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Il est nécessaire de réduire les émissions nettes à zéro pour limiter le réchauffement de la planète bien en dessous de 2C et vers 1,5C, qui sont les objectifs de température de l’Accord de Paris. Plus de 50 pays dans le monde ont fixé des objectifs pour parvenir à zéro émission nette, généralement d’ici 2050, et la plupart des autres pays travaillent sur des objectifs similaires. La réalisation de ces objectifs nécessite des transformations dans les secteurs de l’électricité, des transports, de l’agriculture, de l’utilisation des sols, des bâtiments, de l’industrie et de la gestion des déchets. Bien qu’il existe des solutions pour passer à une économie neutre en carbone, notamment des changements technologiques et comportementaux, et qu’ils s’accompagnent souvent d’avantages économiques, sociaux ou développementaux, de nombreux obstacles empêchent leur mise en œuvre. Nous réunissons des conclusions issues de la littérature académique et grise pour identifier 15 transformations sectorielles qui permettront de réduire à zéro les émissions nettes de gaz à effet de serre. Nous énumérons ensuite les obstacles qui empêchent leur adoption, tels que les obstacles liés aux infrastructures, aux réglementations, aux finances publiques et privées, à l’information et aux questions d’économie politique. Enfin, nous fournissons plus de 50 exemples d’interventions gouvernementales au niveau sectoriel qui peuvent lever ces obstacles, comme la construction d’infrastructures, la réforme des réglementations et des subventions, la fourniture d’informations et le renforcement des capacités, et la gestion des impacts distributifs. Les gouvernements peuvent utiliser ces informations pour guider la conception de stratégies climatiques globales qui traduisent l’objectif à long terme de zéro émission nette en une feuille de route des transformations requises dans chaque secteur. Ils peuvent ensuite travailler à l’identification et à la mise en œuvre d’interventions gouvernementales aux niveaux national, régional ou local pour les rendre possibles.

Consommer moins de produits animaux et gaspiller moins allègent le budget, mais augmenter sa consommation de produits bio l'alourdit. Au total, l'adoption d'un régime alimentaire durable augmente ou diminue-t-elle les dépenses des consommateurs ? Si certaines études apportent une réponse tranchée à cette question, celle-ci varie en réalité selon trois facteurs au moins : L’ambition du régime alimentaire durable visé : le niveau de substitution entre protéines animales et végétales, la part de produits issus de modes de production durables (qu’on assimile au bio par simplification), et le niveau de réduction des gaspillages ; Les conditions économiques, en particulier le prix des produits bio par rapport aux produits conventionnels ; L’assiette initiale des consommateurs et les prix auxquels ils achètent leurs produits, qui sont fortement corrélés aux revenus.I4CE a développé un calculateur pour mesurer les effets de chacun de ces facteurs sur le budget alimentaire des ménages. Selon le niveau de ces paramètres, la transition vers un régime alimentaire plus durable peut constituer un gain de 30 % comme représenter une dépense supplémentaire de 67% du budget alimentaire initial du consommateur. Les personnes aux revenus les plus faibles sont celles pour lesquelles les surcoûts potentiels sont les plus importants.Aux prix actuels, quelles que soient les réductions des produits animaux et de quantité de gaspillage, consommer majoritairement bio coûte plus cher, surtout pour les ménages les plus pauvres. Le surprix du bio par rapport au conventionnel devrait passer de 65% aujourd’hui à 10% pour que tous les ménages puissent adopter un régime moins carné 100% bio sans augmenter leur budget.Si une forte consommation de produits bio est visée, des politiques publiques doivent donc gérer la tension entre des prix rémunérateurs pour les pratiques durables des agriculteurs, et une augmentation des dépenses alimentaires acceptable pour les ménages.

