Mécanismes d'allocation de l'eau d'irrigation et gestion du risque sécheresse en agriculture

French. Alors que l'agriculture va devoir s'adapter à des sécheresses de plus en plus fréquentes et sévères avec le changement climatique, les dispositifs d'allocation de l'eau d'irrigation existants (prix, marché, dispositifs de rationnement...) négligent souvent la forte variabilité de la disponibilité de la ressource. Afin de réduire le coût pour les agriculteurs et la société du risque sécheresse, il convient d'intégrer des mécanismes de gestion du risque dans les dispositifs d'allocation de l'eau. Cette réflexion a été menée dans deux contextes très différents : la France, où le rationnement de l'eau est administré par les représentants de l'État en cas de sécheresse ; l'Australie où des systèmes de marchés de l'eau ont été mis en place pour permettre les échanges d'eau entre agriculteurs. La thèse est composée de 3 articles (chapitres 2,3 et 5 en anglais), d'éléments de cadrage sur la gestion de l'eau agricole en France (chapitre 1 en français) et sur le fonctionnement des marchés de l'eau et le système de gestion des sécheresses en Australie en Australie (chapitre 4 en français). Les chapitres 2 et 3 étudient les interactions entre les règles utilisées pour le rationnement de l'eau d'irrigation en cas de sécheresse en France et les stratégies d'auto-assurance des agriculteurs. Nous étudions notamment le cas du stockage d'eau au niveau de l'exploitation. Le chapitre 2 modélise une situation où des agents ont la possibilité de substituer l'usage d'une ressource coûteuse mais sécurisée à l'usage de la ressource commune risquée. Nous déterminons la règle de partage optimale sous deux hypothèses distinctes : i) le planificateur définit simultanément la règle de partage et les choix de diversifications de façon à maximiser le bien être social ; ii) le décideur utilise la règle de partage comme un instrument incitant les usagers à faire des choix de diversification optimaux d'un point de vue social. Le chapitre 3 décrit une expérience de laboratoire visant à comparer différentes règles de partage d'une ressource commune de taille incertaine quand les sujets peuvent choisir entre l'utilisation de cette ressource commune ou l'investissement dans une ressource sécurisée. Les règles sont évaluées sur leur aptitude à faciliter la coordination des agents autour du niveau optimal d'investissement dans la ressource sécurisée. La discussion des résultats de ces deux articles permet de proposer des recommandations aux administrations en charge de la mise en place des règles de partage de la ressource en cas de sécheresse, notamment dans le cadre de la réforme en cours en France (création des Organismes Uniques). Le chapitre 5 étudie les gains de la mise en place de droits d'eau avec différents niveaux de sécurité, à l'aide d'une expérience de laboratoire capturant l'essence des marchés de l'eau australiens. Nous trouvons qu'un système avec deux niveaux de sécurité améliore le partage du risque de manque d'eau entre agriculteurs. En revanche, lorsque les coûts de transactions sont plus élevés sur le marché des droits que sur celui des allocations, la mise en place de droits différenciés peut conduire à une diminution de la coût-efficacité du mécanisme de marché. En effet, l'augmentation des échanges sur le marché des droits d'eau induit une augmentation des coûts de transaction payés par les agriculteurs.

English. Despite the fact that agriculture will have to adapt to face increasingly frequent and more severe droughts with climate change, existing water allocation mechanisms (pricing, water markets, rationing scheme) often fail to take into account the high variability of the resource. Water allocation schemes can contribute to reduce the cost of drought risk for farmers and society by integrating risk management mechanisms. We address this question in two different contexts: France, where water is managed by public authorities that are responsible for the rationing scheme and defining the allocation of water between farmers in case of scarcity; Australia, where water markets have been implemented in order to allow water transfers between farmers. This Ph.D. dissertation is composed of 3 articles (chapter 2, 3 and 5 in English) and background information on the organization of irrigation water allocation in France (chapter 1 in French) and the allocation of irrigation water in case of drought in Australia (chapter 4 in French). Chapters 2 and 3 analyze the interactions between the restrictions rules used in France to share the resource in crisis times and the self-insurance strategies of farmers. We investigate the particular example of on-farm storage. Chapter 2 models the decisions of agents heterogeneous in their risk tolerance, who can substitute the use of a secure private alternative to the use of a common pool resource of uncertain size. We find the optimal sharing rule under two assumptions concerning the regulator: i) the social planner defines simultaneously the sharing rule and the diversification choices in order to maximize social welfare; ii) the policy maker uses the sharing rule as an instrument to induce each agent to make the optimal diversification decision. Chapter 3 uses laboratory experiment to analyze how the sharing rule impacts the individual trade-o_ between relying on a free but uncertain resource and investing in a secure alternative resource. Rules are compared on the basis of their ability to facilitate coordination on the optimal investment in the secure resource. Chapter 5 studies with a laboratory experiment, designed to capture the main characteristics of Australian water markets, whether offering different levels of security for water rights could potentially allow water users to manage the risks of supply uncertainty better. We find that a two security levels system improves risk sharing between users. However, a system with different levels of security for water rights can be detrimental to cost-effectiveness by increasing the number of costly trades on the water rights market, when transactions costs are higher in this market than in the market for allocation.