Tese de mestrado em Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012Preventing global warming requires overall cooperation. Contributions will depend on the risk of future losses, which plays a key role in decision making. Here, I discuss an evolutionary game theoretical model in which decisions within small groups under high risk and stringent requirements toward success significantly raise the chances of coordinating to save the planet’s climate, thus escaping the tragedy of the commons. I analyze both deterministic dynamics in infinite populations, and stochastic dynamics in finite populations. I also study the impact of different types of sanctioning mechanisms in deterring non-cooperative behavior in climate negotiations, towards the mitigation of the effects of climate change. To this end, I introduce punishment in the collective-risk dilemma and study the dynamics of collective action in finite populations. I show that a significant increase in cooperation is attained whenever individuals have the opportunity to contribute (or not) to institutions that punish free riders. I investigate the impact of having local instead of global sanctioning institutions, showing that the former – which are expected to require less financial resources and which involve agreements between a smaller number of individuals – are more conducive to the prevalence of an overall cooperative behavior. In the optics of evolutionary game theory, the system dynamics is solved by means of a multidimensional stochastic Markov process. The interaction between individuals is not pairwise but it occurs in n-person games; the individuals have perception of the risk and are allowed to explore unpopulated strategies.A prevenção do aquecimento global requer cooperação global. As atuais contribuições dependerão do risco das perdas futuras, desempenhando assim um papel fundamental na tomada de decisões. Nesta tese discuto um modelo teórico para um jogo evolutivo, no qual a tomada de decisões envolvendo grupos pequenos, com alto risco e requisitos rigorosos em direção ao sucesso aumenta significativamente as hipóteses de coordenação para a salvação do clima do planeta, evitando assim a tragédia dos comuns. Tanto a dinâmica determinística em populações infinitas como a dinâmica estocástica em populações finitas são analisadas. Além disto, estudo ainda o impacto de diferentes tipos de mecanismos de sanção para desencorajar o comportamento não cooperativo nas negociações climáticas, de forma a mitigar os efeitos das alterações climáticas. Para este fim, introduzo punição no jogo evolutivo e estudo a dinâmica da ação coletiva em populações finitas. Mostro que um aumento significativo na cooperação ´e alcançado quando os indivíduos têm a oportunidade de contribuir (ou não) para as instituições que punem os chamados “free riders”. Investigo o impacto da conceção de instituições fiscalizadoras locais em vez de instituições globais, mostrando que as primeiras – das quais se espera que exijam menos recursos financeiros e que envolvam acordos entre um número menor de indivíduos – são mais favoráveis para a prevalência de um comportamento global cooperativo. Na ótica da teoria dos jogos evolutiva, a dinâmica do sistema é resolvida por meio de um processo estocástico de Markov multidimensional. A interação entre indivíduos não é entre pares, mas ocorre em jogos de n pessoas, os indivíduos têm perceção do risco e têm a capacidade de explorar estratégias despovoadas
