Microeconometric analysis of the impacts of climate change on German agriculture : applications and extensions of the Ricardian approach

Abstract

The so-called Ricardian approach is an econometrics-based climate change impact assessment frequently used by agricultural and environmental economists. The intuition behind this approach is that, in the long run, the optimal behavior of farms is climate-dependent. In essence, the approach explores the role of climate in determining farm profitability and potential adaptation, by regressing economic or behavioral measures of agricultural outcomes against climatic and various other land and site attributes. The overall output of the approach enables (i) the identification of profitability differentials due to climate differentials, (ii) marginal implicit pricing of climate, and (iii) a probabilistic exploration of long-run adaptation strategies. This cumulative dissertation took up the challenge of improving specific conceptual and methodological aspects of the Ricardian approach in order to render it a more realistic impact assessment tool. In particular, we aimed at a more efficient treatment of the variables that proxy climate, and at the imposition of structure on equations that can reflect adaptation. Three empirical studies were pursued for over 270,000 German farms at three spatial scales: districts (N = 439), community associations (n = 3,515), and communities (n = 9,684). For this reason, secondary data of various formats (e.g., farm census records, measurements by weather stations, digital images) on a host of characteristics (e.g., farm-specific, climatic, topographical, geographical) were extensively processed (e.g., integrated, geocoded, spatially interpolated, zonally rearranged) and spatially matched. We took a multi-model and multi-stage approach from an instrumental-variables (IV) perspective, which we coupled with advances from the subfield of spatial econometrics. From an empirical viewpoint, our results showed that historical climate change has generally been beneficial to the sector as a whole. The impact of historical mean annual temperature (precipitation) on average land rental prices is positive (concave). Indicatively, permanent-crop and vegetable farms value temperature more than the rest farm types, whereas forage farms, and to a certain extent mixed farms, stand out for their resilience to precipitation. Climate change in the near decades is likely to be beneficial, but the magnitude of benefits depends on the farm type one looks at.

Die Ricardische Analyse, basierend auf dem ökonometrischen Ansatz, ist eine häufig verwendete Methode von Agrar- und Umweltökonomen, um die ökonomischen Auswirkungen von Klimaveränderungen abzuschätzen. Die intuitive Idee dahinter ist, dass langfristig gesehen, das optimale Verhalten von landwirtschaftlichen Betrieben klimaabhängig ist. Man kann die Rolle des Klimas in Bezug auf die Profitabilität von Betrieben und deren Anpassungspotential erfassen, indem eine Regressionsanalyse durchführt wird, wobei ökonomische und verhaltenstechnische Variablen landwirtschaftlicher Einkommen, klimatischen und anderen lokationsspezifischen Variablen gegenüberstellt werden. Zusammenfassend kann man festhalten, dass der Ansatz Folgendes ermöglicht: (i) eine Identifikation klimainduzierter Veränderungen in der Profitabilität, (ii) marginal implizite Preisfestsetzung des Klimas und (iii) eine wahrscheinlichkeitsbasierte Untersuchung von langfristigen Anpassungsstrategien. Diese kumulative Dissertation hat sich der Herausforderung gestellt, spezifische konzeptionelle und methodische Aspekte der Ricardischen Analyse zu verbessern, mit dem Ziel einer realitätsgetreueren Analyse. Im Speziellen war die Zielsetzung, eine effizientere Handhabung der Proxi-Variablen für Klima zu erreichen und der Schaffung einer Struktur für Gleichungen, die die Anpassungsmaßnahmen beschreiben. Es wurden drei empirische Studien durchgeführt für über 270,000 deutsche landwirtschaftliche Betriebe auf drei Verwaltungsebenen: Kreisebene (N = 439), Gemeindeverbändeebene (n = 3,515) und Gemeindeebene (n = 9,684). Aus diesem Grund wurden verschiedene Sekundärdaten (z.B., landwirtschaftliche Zensusdaten, Wetterstationsaufzeichnungen, Rasteraufnahmen in Bezug auf Bodenqualität) räumlich kompatibel gemacht (z.B., integriert, geocodiert, räumlich interpoliert, zonenmäßig umgeordnet) und räumlich zusammengeführt. Wir verwendeten einen Multi-Model- und Multi-Stufen-Ansatz basierend auf Instrumentalvariablen (IV), die mit weiterentwickelten analytischen Ansätzen aus dem Feld der räumlichen Ökonometrie zusammenführt wurden. Von einem empirischen Gesichtspunkt aus zeigen unsere Ergebnisse, dass der Klimawandel historisch gesehen vorteilhaft für den gesamten Sektor war. Der Effekt auf die Landpachtpreise durch Einflüsse der historischen mittleren Jahresdurchschnittstemperatur (Jahresmittel der Niederschläge) ist positiv (konkav). Es gibt Anzeichen, dass Dauerkulturbetriebe und Gemüsebaubetriebe mehr von einer Erhöhung der Temperatur begünstigt sein könnten als andere Betriebstypen, wohingegen Grünlandbetriebe und bis zu einem gewissen Maße Gemischtbetriebe hervorstechen durch ihre Anpassungsfähigkeit an erhöhte Niederschlagsaufkommen. In naher Zukunft werden die Auswirkungen des Klimawandels auf die landwirtschaftlichen Betriebe wahrscheinlich positiv bleiben, jedoch die Richtung des Effekts ist abhängig vom Betriebstyp.