Photochemie der Troposphäre in niedrigen und mittleren Breiten: Die Rolle von Konvektion

Ozon (O3) ist in der Atmosphäre ein wichtiges Oxidanz und Treibhausgas. Während die höchsten Konzentrationen in der Stratosphäre beobachtet werden und die vor der gefährlichen UV-Strahlung schützende Ozonschicht bilden, können sich signifikante Änderungen der Ozon-Konzentration in der Region der Tropopause auf das Klima der Erde auswirken. Des Weiteren ist Ozon eine der Hauptquellen für das Hydroxylradikal (OH) und nimmt damit entscheidend Einfluss auf die Oxidationskraft der Atmosphäre. Der konvektive Transport von Ozon und seinen Vorläufergasen aus Regionen nahe der Erdoberfläche in die freie Troposphäre beeinflusst das Budget dieser Spezies in der Tropopausenregion.rnDie Datengrundlage der Studie in der vorliegenden Arbeit basiert auf den flugzeuggetragenen Messkampagnen GABRIEL 2005 (Suriname, Südamerika) sowie HOOVER I 2006 und HOOVER II 2007 (beide in Europa). Mit dem zur Verfügung stehenden Datensatz wird das Ozonbudget in der freien, unbelasteten Hintergrundatmosphäre und in der durch hochreichende Konvektion gestörten, oberen Troposphäre untersucht. Anhand der auf in-situ Messungen von O3, NO, OH, HO2 und dem aktinischen Strahlungsfluss basierten Berechnung der Netto-Ozonproduktionsrate (NOPR) werden für das Messgebiet Ozontendenzen in der unbelasteten Troposphäre abgeleitet und mit Simulationen des globalen Chemie-Transport-Modells MATCH-MPIC verglichen. Mit Hilfe zweier Fallstudien in den Tropen in Südamerika und den mittleren Breiten in Europa werden die Auswirkungen von hochreichender Konvektion auf die obere Troposphäre quantifiziert.rnDie Ergebnisse zeigen für die Grenzschicht in niedrigen und mittleren Breiten eine eindeutige Tendenz zur Produktion von Ozon, was für den tropischen Regenwald in der Messregion nicht der allgemeinen Erwartung entsprach, nach der diese Region durch die Zerstörung von Ozon charakterisiert sein sollte. In der oberen Troposphäre ab etwa 7 km wird für die beiden Regionen eine leichte Tendenz zur Ozonproduktion beobachtet. Signifikante Unterschiede zeigen die Ergebnisse für die mittlere Troposphäre. Während die Tropen in dieser Region durch eine eindeutige Tendenz zur Zerstörung von Ozon charakterisiert sind, lässt sich über den mittleren Breiten zwar eine hohe photochemische Aktivität aber keine derart klare Tendenz feststellen. Die hohen Breiten zeichnen sich durch eine neutrale Troposphäre in Bezug auf die Ozontendenz aus und weisen kaum photochemische Aktivität auf. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit dem MATCH-MPIC Modell zeigt in weiten Teilen der Messregionen eine grundlegende Übereinstimmung in der Tendenz zur Produktion oder Zerstörung von Ozon. Die absoluten Werte werden vom Modell aber generell unterschätzt. Signifikante Unterschiede zwischen in-situ Daten und Modellsimulationen werden in der Grenzschicht über dem tropischen Regenwald identifiziert.rnDer Einfluss der Konvektion ist durch eine signifikant erhöhte NOPR gekennzeichnet. In dieser Arbeit wird in