Persistent miscoordination : an economics of Amazon fires

Abstract

This thesis analyzes micro-level causes of forest fires in the Brazilian Amazon, and the impact of policies and droughts on smallholders’ decisions to use and control fires. Fires in the Brazilian Amazon are an important driver of forest degradation, doubling biodiversity losses from deforestation. Fires have burned an area equivalent to half of the whole forest over the past 15 years1, and produce yearly carbon emissions equivalent to 5% of the global amount. Fires affect local people, who suffer direct damages to their crops, houses and infrastructures, and are exposed to health hazards from air pollution. But fire is also “cheap labor” and an important livelihood tool for Amazonian smallholders. They rely on fire to clear land, fertilize soil and control pests. The same people suffering the most direct damages from forest and accidental fires are also the main fire users. The first article elaborates on this apparent paradox, and seek to explain the persistence of low yield and land degrading practices through fire use. It is shown that fire risk externalities, arising outside the farmer’s property, reduce investments in fire control and the uptake of fire-free techniques. Preventing own fire to escape to the rest of the property is costly, and a wasted effort if fires originating from outside are likely to destroy the farm anyway. If fire risk is too high, there is no incentive to invest in alternative fire free techniques, because more assets would be at stake in case of a fire. Fire risk causes more fire use and less fire control. The coordination nature of fire risk, fire use and related income makes these and inputs choices simultaneous to revenue. Generated instrumental variables are used to overcome this identification challenge, and to estimate the revenue elasticity to fire risk externalities for fire and non-fire users. The negative impact of externalities is large, and higher for the non-fire users, supporting the use of a coordination model to analyze fire use decisions. The other three articles of the thesis report on a framed field experiment based on a coordination game. They assess the joint impact of droughts and policies on coordination for fire risk mitigation. Droughts cause fires to spread beyond the boundaries of the neighborhood or the community, affecting other groups. I test the impact of stable vs. increasing drought risk, miming a climate change scenario. In a within design, I also test three fire mitigation policies: command and control against uncontrolled fire, payments for environmental services conditional on uptake of fire-free techniques, and community-based fire management in the form of face-to-face communication. The first article contrasts the impact of command and control vs. payments for environmental services, finding that both policies equally increase the adoption of fire-free techniques, but that the latter fails to mitigate fire risk because it crowds out fire control investments among the fire users. Farmers respond to drought risk with more uncontrolled fires, suggesting that the impact of droughts might partially be human mediated. All policies perform better in the increasing drought risk treatment, suggesting that participants are more reactive to policies in a climate change scenario. The third article analyzes the impact of community based fire management through communication on coordination. A level-k model shows that communication fosters coordination. A social norm produces the same effect, by converging expectations, and by breeding a taboo on the proscribed choice. If communication and the norm operate together and the norm fails to provide sufficient assurance for coordination, the outcome is worse than for communication alone because the taboo hampers the self-signaling property of communication. Finally, communication of requests can improve coordination under a weak social norm if players are believed to be credulous enough. I find evidence of a weak fire control norm into the experiment, and support for the level-k model predictions. I conclude that community based fire management is more likely to mitigate fire risk when drought risk is high enough to weaken the norm, and when requests from community leaders are more influential. The last article analyzes the impact of social and risk preferences and perceptions on coordination in stated and experimental data, and provides an external validity test of the experiment. Social and risk preferences and perception are theoretically relevant for coordination, affecting whether coordination tipping points are passed and even the number of equilibria in the game. Standard external validity tests based on correlation between experimental behavior and a counterfactual measure are prone to spurious correlation and may be theoretically inconsistent. It is described and implemented a novel test based on commonality of behavior predictors in and out of the experiment: predictor validity. The out-of-the-experiment counterfactual is built using stated behavior. Both stated and incentive compatible measures of preferences are also collected. It is found that risk perception but not risk aversion causes miscoordination. Pro-social preferences improve coordination outside but not within the experiment. Other predictors are also analyzed to exemplify the functioning and limits of predictor (external) validity tests. We conclude that the experiment is likely externally valid concerning fire use decisions. The tests seem to dismiss external validity of fire control choices, but not all assumptions of the test are met, leading to ambiguous interpretations. Policies to mitigate fire risk should target a reduction in perceived fire risk and consider pro-social preferences. Fire risk traps farmers in low yield and environmentally degrading land use practices, namely uncontrolled fire use. Mitigating fire risk likely achieve three often competing goals: to reduce carbon emissions, to preserve biodiversity and to pave the way for economic development.

