Közlegel®k problémája egy halastóban

minden valódiS⊂N részhalmazra,

I. létezik egy részmegállapodásos egyensúly, II. az egyéni kibocsátások vektora egyértelm¶,

III. a koalíción kívül a kibocsátások a Nash-egyensúlyinál magasabbak, és IV. az összkibocsátás nem magasabb, mint a Nash-egyensúlyban.

Egy ilyen részmegállapodást feltételezve a következ® γ-karakterisztikus függvény írja le az együttm¶köd®k összkizetését:

v^γ(S) = min

(Ei)i∈S

X

i∈S

J_i(E_S,E˜_S), (5.4) ahol az S koalíción kívüli játékosok az egyéni legjobb válaszaikat játsszák.

A γ-mag a vonatkozó karakterisztikus függvény alakú játék magja. Lineáris kár-, vagy kizetésfüggvényre aγ-mag mindig nemüres (Chander és Tulkens, 1995, 1997).

5.1.2. Tétel. Ha E^∗ az egyértelm¶ közös optimális kibocsátási stratégia, akkor az 1. és a 3. feltétel szerint a x^∗_i =J_i(E^∗) +T_i^∗ ∀i∈N elosztás, ahol

T_i^∗=−

Ci(E_i^∗)−Ci( ˜Ei)

+ D⁰_i P

j∈ND_j⁰

CN(E_i^∗)−C_N( ˜Ei)

, (5.5) eleme a C(N, v^γ) magnak.

Az egyensúlyi átruházás (5.5 egyenlet) két részb®l áll. Az els®t a játékos a nonkooperatív egyensúlyi szint feletti er®feszítéséért kapja, míg a második részb®l mások hasonló er®feszítéseit kompenzálja. Utóbbi mértéke kárérzé-kenységét®l függ: ha a további károk er®sen érintik, sokat, ha alig, akkor keveset, vagy akár semmit (ha D⁰_i = 0) sem zet. Ez tulajdonképpen egy a károsult zet típusú modell. Szuverén államok esetében ez könnyebben megvalósítható, mintha a kár okozójának kellene kompenzálnia (Chander és Tulkens, 1995, p. 291).

5.2. Közlegel®k problémája egy halastóban

A közös er®források túlzó használata a környezetgazdaságtan egyik közpon-ti problémája. Nehéz ugyanis az egyéni és társadalmi érdekeket összhangba hozni. Az egyén a saját önz® érdekeit szem el®tt tartva használatának mér-tékét a társadalmilag optimális szint felett tartja. A használat kedvez®tlenül érinti a többi használót, s az össztársadalmi hatás is negatív. A túlzott hasz-nálat drámai következményekkel is járhat, ezt az esetet a közlegel®k tragédiá-jaként ismerjük. Ilyen közös er®forrásként gondolhatunk a talajvízre (Sarker

62 5. FEJEZET. KÖRNYEZETVÉDELMI ALKALMAZÁSOK et al, 2009), ivóvízre (Krause et al, 2003), folyókra (Gerlak, 2004; van den Brink et al, 2012), a halállományra (Berck és Perlo, 1984; Funaki és Yama-to, 1999; Pintassilgo és Lindroos, 2008; Hey et al, 2009), legel®kre (Crépin és Lindahl, 2009), vagy szélenergiára (Kane és Worley, 2010), de a közlege-l®k tragédiája felbukkan környezetvédelmi egyezményekben (Chander et al, 2006; Endres és Ohl, 2005) vagy a zsúfolt piacokon (Mason és Phillips, 1997) is. Itt a Funaki és Yamato (1999) által vizsgált halastóval, mint példával fogunk el®ször foglalkozni.

5.2.1. A halastó elméleti modellje

A Funaki és Yamato (1999) által vizsgált modellben a közös er®forrás egy tó halállománya, használói pedig a halászok. Ahogy a halállomány ritkul, a halászati er®feszítés határhaszna gyorsan csökken, csökkentve a halászok ki-zetését. Azt a kérdést vizsgáljuk, hogy elkerülhet®-e a közlegel®k tragédiája a játékosok, azaz halászok összefogásával. A problémát partíciós játékként modellezve a kérdés a mag üressége.

Vegyük a halászokN ={1, . . . , n} halmazát. Jelöljel∈R+N a halászok er®feszítését a munkában. Eredményességüket egy f termelési függvény írja le, mely megmutatja azl(N) összer®feszítéssel fogott halak számát. Feltéte-lezzük, hogyf(0) = 0,f⁰(l(N))>0,f⁰⁰(l(N))<0, éslim_l(N)→∞f⁰(l(N)) = 0 és hogy a halászok er®feszítésének sikere egyforma, azaz a fogás az er®feszí-téssel arányos. A hal ára 1, és az egységnyi munka személyes költségeq, ahol 0< q < f⁰(0). Ekkor aj halász jövedelme

m_j(l₁, l₂, . . . , l_n) = l_j

l(N)f(l(N))−ql_j, aholmj(0,0, . . . ,0) = 0.

Ha megengedjük, hogy a halászok koalíciókat alkossanak, a koalíció érté-kem(S). Mivel nem zárjuk ki egyszerre több koalíciónak a lehet®ségét sem, általánosságban egy P ={S₁, S2, . . . , Sk} koalíció-struktúra alakul. A halá-szok(l^∗(S1), l^∗(S2), . . . , l^∗(S_k))er®feszítés-vektora egyensúlyi aP partícióra nézve, ha Nash-egyensúlyi a koalíciók, mint kompozit játékosok között.