den Tropen mit einem Median-Wert von 0.20 ppbv h−1 eine um den Faktor 3.6 erhöhte NOPR im Vergleich zur ungestörten oberen Troposphäre abgeschätzt. In den mittleren Breiten führt die um eine Größenordnung höhere NO-Konzentration zu einem Wert von 1.89 ppbv h−1, was einer Überhöhung um einen Faktor 6.5 im Vergleich zum ungestörten Zustand entspricht. Diese Ergebnisse zeigen für beide Regionen in der oberen Troposphäre eine erhöhte Ozonproduktion als Folge konvektiver Aktivität. rnrnHochreichende Konvektion ist zudem ein sehr effektiver Mechanismus für den Vertikaltransport aus der Grenzschicht in die obere Troposphäre. Die schnelle Hebung in konvektiven Wolken führt bei Spurengasen mit Quellen an der Erdoberfläche zu einer Erhöhung ihrer Konzentration in der oberen Troposphäre. Die hochgradig löslichen Spurenstoffe Formaldehyd (HCHO) und Wasserstoffperoxid (H2O2) sind wichtige Vorläufergase der HOx-Radikale. Es wird angenommen, dass sie aufgrund ihrer Löslichkeit in Gewitterwolken effektiv ausgewaschen werden.rnIn der vorliegenden Arbeit wird eine Fallstudie von hochreichender Konvektion im Rahmen des HOOVER II Projekts im Sommer 2007 analysiert. Am 19.07.2007 entwickelten sich am Nachmittag am Südostrand eines in nordöstlicher Richtung ziehenden mesoskaligen konvektiven Systems drei zunächst isolierte konvektive Zellen. Flugzeuggetragene Messungen in der Aus- und der Einströmregion einer dieser Gewitterzellen stellen einen exzellenten Datensatz bereit, um die Auswirkungen von hochreichender Konvektion auf die Verteilung verschiedener Spurengase in der oberen Troposphäre zu untersuchen. Der Vergleich der Konzentrationen von Kohlenstoffmonoxid (CO) und Methan (CH4) zwischen der oberen Troposphäre und der Grenzschicht deutet auf einen nahezu unverdünnten Transport dieser langlebigen Spezies in der konvektiven Zelle hin. Die Verhältnisse betragen (0.94±0.04) für CO und (0.99±0.01) für CH4. Für die löslichen Spezies HCHO und H2O2 beträgt dieses Verhältnis in der Ausströmregion (0.55±0.09) bzw. (0.61±0.08). Dies ist ein Indiz dafür, dass diese Spezies nicht so effektiv ausgewaschen werden wie angenommen. Zum besseren Verständnis des Einflusses der Konvektion auf die Budgets dieser Spezies in der oberen Troposphäre wurden im Rahmen dieser Arbeit Boxmodell-Studien für den Beitrag der photochemischen Produktion in der Ausströmregion durchgeführt, wobei die gemessenen Spezies und Photolysefrequenzen als Randbedingungen dienten. Aus den Budgetbetrachtungen für HCHO und H2O2 wird eine Auswascheffizienz von (67±24) % für HCHO und (41±18) % für H2O2 abgeschätzt. Das für H2O2 überraschende Ergebnis lässt darauf schließen, dass dieses Molekül in einer Gewitterwolke deutlich effektiver transportiert werden kann, als aufgrund seiner hohen Löslichkeit aus der Henry-Konstanten zu erwarten wäre. Das Ausgasen von gelöstem H2O2 beim Gefrieren eines Wolkentropfens, d.h. ein Retentionskoeffizient kleiner 1, ist ein möglicher Mechanismus, der zum beobachteten Mischungsverhältnis dieser löslichen Spezies in der Ausströmregion beitragen kann.