The observed effects of climate change over the last decades highlight the urgency of mobilizing enough resources to slow it down and mitigate its effects. In the case of developing countries, some suggest that development aid has an important role to play. However, the political ambitions of decision-makers should not be in competition with environmental ones. This thesis examines the existing links between foreign aid, political cycles and environmental degradation, through three empirical chapters. Chapter 2 studies the link between foreign aid and CO2 mitigation in 112 developing countries. It shows that the effect of aid depends on the donor, with multilateral aid more likely to reduce pollution than bilateral aid for which there is no effect. Nevertheless, a bilateral aid specifically targeted toward environment contributes to decrease the level of pollution. This later impact is non-linear, a pollution-reducing effect is only observed for important amounts of environmental bilateral aid. Chapter 3 studies the factors associated with environmental bilateral aid to recipient countries over the 1990-2013 period. The objective is to assess whether the environmental bilateral aid is motivated by non-environmental factors such as donors’ economic and political interests. Three kind of variables that might influence environmental aid allocation are examined: the environmental and non-environmental needs and merits of recipient countries, and the economic and political interests of donors. Environmental needs and merits variables include vulnerability to extreme climate events and the stringency of climate policy. The results show that while vulnerability to climate change seems to be a key determinant of environmental aid, its allocation is poorly linked to recipients’ climate mitigation policies. It finds weak evidence of association between donors’ interest variables and environmental aid on average. However, an heterogeneity analysis allows to go deeper into all the relations above, and unveils that some donors are more sensitive to environmental variables, while others rather seem focused on their economic and political interests. Chapter 4 explores how elections impact climate change policy and environmental degradation, using a sample of 76 democratic countries from 1990 to 2014. The findings indicate election years are characterized by an increase in CO2 emissions, even though the effect weakens over the recent years. It also reveals that this effect is present only in established democracies, where incumbents engage in fiscal manipulation through the composition of public spending rather than its level. Higher freedom of the press and high environmental preferences from citizens reduce the size of this “political pollution cycle”., Les effets observés du changement climatique sur les dernières décennies mettent en exergue le besoin et l’urgence de mobiliser suffisamment de ressources pour le ralentir et en atténuer les effets. Dans le cas des pays en développement, d’aucuns suggèrent que l’aide au développement aurait un rôle non des moindres à jouer dans cette lutte. Cependant, encore faudrait-il que les ambitions politiques des décideurs ne soient pas en compétition avec celles environnementales. Cette thèse examine les liens existants entre l’aide au développement, les cycles politiques et la dégradation de l’environnement, à travers trois chapitres empiriques. Le chapitre 2 étudie le lien entre l’aide et l’atténuation des émissions de CO2 dans 112 pays en développement. Il montre que l’effet de l’aide dépend du type de donneur, l’aide multilatérale étant plus susceptible de réduire la pollution que l’aide bilatérale pour laquelle il n’y a pas d’effet. Cependant, une aide bilatérale spécifiquement ciblée sur la protection de l’environnement contribue à réduire le niveau de pollution. Cet impact est toutefois non linéaire, un effet de réduction de la pollution n’étant observé que pour des montants importants d’aide bilatérale environnementale. Le chapitre 3 étudie les facteurs associés à l’allocation de l’aide bilatérale environnementale entre les pays bénéficiaires, sur la période 1990-2013. L’objectif est d’évaluer si l’aide bilatérale environnementale est motivée par des facteurs non environnementaux tels que les intérêts économiques et politiques des donneurs. Trois types de variables susceptibles d’influencer l’allocation de l’aide environnementale sont examinés : les besoins et les mérites environnementaux et non environnementaux des pays bénéficiaires, ainsi que les intérêts économiques et politiques des donneurs. Les variables relatives aux besoins et aux mérites environnementaux comprennent la vulnérabilité aux événements climatiques extrêmes et la rigueur de la politique environnementale. Les résultats des régressions montrent que si la vulnérabilité au changement climatique semble être un déterminant clé de l’aide environnementale, son allocation est peu ou pas liée aux efforts d’atténuation du changement climatique des bénéficiaires. Il trouve également peu d’évidence empirique sur une quelconque association entre les variables d’intérêt des donneurs et l’aide environnementale, en moyenne. Cependant, une analyse désagrégée révèle d’importantes hétérogénéités dans ces relations, et révèle ainsi que certains donneurs sont plus sensibles aux variables environnementales, tandis que d’autres semblent plutôt se concentrer sur leurs intérêts économiques et politiques. Le chapitre 4 explore l’impact des élections sur la politique environnementale et la dégradation de l’environnement, en utilisant un échantillon de 76 pays démocratiques de 1990 à 2014. Les estimations indiquent que les années électorales sont caractérisées par une augmentation des émissions de CO2, même si cet effet semble s’atténuer sur les années plus récentes. Il révèle également que cet effet n’est présent que dans les démocraties plus anciennes, où les électeurs sont plus avisés et où les dirigeants se livrent à des manipulations budgétaires via la composition des dépenses publiques plutôt que par leur niveau. Une plus grande liberté de la presse et des préférences environnementales élevées de la part des électeurs permettent de réduire l’ampleur de ce cycle.

