Laure Bamière lbamiere@grignonra.fr Elodie Debove eldebove@grignonra.fr

1. Economie publique du changement climatiqueUMR Economie Publique INRA-INAPGModèle Intégré pour les Régulations Agri-Environnementales Laure Bamière lbamiere@grignon.inra.fr Elodie Debove eldebove@grignon.inra.fr Stéphane De Cara stdecara@grignon.inra.fr Caroline Godard cagodard@grignon.inra.fr Pierre-Alain Jayet jayet@grignon.inra.fr Binta Niang binniang@grignon.inra.fr MICCES

2. Outline of the presentation • L’équipe • Les objectifs • Les appuis • Outils, méthodes et résultats • perspectives MICCES

3. L’équipe • 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 ??? MICCES

4. Objectifs • Dans une perpective d’économie publique • Evaluer les impacts du changement climatique • En intégrant les politiques de régulation environnementale • Et l’adaptation des systèmes au changement climatique • en s’appuyant sur la modélisation • Fondée sur une logique micro-économique de l’offre 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 l’agriculture et de l’élevage • Réactive aux chts institutionnels et environnementaux • De la Politique Agricole Commune • Du progrès technique et des changements physiques (T, CO2) MICCES

5. Les appuis • Institutionnels par financement sur appel d’offre • MATE GICC (1999, 2001, 2002) • MIES, DP • 6e PCRD (2004) • INRA et autres établissements de R&D • 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 MICCES

6. 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 d’être audités (UE, GICC, DP, …) • Une commande générique UNIX • Gestion des “cahiers du jour” • Mementos • Menus d’accès à l’utilisation du modèle MICCES

7. Outils, méthodes et résultats (suite) MIRAjE Extranet INRAVersailles-Grignon Protection IP MICCES

8. 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 d’objectif, 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 MICCES

9. 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. d’émissions) • Statique mono-périodique (annuel) • Qui associe un PL à chaque exploitation agricole type • Permettant l’analyse macro-économique : • Agrégation successive des producteurs types(région, Etat membre, UE) • “jeu” entre producteur et contribuable MICCES

10. Outils, méthodes et résultats (suite) Ferme type: k Eléments: Ak , bk , pk Paramètres: k , Activités: x, z, l, h, m • 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) MICCES

11. Outils, méthodes et résultats (suite) FT 1 Sveg Pveg On-f Breed LiveSt CAPact n Agron -S FT 2 Vegetal use Sveg Pveg On-f Breed LiveSt CAPact n Breeding 0 < Agron -S FT 3 Demog Vegetal use Sveg Pveg On-f Breed LiveSt CAPact n -S Breeding CAP -S 0 < Agron -S = 1 N Demog Vegetal use -S FT k Breeding Sveg Pveg On-f Breed LiveSt CAPact n CAP -S 0 < = 1 N Demog Agron -S -S Vegetal use CAP -S Breeding = 1 N 0 < -S CAP -S = 1 N • Maquette External aggregation Farm type Sveg Pveg On-f Breed LiveSt CAPact n Agron -S Vegetal use Breeding 0 < Cattle Demogr. -S = CAP -S 1 N MICCES

12. 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 MICCES

13. 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 d’expert • Calibrage • Combinaison gradient, MonteCarlo MICCES

14. 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 MICCES

15. Artix Architecture Client-Serveur 6 (1/10 ) Pays Région Culture 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 d’engrais 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 MICCES

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19. MéthodeCouplage des modèles AROPAj et STICS (1) Base de données 30 + X … X + … X + X X … + X 1 X R = rendement + X X … … X + X + X X … STICS N = Azote AROPAJ R 24 R0 N N0 Echelle : 1 culture, 1 ferme type ENTREES A DETERMINER R = B – (B-A) e - t N (engrais + déjections) ENTREES FORCEES Données pseudo-experimentales : 30 jeux Courbe ajustée répondant le mieux aux critères économiques Sélection du jeu d’entrées TOUTES LES ENTREES (variété, sol, précédent) NECESSAIRES FIXEES MICCES

20. MéthodeCouplage des modèles AROPAj et STICS (2) B D X * X * X * * X X * * X R R * X N D R = B – (B-A) e - t N Courbe unique AROPAJ Echelle : 1 culture, 1 ferme type ENTREES AZOTEES OU R = B – (B-A) e - t N R = b – (b-a) e - T N ENTREES FIXEES STICS D = quantité de déjection N = unités d’azote engrais Equivalentes en rendement (toutes conditions égales par ailleurs) MICCES

21. Outils, méthodes et résultats (suite) • Impact « biophysique » du changement climatique et implication économique Déformation du rendement fonction de réponseà l’engrais 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 MICCES

22. Outils, méthodes et résultats (suite) • Émissions et séquestration C • À partir du lien entre émissions GES, stockage C et activités agricoles : • Estimer les coûts d’abattement du Carbone • Combien il en coûterait aux producteurs de réduire leurs émissions • Coûts total et marginal • Évaluer le potentiel que l’on obtiendrait par la régulation • À quels niveaux d’émission conduirait l’instauration 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 l’hétérogénéité des coûts d’abattement • Où se produirait et qui produirait la réduction des émissions pour un niveau donné d’incitation MICCES

23. 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 MICCES

24. Outils, méthodes et résultats (suite) • Relations entre émissions et activités : IPCC MICCES

25. Outils, méthodes et résultats (suite) • GHG emissions from agriculture in the EU • Le point de départ MICCES

26. 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 [0;T] => individual abatement supply curves or equivalently the marginal abatement cost functions • Alternative approach (dual): • A emission quota q is introduced q<E0 • Modification of the feasible set. • The shadow price (emission constraint) = MAC • q in [Emin;E0] => individual MAC curves MICCES

27. Outils, méthodes et résultats (suite) • Coûts marginaux de réduction en France No authorizationof afforestation of set aside land Increasing ratio LU/ha Source : De Cara et Jayet (2000) Eur. Rev. of Ag. Econ. MICCES

28. Outils, méthodes et résultats (suite) • Coûts marginaux de réduction en France Authorizationof afforestation of set aside land Increasing ratio LU/ha Source : De Cara et Jayet (2000) Eur. Rev. of Ag. Econ. MICCES

29. Outils, méthodes et résultats (suite) • Offre de réduction pour l’UE (CH4 et N2O) MICCES

30. Outils, méthodes et résultats (suite) • Distribution régionale de l’abattement Relative regional abatement rate for t = 34€/tCO2 when total abatement is 8% MICCES

31. 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 l’agriculture sur l’environnement (GES) • Impacts du changement climatique sur l’agriculture • Aléas sur les évènements extrêmes • Susceptible d’aider à la décision publique en matière • D’évaluation des incitations au changement d’utilisation du sol • Et au changement des pratiques agricoles MICCES