Economie publique du changement climatique UMR Economie Publique INRA-INAPG Mod

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Economie publique du changement climatique UMR
Economie Publique INRA-INAPG Modèle Intégré
pour les Régulations Agri-Environnementales

• Laure Bamière lbamiere_at_grignon.inra.fr
• Elodie Debove eldebove_at_grignon.inra.fr
• Stéphane De Cara stdecara_at_grignon.inra.fr
• Caroline Godard cagodard_at_grignon.inra.fr
• Pierre-Alain Jayet jayet_at_grignon.inra.fr
• Binta Niang binniang_at_grignon.inra.fr
  

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Outline of the presentation

• Léquipe
• Les objectifs
• Les appuis
• Outils, méthodes et résultats
• perspectives

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Léquipe

• DR2 CR2 (2001) IR2 (2003)
• Thèses
• 1 cofinancée ADEME - INRA (ESR) agronomie
  (2002)
• 1 IGREF formation par la recherche (soutien INRA,
  2003)
• CDD (GICC)
• CDD ? Projets 6e PCRD
• INSEA (STREP coord. IIASA) 01/01/2004
• GENEDEC (STREP coord. UMR) sélectionné
• SEAMLESS (PI) Agro-Eco ???

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Objectifs

• Dans une perpective déconomie publique
• Evaluer les impacts du changement climatique
• En intégrant les politiques de régulation
  environnementale
• Et ladaptation des systèmes au changement
  climatique
• en sappuyant sur la modélisation
• Fondée sur une logique micro-économique de
  loffre agricole tenant compte de la diversité
  des contextes (géo, pédo-clim)
• Associée à une bonne représentation des
  phénomènes physiques et biologiques liées aux
  productions de lagriculture et de lélevage
• Réactive aux chts institutionnels et
  environnementaux
• De la Politique Agricole Commune
• Du progrès technique et des changements physiques
  (T, CO2)

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Les appuis

• Institutionnels par financement sur appel doffre
• MATE GICC (1999, 2001, 2002)
• MIES, DP
• 6e PCRD (2004)
• INRA et autres établissements de RD
• Directs (postes IR2, IGREF)
• Groupe INRA CAFQA (B. Seguin), Expertise
  collective stockage C sols agricoles
• Collaboration Dpt EA (Avignon, Orléans, Grignon,
  Clermont)STICS, co-encadrement de thèse
• ADEME (co-financement thèse)
• INAPG (CEREOPA)
• CEA / LSCE en devenir

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Outils, méthodes et résultats

• MIRAjE
• Un cluster autour du modèle AROPAj
• Un site intranet et un serveur dédié
• Lien avec les sites et projets à visibilité
  externe
• GENEDEC (à venir)
• STICS ?
• Un forum organisé autour des projets financés et
  susceptibles dêtre audités (UE, GICC, DP, )
• Une commande générique UNIX
• Gestion des cahiers du jour
• Mementos
• Menus daccès à lutilisation du modèle

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Outils, méthodes et résultats (suite)
MIRAjE Extranet INRAVersailles-Grignon Protecti
on IP
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Modèle AROPAjGénéricité et modularité
• Un ensemble de modèles représentant le
  comportement économique de fermes représentatives
  (exploitations type, virtuelles, constituées à
  partir du RICA)
• Blocs matriciels constitutifs du modèle autour
  des
• Variables caractérisant une fonction dobjectif,
  des activités de production et de consommation
  factorielle,
• Modules techniques (contraintes agronomiques,
  production et alimentation animale, démographie
  bovine,)
• Instruments de la PAC (aides directes, gel de
  terre, quota,)
• Indicateurs à caractère environnemental (GES)
• Scenarios

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Principes du modèle
• Micro-économique multi-producteur
• Rationnalité individuelle
• Offre (prix exogènes)
• Fondé sur la programmation mathématique
• Fort contenu technique (agronom., zoot., relat.
  démissions)
• Statique mono-périodique (annuel)
• Qui associe un PL à chaque exploitation agricole
  type
• Permettant lanalyse macro-économique
• Agrégation successive des producteurs
  types(région, Etat membre, UE)
• jeu entre producteur et contribuable