Modeling surface-atmosphere exchange of trace gases and energy within and above the Amazon rain forest

Die vorliegende Dissertation untersucht die biogeochemischen Vorgänge in der Vegetationsschicht (Bestand) und die Rückkopplungen zwischen physiologischen und physikalischen Umweltprozessen, die das Klima und die Chemie der unteren Atmosphäre beeinflussen. Ein besondere Schwerpunkt ist die Verwendung theoretischer Ansätze zur Quantifizierung des vertikalen Austauschs von Energie und Spurengasen (Vertikalfluss) unter besonderer Berücksichtigung der Wechselwirkungen der beteiligten Prozesse. Es wird ein differenziertes Mehrschicht-Modell der Vegetation hergeleitet, implementiert, für den amazonischen Regenwald parametrisiert und auf einen Standort in Rondonia (Südwest Amazonien) angewendet, welches die gekoppelten Gleichungen zur Energiebilanz der Oberfläche und CO2-Assimilation auf der Blattskala mit einer Lagrange-Beschreibung des Vertikaltransports auf der Bestandesskala kombiniert. Die hergeleiteten Parametrisierungen beinhalten die vertikale Dichteverteilung der Blattfläche, ein normalisiertes Profil der horizontalen Windgeschwindigkeit, die Lichtakklimatisierung der Photosynthesekapazität und den Austausch von CO2 und Wärme an der Bodenoberfläche. Desweiteren werden die Berechnungen zur Photosynthese, stomatären Leitfähigkeit und der Strahlungsabschwächung im Bestand mithilfe von Feldmessungen evaluiert. Das Teilmodell zum Vertikaltransport wird im Detail unter Verwendung von 222-Radon-Messungen evaluiert. Die ``Vorwärtslösung'' und der ``inverse Ansatz'' des Lagrangeschen Dispersionsmodells werden durch den Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Konzentrationsprofilen bzw. Bodenflüssen bewertet. Ein neuer Ansatz wird hergeleitet, um die Unsicherheiten des inversen Ansatzes aus denjenigen des Eingabekonzentrationsprofils zu quantifizieren. Für nächtliche Bedingungen wird eine modifizierte Parametrisierung der Turbulenz vorgeschlagen, welche die freie Konvektion während der Nacht im unteren Bestand berücksichtigt und im Vergleich zu früheren Abschätzungen zu deutlich kürzeren Aufenthaltszeiten im Bestand führt. Die vorhergesagte Stratifizierung des Bestandes am Tage und in der Nacht steht im Einklang mit Beobachtungen in dichter Vegetation. Die Tagesgänge der vorhergesagten Flüsse und skalaren Profile von Temperatur, H2O, CO2, Isopren und O3 während der späten Regen- und Trockenzeit am Rondonia-Standort stimmen gut mit Beobachtungen überein. Die Ergebnisse weisen auf saisonale physiologische Änderungen hin, die sich durch höhere stomatäre Leitfähigkeiten bzw. niedrigere Photosyntheseraten während der Regen- und Trockenzeit manifestieren. Die beobachteten Depositionsgeschwindigkeiten für Ozon während der Regenzeit überschreiten diejenigen der Trockenzeit um 150-250%. Dies kann nicht durch realistische physiologische Änderungen erklärt werden, jedoch durch einen zusätzlichen cuticulären Aufnahmemechanismus, möglicherweise an feuchten Oberflächen. Der Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Isoprenkonzentrationen im Bestand weist auf eine reduzierte Isoprenemissionskapazität schattenadaptierter Blätter und zusätzlich auf eine Isoprenaufnahme des Bodens hin, wodurch sich die globale Schätzung für den tropischen Regenwald um 30% reduzieren würde. In einer detaillierten Sensitivitätsstudie wird die VOC Emission von amazonischen Baumarten unter Verwendung eines neuronalen Ansatzes in Beziehung zu physiologischen und abiotischen Faktoren gesetzt. Die Güte einzelner Parameterkombinationen bezüglich der Vorhersage der VOC Emission wird mit den Vorhersagen eines Modells verglichen, das quasi als Standardemissionsalgorithmus für Isopren dient und Licht sowie Temperatur als Eingabeparameter verwendet. Der Standardalgorithmus und das neuronale Netz unter Verwendung von Licht und Temperatur als Eingabeparameter schneiden sehr gut bei einzelnen Datensätzen ab, scheitern jedoch bei der Vorhersage beobachteter VOC Emissionen, wenn Datensätze von verschiedenen Perioden (Regen/Trockenzeit), Blattentwicklungsstadien, oder gar unterschiedlichen Spezies zusammengeführt werden. Wenn dem Netzwerk Informationen über die Temperatur-Historie hinzugefügt werden, reduziert sich die nicht erklärte Varianz teilweise. Eine noch bessere Leistung wird jedoch mit physiologischen Parameterkombinationen erzielt. Dies verdeutlicht die starke Kopplung zwischen VOC Emission und Blattphysiologie.

Influences of deep convective cloud systems on tropospheric trace gases and photochemistry over the tropical West Pacific

A numerical model for studying the influences of deep convective cloud systems on photochemistry was developed based on a non-hydrostatic meteorological model and chemistry from a global chemistry transport model. The transport of trace gases, the scavenging of soluble trace gases, and the influences of lightning produced nitrogen oxides (NOx=NO+NO2) on the local ozone-related photochemistry were investigated in a multi-day case study for an oceanic region located in the tropical western Pacific. Model runs considering influences of large scale flows, previously neglected in multi-day cloud resolving and single column model studies of tracer transport, yielded that the influence of the mesoscale subsidence (between clouds) on trace gas transport was considerably overestimated in these studies. The simulated vertical transport and scavenging of highly soluble tracers were found to depend on the initial profiles, reconciling contrasting results from two previous studies. Influences of the modeled uptake of trace gases by hydrometeors in the liquid and the ice phase were studied in some detail for a small number of atmospheric trace gases and novel aspects concerning the role of the retention coefficient (i.e. the fraction of a dissolved trace gas that is retained in the ice phase upon freezing) on the vertical transport of highly soluble gases were illuminated. Including lightning NOx production inside a 500 km 2-D model domain was found to be important for the NOx budget and caused small to moderate changes in the domain averaged ozone concentrations. A number of sensitivity studies yielded that the fraction of lightning associated NOx which was lost through photochemical reactions in the vicinity of the lightning source was considerable, but strongly depended on assumptions about the magnitude and the altitude of the lightning NOx source. In contrast to a suggestion from an earlier study, it was argued that the near zero upper tropospheric ozone mixing ratios which were observed close to the study region were most probably not caused by the formation of NO associated with lightning. Instead, it was argued in agreement with suggestions from other studies that the deep convective transport of ozone-poor air masses from the relatively unpolluted marine boundary layer, which have most likely been advected horizontally over relatively large distances (both before and after encountering deep convection) probably played a role. In particular, it was suggested that the ozone profiles observed during CEPEX (Central Equatorial Pacific Experiment) were strongly influenced by the deep convection and the larger scale flow which are associated with the intra-seasonal oscillation.

