréversibilité. Cet aspect nous semble insuffisamment relayé dans les modèles d'évaluation intégrés de ces problèmes.
Cette thèse a donc pour but de rapprocher, sur le problème du changement climatique (appelé aussi réchauffement global, ou encore effet de serre), les théories concernées par l'irréversibilité des pratiques de modélisation intégrée. Pour cela, nous avons effectivement construit un modèle intégré, DIAM, dont les détails techniques sont présentés en annexe. La thèse est articulée en trois parties. Dans la première, nous tentons de présenter et de relire les discussions scientifiques actuelles afin de montrer comment l'irréversibilité s'insère naturellement comme concept-clé du débat sur l'action contre le changement climatique. Dans la seconde, nous donnons deux éclairages sur deux concepts importants mais peu utilisés jusqu'à présent dans la littérature, l'effet d'irréversibilité et les coûts d'ajustement. Dans la dernière partie, nous tentons de prendre en compte ces concepts, de deux façons différentes mais au fond équivalentes.
4.1. Organisation du document
Les deux chapitres suivants posent le problème de façon plus détaillée que dans cette introduction. Nous commencerons par un point de vue général, au chapitre 2, en rappelant les conditions géophysiques et économiques du problème du changement climatique. Nous aurons une perspective plus historique au chapitre 3. Partant de l'exposé des mécanismes institutionnels mis en place pour assurer la collaboration internationale, nous examinerons ensuite l'histoire du débat sur un plan scientifique. Ces deux chapitres nous permettrons d’exposer en quoi le changement climatique est un problème réel et sérieux, caractérisé par le risque de surprises et d'irréversibilités, et en quoi, d'un autre coté, la réaction de la société humaine présente aussi des risques d'irréversibilité technique et une grande inertie.
l'incertitude, l’inertie et le progrès technique induit. Nous examinerons notamment le modèle DICE, de W.D. Nordhaus, qui est un précurseur de la modélisation intégrée dans un contexte de croissance optimale. Nous verrons aussi les travaux de Kolstad et ceux Ulph et Ulph, dont les nôtres se rapprochent notablement, ainsi que ceux de Manne et Richels, qui sont une référence sur le problème de l’incertitude dans le changement climatique. L’examen d’autres travaux encore nous permettra de conclure sur le fait que ces modèles n'offrent pas un traitement équilibré des irréversibilités de l’économie et du système climatique.
Dans le chapitre 5, nous présenterons un modèle d'évaluation intégrée particulièrement compact, DIAM. Nous défendrons l’idée que les modèles actuels surestiment les coûts de réduction des émissions à long terme et sous-estiment les coûts d’ajustement à court terme. Mieux cerner ces problèmes ouvre des perspectives différentes à l’analyse coût-bénéfice du problème du changement climatique. Le progrès technologique induit, en diminuant les coûts de dépollution à long terme, rend possible un objectif environnemental ambitieux.
Au chapitre 6, nous appliquons DIAM sous incertitude. Le chapitre s’appuie sur un article de Ha Duong, Grubb et Hourcade paru dans Nature38 en réponse à Wigley, Richels et Edmonds39. Nos résultats tendent à montrer que tenir compte de l’inertie et de l’incertitude justifie une diminution précoce des émissions. Ils permettent de relativiser l'importance de la question des préférences intertemporelles devant les problèmes soulevés par l’incertitude et l’irréversibilité.
Nous introduisons un calcul explicite de la valeur d’option au chapitre 7, basé sur un article à paraître dans Energy Economics. Nous examinons les théories de l’effet d’irréversibilité et de la valeur de quasi option, dans un contexte de choix séparables. Nous mettons en avant les liens entre la valeur de quasi option et les variations de la valeur espérée de l’information future. Nous replaçons le problème du changement climatique dans un contexte des choix discrets, pour calculer explicitement une valeur d’option.
Ainsi, nous répondons d'une façon quantitative à la question "Comment tenir compte de l'irréversibilité dans l'évaluation du changement climatique". Il apparaît que cette valeur d’option de réduire tôt les émissions a un signe positif pour la majorité des jeux de paramètres que nous avons exploré. Dans tous les cas, cette valeur d’option est significative en valeur absolue devant les coûts et les bénéfices mis en jeu. Cela permet de montrer l’importance de la flexibilité parmi les objectifs des politiques de lutte contre le changement climatique.
4.2. Organisation des annexes décrivant le modèle DIAM
L'annexe technique A présente le calcul de l'effet d'irréversibilité. Ce calcul est automatisé bien qu'il soit sans difficulté technique, en effet il y a 16 cas à discuter. Les trois autres annexes sont consacrées au modèle DIAM.
DIAM est un modèle intégré d'optimisation intertemporelle. La partie économique est traitée en équilibre partiel. C'est un modèle très stylisé du problème du changement global. Il met en avant le problème de la répartition des coûts de réduction entre coûts d’ajustement et coûts de long terme. Grâce à sa simplicité, c’est un modèle reproductible. Il a eu un impact réel auprès d’une certaine communauté scientifique concernée par la modélisation intégrée.
Bien que les ordres de grandeurs numériques puissent sembler raisonnables, il convient de tirer les conclusions politiques avec beaucoup de précautions. En effet, deux facteurs importants ont été complètement omis. L’aversion au risque n’est pas représentée dans DIAM. De plus, ce modèle ne fait pas la distinction entre les pays industrialisés et les autres.
Dans l'annexe B, nous démonstrons mathématiquement, qu'il existe une solution et une seule au problème d'optimisation que pose DIAM. Puis nous expliquerons comment nous formons le problème déterministe équivalent au problème en programmation dynamique avec contrainte stochastique. Nous ne poussons pas plus en avant l'exploration analytique des équations, puisque notre but premier est de faire de l'économie et non des mathématiques.
Nous donnerons ensuite le code de deux implémentations du modèle : dans le langage GAMS annexe D, dans le langage Mathematica annexe C. Ce dernier comprend également les tables de résultat détaillées, ainsi que des graphiques additionnels qui n'ont pas trouvé leur place dans le texte.
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