Financing the reduction of emissions from deforestation : a differential game approach

Abstract

In dieser Diplomarbeit werden zwei Varianten eines Klimaschutzmechanismus, der weltweite Emissionen vor allem durch eine Verringerung der Abholzung des Regenwaldes senken will, analysiert und miteinander verglichen. Im Rahmen dieses Mechanismus zahlen Industrieländer Entschädigungen an Regenwaldländer, wenn diese ihre Abholzung reduzieren, da dies kostengünstiger ist als die heimische Produktion zu beschränken. Die Ausgangsfrage für diese Arbeit ist dabei, welche Finanzierungsoption die besten Ergebnisse für das Klima, den Regenwald und den Wohlstand der Teilnehmerstaaten mit sich bringt. Weiters werden zwei kritische Aspekte des Mechanismus in beiden Optionen behandelt. Dafür werden hauptsächlich Differentialspiele mit zwei Spielern (Industrieländer und Regenwaldländer) entwickelt. Diese Spiele werden durch Anwendung von Pontryagins Maximumprinzip und dem Konzept von Nash- bzw. Stackelberg-Gleichgewichten gelöst. Durch die linear-quadratische Form der Spiele können in den meisten Fällen analytische Lösungen gefunden werden. Es stellt sich heraus, dass beide Varianten des Mechanismus einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz leisten können, und dass die meisten jeweiligen Vor- und Nachteile der Varianten invariant gegenüber Parameteränderungen und kleineren Modifikationen des Modells sind.

This paper analyzes and compares two versions of a mechanism that aims at mitigating climate change through reducing emissions from rainforest-deforestation. In this mechanism, industrialized countries pay compensation payments to countries with rainforest if they reduce their deforestation, because it is more cost-efficient than restricting domestic production. The initial question is, which funding possibility yields the best environmental results and is most beneficial for the involved parties. Furthermore, two critical issues of the mechanism are addressed more closely in both scenarios. For this purpose, differential games are developed, in which industrialized countries and countries with rainforest denote the two players. Solutions are obtained by applying Pontryagin's Maximum Principle and the concepts of Nash or Stackelberg equilibria. Due to the model assumptions, analytical solutions can be found for most of the considered games. It turns out that both versions of the mechanism can be a valuable contribution in the battle against climate change. Moreover, most advantages and disadvantages of the two variants turn out to be robust with respect to parameter changes and small modifications of the model.