Comment l’analyse économique peut-elle prendre en compte le risque de points de basculement dans le système climatique ?

Evaluer le coût du changement climatique est essentiel pour définir les stratégies d’atténuation et orienter les stratégies d’adaptation. Une mesure généralement retenue est le coût social du carbone, c’est-à-dire la valeur actualisée des dommages provoqués par l’émission d’une tonne supplémentaire de gaz à effet de serre. Le coût social du carbone constitue une mesure phare de lutte contre le changement climatique comme l’indique le volontarisme affiché par l’administration Biden à ce sujet suite au mandat Trump. Il permet par exemple de discuter de la définition d’une taxe carbone sur les émissions de gaz à effet de serre. Le coût social du carbone peut être calculé à partir de modèles intégrés économie-climat comme le modèle DICE (Nordhaus, 2008). Ce modèle intègre à un modèle macroéconomique de croissance optimale à la Ramsey un module climatique dynamique qui interagit avec l’économie : le climat est affecté par l’économie via la température qui dépend du niveau des émissions (donc de l’activité), et il diminue le niveau du revenu total via une fonction de dommage qui affecte la productivité de l’économie. Le planificateur social global maximise alors de manière intertemporelle l’utilité de différentes générations sur un horizon donné à l’aide d’un taux d’actualisation. Mais la présence de risques catastrophiques de faible probabilité d’occurrence aux conséquences importantes peut rendre caduque le calcul intertemporel (Weitzman, 2009).

Un type particulier de risque catastrophique est le risque de points de basculement dans le système climatique (tipping points). Une fois dépassés certains seuils de concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, l’état du système climatique pourrait être radicalement modifié. Différents éléments susceptibles de connaître un tel basculement aux conséquences économiques importantes ont été identifiés dans la littérature (Lenton et al., 2008). Ces possibles points de basculement sont par exemple la désintégration des calottes glaciaires de l’Antarctique occidental ou du Groenland, le dépérissement de la forêt amazonienne ou des forêts boréales, l’arrêt de la circulation méridienne de retournement de l’océan Atlantique, la fonte des pergélisols, la mort des récifs coralliens, ou encore des changements dans les moussons (Afrique de l’Ouest, Inde). Les modèles intégrés économie-climat déterministes ne sont pas en mesure de bien considérer ces incertitudes : de nouveaux modèles stochastiques ont ainsi été développés (Lemoine, Traeger, 2014, Cai, Lontzek, 2019). Contrairement aux modèles avec une fonction de dommage déterministe, ces modèles stochastiques intègrent des variables d’incertitude comme un tipping point aléatoire qui dépend du niveau des températures et entraîne un choc durable sur l’économie. La prise en compte de ces incertitudes dans des modèles intégrés stochastiques modifie substantiellement le niveau du coût social du carbone (Lontzek et al., 2015) par rapport aux résultats obtenus dans les modèles déterministes ; prendre en compte ces incertitudes dans le calcul intertemporel de la politique climatique optimale est donc nécessaire.

Dans le calcul intertemporel de maximisation de l’utilité sociale, le choix de la forme fonctionnelle de l’utilité sociale a un impact déterminant sur le niveau et la dynamique du coût social du carbone à travers le temps. Les formes des préférences collectives utilisées traditionnellement le sont notamment en raison de leurs propriétés mathématiques qui rendent la résolution du programme dynamique d’optimisation sur un large horizon possible et plus facile. Il en va par exemple ainsi de l’additivité du modèle d’espérance d’utilité, ou encore du caractère récursif de la formulation des préférences dites à la Epstein-Zin (1989). Mais ces formes de préférence collective posent deux problèmes.