Ecosystems play an important role in strategies for facing climate change because they address both its causes and effects through the delivery of ecosystem services. Ecosystems act as safety nets for rural livelihoods and as buffers against damages by supplying provisioning services (e.g., food and timber) and regulating services (e.g., water regulation and erosion control). In addition, carbon sequestration by ecosystems contributes to mitigate climate change. Land management affects ecosystem services in diverse ways and, because of trade-offs, can enhance the supply of one ecosystem service of interest at the expense of others. For example, the conversion of forests to agriculture to increase food production may degrade water regulation. Although trade-offs are recognized, knowledge on how changes in land management affect ecosystem services and their beneficiaries is still limited. This research aims to increase our understanding of how land management changes impact the resilience of local communities to climate hazards and the provision of ecosystem services at regional and global level. We combined multi-disciplinary and participatory methods to analyze changes in the management of forests and trees in the responses of local communities to climate hazards. Across four rural communities affected by floods and droughts in tropical forest landscapes in Indonesia, we inventoried forests, surveyed households, discussed with focus groups, and analysed satellite images. To analyse how ecosystem services are affected by changes in land management, we developed a conceptual framework to account for the multiple human contributions in the delivery of ecosystem services. The findings showed how communities used ecosystems in their responses to climatic impacts and how changes in land management affected the supply of ecosystem services. In the study sites with least forests, communities had the highest needs for forest ecosystem services to help them adapt to drought. Between 5 and 45% of the households reported at least one coping strategy based on products from forests and trees, for example harvesting timber or collecting leaves, rubber, and wild vegetables. Several anticipatory strategies at the community level aimed to protect or restore forests to reduce the impacts of droughts and floods on soil and water. Communities were not passive beneficiaries of ecosystem services but actively contributed to their delivery in multiple ways. They managed land, mobilized human and human-made assets (e.g. skills, fertilizers), allocated benefits, and appreciated their contribution to well-being. Such actions determined who benefited from ecosystems and how. The human contributions in the delivery of ecosystem services depended on community rules (e.g. logging restrictions or taxes), assets (e.g. access to transportation or irrigation systems), values (e.g. perception of environmental degradation), and spatial factors (e.g., location of houses and crops in disaster prone areas). The land management strategies of local communities in response to climate hazards also affected the delivery of ecosystem services at regional and global scales, through changes in biodiversity, water regulation, and carbon sequestration. An improved understanding of human inputs and trade-offs in the delivery of ecosystem services can inform the design of sound ecosystem-based solutions for strengthening the resilience of local people to climate hazards while providing other global benefits for sustainable development.; Les écosystèmes jouent un rôle important dans les stratégies visant à faire face au changement climatique parce qu'ils s'attaquent à la fois à ses causes et à ses effets grâce à leurs services écosystémiques. Les écosystèmes agissent comme des filets de sécurité pour les communautés rurales et comme tampons contre les impacts climatique en fournissant des services d'approvisionnement (par exemple la nourriture et le bois) et des services de régulation (par exemple la régulation de l'eau et le contrôle de l'érosion). De plus, la séquestration du carbone par les écosystèmes contribue à atténuer le changement climatique. La gestion des terres affecte les services écosystémiques (SE) de diverses manières et, en raison de l’existence de compromis (« tradeoffs »), peut améliorer l'offre d'un SE au détriment des autres. Par exemple, la conversion des forêts à l'agriculture pour augmenter la production alimentaire peut dégrader la régulation de l'eau. Bien que les compromis soient reconnus, les connaissances sur la façon dont les changements dans la gestion des terres affectent les SE et leurs bénéficiaires sont encore limitées. Cette recherche vise à améliorer notre compréhension de la façon dont les changements dans la gestion des terres influent sur la résilience des communautés locales face aux aléas climatiques et sur la fourniture de SE aux niveaux régional et mondial. Nous avons combiné des méthodes multidisciplinaires et participatives pour analyser les changements dans la gestion des forêts et des arbres dans les réponses des communautés locales aux aléas climatiques. Dans quatre communautés rurales touchées par des inondations et des sécheresses dans des paysages forestiers tropicaux en Indonésie, nous avons inventorié les forêts, enquêté les ménages, discuté avec des groupes focaux et analysé des images satellite. Pour analyser comment les SE sont affectés par les changements dans la gestion des terres, nous avons développé un cadre conceptuel pour rendre compte des multiples contributions humaines dans la fourniture des SE. Les résultats ont montré comment les communautés ont utilisé les écosystèmes dans leurs réponses aux impacts climatiques et comment les changements dans la gestion des terres ont affecté la fourniture de SE. Dans