MERGE Manne, Richels et Mendelsohn

Nous quittons maintenant les modèles inspirés de DICE pour examiner les travaux de Manne et Richels42. Ces auteurs ont aussi eu une grande influence sur les débats. En ce qui concerne l’analyse de la décision séquentielle, ils ont notamment introduit43 la distinction entre les problèmes de décision caractérisés par ‘act then learn’ (ATL) et les problèmes ‘learn then act’ (LTA).

• Les modèles décrivant les situations de décision de type LTA sont déterministes, en ce sens qu’ils supposent que les intéressés peuvent acquérir les informations nécessaires sur l’état du monde avant d’agir. Ce cadre conceptuel ne correspond pas à la réalité du problème du changement climatique.

Scénario j 1 2 3 4 5 6 7

Incertitude sur Plafond initial optimal i*(j), ppmv 850 850 850 850 850 800 700

le plafond Coût correspondant, %PNB mondial 1990 0.00 0.67 1.97 5.64 21.21 25.16 32.49

seulement Surcoût si on commence par viser 550ppm 0% 15% 18% 1% 6% 4% 3%

Incertitude plafond

Coût espéré avec la trajectoire initiale optimale pour j (visant i*(j) entre autres)

6.62 6.62 6.72 6.81 7.08 7.20 7.61

et scénario Coût dans les mêmes conditions, mais distribution équiprobable des scenarii

13.4 13.4 13.3 13.6 13.7 13.8 14.0

Tableau 4.5 : YOHE, Coût espéré de stabilisation de la concentration.

Coûts espérés de diverses stratégies de réduction (% PNB mondial 1990. 1 point représente à peu près 210G$). Le seuil final, uniformément réparti entre 550 et 850ppm, est déterminé en 2020. Les utilités sont actualisées au taux de préférence pure pour le présent de 3%. D'après Yohe et Wallace (1996).

• En effet, il s’agit en réalité de prendre une suite de décision échelonnées dans le temps offrant la possibilité d’agir avec prudence, de tirer des enseignements au fur et à mesure et de procéder à des ajustements à mi course. Dans le modèle Global 2100, avant 2010 les choix concernant l’offre et la demande dans le secteur énergétique doivent être effectués alors que l’instauration de mesures visant le carbone est entachée d’incertitude. Au delà de 2010, les décisions sont prises après élimination de l’incertitude. Il s’agit en cela d’une caractérisation ATL de la situation.

Nous nous concentrerons sur les résultats, les caractéristiques principales du modèle et de ses raffinements successifs étant exposées Encadré 4.2.

Concernant l’effet de l’incertitude, les auteurs délivrent un message de précaution que nous diviserons en deux parties. Primo, la simple menace d’instauration d’une mesure visant le carbone suffit pour ralentir l’augmentation des émissions. Secundo, les méthodes déterministes risquent d’aboutir à une surestimation des quantités émises, l'incertitude réduit les émissions optimales.

Comparer la stratégie optimale en situation ATL avec le scénario de référence permet de conclure quand à la première partie du résultat. Toutefois, pour étayer la seconde, il nous semble qu’il manque un élément théorique central, l’équivalent certain. Nous n’avons pas trouvé chez Manne et Richels de comparaison entre la stratégie optimale ATL avec la stratégie optimale en équivalent certain. Pour rester dans la typologie développée par les auteurs, l’équivalent certain correspond aux situations ‘never learn’, qui n’ont été introduites que plus tard par d’autres auteurs45. Celles ci sont caractérisées par le fait que les paramètres incertains restent toujours égaux à leur valeur espérée, l’incertitude n’est jamais résolue.