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Modèle générique pour la ferme type k

programme du producteur max pk(x, z
qk,j) pk(qk,j) ? x x,z
/
st Ak(qk,j) x -
bk(qk,j) z 0 (l)
z Nk (h)
x 0 (m)

• Ferme type k
• Eléments Ak , bk , pk
• Paramètres ?k ,?
• Activités x, z, l, h, m

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Maquette

Farm type

• External aggregation

Sveg Pveg On-f Breed
LiveSt CAPact n
Agron
-S
Vegetal use
Breeding
0
lt
Cattle Demogr.
-S

CAP
-S
1
N
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Cohérence entre les modules

Yieldsfunctions

• Animal block
• cattle demographic balance
• capital adjustment
• feeding

• Crop block
• yields
• fertilizers (N org. min.)
• use (market / on-farm)

• Manure
• CH4
• organic N

Climatechangeadaptation

• C sequestration
• soils (change in practice, land use)
• upper biomass (trees)

• GHG
• CH4
• N2O
• NO, O3 ?
• C

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Elaboration du modèle à partir de la maquette
• Typologie
• Critère géographique (région RICA, alt.)
• Critère technico-économique (OTE RICA)
• Estimation des paramètres
• Économétrie simple
• Dires dexpert
• Calibrage
• Combinaison gradient, MonteCarlo

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Version UE-15

Model inputs - Prices - Technical parameters -
CAP-related parameters

• Data
• (FADN)
• - Yields
• Area
• Variable costs
• - Producing activities
• - Size of farms
• Altitude
• Other sources
• Emissions coefficients
• Soils characteristics
• Fertilizer uses and prices

Estimation
Typology 15 countries, 101 regions 734 farm-types

• 734 models
• Maximize gross margin
• Subject to
• Technical constraints
• Policy constraints

Calibration
Model output - Optimal area - Livestock numbers -
Animal feeding - Net emissions
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Artix Architecture Client-Serveur
Sources
Sources
Base de données
Oracle, MySql, PostGres, ..

• Carte européenne des sols

• FAO
• Eurostat

sol
Prix des engrais

• Base de données du projet MARS (JRC)

climat

• Cultivars
• type dengrais azoté
• Fractionnement
• Autres pratiques culturales pour STICS

Ferme Type

• Experts

• RICA
• AROPAj
• étape de calibrage

• Apports organiques

• Irrigation

SERVEUR
Réseau
Client Java
Client Java
Client Java
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(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
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MéthodeCouplage des modèles AROPAj et STICS (1)
Echelle 1 culture, 1 ferme type
ENTREES A DETERMINER
R B (B-A) e - t N
Cultivar 3
sol 5
Précédant cultural 2
(engrais déjections)
ENTREES FORCEES
Données pseudo-experimentales 30 jeux
Courbe ajustée répondant le mieux aux critères
économiques
Climat
Type dengrais et calendrier
Irrigation
Apports azotés organiques (quantité évaluée, caractéristiques)
Sélection du jeu dentrées
TOUTES LES ENTREES (variété, sol, précédent)
NECESSAIRES FIXEES
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MéthodeCouplage des modèles AROPAj et STICS (2)
Echelle 1 culture, 1 ferme type
ENTREES AZOTEES
doses dengrais variables doses dengrais variables
OU
épandages deffluents variables épandages deffluents variables
OU
R B (B-A) e - t N
R b (b-a) e - T N
ENTREES FIXEES
STICS
Sol 1
Climat 1
Cultivar 1
irrigation 1
Type dengrais et calendrier 1 1
Précédant cultural 1
D quantité de déjection
N unités dazote engrais
Equivalentes en rendement (toutes conditions
égales par ailleurs)
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Impact  biophysique  du changement climatique
  et implication économique