les sites d'étude les moins forestiers, les communautés avaient les plus grands besoins de SE forestiers pour les aider à s'adapter à la sécheresse. Entre 5 et 45% des ménages ont rapporté au moins une stratégie d'adaptation basée sur des produits issus des forêts et des arbres, par exemple la récolte du bois ou la collecte des feuilles, du caoutchouc et des légumes sauvages. Plusieurs stratégies d'anticipation au niveau communautaire visaient à protéger ou à restaurer les forêts afin de réduire les impacts des sécheresses et des inondations sur le sol et l'eau. Les communautés n'étaient pas des bénéficiaires passifs des SE, mais ont contribué activement à leur fourniture de multiples façons. Elles ont géré les terres, mobilisé du capital humain ou manufacturé (par exemple les savoirs, les engrais), distribué les bénéfices et apprécié leur contribution au bien-être. Ces actions ont déterminé qui bénéficie des écosystèmes et comment. Les apports humains dans la fourniture des SE dépendaient de règles communautaires (par exemple, restrictions de coupe de bois ou taxes), du capital (par exemple moyens de transport ou d'irrigation), des valeurs (par exemple les perceptions de la dégradation de l'environnement) et des facteurs spatiaux (par exemple la localisation des habitations et des champs dans les zones sujettes aux catastrophes). Une meilleure compréhension des apports humains dans la fourniture des SE et des compromis entre services peut guider la conception de solutions basées sur les écosystèmes pour renforcer la résilience des populations locales aux risques climatiques tout en fournissant d'autres bénéfices globaux pour le développement durable.

Ecosystems play an important role in strategies for facing climate change because they address both its causes and effects through the delivery of ecosystem services. Ecosystems act as safety nets for rural livelihoods and as buffers against damages by supplying provisioning services (e.g., food and timber) and regulating services (e.g., water regulation and erosion control). In addition, carbon sequestration by ecosystems contributes to mitigate climate change. Land management affects ecosystem services in diverse ways and, because of trade-offs, can enhance the supply of one ecosystem service of interest at the expense of others. For example, the conversion of forests to agriculture to increase food production may degrade water regulation. Although trade-offs are recognized, knowledge on how changes in land management affect ecosystem services and their beneficiaries is still limited. This research aims to increase our understanding of how land management changes impact the resilience of local communities to climate hazards and the provision of ecosystem services at regional and global level. We combined multi-disciplinary and participatory methods to analyze changes in the management of forests and trees in the responses of local communities to climate hazards. Across four rural communities affected by floods and droughts in tropical forest landscapes in Indonesia, we inventoried forests, surveyed households, discussed with focus groups, and analysed satellite images. To analyse how ecosystem services are affected by changes in land management, we developed a conceptual framework to account for the multiple human contributions in the delivery of ecosystem services. The findings showed how communities used ecosystems in their responses to climatic impacts and how changes in land management affected the supply of ecosystem services. In the study sites with least forests, communities had the highest needs for forest ecosystem services to help them adapt to drought. Between 5 and 45% of the households reported at least one coping strategy based on products from forests and trees, for example harvesting timber or collecting leaves, rubber, and wild vegetables. Several anticipatory strategies at the community level aimed to protect or restore forests to reduce the impacts of droughts and floods on soil and water. Communities were not passive beneficiaries of ecosystem services but actively contributed to their delivery in multiple ways. They managed land, mobilized human and human-made assets (e.g. skills, fertilizers), allocated benefits, and appreciated their contribution to well-being. Such actions determined who benefited from ecosystems and how. The human contributions in the delivery of ecosystem services depended on community rules (e.g. logging restrictions or taxes), assets (e.g. access to transportation or irrigation systems), values (e.g. perception of environmental degradation), and spatial factors (e.g., location of houses and crops in disaster prone areas). The land management strategies of local communities in response to climate hazards also affected the delivery of ecosystem services at regional and global scales, through changes in biodiversity, water regulation, and carbon sequestration. An improved understanding of human inputs and trade-offs in the delivery of ecosystem services can inform the design of sound ecosystem-based solutions for strengthening the resilience of local people to climate hazards while providing other global benefits for sustainable development.; Les écosystèmes jouent un rôle important dans les stratégies visant à faire face au changement climatique parce qu'ils s'attaquent à la fois à ses causes et à ses effets grâce à leurs services écosystémiques. Les écosystèmes agissent comme des filets de sécurité pour les communautés rurales et comme tampons contre les impacts climatique en fournissant des services d'approvisionnement (par exemple la nourriture et le bois) et des services de régulation (par exemple la régulation de l'eau et le contrôle de l'érosion). De plus, la séquestration du carbone par les écosystèmes contribue à atténuer