Le premier problème est d’ordre éthique. Les formes des préférences collectives évoquées plus haut sont dites utilitaristes et escomptées, c’est-à-dire qu’un planificateur social maximise l’utilité sociale (la consommation agrégée) à travers le temps en appliquant un facteur d’escompte au bien-être des générations futures. Ce facteur d’escompte repose sur plusieurs paramètres, dont certains sont justifiés : il en va ainsi de l’élasticité de l’utilité marginale ou de l’aversion pour le risque du planificateur social. Le premier dispose qu’une unité supplémentaire de consommation procure plus d’utilité à un pauvre qu’à un riche, la génération actuelle étant plus pauvre que les générations futures en raison des hypothèses faites sur la croissance future dans le modèle DICE. Le second paramètre peut jouer dans le sens contraire (Ha-Duong, Treich, 2004) en encourageant le planificateur social à moins consommer aujourd’hui pour diminuer le risque climatique. Un paramètre additionnel de préférence pure pour le présent est néanmoins utilisé pour l’escompte : ce paramètre, qui a fait l’objet d’une querelle importante entre Nordhaus (2008) et Stern (2007), donne arbitrairement aux générations futures un poids moins important dans le calcul et pousse donc à décaler dans le temps les mesures destinées à réduire les émissions.

Le second problème posé par ces formes de préférences traditionnellement utilisées est leur difficulté à bien rendre compte des choix sociaux en situation intertemporelle risquée. Tout d’abord, ces formes de préférence ne permettent pas d’analyser l’aversion du planificateur social pour le risque intertemporel. La forme additive a par exemple pour hypothèse une neutralité du planificateur social par rapport à ce risque intertemporel. La forme Epstein-Zin incorpore une aversion pour le risque mais cette forme fonctionnelle ne respecte pas certaines propriétés essentielles dans des contextes intertemporels risqués (Bommier, Le Grand, 2013) : elles peuvent ne pas être monotones ce qui implique qu’un agent plus averse au risque peut de manière peu intuitive choisir une épargne de précaution plus faible qu’un agent moins averse au risque.

Dans un travail en cours réalisé au CIRED sous la direction de Céline Guivarch, nous utilisons un modèle économie-climat stochastique avec un tipping point aléatoire qui dépend du niveau de la température et inflige une fois franchi un dommage irréversible à l’économie sous la forme d’une hausse du niveau des dommages climatiques. Nous utilisons une forme alternative de préférences sociales, les préférences multiplicatives, plus adaptées aux situations intertemporelles risquées. Développé par Bommier, Lanz et Zuber (2015), ce critère de choix social intertemporel ne mobilise pas le paramètre contesté de préférence pure pour le présent. Par ailleurs, cette forme fonctionnelle est monotone. Enfin, elle permet d’analyser l’aversion du planificateur social pour le risque intertemporel.

Le passage à cette forme de préférences sociales sensibles au risque intertemporel modifie notamment la valeur actuelle du coût social du carbone. Ainsi, en calibrant le paramètre d’aversion pour le risque intertemporel (Bommier, Lanz, Zuber, 2015) et en gardant tous les paramètres égaux, passer de la forme fonctionnelle additive à la forme multiplicative est équivalent à une multiplication de la valeur du choc économique généré par le potentiel tipping point par un facteur de 5 à 6 pour une calibration moyenne de l’élasticité de l’utilité marginale.

Equivalence entre les cas additif et multiplicatif dans le niveau de choc pour obtenir un même niveau actuel de coût social du carbone pour différents ϴ (élasticité de l’utilité marginale).

            De la même manière, en comparant ceteris paribus un changement dans la forme fonctionnelle à un changement dans un autre paramètre (la préférence pure pour le présent), on observe que passer de la forme additive à la forme multiplicative est équivalent pour la valeur actuelle du coût social du carbone à diminuer la valeur de la préférence pure pour le présent du niveau fixé par Nordhaus à celui défendu par Stern dans leur célèbre polémique.

Equivalence entre les cas additif et multiplicatif dans le niveau de préférence pure pour le présent (ϱ) pour obtenir un même niveau actuel de coût social du carbone.

