Essai sur une modélisation stochastique en économie du développement et environnementale

Essay on stochastic models in development and environmental economics

• Auteur / Autrice : Amadou Yoro Thiam
• Direction : Stéphane Villeneuve
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques et Applications
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2019; Soutenance le 15/11/2023
• Etablissement(s) : Université Toulouse Capitole
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : TSE-R - Toulouse School of Economics - Recherche

Mots clés

Mots clés libres

Contrôle optimal

Calcul stochastique

Principal-Agent

Esg

Politiques commerciales

Régulations

Optimal control

Stochastic calculus

Principal-Agent

Esg

Trade policies

Regulations

Résumé

Cette thèse s'articule autour de deux questions économiques formulées en termes de problèmes de contrôle stochastique. Après la présentation d'un modèle jouet sur l'irrigation, la première partie porte sur la recherche d'une politique optimale de subvention. Nous analysons les effets d'une proposition de prix subventionné sur la production d'un produit agricole. Face au risque de prix de marché et au risque de production, nous supposons que des producteurs averses au risque contrôlent leur politique de production afin d'en maximiser l'utilité espérée. Nous supposons également que les producteurs ont la possibilité de vendre leur production à un prix subventionné fixé à l'avance et garanti par un organisme public. En utilisant la théorie du contrôle optimal stochastique, nous dérivons la politique de production optimale et fournissons quelques statistiques comparatives qui peuvent permettre de mieux comprendre l'impact des subventions sur la production de matières premières. Dans la seconde partie de la thèse, nous abordons le problème de l'incitation des entreprises et des investisseurs à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre par le biais d'une politique de tarification du carbone. Pour ce faire, nous considérons un modèle de régulation composé d'un décideur politique (policy-maker) et d'une entreprise en situation de monopole. Nous utilisons une approche principal agent en temps continu pour modéliser la relation actionnariat/manager dans l'entreprise et supposons que le manager doit déployer deux efforts inobservables : l'un pour augmenter les bénéfices et l'autre pour réduire les émissions. En utilisant des techniques de martingale, nous caractérisons l'effort managérial optimal et la stratégie optimale de réduction des émissions de carbone à recommander au manager, ainsi que la meilleure structure de rémunération incitative. Ensuite, nous dérivons la politique optimale de tarification du carbone qui consiste en une taxe s'avère supérieure à la taxe pigouvienne. Nous étudions également le risque de transition induit par l'internalisation des externalités d'émission de carbone, et nous montrons comment la valeur de l'entreprise évolue en fonction du prix du carbone et du coût de la réduction des émissions.

This thesis is based on two economic questions formulated in terms of stochastic optimal control problems. After a presentation of a toy model of irrigation, the first part deals with the search for an optimal subsidy policy. We analyze the effects of a subsidised price proposal on producing an agricultural commodity. Facing price risk and production risk, we assume the producers are risk-averse and control their production policy to maximize the expected utility value of the output. We suppose that they have the opportunity to sell the output at a subsidized price fixed early and guaranteed by a public organization. Using the stochastic optimal control theory, we derive the optimal production policy and provide some meaningful comparative statics which can allow one to better understand the impact of subsidies on commodity production. In the second part of the thesis, we address the problem of providing incentives to businesses and investors to reduce their greenhouse gas emissions through a carbon pricing policy. To do this, we consider a regulation model consisting of a utilitarian policymaker and a monopoly firm. We use a continuous-time principal-agent approach to model the owner-manager relationship in the firm and assume that the manager must exert two unobservable efforts: one to increase earnings and the other to reduce emissions. Using martingale techniques, we characterize the optimal managerial effort and the optimal carbon reduction strategy to recommend to the manager, as well as the best incentive remuneration structure. Next, we derive the optimal carbon pricing policy and study the transition risk induced by the internalization of emission externalities, and show how the firm's value evolves as a function of the carbon price and the cost of carbon reduction.