Essays on International Trade. Theory and applications of the structural gravity model with country-specific features and domestic policies.

La tesi propone di estendere e arricchire la letteratura su “structural gravity models”, in particolare fornendo nuove applicazioni e un'interpretazione teorica dei metodi di Heid, Larch e Yotov (2021) e Freeman, Larch, Theodorakopoulos e Yotov (2021) per l'analisi, in tali modelli, di variabili unilaterali (caratteristiche specifiche del paese, politiche interne e politiche commerciali unilaterali). L'obiettivo principale di questo lavoro, data la flessibilità dei “structural gravity models”, è fornire un quadro che tenga conto della "produttività fondamentali" (geografia, clima, infrastrutture e istituzioni che hanno un impatto sulla produttività dei produttori in un dato paese e settore) sia teoricamente che empiricamente. Vengono proposti tre applicazioni. Due esercizi mirano ad estendere e aggiornare i risultati di altri articoli come Redding e Venables (2004) per quanto riguarda la geografia economica, e Levchenko (2007) e Nunn (2007) per lo studio delle istituzioni e del commercio. Questi lavori, dovuti agli avanzamenti della letteratura del periodo, non sfruttano a pieno la dimensione bilaterale dei flussi commerciali, il ruolo delle vendite domestiche e il controllo dei termini di resistenza multilaterale, come vengono intesi attualmente. Qui, viene proposto un modo per unire lavori più recenti, come le opere sopra citate di Heid et al. (2021) e Freeman et al. (2021), ma anche Allen, Arkolakis e Takahashi (2020), con la letteratura precedente. Lo scopo principale è quello di progredire nella soluzione del problema della perfetta collinearità tra le variabili unilaterali e l'insieme degli effetti fissi (come in Heid et al. (2021)) e di dargli ulteriori basi teoriche. La speranza è che possa ispirare e facilitare ulteriori indagini su questi argomenti. Inoltre, viene fornita pure un'applicazione per questioni di policy attuali, come la pandemia di Covid-19, e nella comprensione delle conseguenze economiche di essa. Quest'ultimo esercizio ha un ulteriore obiettivo: utilizzare i “structural gravity models” con dati mensili per fornire strumenti ai responsabili politici per prendere decisioni a breve termine. Il primo capitolo, “Population Density and Export Performance: Evidence from a Structural Gravity”, risponde alla domanda: “In che modo la densità della popolazione influisce sulla performance e sulla specializzazione delle esportazioni?”. La densità della popolazione è una determinante della produttività, sia a causa delle forze di agglomerazione derivanti dalla concentrazione delle persone (grandi città, distretti industriali) sia anche a causa dei guadagni commerciali generati dalla distribuzione ineguale (o meno) delle risorse, facendo riferimento al concetto di “lumpiness” in Courant e Deardorff (1992) di Courant e Deardorff (1993). Sviluppo un modello che consente di stimare l'impatto della densità sul commercio internazionale considerando il ruolo del mercato interno. Questo quadro facilita l'interpretazione del metodo in Heid et al. (2021) e arricchisce la parte teorica di Freeman et al. (2021). Inoltre, è anche possibile stimare l'effetto specifico del parametro di sensibilità alla densità di lavoro dei produttori che appare in Allen e Arkolakis (2014) e Allen, Arkolakis e Takahashi (2020). I risultati suggeriscono che il livello di densità influisce sul commercio in modo diverso a seconda dei settori. In particolare, quelli che dipendono maggiormente dal lavoro (manifatturiero) rispetto a quelli che dipendono principalmente dalle risorse naturali (agricoltura, pesca, silvicoltura e estrazione mineraria). Questo capitolo contiene la spiegazione principale dei fondamenti teorici utilizzati nel resto della tesi. Il secondo capitolo “Domestic Institutions and International Trade: empirical in- investigation and policy implications”, si concentra principalmente sull'approccio di Heid et al. (2021) e lo applica all'analisi del nesso tra istituzioni domestiche e commercio, sia dal punto di vista econometrico sia attraverso un'analisi degli equilibri generali. Simile a Beverelli, Keck, Larch e Yotov (2018), ma differisce perché le istituzioni sono modellate come fattori di produttività fondamentale e l'indagine empirica studia le diverse implicazioni del funzionamento istituzionale (qualità) e della loro forma (ordinamento giuridico), l'interazione con legami culturali bilaterali e anche l'effetto eterogeneo in diversi settori utilizzando la definizione e la misura dell'intensità contrattuale fornita da Nunn (2007). Le implicazioni dell'equilibrio generale sono studiate con un esercizio controfattuale che vuole far luce su cosa accadrebbe se tutti i paesi avessero “buone istituzioni”. Il terzo capitolo, “The effect of domestic policies on international trade: a lesson from Covid-19” differisce dal precedente perché considera le politiche interne come semplici frizioni contenute nel vettore dei costi commerciali. Questa ipotesi aiuta a valutare l'impatto sulla prima fase della pandemia guardando l'effetto diretto delle politiche nazionali (tramite l'indice di rigore dell'Oxford Policy Tracker) e l'effetto indiretto attraverso l'effetto sulla mobilità del lavoro (dati Google) e sul traffico marittimo (dati sugli scali forniti da COMTRADE). Come ulteriore elemento di originalità, è stato incluso un modo per stimare la produzione interna mensile in modo da includere le vendite interne e mantenere anche le proprietà di uno structural gravity tradizionale. Inoltre, è inserita anche un'estensione in cui cerco di includere la social network analysis in uno structural gravity con dati ad alta frequenza temporale (mensili). L'ultima sezione conclude e discute i risultati e le ulteriori applicazioni di ciascun capitolo