Conclure ici donnerait une image très inexacte de l’intérêt de MERGE, qui va bien au delà de l’introduction de la décision séquentielle. Comme le modèle est intertemporel et régionalisé, il permet d'étudier la flexibilité de lieu et de temps. Les auteurs ont notamment introduit46 la notion de souplesse temporelle et spatiale ("when and where flexibility" en anglais). La souplesse spatiale

« Buying Greenhouse Insurance » Chapter 7 describes the Global 2100 model for determining the costs of adapting to one or another limit on carbon emissions. The model provides for two-way linkage between a top- down model of economic growth and energy demands (MACRO) and a bottom-up model for energy technology assessment (ETA). A Ramsey model is employed for the determination of savings and investment through a discounted utility maximand. Energy-economy interactions, price-induced energy conservation and interfuel substitution are handled through a nested CES (constant-elasticity of substitution) production function. The model also allows for autonomous energy efficiency improvements (AEEI, for short). In Global 2100, the world is disaggregated into five geopolitical regions, and parallel analyses are conducted for each region independently. An informal decomposition procedure is employed for interregional trade in oil and in carbon emission rights. Global 2100 was a cost-effectiveness analysis, but MERGE is an integrated assessment in which the costs of abatement are explicitly balanced off against the benefits of reducing the impacts of climate change. In this first version of MERGE, there is one-way linkage from ETA-MACRO to the CLIMATE and IMPACT submodels. MERGE accounts for market damages (through production losses) and nonmarket damages (through losses in utility).

MERGE 2 provides for two-way linkage between ETA-MACRO and the CLIMATE and IMPACT submodels. It includes an application of decision analysis, and it contrasts the "learn, then act" versus "act, then learn" approach.

Distinctive features of MERGE 3: 9 geopolitical regions. The marginal productivity of capital declines over time so as to approximate a case in which there is declining GDP growth, but a constant utility discount rate. Revised the benchmarking procedure so as to eliminate the "rebound" effect associated with the autonomous energy efficiency improvement factors. This revision significantly reduces the total primary energy consumption and also the global carbon emissions associated with the basecase (reference) scenario. Includes a revised formulation of the energy technology expansion and decline limits. Allows for endogenous technological diffusion in the case of the electrical technologies ADV-HC and ADV-LC. Benders decomposition as the solution technique.

Encadré 4.2 : De Global 2100 à MERGE 3.

signifie que par la coopération internationale, les pays de l'OCDE peuvent exploiter les possibilités de réduction à bas coût ailleurs dans le monde. Cette possibilité existe dans la pratique par les programmes d'implémentation jointe. La souplesse temporelle signifie que l'on peut compenser des émissions relativement plus élevées court terme par des émissions plus basses à long terme.

Comme le montre la Figure 4.4, la flexibilité spatiale permet de réduire les coûts de plus que la moitié. La flexibilité temporelle, qui revient à reporter les réductions dans le futur, permet de réduire encore de 50% le coût global. De plus, l'analyse suggère que les pays non OCDE pourraient trouver un avantage à la flexibilité, dans la mesure où le négoce de permis d'émissions pourrait plus que compenser la déprime de la demande de pétrole.

En plus d’avoir permis d’introduire de nombreux concepts autour desquels les débats se sont structurés, MERGE a aussi permis de calibrer des modèles très voisins comme CETA47, qui a permis de montrer que le degré de non linéarité de la fonction de dommage est l'incertitude clé concernant le choix de la politique optimale à court terme. Ce résultat rappelle l’importance de la discussion sur la forme de la courbe de dommage marginal.

-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Sans efficacité spatiale ni temporelle (Cas 1)

Efficacité spatiale (Cas 1a) Avec efficacité spaciale et temporelle (Cas 1b)

Trillion US$

non OCDE OCDE

Figure 4.4 : When and where flexibility.

Coût de réduire de 20% les émissions dans les pays de l'OCDE, dans trois alternatives. Résultats du modèle MERGE, d'après Manne and Richels, 1996 (Energy Policy).

Cas 1 (sans efficacité spatiale ou intertemporelle), chaque région doit réduire ses émissions indépendamment. Cas 1a (avec efficacité spatiale), Le négocie de droits d'émission est permis, ce qui assure que les réductions se font là où elles coûtent le moins cher. Dans l'allocation initiale des droits, les régions non-OCDE reçoivent l'intégralité de ce qu'elles émettent dans le cas 1. Cas 1b (avec efficacité spatiale et temporelle), la contrainte n'est pas placée sur le niveau d'émission à chaque date, mais sur le niveau de concentration. Ce niveau est fixé afin de retrouver la concentration du cas 1 en 2050. Coût actualisé à 5% jusqu'à 2100.

3. Modèles de simulation et de viabilité