le changement climatique. La gestion des terres affecte les services écosystémiques (SE) de diverses manières et, en raison de l’existence de compromis (« tradeoffs »), peut améliorer l'offre d'un SE au détriment des autres. Par exemple, la conversion des forêts à l'agriculture pour augmenter la production alimentaire peut dégrader la régulation de l'eau. Bien que les compromis soient reconnus, les connaissances sur la façon dont les changements dans la gestion des terres affectent les SE et leurs bénéficiaires sont encore limitées. Cette recherche vise à améliorer notre compréhension de la façon dont les changements dans la gestion des terres influent sur la résilience des communautés locales face aux aléas climatiques et sur la fourniture de SE aux niveaux régional et mondial. Nous avons combiné des méthodes multidisciplinaires et participatives pour analyser les changements dans la gestion des forêts et des arbres dans les réponses des communautés locales aux aléas climatiques. Dans quatre communautés rurales touchées par des inondations et des sécheresses dans des paysages forestiers tropicaux en Indonésie, nous avons inventorié les forêts, enquêté les ménages, discuté avec des groupes focaux et analysé des images satellite. Pour analyser comment les SE sont affectés par les changements dans la gestion des terres, nous avons développé un cadre conceptuel pour rendre compte des multiples contributions humaines dans la fourniture des SE. Les résultats ont montré comment les communautés ont utilisé les écosystèmes dans leurs réponses aux impacts climatiques et comment les changements dans la gestion des terres ont affecté la fourniture de SE. Dans les sites d'étude les moins forestiers, les communautés avaient les plus grands besoins de SE forestiers pour les aider à s'adapter à la sécheresse. Entre 5 et 45% des ménages ont rapporté au moins une stratégie d'adaptation basée sur des produits issus des forêts et des arbres, par exemple la récolte du bois ou la collecte des feuilles, du caoutchouc et des légumes sauvages. Plusieurs stratégies d'anticipation au niveau communautaire visaient à protéger ou à restaurer les forêts afin de réduire les impacts des sécheresses et des inondations sur le sol et l'eau. Les communautés n'étaient pas des bénéficiaires passifs des SE, mais ont contribué activement à leur fourniture de multiples façons. Elles ont géré les terres, mobilisé du capital humain ou manufacturé (par exemple les savoirs, les engrais), distribué les bénéfices et apprécié leur contribution au bien-être. Ces actions ont déterminé qui bénéficie des écosystèmes et comment. Les apports humains dans la fourniture des SE dépendaient de règles communautaires (par exemple, restrictions de coupe de bois ou taxes), du capital (par exemple moyens de transport ou d'irrigation), des valeurs (par exemple les perceptions de la dégradation de l'environnement) et des facteurs spatiaux (par exemple la localisation des habitations et des champs dans les zones sujettes aux catastrophes). Une meilleure compréhension des apports humains dans la fourniture des SE et des compromis entre services peut guider la conception de solutions basées sur les écosystèmes pour renforcer la résilience des populations locales aux risques climatiques tout en fournissant d'autres bénéfices globaux pour le développement durable.

In this thesis, we assess the mitigation cost of greenhouse gas (GHG) from fertilization which represents 38% and 44% of agricultural GHG emissions in Europe and in France. This assessment is conducted for two key measures in climate mitigation which are the implementation of legumes crops and the reduction of fertilization per hectare. The abatement potential of legume crops is computed by simulating their increase in French croplands and also by a switch of crop rotations on several years (up to 6 years) in five European regions. Results show that significant mitigation amounts can be obtained by increasing farms revenues. The role of risk aversion is studied through the reduction of fertilisation per hectare. We analytically shows the conditions leading to nitrogen over-applications on crops which allows farmers to minimize their risk of loss on crop yields. The simulations lead on risk averse farmers show that an insurance covering yield variability could be foreseen as an interesting tool to mitigate emissions.; L’objectif de cette thèse est d’estimer le coût de mesures d’atténuation des émissions de gaz à effet de serre (GES) liée à la fertilisation des cultures qui représente en Europe et en France respectivement 38% et 44% des émissions de GES de l’agriculture. L’étude du coût et du potentiel d’abattement est effectuée sur deux mesures clés dans l’atténuation des émissions à savoir la mise en place de plantes fixatrices d’azote (i.e. légumineuses) et la réduction de la fertilisation par hectare. Le potentiel d’atténuation des légumineuses est étudié en simulant leur augmentation dans les assolements agricoles français et dans un deuxième temps à l’échelle de rotations de cultures pouvant durer jusqu’à six ans dans cinq régions européennes. Les résultats obtenus révèlent que des réductions importantes d’émissions sont possibles, tout en augmentant le profit des agriculteurs. Le rôle de l’aversion pour le risque est aussi étudié concernant la réduction de la fertilisation des cultures par hectare. Nous montrons analytiquement les conditions conduisant à une sur-application d’engrais par hectare permettant aux agriculteurs averses au risque de minimiser le risque de perte de rendement. Les simulations numériques effectuées spécifiquement sur les agriculteurs averses au risque démontrent qu’une assurance d’atténuation des émissions peut potentiellement déclencher des réductions importantes d’émissions de gaz à effet de serre.

