La lutte contre le changement climatique exige que tous les pays s'engagent dans des efforts coûteux pour réduire leurs émissions. Atteindre cet objectif s'est jusqu'à présent avéré difficile, car chaque pays a intérêt à laisser les autres faire l'effort et à bénéficier lui-même d'un environnement meilleur. La présence d'externalités négatives et de comportements stratégiques a fait de la théorie des jeux un paradigme naturel pour la conception d'un accord environnemental international (AIE) codifiant les actions des pays. Considérant que les pays sont souverains et qu'aucune entité supranationale ne peut imposer un accord, de nombreux travaux ont adopté un mode de jeu non coopératif pour la formation d'une coalition environnementale. D'autre part, l'optimisation conjointe des bénéfices de tous les pays conduisant au meilleur résultat, une approche de jeux coopératifs a également été proposée pour partager le coût du changement climatique. Chaque approche présente ses avantages et ses inconvénients.

Dans cet article, nous proposons un modèle de formation de coalition combinant des modes de jeu coopératifs et non coopératifs. À partir d'une coalition donnée, nous mettons en œuvre un processus markovien qui indique séquentiellement quels pays rejoignent ou quittent la coalition jusqu'à atteindre un état stable. Tous les scénarios séquentiels possibles sont envisagés et une allocation est effectuée au joueur en tenant compte de la rationalité individuelle. Une illustration est donnée avec des pays vulnérables et invulnérables à la pollution.