The optimal carbon sequestration in agricultural soils : does the dynamics of the physical process matter ?

Lionel Ragot, Centre d'Économie de la Sorbonne et MÉDEE, Université de Lille 1
Katheline Schubert, Centre d'Économie de la Sorbonne

Résumé. Le Protocole de Kyoto, entré en vigueur en février 2005, autorise les pays signataires à recourir à des "activités supplémentaires" permettant en particulier la séquestration de carbone dans les sols. Les travaux existants qui étudient la séquestration optimale de carbone reconnaissent l'importance du processus temporel de séquestration, mais négligent le fait que ce processus est dissymétrique. Ce papier prend en compte explicitement la dynamique de la séquestration. Sa première contribution est technique : nous résolvons un problème de contrôle optimal à deux phases et processus dynamique dissymétrique. Sa seconde contribution est empirique : nous montrons que l'erreur commise en supposant la séquestration immédiate peut être significative, et simulons le sentier optimal de séquestration / déséquestration pour des fonctions de bénéfice, de dommage et de coût particulières.
Mots clés : Environnement, agriculture, séquestration de carbone, Protocole de Kyoto, contrôle optimal.

Abstract. The Kyoto Protocol, which came in force in February 2005, allows countries to resort to "supplementary activities" consisting particularly in carbon sequestration in agricultural soils. Existing papers studying the optimal carbon sequestration recognize the importance of the temporality of sequestration, but overlook the fact that it is a dissymmetric dynamic process. This paper takes explicitely into account the temporality of sequestration. Its first contribution is technical : we solve an optimal control problem with two stages and a dissymmetric dynamic process. The second contribution is empirical : we show that the error made when sequestration is supposed immediate can be very significant, and we exhibit numerically the optimal path of sequestration / de-sequestration for specific benefit, damage and cost functions, and a calibration that mimics roughly the world conditions.
Keywords : Environment, agriculture, carbon sequestration, Kyoto Protocol, optimal control.

JEL Classification : C61, H23, Q01, Q15.