L’objectif de cette thèse est d’estimer le coût de mesures d’atténuation des émissions de gaz à effet de serre (GES) liée à la fertilisation des cultures qui représente en Europe et en France respectivement 38% et 44% des émissions de GES de l’agriculture.[br/] L’étude du coût et du potentiel d’abattement est effectuée sur deux mesures clés dans l’atténuation des émissions à savoir la mise en place de plantes fixatrices d’azote (i.e. légumineuses) et la réduction de la fertilisation par hectare. Le potentiel d’atténuation des légumineuses est étudié en simulant leur augmentation dans les assolements agricoles français et dans un deuxième temps à l’échelle de rotations de cultures pouvant durer jusqu’à six ans dans cinq régions européennes. Les résultats obtenus révèlent que des réductions importantes d’émissions sont possibles, tout en augmentant le profit des agriculteurs. Le rôle de l’aversion pour le risque est aussi étudié concernant la réduction de la fertilisation des cultures par hectare. Nous montrons analytiquement les conditions conduisant à une sur-application d’engrais par hectare permettant aux agriculteurs averses au risque de minimiser le risque de perte de rendement. Les simulations numériques effectuées spécifiquement sur les agriculteurs averses au risque démontrent qu’une assurance d’atténuation des émissions peut potentiellement déclencher des réductions importantes d’émissions de gaz à effet de serre., In this thesis, we assess the mitigation cost of greenhouse gas (GHG) from fertilization which represents 38% and 44% of agricultural GHG emissions in Europe and in France. This assessment is conducted for two key measures in climate mitigation which are the implementation of legumes crops and the reduction of fertilization per hectare. The abatement potential of legume crops is computed by simulating their increase in French croplands and also by a switch of crop rotations on several years (up to 6 years) in five European regions. Results show that significant mitigation amounts can be obtained by increasing farms revenues. The role of risk aversion is studied through the reduction of fertilisation per hectare. We analytically shows the conditions leading to nitrogen over-applications on crops which allows farmers to minimize their risk of loss on crop yields. The simulations lead on risk averse farmers show that an insurance covering yield variability could be foreseen as an interesting tool to mitigate emissions.

This thesis shows that while greenhouse gases are a stock pollution that imposes a shadow carbon cost that increases over time, it may be socially desirable to invest now in the deployment of expensive emission-reduction measures. This results solely from taking into account inertia inherent to the accumulation of low-carbon capital, in the absence of any other market imperfection. This thesis also covers the choice of policy instruments that imperfect governments can use to ensure the market implement these investments. It suggests that if governments cannot commit credibly to a carbon price path, or cannot fully compensate the losers from the introduction of a carbon price, then sector-scale policy instruments that incentivize investment in clean capital may be more effective and more acceptable than the carbon price; Cette thèse montre que bien que les gaz à effet de serre (GES) représentent une pollution de stock qui impose un cout virtuel du carbone croissant dans le temps, il peut être socialement désirable d'investir des maintenant dans le déploiement de mesures couteuses de réductions d'émissions de GES. Ce résultat découle uniquement de la prise en compte de l'inertie inhérente à l'accumulation de capital bas carbone, en l'absence de toute autre imperfection de marché. De plus, cette thèse montre que des gouvernements imparfaits (c'est-à-dire qui ne peuvent pas s'engager sur une trajectoire parfaitement crédible de prix du carbone, ou ne peuvent pas compenser parfaitement les perdants de la mise en place de ce prix) peuvent avoir intérêt à utiliser des instruments de politiques sectoriels qui influencent directement les décisions d'investissements. Ces instruments peuvent être plus effectifs et plus acceptables que le prix du carbone