Denne avhandlingen analyserer årsakene til skogbrann i den brasilianske delen Amazonas, og virkningen av tørke og politiske virkemidler på småbønders beslutninger om å bruke og kontrollere skogbranner. Branner i den brasilianske delen av Amazonas er en viktig drivkraft bak skogsforringelse, og dobler tapet av biologisk mangfold knyttet til avskoging. Et areal tilsvarende halvparten av hele regnskogen har brent ned de siste 15 årene2, og karbonutslippene fra disse skogbrannene tilsvarer 5% av de globale utslippene. Branner påvirker lokalbefolkningen gjennom direkte skader på avlinger, hus og infrastrukturer og samt gjennom helseeffekter ved luftforurensning. Bruk av ild er imidlertid "billig arbeidskraft" ved oppdyrking, og utgjør dermed et viktig del av livsgrunnlaget for småbrukere i Amazonas. De bruker ild for å rydde land, gjødsle jorda og kontrollere ugras og skadedyr. Den samme befolkningsgruppen som påføres de mest direkte skader fra skogbranner, er dermed også de viktigste brukerne av ild. Den første artikkelen tar sikte på å forklare dette tilsynelatende paradokset, og forsøker å forklare hvordan lav avkastning og landdegradering opprettholdes ved bruk av brann. Den viser at eksternaliteter ved brann, dvs. negative effekter av branner som oppstår utenfor småbondens eiendom, reduserer deres investeringer i brannkontroll og opptak av brannfrie dyrkingsteknikker. Å forhindre egenpåsatt brann i å spre seg til resten av eiendommen er dyrt, og bortkastet innsats hvis branner som kommer fra andre eiendommer trolig vil ødelegge gården uansett. Hvis brannrisikoen er for høy, har ikke småbøndene insentiv til å investere i alternative brannfrie dyrkingsteknikker fordi de likevel vil være utsatt for tap av eiendeler ved branner forårsaket av andre småbønder. Økt brannfare forårsaker mer brannbruk og mindre brannkontroll. Sammenhengen mellom graden av koordinering av brannrisiko, brannbruk og den tilhørende gårdsinntekten gjør at beslutningene må analyseres simultant. Utfordringene som dette skaper kan overvinnes ved bruk av instrumentelle variabler. Artikkelen estimerer inntektselastisiteten til eksternaliteter av brannrisiko, både for småbrukere som bruker brann og de som ikke bruker brann. Den negative eksternalitetene er store, og større for ikke-brannbrukere. Det støtter bruk av en koordinasjonsmodell for å analysere brannbeslutninger. De tre andre artiklene i avhandlingen rapporterer om et økonomisk felteksperiment basert på et koordineringsspill. De vurderer den samlede effekten av tørke og politiske virkemidler på koordinering for å redusere brannrisikoen. Tørke fører til at branner lettere sprer seg utenfor nabolaget eller lokalsamfunnet og dermed påvirker andre befolkningsgrupper. Her testes virkningen av konstant vs. økende tørkerisiko, noe som gjenskaper et mulig klimaendringsscenario. Tre ulike politiske virkemidler for å redusere brannrisiko testes: i) direkte reguleringer av ukontrollert brann, ii) betalinger for miljøtjenester betinget av bruk av brannfrie teknikker, og iii) fellesskapsbaserte løsninger gjennom direkte kommunikasjon. Den første artikkelen kontrasterer effekten av direkte reguleringer (forbud og straff) med betalinger for miljøtjenester; og finner at begge virkemidlene øker bruken av brannfrie