Macroeconomic dynamics in a finite world based on thermodynamic potential
Résumé
This paper presents a conceptual model describing the medium and long term co-evolution of natural and socio-economic subsystems of Earth. An economy is viewed as an out-of-equilibrium dissipative structure that can only be maintained with a flow of energy and matter. The distinctive approach emphasized here consists in capturing the economic impact of natural ecosystems’ depletion by human activities via a pinch of thermodynamic potentials. This viewpoint allows: ( i ) the full-blown integration of a limited quantity of primary resources into a non-linear macrodynamics that is stock-flow consistent both in terms of matter-energy and economic transactions; ( ii ) the inclusion of natural and forced recycling; ( iii ) the inclusion of a friction term which reflects the impossibility to produce (and recycle)goods and services without exuding energy and matter wastes, and ( iv ) the computation of the anthropically produced entropy as a function of metabolizing intensity and frictions. Analysis and numerical computations confirm the role played by intensity and frictions as key factors for sustainability by contrast with real gdp growth—as well as the interplay between resource scarcity, income inequality, and inflation. A more egalitarian society with moderate inflation turns out to be more sustainable than an unequal society with low inflation. Our approach is flexible enough to allow for various economic models to be embedded into our thermodynamic framework. Finally, we propose the open source E co D yco software as a first complete realization implementing economic dynamics in a multi-resource environment.
Ce document présente un modèle conceptuel décrivant la coévolution à moyen et long terme des sous-systèmes naturels et socio-économiques de la Terre. Une économie est considérée comme une structure dissipative hors équilibre qui ne peut être maintenue que par un flux d'énergie et de matière. L'approche distinctive mise en avant ici consiste à capturer l'impact économique de l'épuisement des écosystèmes naturels par les activités humaines par le biais d'une pincée de potentiels thermodynamiques. Ce point de vue permet ( i ) l'intégration complète d'une quantité limitée de ressources primaires dans une macrodynamique non linéaire qui est cohérente en termes de flux de matière-énergie et de transactions économiques ; ( ii ) l'inclusion du recyclage naturel et forcé ; ( iii ) l'inclusion d'un terme de friction qui reflète l'impossibilité de produire (et de recycler) des biens et des services sans exsuder des déchets d'énergie et de matière, et ( iv ) le calcul de l'entropie produite par l'homme en tant que fonction de l'intensité de métabolisation et des frictions. L'analyse et les calculs numériques confirment le rôle joué par l'intensité et les frictions en tant que facteurs clés de la durabilité, contrairement à la croissance du PIB réel, ainsi que l'interaction entre la rareté des ressources, l'inégalité des revenus et l'inflation. Une société plus égalitaire avec une inflation modérée s'avère plus durable qu'une société inégalitaire avec une faible inflation. Notre approche est suffisamment souple pour permettre l'intégration de divers modèles économiques dans notre cadre thermodynamique. Enfin, nous proposons le logiciel libre E co D yco comme première réalisation complète mettant en œuvre la dynamique économique dans un environnement multi-ressources.
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