Biodiversity and climate change: the role of natural capital investments in a coupled economy-climate model

Biodiversity and climate change are two of the major environmental challenges of this century. Though highly interconnected, they have typically been studied separately. The aim of this thesis is to capture the relation between natural capital and CO2 emissions through a coupled economy-climate model. We use and augment a climate economy model derived by the Nobel laureate William D. Nordhaus. The main contribution of this thesis is to introduce the depreciation of natural capital and the investments in natural capital in the GreenRICE50+ model and to show the different results this produces to the ones of the previous model version. The possibility to activate the depreciation of natural capital and the investments in natural capital is a way to complete the model making it more representative of the reality, since natural capital investments are commonly and globally used. Considering depreciation and investments the value of natural capital changes over time and this is the main difference we introduce. The depreciation of natural capital has the effect of reducing the value of natural capital, while the investments in natural capital have the opposite effect, making the value of natural capital increase. Investments in natural capital have been modelled analogously to the investments in capital, already written in the GreenRICE50+ model. Moreover, we also introduce the extent to which natural capital investments can reduce CO2. The central result obtained thanks to the introduction of depreciation and investments is a 14% decrease in the 2100 temperature of atmosphere projection. The results provided are in general coherent with the theory and the expectations: more investments mean more natural capital, so more CO2 captured resulting in a lower temperature increase. We corroborate the results with extensive sensitivity analysis.

La biodiversità e il cambiamento climatico sono due delle maggiori sfide ambientali di questo secolo. Sebbene altamente interconnessi, sono stati generalmente studiati separatamente. Lo scopo di questa tesi è quello di catturare la relazione tra il capitale naturale e le emissioni di CO2, attraverso un modello accoppiato economia-clima. Utilizziamo e potenziamo un modello di economia climatica derivato dal premio Nobel William D. Nordhaus. Il contributo principale di questa tesi è quello di introdurre il deprezzamento del capitale naturale e gli investimenti in capitale naturale nel modello GreenRICE50+ e di mostrare i diversi risultati che questo produce rispetto a quelli della versione precedente del modello. La possibilità di attivare il deprezzamento del capitale naturale e gli investimenti in capitale naturale è un modo per completare il modello rendendolo più rappresentativo della realtà, poiché gli investimenti in capitale naturale sono comunemente e globalmente utilizzati. Considerando il deprezzamento e gli investimenti, il valore del capitale naturale cambia nel tempo e questa è la principale differenza che introduciamo. Il deprezzamento del capitale naturale ha l’effetto di ridurre il valore del capitale naturale, mentre gli investimenti in capitale naturale hanno l’effetto opposto: aumentano il valore del capitale naturale. Gli investimenti in capitale naturale sono stati modellizzati in modo analogo agli investimenti in capitale, già presenti nel modello GreenRICE50+. Inoltre, introduciamo anche la misura in cui gli investimenti in capitale naturale possono ridurre la CO2. Il risultato centrale ottenuto grazie all’introduzione del deprezzamento e degli investimenti è una diminuzione del 14% nella proiezione della temperatura dell’atmosfera del 2100. I risultati forniti sono in generale coerenti con la teoria e le aspettative: più investimenti implicano più capitale naturale, quindi più CO2 catturata con conseguente minore aumento della temperatura. Confermiamo i risultati con un’ampia analisi di sensitività.