teknikker, men at sistnevnte ikke reduserer brannrisikoen fordi det reduserer investeringer i brannkontroll. Bønder reagerer på tørkerisiko med mer bruk av ukontrollerte branner. Det kan tyde på at virkningen av tørke delvis kan være menneskeskapt. Alle virkemidler har større effekt i scenariet med økende tørkerisiko; noe som tyder på at småbøndene påvirkes mer av virkemidlene i tørkeår. Den tredje artikkelen analyserer virkningen av fellesskapsbasert brannhåndtering gjennom kommunikasjon om koordinering. En nivå-k modell viser at kommunikasjon fremmer koordinering. En sosial norm gir samme effekt, ved at forventningene konvergerer, og skaper et tabu for det forbudte valget (brann uten kontroll). Hvis kommunikasjon og normen virker sammen, og normen ikke gir tilstrekkelig garanti for koordinering, er utfallet verre enn for kommunikasjon alene fordi tabuet hemmer troverdigheten ved signalisering til kommunikasjon. Til slutt kan kommunikasjon av forespørsler forbedre samordningen under en svak sosial norm hvis spillerne antas å være troverdige. Jeg finner bevis på en svak brannkontrollnorm i eksperimentet, og støtter prediksjonene fra nivå-k modellen. Jeg konkluderer med at lokal og kommunikasjonsbasert brannhåndtering har større sannsynlighet til å redusere brannrisiko når tørkerisikoen er høy nok til å svekke normen, og når forespørsler kommer fra innflytelsesrike ledere i lokalsamfunnet. Den siste artikkelen analyserer virkningen av sosiale- og risiko-preferanser og oppfatninger på koordinering i feltobservasjoner og eksperimenter, og gir en ekstern validitetstest av eksperimentet. Sosial- og risikopreferanser og oppfatninger er teoretisk relevant for koordinering, og påvirker om koordineringstippepunktene er passert, og til og med antall likevekter i spillet. Standard eksterne validitetstester basert på korrelasjon mellom eksperimentell oppførsel og et kontrafaktisk mål er sårbart for falsk korrelasjon og kan være teoretisk inkonsistent. Vi implementerer en ny test basert på sammenfall av atferds-prediktorer i og utenfor eksperimentet: prediktorvaliditet. Kontrafaktumet utenfor eksperimentet er basert på oppgitt atferd. Data for både oppgitte og insentivkompatible tiltak av preferanser er innsamlet. Vi finner at risikooppfattelsen, men ikke risikoaversjon, forårsaker feilkoordinering. Pro-sosiale preferanser forbedrer koordineringen utenfor, men ikke innenfor eksperimentet. Andre forklaringsvariabler analyseres også for å eksemplifisere funksjonen og grensene for prediktor (ekstern) validitetstesten. Vi konkluderer med at eksperimentet sannsynligvis er eksternt gyldig når det gjelder bruk av brannbruk. Testene synes å avvise ekstern validitet av brannkontrollvalg, men siden ikke alle forutsetninger for testen er oppfylte er ikke denne tolkningen entydig. Virkemidler som tar sikte på å redusere brannrisikoen bør være rettet mot en reduksjon i oppfattet brannrisiko og ta hensyn til pro-sosiale preferanser. Brannrisiko fanger småbønder i en ond sirkel av lav avkastning og miljøforringende arealbrukspraksis i form av ukontrollert brannbruk. Virkemidler for å redusere brannrisiko kan derfor oppnå tre, ofte konkurrerende mål: i) å redusere karbonutslipp, ii) å bevare biologisk mangfold, og iii) å legge grunnlaget for økonomisk utvikling.