A multi-agent approach for climate change negotiations

Climate change has become the most relevant, complex and challenging problem of mankind in present times. It affects all countries around the planet yet in many different ways. The high level of heterogeneity of impacts complicates the evaluation of the best policies and mitigation strategies to be implemented by the different nations. Moreover, regional inequality further exacerbates the international negotiation and coordination process. The available benefit-cost optimizing Integrated Assessment Models — among the most influential models that climate scientists and economists use to assess optimal policies and inform policymakers — are relatively limited in the representation of spatial heterogeneity. This is despite strong evidence of significant regional variation of mitigation costs and benefits, institutional capacity, environmental and economic priorities. At the same time, a more flexible framework is strongly needed, to investigate the complex behaviours and distributed decision-making dynamics that emerge from international negotiations for climate agreements. This doctoral dissertation first contributes to the advancing of regional calibration in benefit-cost Integrated Assessment Models. It adopts the most recent scientific empirical contributions as sources of heterogeneity of climate change impacts and mitigation costs. Then, it discusses new assessments on optimal mitigation-policy responses, principally focusing on the inequality implications across regions. Last, it formalizes a novel agent-based negotiation framework, as a flexible approach to account for the different perceptions and decision forces in international climate negotiations. This contribution aims at providing new tools and useful insights to both academics and policymakers, to better understand how heterogeneity affects climate change mitigation policies. It also contributes to better modelling the decision-driving forces in a complex and distributed setting like the climate change international negotiation, eventually supporting the strenuous diplomatic action in the search for cooperation-enabling arguments.

Il cambiamento climatico è diventato il problema più rilevante, complesso e delicato dell'umanità dei tempi attuali. Colpisce tutti i paesi del mondo, ma in modi molto diversi tra loro. L'elevata eterogeneità degli impatti complica la valutazione delle politiche e strategie di mitigazione migliori che le diverse nazioni devono attuare. Inoltre, la disuguaglianza regionale complica ulteriormente il processo di negoziazione e coordinamento internazionale. I modelli attuali di valutazione integrata (IAM) per l'ottimizzazione costi-benefici — tra i modelli più utilizzati da scienziati ed economisti per determinare le politiche ottimali e informare i policymaker — risultano essere piuttosto limitati nella rappresentazione dell'eterogeneità spaziale. Questo nonostante l'evidenza di una significativa differenziazione regionale di costi e benefici delle politiche di mitigazione, dell'effettiva capacità istituzionale e delle priorità ambientali ed economiche. Al contempo, si manifesta la necessità di uno strumento più flessibile per investigare e modellare i negoziati internazionali sul clima, tenendo adeguatamente conto della complessità di comportamenti e dinamiche decisionali che li caratterizzano. Questa tesi di dottorato contribuisce in primo luogo al miglioramento della calibrazione regionale nei modelli di valutazione costi-benefici integrata, adottando i più recenti contributi empirici come fonti di eterogeneità di impatti e costi di mitigazione dei cambiamenti climatici. Quindi, contribuisce alla discussione e analisi delle conseguenze di nuove politiche ottimali di mitigazione, focalizzandosi in particolar modo sulle implicazioni di disuguaglianza tra le regioni. Da ultimo, contribuisce alla definizione di un nuovo strumento di simulazione delle negoziazioni internazionali sulla base di agenti autonomi, un approccio flessibile ed in grado di modellare le diverse percezioni e componenti decisionali presenti. Questa tesi mira a fornire nuovi strumenti e analisi utili sia ad accademici che a policymaker, per una migliore comprensione di come le politiche ottime di mitigazione dei cambiamenti climatici siano influenzate dall'eterogeneità territoriale. Contribuisce, inoltre, ad una nuova modellazione delle componenti alla base di un contesto di decisione complesso e distribuito come i negoziati sul cambiamento climatico, a supporto dell’azione diplomatica per la cooperazione internazionale.