Oxidierte Kohlenwasserstoffe in der oberen Troposphäre: Kinetische Untersuchungen zum Abbau und Einfluss auf HO x und Ozon-Chemie

Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Kinetik der Reaktion des OH-Radikals mit Glykolaldehyd (HOCH2CHO). Die Geschwindigkeitskonstante k1 wurde für diese Reaktion temperaturabhängig bestimmt. Durch gepulste Photolyse wurden OH-Radikale erzeugt. Anschließend wurde die laserinduzierte Fluoreszenz der OH-Radikale bei 309 nm detektiert. Die ermittelte Geschwindigkeitskonstante k1 für die Reaktion von OH mit HOCH2CHO von (8,0 ± 0,8) x 10-12 cm3 Teilchen-1 s-1 erweist sich für den Temperaturbereich von 240 K < T < 362 K als temperaturunabhängig. Zwischen 60 und 250 Torr kann zudem keine Druckabhängigkeit für k1 beobachtet werden. Die unerwartet niedrigere Geschwindigkeitskonstante für die betrachtete Reaktion im Vergleich zur Reaktion von OH mit CH3CHO konnte anhand von Überlegungen zur Korrelation zwischen der C-H-Bindungsstärke und dem H-Abstraktionskanal erklärt werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Photochemie von Aceton (CH3C(O)CH3), Methylethylketon (C2H5C(O)CH3, MEK) und Acetylbromid (CH3C(O)Br) betrachtet. Für die Photolyse von Aceton (bei 248 nm und 266 nm), MEK (bei 248 nm) und Acetylbromid (bei 248 nm) wurden bei 298 ± 3 K druckabhängig zwischen 5 und 1600 Torr N2 Quantenausbeuten für die Methylbildung (Phi(CH3)) bestimmt. Nach gepulster Photolyse der betrachteten Moleküle wurden die transienten Absorptionssignale der Methylradikale bei 216,4 nm verfolgt. Die Quantenausbeuten wurden relativ zur Photolyse von Methyliodid (CH3I) unter gleichen Reaktionsbedingungen ermittelt. Die erhaltenen Quantenausbeuten für CH3-Radikale nehmen für die beiden Systeme Aceton / 248 nm (Phi(CH3, Aceton) = 1,42 – 0,99) und MEK / 248 nm (Phi(CH3, MEK) = 0,45 – 0,19) druckabhängig zu hohen Drücken ab. Die Druckabhängigkeit von Phi(CH3) wird auf die Konkurrenz zwischen Stoßrelaxation und Dissoziation der schwingungsangeregten Acetylradikale (CH3CO#) zurückgeführt. Für das System Aceton / 266 nm wird keine Druckabhängigkeit von Phi(CH3) = 0,93 ± 0,1 beobachtet. Dies wird damit erklärt, dass CH3CO# nicht genügend Energie besitzt, um die Barriere zur Dissoziation zu überschreiten. Bei der Photolyse von Acetylbromid bei 248 nm wird druckunabhängig Phi(CH3) = 0,92 ± 0,10 bestimmt. In diesem System dissoziieren die schwingungsangeregten Acetylradikale bei allen Drücken vollständig. Bei 266 nm wurde die Gesamtquantenausbeute für die Photodissoziation von Aceton (Phi(diss, 266nm)) bestimmt. Die nach Photolyse erhaltenen Methyl - und Acetylradikale wurden nach Titration mit Br2 durch die Resonanzfluoreszenz der Bromatome detektiert. Phi(diss, 266nm) wurde mit 0,92 ± 0,07 bestimmt.