QED correction for H3+_3^+

A quantum electrodynamics (QED) correction surface for the simplest polyatomic and polyelectronic system H$_3^+$ is computed using an approximate procedure. This surface is used to calculate the shifts to vibration-rotation energy levels due to QED; such shifts have a magnitude of up to 0.25 cm$^{-1}$ for vibrational levels up to 15~000 cm$^{-1}$ and are expected to have an accuracy of about 0.02 cm$^{-1}$. Combining the new H$_3^+$ QED correction surface with existing highly accurate Born-Oppenheimer (BO), relativistic and adiabatic components suggests that deviations of the resulting {\it ab initio} energy levels from observed ones are largely due to non-adiabatic effects

Learning to handle parameter perturbations in Combinatorial Optimization: An application to facility location

We present an approach to couple the resolution of Combinatorial Optimization problems with methods from Machine Learning. Specifically, our study is framed in the context where a reference discrete optimization problem is given and there exist data for many variations of such reference problem (historical or simulated) along with their optimal solution. Those variations can be originated by disruption but this is not necessarily the case. We study how one can exploit these to make predictions about an unseen new variation of the reference instance. The methodology is composed by two steps. We demonstrate how a classifier can be built from these data to determine whether the solution to the reference problem still applies to a perturbed instance. In case the reference solution is only partially applicable, we build a regressor indicating the magnitude of the expected change, and conversely how much of it can be kept for the perturbed instance. This insight, derived from a priori information, is expressed via an additional constraint in the original mathematical programming formulation. We present the methodology through an application to the classical facility location problem and we provide an empirical evaluation and discuss the benefits, drawbacks and perspectives of such an approach. Although it cannot be used in a black-box manner, i.e., it has to be adapted to the specific application at hand, we believe that the approach developed here is general and explores a new perspective on the exploitation of past experience in Combinatorial Optimization

ExoMol molecular line lists XXX: a complete high-accuracy line list for water

A new line list for H$_2$$^{16}$O is presented. This line list, which is called POKAZATEL, includes transitions between rotation-vibrational energy levels up to 41000 cm$^{-1}$ in energy and is the most complete to date. The potential energy surface (PES) used for producing the line list was obtained by fitting a high-quality ab initio PES to experimental energy levels with energies of 41000 cm$^{-1}$ and for rotational excitations up to $J=5$. The final line list comprises all energy levels up to 41000 cm$^{-1}$ and rotational angular momentum $J$ up to 72. An accurate ab initio dipole moment surface (DMS) was used for the calculation of line intensities and reproduces high-precision experimental intensity data with an accuracy close to 1 %. The final line list uses empirical energy levels whenever they are available, to ensure that line positions are reproduced as accurately as possible. The POKAZATEL line list contains over 5 billion transitions and is available from the ExoMol website (www.exomol.com) and the CDS database

High accuracy CO2_2 line intensities determined from theory and experiment

Atmospheric CO$_2$ concentrations are being closely monitored by remote sensing experiments which rely on knowing line intensities with an uncertainty of 0.5\%\ or better. Most available laboratory measurements have uncertainties much larger than this. We report a joint experimental and theoretical study providing rotation-vibration line intensities with the required accuracy. The {\it ab initio} calculations are extendible to all atmospherically important bands of CO$_2$ and to its isotologues. As such they will form the basis for detailed CO$_2$ spectroscopic line lists for future studies.Comment: 5 pages, 2 figures, 1 tabl