This thesis shows that while greenhouse gases are a stock pollution that imposes a shadow carbon cost that increases over time, it may be socially desirable to invest now in the deployment of expensive emission-reduction measures. This results solely from taking into account inertia inherent to the accumulation of low-carbon capital, in the absence of any other market imperfection. This thesis also covers the choice of policy instruments that imperfect governments can use to ensure the market implement these investments. It suggests that if governments cannot commit credibly to a carbon price path, or cannot fully compensate the losers from the introduction of a carbon price, then sector-scale policy instruments that incentivize investment in clean capital may be more effective and more acceptable than the carbon price; Cette thèse montre que bien que les gaz à effet de serre (GES) représentent une pollution de stock qui impose un cout virtuel du carbone croissant dans le temps, il peut être socialement désirable d'investir des maintenant dans le déploiement de mesures couteuses de réductions d'émissions de GES. Ce résultat découle uniquement de la prise en compte de l'inertie inhérente à l'accumulation de capital bas carbone, en l'absence de toute autre imperfection de marché. De plus, cette thèse montre que des gouvernements imparfaits (c'est-à-dire qui ne peuvent pas s'engager sur une trajectoire parfaitement crédible de prix du carbone, ou ne peuvent pas compenser parfaitement les perdants de la mise en place de ce prix) peuvent avoir intérêt à utiliser des instruments de politiques sectoriels qui influencent directement les décisions d'investissements. Ces instruments peuvent être plus effectifs et plus acceptables que le prix du carbone

Thèse réalisée en collaboration avec EDF R&D, département EFESE.; This thesis contributes to the literature on optimal policy choice. It studies the use of policy combinations to mitigate greenhouse gases emissions from electricity production. One finding applies to cases where uncertainty is such that the risk of a nil carbon price cannot be excluded. A cap on emissions alone may then not trigger enough abatements, justifying the addition of e.g. a renewable subsidy. When considering a transition toward a carbon-free electricity sector, capital accumulation causes complex dynamic effects to happen. We find that decisions taken by comparing the levelized costs of abatement technologies, even including carbon costs, would favor intermediate technologies (e.g. gas plants) to the detriment of more-expensive but lower-carbon technologies (renewable power), leading to a suboptimal investment schedule. This thesis also studies the effects of marginal policy changes in a mix comprising the main French instruments. We find that surprisingly, adding a tariff for renewables financed by a tax on electricity consumption to a cap on emissions and a subsidy for energy efficiency will reduce the consumer electricity price when the non-renewable production is fixed and does not depend on the carbon price. The assessment of the French climate policies in the electricity sector shows that overlapping policies for mitigation may be justified by multiple carbon price failures, even if the ideal long-term policy mix depends on the carbon price trajectory.; Cette thèse étudie les conditions d'efficacité d'un portefeuille de politiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre du secteur électrique. Il est montré qu'en présence d'incertitude, le prix du carbone issu d'un marché de permis d'émissions peut ne pas entraîner suffisamment de réductions d'émission, justifiant l'ajout d'une politique au marché de permis, par exemple une subvention renouvelable. Dans le cadre d'une transition vers une production électrique décarbonée, l'accumulation du capital électrique génère des effets dynamiques complexes. Il est montré que l'utilisation naïve du signal-prix du carbone ou de critères statiques pour évaluer les investissements peut alors conduire à un sous-investissement en capital vert. L'effet d'une modification à la marge du portefeuille de politiques actuel est également étudié. Il est montré en particulier que si on suppose une seule technologie de production fossile à taux d'émission constant, contrainte par un plafond d'émissions - donc toutes les réductions d'émissions proviennent des renouvelables - augmenter à la marge le tarif d'achat renouvelable réduit le prix de l'électricité perçu par le consommateur, et ce paradoxalement même si la taxe à la consommation nécessaire pour financer le tarif augmente. Cette thèse réalise enfin une évaluation qualitative du portefeuille actuel de politiques climat-énergie en France. Cet examen montre que les multiples défaillances du prix du carbone justifient l'utilisation d'une combinaison de politiques, même si le portefeuille cible varie en fonction des hypothèses sur les trajectoires du prix du carbone.