Ce travail préliminaire sur les préférences sociales multiplicatives permet d’introduire une nouvelle dimension au débat sur le choix social intertemporel sur les questions d’économie et de climat. Ce choix ne dépend pas seulement de la valeur de certains paramètres, mais également de la forme fonctionnelle utilisée dans le calcul. Notre but n’est pas d’indiquer qu’une forme fonctionnelle est la meilleure mais simplement d’attirer l’attention sur les hypothèses sous-jacentes du modèle utilitariste escompté traditionnellement utilisé pour définir la politique climatique optimale et d’essayer de trouver la forme fonctionnelle la plus adaptée aux contextes intertemporels risqués. Passer de modèles économie-climat déterministes à des modèles stochastiques implique de questionner l’ensemble des éléments du calcul.

Notre travail permet d’envisager de nouvelles directions en intégrant par exemple la question de l’inégalité face au risque intertemporel. Ainsi, un travail intéressant pourrait être d’envisager des risques climatiques aléatoires aux conséquences hétérogènes selon les régions du monde afin de questionner les aspects distributionnels du changement climatique et des politiques climatiques (Dennig et. al, 2015). Des formes complémentaires de critères de choix social conséquentialistes pourraient alors être explorées en complément de l’approche utilitariste : c’est par exemple le cas du prioritarisme (Adler et. al, 2017).

Romain Fillon a suivi cette année le master 2 EEET (Economie de l’environnement, de l’énergie et des transports) de l’Université Paris-Saclay. Il rend compte dans cet article du travail réalisé lors d’un stage de recherche au CIRED (Centre international de recherche sur l’environnement et le développement), sous la direction de la climatologue Céline Guivarch.

Bibliographie indicative

Adler, M.D., Anthoff, D., Bosetti, V., Garner, G., Keller, K., Treich, N. 2017. Priority for the Worse Off and the Social Cost of Carbon. Nature Climate Change, 7: 443–449.

Bommier, A., Le Grand, F., 2013. A Robust Approach to Risk Aversion. CER-ETH Working Paper

Bommier, A., Lanz, B., Zuber, S., 2015. Models-as-usual for unusual risks? On the value of catastrophic climate change. Journal of Environmental Economics and Management 74, 1-22.

Cai, Y., Lontzek, T. S., 2019. The Social Cost of Carbon with Economic and Climate Risks. Journal of Political Economy 127(6), 2684-2734.

Dennig, F., Budolfson, M., Fleurbaey, M., Siebert, A., Socolow, R. (2015). “Inequality, climate impacts on the future poor and carbon prices”, Proceedings of the National Academy of Science.

Epstein, L.G., Zin, S.E., 1989. Risk aversion, and the temporal behavior of consumption and asset returns: a theoretical framework. Econometrica 57. 937-969.

Ha-Duong M., Treich N., 2004. Risk aversion, intergenerational equity and climate change. Environmental and Resource Economics 28.

Lemoine, D., Traeger, C., 2014. Watch your Step: Optimal Policy in a Tipping Climate. American Economic Journal: Economic Policy, 6, 137-166.

Lenton, T. M., Held, H., Kriegler, E., Hall, J. W., Lucht, W., Rahmstorf, S., Schellnhuber, H. J., 2008. Tipping elements in the Earth’s climate system. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) 105(6), 1786-1793.

Lontzek, T., Cai, Y., Judd, K. L., Lenton, T. M., 2015. Stochastic integrated assessment of climate tipping points indicates the need for strict climate policy. Nature Climate Change 5(5), 441-444

Nordhaus, W.D., 2008. A Question of Balance: Weighting the Options on Global Warming Policies. Yale University Press, New Haven, CN.

Stern, N. H., 2007. The Economics of Climate Change: The Stern Review. Cambridge University Press, Cambridge, UK

Weitzman, M. L., 2009. On modeling and interpreting the economics of catastrophic climate change. The Review of Economics and Statistics 91(1), 1-19.

Pour citer cet article : Fillon Romain, « Comment l’analyse économique peut-elle prendre en compte le risque de points de basculement dans le système climatique ? », publié sur Saclay des Champs le 22 septembre 2021. Lien : https://saclaydc.hypotheses.org/248


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