Essays on Water Infrastructure Investments and Infectious Diseases Management

Abstract

En étant nécessaire à la vie humaine, l’eau est également nécessaire au fonctionnement des économies. Pour qu’elle soit utile à la société, l’eau doit être disponible en quantité et en qualité adéquates, caractéristiques qui ne sont pas toujours disponibles dans la nature. Ainsi, trop ou pas assez d’eau entraînerait des inondations ou des sécheresses, tandis qu’une eau contaminée pourrait être le vecteur de maladies contagieuses mortelles, chacun de ces fléaux entraînant des dommages économiques.

Cette thèse est organisée en trois chapitres traitant de thématiques liées aux investissements dans les infrastructures d'eau et à la gestion des maladies infectieuses. Le premier chapitre étudie comment les améliorations apportées aux réseaux d’égouts atténuent les impacts économiques des inondations provoquées par la pluie. Pour estimer l’effet causal de ces investissements, ce chapitre utilise un resserrement inattendu du financement fédéral américain en faveur des réseaux d’égouts, à la suite de l’amendement de 1977 à la politique du Clean Water Act. L'analyse empirique combine un nouveau modèle statistique du risque d'inondation induit par la pluie avec des données horaires sur la quantité de pluie dans les comtés et les codes postaux américains de 1996 à 2019. Les résultats indiquent que des investissements plus importants dans les réseaux d'égouts ont conduit à des réductions substantielles des inondations locales. Les bénéfices de ces investissements sont supérieurs à leurs coûts, économisant près de 23 millions de dollars pour le comté moyen. Dans l’ensemble, ces résultats mettent en évidence à quel point la détérioration des infrastructures publiques peut exacerber les conséquences du changement climatique.

Le deuxième chapitre étudie le rôle des épidémies locales de maladies infectieuses dans l'adoption de systèmes centralisés d'approvisionnement en eau dans les premières villes américaines au XIXe siècle. À l’aide d’un vaste corpus de données provenant d’archives de journaux de 1800 à 1896, je construis un nouvel indicateur capturant les épidémies de fièvre jaune, de choléra et de fièvre typhoïde au niveau des villes. Les résultats indiquent que (1) les épidémies locales de maladies infectieuses ont entraîné une augmentation du nombre systèmes d'approvisionnement en eau construits par les villes et ont joué un rôle crucial dans la décision de construire environ 12% des ouvrages d’adduction d’eau en activité en 1897 ; (2) La réponse des villes aux épidémies de typhoïde a été deux fois plus importante que celle qui a suivi les épidémies de fièvre jaune ou de choléra. (3) Les entreprises privées ont construit davantage de nouveaux réseaux d’adduction d’eau après les épidémies locales, tandis que les gouvernements locaux ont procédé à davantage d’améliorations et d’extensions des réseaux d’adduction d’eau publics existants ainsi qu’à des rachats de sociétés d’eau privées. Enfin, je discute du rôle potentiel de divers facteurs sociodémographiques.

Le troisième chapitre étudie les coûts économiques associés à une stratégie utilisée pour gérer les épidémies locales lors de la récente pandémie de COVID-19. Dans ce travail en collaboration avec Jian Tang, nous quantifions les effets de la politique ‘zéro-COVID’ à l’aide d’un riche ensemble de données sur les confinements au niveau des comtés en Chine et d’images satellitaires nocturnes. Nous constatons que des confinements plus stricts induisent une forte baisse de la luminosité nocturne au cours de la même période, suivie d’une lente reprise, qui se produit au moins deux trimestres après l’instauration du confinement. En l’absence de contagions généralisées, un comté soumis à un confinement total subit en moyenne une perte de PIB de 6% par rapport aux comtés non confinés. L’effet négatif est particulièrement persistant dans les zones où la production est dominée par les services, par opposition aux zones où la production est dominée par l’activité manufacturière. L’on note par ailleurs la présence d’effets d’entraînement à proximité des comtés confinés, mais ces effets sont de courte durée.

By being necessary to human life, water is also necessary for the functioning of economies. For it to be valuable to society, water should be available in the right quantity and the right quality, characteristics not always available in nature. Hence, too much or too little water would lead to floods or droughts, while tainted water could be the vector of deadly contagious diseases, each of these scourges coming with its economic damages.

This thesis is organized into three chapters treating topics related to investments in water infrastructure and the management of infectious diseases. The first chapter studies how improvements in water infrastructure -- sewer systems -- mitigate the economic impacts of rainfall-induced flooding. To estimate the causal impact of these investments, this chapter exploits an unanticipated tightening in federal funding towards sewer systems, following the 1977 Amendment to the Clean Water Act. The empirical analysis combines a novel statistical model of rainfall-induced flood risk with hourly data on precipitation across U.S. counties and ZIP codes from 1996 to 2019. Results indicate that greater investments in sewer systems led to substantial reductions in local flooding. I estimate that the benefits from these investments exceeded their costs, saving nearly $23 million for the average county. Overall, these findings highlight how deteriorating public infrastructure may exacerbate the consequences of climate change.

The second chapter studies the role of local outbreaks of infectious diseases in the adoption of centralized water systems in early American cities during the nineteenth century. Using a large corpus of archival newspaper data from 1800 to 1896, I construct a novel measure of city-level outbreaks of yellow fever, cholera, and typhoid fever. Results indicate that (1) infectious disease local outbreaks led to an increase in the number of waterworks constructed by cities and were pivotal in the decision to construct around 12% of waterworks in operation by 1897; (2) Cities’ response to typhoid outbreaks was twice as large as that following yellow fever or cholera outbreaks. (3) Private companies constructed more new waterworks after local outbreaks while local governments operated more improvements and extensions of existing public waterworks as well as takeovers of private water companies. Finally, I discuss the potential role of various socio-demographic factors.

The third chapter studies the economic costs associated with a strategy used to manage local outbreaks during the more recent COVID-19 pandemic. In this joint work with Jian Tang, we quantify the effects of the “zero-COVID” policy using a rich set of county-level lockdown events in China and nighttime satellite imagery. We find that more stringent lockdowns induce a large contemporaneous decline in nightlight followed by a slow recovery, which happens at least two quarters after lockdown enactment. Absent widespread contagions, a county under total lockdown incurs on average a 6% GDP loss compared to those without restrictions. The negative effect is particularly persistent in service-heavy areas as opposed to manufacturing-heavy areas. There exists some evidence consistent with spillover effects near counties under lockdown, but these effects are short-lived.