Climate Change, Droughts, and Water Pollution in Sub-Saharan Africa - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2023

Climate Change, Droughts, and Water Pollution in Sub-Saharan Africa

Changement climatique, sécheresses et pollution de l'eau en Afrique subsaharienne

Abstract

This Ph.D. focuses on three applied econometric studies on the consequences of repeated droughts on migration strategies and agricultural vulnerability, as well as the effects of water resource degradation on health in sub-Saharan Africa.The first chapter looks at the effects of repetitive droughts on internal migration in Kenya from 1989 to 2009. Since 2000, Kenya has been facing an increase in the frequency of droughts, inducing farmers and herders to migrate to adapt. Using a unique combination of exhaustive administrative censuses and satellite-based data on daily rainfalls, I use a difference-in-difference strategy, which exploits the spatial variation in the increase in droughts at the scale of sublocations. I show evidence that the increase in drought frequency triggers out-migration, mainly from rural areas where pastoralism is the main economic activity. The main contribution is the heterogeneity analysis, which shows that the migration forms differ across livelihoods. Within pastoralist systems, the results display little heterogeneity, which suggests the migration of entire households. Herders leave pastoral areas hit by several droughts and migrate towards agriculture-oriented areas with favorable rainfall conditions, which is in line with a rural-rural migration of last resort. The out-migration of agricultural systems is mainly induced by working-age individuals, who are the most educated, while the non-educated individuals are trapped in affected areas. This is in line with a strategy of income diversification.The second chapter studies the effects of mining-induced water pollution on child mortality in Africa. It uses a unique dataset of industrial mines in Africa, thanks to intensive handwork on the opening dates. We combine geo-coded information on 2,016 mines with the Demographic Health Survey (DHS) from 1986 to 2018 for 26 countries. A staggered difference-in-difference strategy exploits the variation in the opening date of mines and the relative topographic position of surrounding DHS villages. The water-induced pollution is indirectly observed, as the effects on downstream villages are compared to those upstream of a mining site before and after its opening. Being downstream of an open mine increases the 24-month mortality rate by 25 %. The increase in the 12-month mortality is observed only for children that were not exclusively breastfed and consumed plain water, which corroborates the mechanism of water pollution. The heterogeneity analysis suggests that the increase in mortality is mainly driven by the pollution of open-pit mines, in line with an intensive extractive process, and by foreign-owned only mines. The effect is not driven by a change in women's fertility, improved facilities, or the in-migration of the labor force.The third chapter investigates whether the experience of past dry events can reduce the vulnerability of rural households to short-term shocks in Nigeria. It uses satellite-based data on daily rainfall with a high spatial resolution to analyze the long-term trends of rainfall and how they interact with recent shocks. In the 1980s, rural households faced long-lasting severe droughts and had to find adaptative strategies. Since then, precipitations are becoming less frequent and more intense in the long run, which is expected to increase the likelihood of extreme events in recent years, such as the 2013 and 2015 droughts. For agricultural outcomes, I use three waves of panel household surveys from 2010 to 2016. Through a two-way fixed effect strategy, I exploit the variation in the exposure to recent droughts and show that droughts decrease crop production by 14\% and household food diversity by 1\%. The effects are attenuated for individuals in charge of the same plot during the intense dry events of the 1980s. This is suggestive evidence ( but not causal) that having a long-lasting experience under dry events on cultivated land reduces vulnerability to rainfall shocks
Cette thèse se compose de trois études d'économétrie appliquée sur les conséquences de la répétition des sécheresses sur les stratégies de migration et la vulnérabilité agricole, ainsi que les effets de la dégradation des ressources en eau sur la santé en Afrique subsaharienne.Le premier chapitre étudie les effets des sécheresses sur la migration interne au Kenya de 1989 à 2009. Depuis 2000, le pays est touché par une augmentation de la fréquence des sécheresses, incitant les agriculteurs et éleveurs à migrer pour s’adapter. Combinant des recensements administratifs exhaustifs avec des données satellitaires sur les pluies quotidiennes, j'utilise une stratégie de différence en différence (DiD). Les résultats montrent que l’augmentation de l’occurrence des sécheresses induit une émigration, principalement en dehors des zones rurales à dominante pastorale. La contribution principale est l'analyse de l'hétérogénéité, qui montre que la forme de la migration diffère selon l’activité économique principale. La migration en dehors des zones pastorales présente peu d’hétérogénéité, suggérant une migration des ménages entiers. Les éleveurs semblent migrer vers des zones agricoles avec des pluies favorables, ce qui suggère une migration rurale-rurale de dernier recours. La migration en dehors des systèmes agricoles est dominée par les individus les plus éduqués et en âge de travailler, tandis que ceux non éduqués restent piégés dans les zones sèches, en lien avec une stratégie de diversification des revenus.Le deuxième chapitre étudie les effets de la pollution de l'eau induite par l’exploitation minière industrielle sur la mortalité infantile en Afrique. L’article utilise des données uniques sur les mines industrielles, grâce à un travail à la main sur les dates d’ouverture. Il combine des informations géocodées sur 2016 mines avec les données d’enquêtes auprès des ménages DHS de 1986 à 2018 pour 26 pays Africains. La stratégie de DiD appliquée consiste à exploiter la variation de la date d’ouverture des mines et la position topographique des villages DHS. La pollution de l’eau est examinée indirectement, les effets sur la santé en aval étant comparés à ceux en amont de la mine, avant et après ouverture. Les résultats montrent que vivre en aval d’une mine qui a ouvert augmente la mortalité à 24 mois de 25%. La mortalité à 12 mois augmente uniquement pour les enfants non exclusivement allaités ayant consommé de l’eau, ce qui corrobore le mécanisme de pollution de l'eau. L'hétérogénéité suggère que l'effet est lié aux mines à ciel ouvert, cohérent avec une extraction intensive, et aux mines détenues par des compagnies étrangères. L'effet n'est lié ni à un changement dans la fécondité des femmes, ni à l'amélioration des infrastructures publiques ou privées, ni à l’afflux de main-d'œuvre.Le troisième chapitre s’interroge sur le rôle que joue l’expérience dans l’adaptation des ménages face aux sécheresses au Nigeria. J’utilise des données satellitaires sur les pluies quotidiennes à fine résolution spatiale pour analyser les tendances à long terme et leur lien avec les sécheresses récentes. Dans les années 1980, les ménages ruraux ont été frappés par des sécheresses sévères et longues, alors forcés de s’adapter. Depuis, les précipitations deviennent moins fréquentes et plus intenses, augmentant la probabilité d'événements extrêmes dans les années récentes, comme les sécheresses de 2013 et 2015. Pour les données agricoles, j’utilise trois vagues de panel d’enquêtes auprès des ménages de 2010 à 2016. Grâce à une stratégie à doubles effets fixes, j'exploite la variation de l'exposition aux sécheresses récentes et montre que les sécheresses diminuent les rendements de 14% et la diversité alimentaire de 1%. Les effets sont atténués pour les individus en charge de la même parcelle lors des sécheresses intenses de 1980. Ceci suggère que l’expérience de long terme du changement climatique réduit la vulnérabilité aux sécheresses récentes
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Dates and versions

tel-04084846 , version 1 (28-04-2023)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04084846 , version 1

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Cite

Mélanie Gittard. Climate Change, Droughts, and Water Pollution in Sub-Saharan Africa. Economics and Finance. École des Ponts ParisTech, 2023. English. ⟨NNT : 2023ENPC0003⟩. ⟨tel-04084846⟩
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