Per capita versus adult-equivalent estimates of calorie availability in household budget surveys

This study aims to estimate an adult-equivalent scale for calorie requirements and to determine the differences between adult-equivalent and per capita measurements of calorie availability in the Brazilian population. The study used data from the 2002-2003 Brazilian Household Budget Survey. The calorie requirement for a reference adult individual was based on the mean requirements for adult males and females (2,550kcal/day). The conversion factors were defined as the ratios between the calorie requirements for each age group and gender and that of the reference adult. The adult-equivalent calorie availability levels were higher than the per capita levels, with the largest differences in rural and low-income households. Differences in household calorie availability varied from 22kcal/day (households with adults and an adolescent) to 428kcal/day (households with elderly individuals), thus showing that per capital measurements can underestimate the real calorie availability, since they overlook differences in household composition.

Improving sample representativeness in environmental studies: a major component for the uncertainty budget

For environmental quality assessment, INAA has been applied for determining chemical elements in small (200 mg) and large (200 g) samples of leaves from 200 trees. By applying the Ingamells` constant, the expected percent standard deviation was estimated in 0.9-2.2% for 200 mg samples. Otherwise, for composite samples (200 g), expected standard deviation varied from 0.5 to 10% in spite of analytical uncertainties ranging from 2 to 30%. Results thereby suggested the expression of the degree of representativeness as a source of uncertainty, contributing for increasing of the reliability of environmental studies mainly in the case of composite samples.

Estimating the cost of contact for non-resident parents: A budget standards approach

Most Western countries have, for some time, provided income support and/or taxation relief to parents with children in their care. The significant amount of research into the costs of children to couple and sole parent households has been important in assessing and developing family support policies. Changing societal expectations about the level of involvement of fathers in child rearing activities has highlighted the need to understand the costs facing usually male non-resident parents in having contact with their children. The budget standards methodology is used in this paper to estimate the costs for non-resident parents exercising regular contact with their children. Costs of contact are found to be high. For contact with one child for 20 per cent of the year, costs of contact represent about 40 per cent of the costs of that same child in an intact couple household with a medium income and more than half of the costs of that child in a household with low income. Household infrastructure and transportation is the reason for high costs. One implication of this finding is that the total cost of children substantially increases when parents separate. The article discusses some policy implications of these findings. This research is of relevance to social security, taxation, family law and child support policies and administration.

Analysis of the wind field and heat budget in an alpine lake basin during summertime fair weather conditions

Observational data collected in the Lake Tekapo hydro catchment of the Southern Alps in New Zealand are used to analyse the wind and temperature fields in the alpine lake basin during summertime fair weather conditions. Measurements from surface stations, pilot balloon and tethersonde soundings, Doppler sodar and an instrumented light aircraft provide evidence of multi-scale interacting wind systems, ranging from microscale slope winds to mesoscale coast-to-basin flows. Thermal forcing of the winds occurred due to differential heating as a consequence of orography and heterogeneous surface features, which is quantified by heat budget and pressure field analysis. The daytime vertical temperature structure was characterised by distinct layering. Features of particular interest are the formation of thermal internal boundary layers due to the lake-land discontinuity and the development of elevated mixed layers. The latter were generated by advective heating from the basin and valley sidewalls by slope winds and by a superimposed valley wind blowing from the basin over Lake Tekapo and up the tributary Godley Valley. Daytime heating in the basin and its tributary valleys caused the development of a strong horizontal temperature gradient between the basin atmosphere and that over the surrounding landscape, and hence the development of a mesoscale heat low over the basin. After noon, air from outside the basin started flowing over mountain saddles into the basin causing cooling in the lowest layers, whereas at ridge top height the horizontal air temperature gradient between inside and outside the basin continued to increase. In the early evening, a more massive intrusion of cold air caused rapid cooling and a transition to a rather uniform slightly stable stratification up to about 2000 m agl. The onset time of this rapid cooling varied about 1-2 h between observation sites and was probably triggered by the decay of up-slope winds inside the basin, which previously countered the intrusion of air over the surrounding ridges. The intrusion of air from outside the basin continued until about mid-night, when a northerly mountain wind from the Godley Valley became dominant. The results illustrate the extreme complexity that can be caused by the operation of thermal forcing processes at a wide range of spatial scales.