Thèse réalisée en collaboration avec EDF R&D, département EFESE.; This thesis contributes to the literature on optimal policy choice. It studies the use of policy combinations to mitigate greenhouse gases emissions from electricity production. One finding applies to cases where uncertainty is such that the risk of a nil carbon price cannot be excluded. A cap on emissions alone may then not trigger enough abatements, justifying the addition of e.g. a renewable subsidy. When considering a transition toward a carbon-free electricity sector, capital accumulation causes complex dynamic effects to happen. We find that decisions taken by comparing the levelized costs of abatement technologies, even including carbon costs, would favor intermediate technologies (e.g. gas plants) to the detriment of more-expensive but lower-carbon technologies (renewable power), leading to a suboptimal investment schedule. This thesis also studies the effects of marginal policy changes in a mix comprising the main French instruments. We find that surprisingly, adding a tariff for renewables financed by a tax on electricity consumption to a cap on emissions and a subsidy for energy efficiency will reduce the consumer electricity price when the non-renewable production is fixed and does not depend on the carbon price. The assessment of the French climate policies in the electricity sector shows that overlapping policies for mitigation may be justified by multiple carbon price failures, even if the ideal long-term policy mix depends on the carbon price trajectory.; Cette thèse étudie les conditions d'efficacité d'un portefeuille de politiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre du secteur électrique. Il est montré qu'en présence d'incertitude, le prix du carbone issu d'un marché de permis d'émissions peut ne pas entraîner suffisamment de réductions d'émission, justifiant l'ajout d'une politique au marché de permis, par exemple une subvention renouvelable. Dans le cadre d'une transition vers une production électrique décarbonée, l'accumulation du capital électrique génère des effets dynamiques complexes. Il est montré que l'utilisation naïve du signal-prix du carbone ou de critères statiques pour évaluer les investissements peut alors conduire à un sous-investissement en capital vert. L'effet d'une modification à la marge du portefeuille de politiques actuel est également étudié. Il est montré en particulier que si on suppose une seule technologie de production fossile à taux d'émission constant, contrainte par un plafond d'émissions - donc toutes les réductions d'émissions proviennent des renouvelables - augmenter à la marge le tarif d'achat renouvelable réduit le prix de l'électricité perçu par le consommateur, et ce paradoxalement même si la taxe à la consommation nécessaire pour financer le tarif augmente. Cette thèse réalise enfin une évaluation qualitative du portefeuille actuel de politiques climat-énergie en France. Cet examen montre que les multiples défaillances du prix du carbone justifient l'utilisation d'une combinaison de politiques, même si le portefeuille cible varie en fonction des hypothèses sur les trajectoires du prix du carbone.

Climate change mitigation requires to replace preexisting carbon-intensive capital with different types of cleaner capital. Coal power and inefficient thermal engines may be phased out by gas power and efficient thermal engines or by renewable power and electric vehicles. We derive the optimal timing and costs of investment in a low- and a zero-carbon technology, under an exogenous ceiling constraint on atmospheric pollution. Producing output from the low-carbon technology requires to extract an exhaustible resource. A general finding is that investment in the expensive zero-carbon technology should always be higher than, and can optimally start before, investment in the cheaper low-carbon technology. We then provide illustrative simulations calibrated with data from the European electricity sector. The optimal investment schedule involves building some gas capacity that will be left unused before it naturally depreciates, a process known as mothballing or early scrapping. Finally, the levelized cost of electricity (LCOE) is a misleading metric to assess investment in new capacities. Optimal LCOEs vary dramatically across technologies. Ranking technologies according to their LCOE would bring too little investment in renewable power, and too much in the intermediate gas power., La transition vers une économie bas carbone nécessite de remplacer le capital existant, très émetteur de gaz à effet de serre (GES), par du capital partiellement ou totalement décarboné : les centrales à charbon peuvent être remplacées par du gaz de dernière génération ou des renouvelables, les véhicules thermiques inefficaces peuvent être remplacés par des véhicules thermiques efficaces ou des voitures électriques. Nous étudions le profil optimal d'investissements dans des technologies bas carbone et zéro carbone pour remplacer un stock existant de capital polluant, sous contrainte d'un plafond sur les émissions cumulées, et lorsque produire grâce à la technologie bas carbone requiert l'extraction de ressources fossiles. Nous trouvons que la technologie zéro carbone doit toujours être construite à un coût plus élevé que la technologie bas carbone, et que les investissements zéro carbone peuvent commencer avant les investissements bas carbone. Nous réalisons ensuite une simulation numérique calibrée sur le secteur électrique européen. Nous trouvons que la transition optimale vers un secteur électrique bas carbone impose d'investir dans des centrales à gaz qui seront par la suite sous-utilisées ("mise sous cocon"). Finalement, le coût actualisé de l'électricité (CAE) n'est pas un bon indicateur pour comparer les technologies. Classer les technologies par leur CAE induiraient trop d'investissements dans les centrales à gaz, et pas assez dans les renouvelables.