Structural identification of weather impacts on crop yields: Disentangling agronomic from adaptation effects
Identification structurelle des impacts météorologiques sur les rendements des cultures : démêler les effets agronomiques des effets d'adaptation
Résumé
A large literature has assessed the impacts of climate change on agricultural production by estimating reducedform
models of crop yields conditionally on weather and individual fixed effects. The estimates obtained are usually
interpreted as the weather impacts on yields once farmers have adapted. Yet, few attempts have documented that
farmers do adapt to weather, and none have verified that these adjustments actually impact crop yields. Our objective
here is to unpack how weather affects agricultural production by developing a structural model that explicitly
accounts for both the plants’ biophysical and farmers’ behavioral responses to weather. Considering adaptation
during the growing season through fertilizer and pesticide applications, our approach allows us to distinguish the
“direct” weather effects (i.e., the agronomic impacts of weather changes on plant growth per se) from the “indirect”
weather effects via farmers’ input choices (i.e., the adaptation impacts). We estimate the underlying structural
model using farm-level data from the Meuse French department, which provides details of fertilizer and pesticide
uses by crop. We show that the reduced-form and structural estimates indicate similar weather impacts on
crop yields, for a large range of sensitivity analyses. Our structural estimates indicate that the adaptation effects are
sizable and that farmers’ adjustments reduce projected damage from climate change. In our illustrative case, farmers’
adaptation offsets between one-quarter to two-thirds of the negative agronomic impacts of future warming on crop
yields. Our analyses exhibit that commonly used reduced form models of crop yields inherently capture these within season
behavioral responses to weather.
Une littérature abondante a évalué les impacts du changement climatique sur la production agricole en estimant des modèles de forme réduite des rendements des cultures en fonction des conditions météorologiques et des effets fixes individuels. Les estimations obtenues sont généralement interprétées comme l'impact des conditions météorologiques sur les rendements une fois que les agriculteurs se sont adaptés. Pourtant, peu de tentatives ont documenté le fait que les agriculteurs s'adaptent aux conditions météorologiques, et aucune n'a vérifié que ces ajustements ont réellement un impact sur les rendements des cultures. Notre objectif ici est de comprendre comment les conditions météorologiques affectent la production agricole en développant un modèle structurel qui prend explicitement en compte à la fois les réponses biophysiques des plantes et les réponses comportementales des agriculteurs aux conditions météorologiques. En considérant l'adaptation pendant la saison de croissance à travers les applications d'engrais et de pesticides, notre approche nous permet de distinguer les effets météorologiques "directs" (c'est-à-dire les impacts agronomiques des changements météorologiques sur la croissance des plantes en soi) des effets météorologiques "indirects" à travers les choix d'intrants des agriculteurs (c'est-à-dire les impacts de l'adaptation). Nous estimons le modèle structurel sous-jacent en utilisant des données au niveau des exploitations agricoles du département français de la Meuse, qui fournissent des détails sur les utilisations d'engrais et de pesticides par culture. Nous montrons que la forme réduite et les estimations structurelles indiquent des impacts météorologiques similaires sur les rendements des cultures, pour un large éventail d'analyses de sensibilité. Nos estimations structurelles indiquent que les effets d'adaptation sont importants et que les ajustements des agriculteurs réduisent les dommages prévus du changement climatique. Dans notre exemple, l'adaptation des agriculteurs compense entre un quart et deux tiers des effets agronomiques négatifs du réchauffement futur sur le rendement des cultures. Nos analyses montrent que les modèles de forme réduite couramment utilisés pour les rendements agricoles rendent compte de manière inhérente de ces réactions comportementales aux conditions météorologiques au cours de la saison.
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