Reelection incentives and political budget cycle: evidence from Brazil

This article tests the presence of political budget cycle (PBC) in municipal elections in Brazil and checks whether mayors who adopt such policy have greater probability of reelection. Based on fiscal and electoral data of 5,406 Brazilian municipalities and applying the difference-in-differences econometric method as well as logistic regressions, the results provide some evidence of PBC in Brazil, although its magnitude and consistency varies depending on the years used as electoral and non-electoral years. On average, reelectable mayors spend close to 3% more in election years than nonreelectables. Moreover, reelectables who do run for reelection present a variation in spending which is close to 5% superior to that of non-reelectables and non-runners. Additionally, the results suggest that mayors who increase public spending during electoral periods have greater chances of being reelected, as long as such spending is done within deficit limits acceptable by voters.

Budget impact from the incorporation of positron emission tomography – computed tomography for staging lung cancers

OBJECTIVE To estimate the budget impact from the incorporation of positron emission tomography (PET) in mediastinal and distant staging of non-small cell lung cancer.METHODS The estimates were calculated by the epidemiological method for years 2014 to 2018. Nation-wide data were used about the incidence; data on distribution of the disease´s prevalence and on the technologies’ accuracy were from the literature; data regarding involved costs were taken from a micro-costing study and from Brazilian Unified Health System (SUS) database. Two strategies for using PET were analyzed: the offer to all newly-diagnosed patients, and the restricted offer to the ones who had negative results in previous computed tomography (CT) exams. Univariate and extreme scenarios sensitivity analyses were conducted to evaluate the influence from sources of uncertainties in the parameters used.RESULTS The incorporation of PET-CT in SUS would imply the need for additional resources of 158.1 BRL (98.2 USD) million for the restricted offer and 202.7 BRL (125.9 USD) million for the inclusive offer in five years, with a difference of 44.6 BRL (27.7 USD) million between the two offer strategies within that period. In absolute terms, the total budget impact from its incorporation in SUS, in five years, would be 555 BRL (345 USD) and 600 BRL (372.8 USD) million, respectively. The costs from the PET-CT procedure were the most influential parameter in the results. In the most optimistic scenario, the additional budget impact would be reduced to 86.9 BRL (54 USD) and 103.8 BRL (64.5 USD) million, considering PET-CT for negative CT and PET-CT for all, respectively.CONCLUSIONS The incorporation of PET in the clinical staging of non-small cell lung cancer seems to be financially feasible considering the high budget of the Brazilian Ministry of Health. The potential reduction in the number of unnecessary surgeries may cause the available resources to be more efficiently allocated.

Addressing the net balances problem as a prerequisite for EU budget reform: a proposal

Conflict among member states regarding the distribution of net financial burdens has been allowed to contaminate the entire design of the EU budget with very negative consequences in terms of equity, efficiency and transparency. To get around this problem and pave the way for a substantive budget reform, we propose to decouple distributional negotiations from the rest of the budget process by linking member state net balances in a rigid manner to relative prosperity. This would be achieved through the introduction of a system of compensating horizontal transfers that would take to its logical conclusion the Commission's proposal for a generalized compensation mechanism. We discuss the impact of the proposed scheme on member states? incentives and illustrate its financial implications using revenue and expenditure projections for 2013 that are based on the current Financial Perspectives and Own Resources Decision.

“Policy Scepticism” and the Impact of Scottish Higher Education Institutions (HEIs) on their Host Region: Accounting for Regional Budget Constraints under Devolution

A “policy scepticism” has emerged that challenges the results of conventional regional HEI impact analyses. Its denial of the importance of the expenditure impacts of HEIs appears to be based on a belief in either a binding regional resource constraint or a regional public sector budget constraint. In this paper we provide a systematic critique of this policy scepticism. However, while rejecting the extreme form of policy scepticism, we argue that it is crucial to recognise the importance of the public-sector expenditure constraints that are binding under devolution. We show how conventional impact analyses can be augmented to accommodate regional public sector budget constraints. While our results suggest that conventional impact studies overestimate the expenditure impacts of HEIs, they also demonstrate that the policy scepticism that treats these expenditure effects as irrelevant neglects some key aspects of HEIs, in particular their export intensity.

Balanced Budget Government Spending in a Small Open Regional Economy

This paper investigates the impact of a balanced budget fiscal policy expansion in a regional context within a numerical dynamic general equilibrium model. We take Scotland as an example where, recently, there has been extensive debate on greater fiscal autonomy. In response to a balanced budget fiscal expansion the model suggests that: an increase in current government purchase in goods and services has negative multiplier effects only if the elasticity of substitution between private and public consumption is high enough to move downward the marginal utility of private consumers; public capital expenditure crowds in consumption and investment even with a high level of congestion; but crowding out effects might arise in the short-run if agents are myopic.