5.2.1. Tétel (Funaki és Yamato, 1999, 1. tétel). AdottP={S₁, S₂, . . . , S_k} partícióra nézve egyértelm¶ az egyensúlyi er®feszítések

(l^∗(S₁), l^∗(S₂), . . . , l^∗(S_k)), (5.6) vektora, ahol

f⁰(l^∗(N)) + (k−1)f(l^∗(N))

l^∗(N) = kq, (5.7)

l^∗(S_i) = l(N)

k ∀i= 1, . . . , k, és (5.8) l^∗(Si) > 0 ∀i= 1, . . . , k. (5.9)

5.2. KÖZLEGELŽK PROBLÉMÁJA EGY HALASTÓBAN 63 Jelölje l^∗_P a P partícióhoz tartozó egyensúlyt és a szokásos jelölésünkt®l eltérve l^∗_P(N) =P

Si∈Pl_S^∗P

i . A partíció egyes koalícióinak kizetése egy V partíciós függvényt ad, s erre legyen V(P) =P

SiV(S_i,P).

5.2.2. Tétel (Funaki és Yamato, 1999, 2. tétel). Legyen P ={S₁, . . . , S_k} és Q={T₁, . . . , T_m} két partíció, melyekre k < m. Ekkor

l^∗P(N) < l^∗Q(N), (5.10) V(P)/n > V(Q)/n, és (5.11) ha S∈ P, T∈ Q, akkor V(S,P) > V(T,Q) (5.12) Magyarul, ahogy a koalíciók száma n®, kizetésük csökken. S®t, még az összkizetés is csökken a magasabb halászati er®feszítés ellenére. Így ha két koalíció összeolvad, a többiek jól járnak, tehát a koalíció-alakítás itt pozitív externáliákkal jár. Mivel az egyensúly egyértelm¶, a játékot az(N, V) partíciós függvénnyel modellezzük, s a kérdés az, hogy a mag üres-e, vannak-e bvannak-ennvannak-e a nagykoalíció által támogatott kizvannak-etés-kongurációk. Ha nvannak-emlvannak-egvannak-es a válasz, akkor pedig jó lenne tudni, hogy mennyire súlyos a probléma, hány koalíció alkotja az egyensúlyi partíciókat.

5.2.3. Tétel. A halastavi játék α-magja nemüres.

Bizonyítás. Ebben a játékban a pozitív externáliák miatt az α- és a γ -karakterisztikus függvények egybeesnek. AzSkoalíciónak az elhajlása esetén feltételezzük, hogy|N|−|S|egyszemélyes koalíció alakul. Az ilyen partíciók-ban a koalíció tagjainak egy f®re es® kizetése ^vmin_|S|^(S) akkor a legmagasabb, haS=N (Funaki és Yamato, 1999, 4. tétel bizonyítása), így nem lesz egyetlen elhajlás sem nyereséges.

Sajnos egy hasonló érveléssel azt is beláthatjuk, hogy optimista halászok esetén a mag üres (Funaki és Yamato, 1999, 6. tétel), azaz, C^ω(N, V) =∅. A konklúzió széls®ségesen reagál a feltételezésekre; Funaki és Yamato (1999) például vegyes, optimista, vagy pesszimista koalíciók együttes megfontolását javasolta. Egy másik lehet®ség a rekurzív mag segítségével kielemezni eze-ket a játékokat. Analitikus eredmények hiányában néhány egyszer¶ függvény szimulációját vizsgáltuk.

5.2.2. Szimulációk

Háromféle termelési függvényt vizsgálunk

f1(l(N)) = l(N)^γ, (5.13)

f2(l(N)) = 1−e^−l(N), és (5.14)

f₃(l(N)) = 1

γ(l(N) + 1)^γ−1

γ. (5.15)

64 5. FEJEZET. KÖRNYEZETVÉDELMI ALKALMAZÁSOK Az f(l(N)) =l(N)^γ függvény Funaki és Yamato (1999) is ezt a függ-vényt használta az ambivalens eredmények bemutatásához. Három-, négy- és ötszemélyes játékokban az optimista és pesszimista rekurzív magok egybees-nek, de sajnos mind üresek. Ebben az esetben tehát azα-elmélet túlságosan pesszimista, egy elméleti alapon is kizárható partíció megalakulására számít.

Az üres mag azt jelenti, hogy a közlegel®k tragédiája elkerülhetetlen, némi jó hír, hogy csak mintegy 30%-kal magasabb a várható er®feszítés.

Az f(l(N)) = 1−e^−l(N) függvény A három- és négyszemélyes játékok vizsgálata során megállapítható, hogy egy bizonyos q küszöbérték felett a nagy koalíció a mag eleme: mivel a kilép® koalíciónak a nagyobb kizetésért többet kell dolgoznia, a munka pedig drága, ez elegend®nek bizonyul a já-tékosok visszatartásához. Sajnos öt játékos esetén már nincs ilyen korlát, a mag sosem tartalmaz nagykoalíciós kizetés-kongurációt.

Az f(l(N)) =¹_γ(l(N) + 1)^γ−_γ¹ függvény A három-, négy és ötszemélyes játékok vizsgálata meglehet®sen vegyes képet nyújt. Ugyanarra a játékméret-re is teljesen változó ejátékméret-redményt kapunk más-más γ értékekre, illetve ahogy az er®feszítésq költségét változtatjuk. Kóczy (2018b) ad egy részletes elem-zést, de számunkra itt csak annyi a tanulság, hogy bár ez a függvény csak egy mesterkélt példa, nincsenek általános érvény¶ megállapítások, analitikus tételeket legfeljebb speciális játékosztályra adhatunk.