Spatial externalities and agglomerations in spatiotemporal economics

Η χωρική συγκέντρωση της οικονομικής δραστηριότητας παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις οι οποίες οφείλονται σε έναν συνδυασμό εξωγενών γεωγραφικών χαρακτηριστικών και ενδογενών οικονομικών αιτιών. Παρόλο που η παράμετρος του χώρου διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην οικονομική δραστηριότητα και στην οικονομική μεγέθυνση και ανάπτυξη μπορούμε να ισχυριστούμε ότι η αλληλεπίδραση των οικονομικών μονάδων σε συνάρτηση της τοποθεσίας τους δεν έχει αναλυθεί αρκετά από την οικονομική θεωρία. Στόχος της παρούσας διατριβής αποτελεί να συμβάλει στη δημιουργία δυναμικών χωρικά κατανεμημένων υποδειγμάτων οικονομικής μεγέθυνσης επεκτείνοντας την υπάρχουσα θεωρία οικονομικής μεγέθυνσης η οποία στηρίζεται στη διαδικασία της έρευνας και την ανάπτυξης με σκοπό την ταυτόχρονη χωρική και χρονική ανάλυση. Το πρώτο κεφάλαιο της διατριβής εξετάζει την βιβλιογραφία και παραθέτει τα εργαλεία και τις μεθόδους που καθιστούν εφικτή την μαθηματική προτυποποίηση οικονομικών φαινομένων τα οποία απαιτούν ταυτόχρονη χωρική και χρονική ανάλυση. Επιπλέον, μελετάται η θεωρία άριστου ελέγχου σε αναδρομικά απείρου τελικού χρονικού ορίζοντα χωρικά προβλήματα. Τέλος, παρουσιάζονται τρόποι παράκαμψης των προβλημάτων που παρουσιάζονται σε χωρικά μοντέλα προσανατολισμένα στο μέλλον στα οποία οι οικονομικές μονάδες έχουν προνοητική συμπεριφορά. Το δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζει ένα δυναμικό χωρικό υπόδειγμα ενδογενούς οικονομικής μεγέθυνσης. Επιλύονται τα προβλήματα του κοινωνικού σχεδιαστή και της ανταγωνιστικής ισορροπίας. Αναλύονται οι διαφορές μεταξύ των δύο και προτείνονται μέτρα οικονομικής πολιτικής τα οποία θα μπορούσαν να εξαλείψουν τη διάσταση μεταξύ ιδιωτικής και κοινωνικής ωφέλειας. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται ένα δυναμικό χωρικό υπόδειγμα ενδογενούς οικονομικής μεγέθυνσης το οποίο επιτρέπει την κινητικότητα του εργατικού δυναμικού. Χρησιμοποιώντας αριθμητικά παραδείγματα μελετάται πως η κινητικότητα του εργατικού δυναμικού επηρεάζει την οικονομική ανάπτυξη κάθε περιοχής, το επίπεδο των υποδομών καθώς και του φυσικού περιβάλλοντος. Τέλος, εξετάζεται τι αποτελέσματα θα έχουν πολιτικές σχετιζόμενες με την κινητικότητα του εργατικού δυναμικού στην κοινωνική ευημερία.

Spatial Groundwater Management: A Dynamic Game Framework and Application to California

The design of policies and institutions to promote the sustainable management of groundwater resources for use in agriculture is both a long-term and short-term challenge in California and globally. When designing groundwater management policies, it is important to account for spatial externalities that may lead groundwater users to behave non-cooperatively. Spatial externalities arise because groundwater users face a common pool resource problem: because farmers are sharing the aquifer with other farmers, other farmers’ pumping affects their extraction cost and the amount of water they have available to pump. In this paper, we present a dynamic game framework for analyzing spatial groundwater management. In particular, we characterize the Markov perfect equilibrium resulting from non-cooperative behavior, and compare it with the socially optimal coordinated solution. In order to analyze the benefits from internalizing spatial externalities in California, we calibrate our dynamic game framework to California, and conduct a numerical analysis to calculate the deadweight loss arising from non-cooperative behavior. Results show that the inefficiencies arising from spatial externalities are driven by higher returns on crops, electricity input prices, whether the crop is an annual crop versus a perennial, the level of the groundwater stock, the climate of the region, and the adjustment costs of fallowing production. We find that the benefits from coordinated management in California are particularly high when crop prices are high.