Déformation du rendement fonction de réponseà
lengrais minéral azoté r(x CO2, T, ) ?
Quelles associations climat sol culture ?
?
Cultures nouvellespour une région Potentiel
agronomiquefonction du sol, du climat Variété ?
Coût ? Rendement ? Risque évènement extrême
(proba?)
Déformationpar le climat
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Émissions et séquestration C
• À partir du lien entre émissions GES, stockage C
  et activités agricoles
• Estimer les coûts dabattement du Carbone
• Combien il en coûterait aux producteurs de
  réduire leurs émissions
• Coûts total et marginal
• Évaluer le potentiel que lon obtiendrait par la
  régulation
• À quels niveaux démission conduirait
  linstauration de politiques économiques selon
  les instruments et le contexte
• prix (taxes sur les émissions, les produits ou
  facteurs)
• quantité (quota sur les émissions, les produits
  ou facteurs)
• 1er rang (les émissions inobservables
  individuellement)
• 2ème rang (les produits ou facteurs
  marchandisés)
• Tenir compte de lhétérogénéité des coûts
  dabattement
• Où se produirait et qui produirait la réduction
  des émissions pour un niveau donné dincitation

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Emission accounting within the economic model
• Several options are available
• Average coefficients per unit of agricultural
  activities
• IPCC Inventory-based, relying on national
  parameters
• Using outputs from bio-physical models
• Hard coupling of economic and biophysical
  models
• Trade-off between accuracy, availability of data,
  computing time and compatibility of
  inputs/outputs
• The choice of the accounting method matters when
  it comes to estimate abatement cost

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Relations entre émissions et activités IPCC

Area Animal Feeding Animal numbers
N2O agricultural soils (synthetic fertilizers) X (N use)
N2O agricultural soils (crop residues and N-fixing crops) X (N use)
N2O agricultural soils (manure applied to soils) X
N2O agricultural soils (animal production) X
N2O manure management X
CH4 manure management X
CH4 enteric fermentation X (X)
CH4 rice cultivation X
Carbon sequestration (X)
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• GHG emissions from agriculture in the EU
• Le point de départ

CO2 (MtCO2) CH4 (MtCO2) N2O (MtCO2) Total (MtCO2)
Enteric fermentation - 131.4 - 131.4
Manure management - 33.1 29.1 62.2
Rice cultivation - 2.3 - 2.3
Agricultural soils 2.0 1.3 189.7 193.1
Total Agriculture 2.0 168.3 219.2 389.5
Total EU (excl. LULUCF) 3324.8 341.8 338.1 4004.7
LULUCF (agri. and forestry) -180.7 2.6 5.9 -172.2
Source IPCC 2003, 2000 data Source IPCC 2003, 2000 data Source IPCC 2003, 2000 data Source IPCC 2003, 2000 data Source IPCC 2003, 2000 data
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Estimating abatement costs
• Pricing the externality to estimate abatement
  costs (primal approach)
• A tax t on net emissions is assumed to affect the
  gross margin
• Modification of the relative prices between
  activities
• t in 0T gt individual abatement supply curves
  or equivalently the marginal abatement cost
  functions
• Alternative approach (dual)
• A emission quota q is introduced qltE0
• Modification of the feasible set.
• The shadow price (emission constraint) MAC
• q in EminE0 gt individual MAC curves

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Coûts marginaux de réduction en France

No authorization of afforestation of set aside
land
Increasing ratio LU/ha
Source De Cara et Jayet (2000) Eur. Rev. of Ag.
Econ.
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Coûts marginaux de réduction en France

Authorization of afforestation of set aside land
Increasing ratio LU/ha
Source De Cara et Jayet (2000) Eur. Rev. of Ag.
Econ.
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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Offre de réduction pour lUE (CH4 et N2O)

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Outils, méthodes et résultats (suite)

• Distribution régionale de labattement

Relative regional abatement rate for t
34/tCO2 when total abatement is 8
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Perspectiveset conclusion

• Au carrefour
• Entre économie et biophysique
• Des politiques agricoles et environnementales
• Développer un modèle de référence
• Pour les décideurs publics ou privés européens ou
  nationaux
• Traitant des relations agriculture -
  environnement
• Impacts de lagriculture sur lenvironnement
  (GES)
• Impacts du changement climatique sur
  lagriculture
• Aléas sur les évènements extrêmes
• Susceptible daider à la décision publique en
  matière
• Dévaluation des incitations au changement
  dutilisation du sol
• Et au changement des pratiques agricoles