王 錚朱潛挺吳 靜

（1中國科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所 北京 100190 2中國科學(xué)院研究生院 北京100049 3華東師范大學(xué)地理信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200062）

1 引言

氣候變化是目前全球面臨的最重大的環(huán)境問題之一。雖然大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，全球變暖是真實(shí)存在的，并最有可能是因人類活動所引起的[1]，但是越來越多的研究表明，氣候變化主要為自然過程，而非人類行為所致[2-3]。NIPCC報告從9個方面列舉了與IPCC第四次評估報告觀點(diǎn)不同的研究成果和證據(jù)，并指出氣候升溫存在著不確定性[4]。因此，對于“后京都時代”全球減排方案的研究，在考慮氣候升溫及其對大氣、水等人類生存環(huán)境造成影響的同時，還需關(guān)注不確定性下減排行動可能帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

由于發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的歷史排放責(zé)任差別及未來減排義務(wù)差別使全球減排方案的制定步履維艱，但在哥本哈根大會上，大多數(shù)國家達(dá)成全球的氣候控制目標(biāo)，即至2050年將大氣溫室氣體濃度穩(wěn)定在450ppm二氧化碳當(dāng)量以內(nèi)、至2100年全球溫度上升控制在2℃以內(nèi)。以下我們稱這個目標(biāo)為哥本哈根共識。在坎昆會議上，各方最終通過了兩項應(yīng)對氣候變化決議，其內(nèi)容一方面提出及時確保第一承諾期與第二承諾期之間不出現(xiàn)空當(dāng)，另一方面提出發(fā)達(dá)國家根據(jù)自己的歷史責(zé)任必須帶頭應(yīng)對氣候變化及其負(fù)面影響，并向發(fā)展中國家提供長期、可預(yù)測的資金、技術(shù)以及能力建設(shè)支持。雖然坎昆氣候大會暫時保全了 《京都議定書》，但與一個成熟的全球減排行動方案還存在較大的距離。

國內(nèi)外學(xué)者對減排方案的研究頗多。張艷林等（2001）認(rèn)為，從空間效率上來看，應(yīng)該是低減排成本的發(fā)展中國家先減排，高減排成本的發(fā)達(dá)國家后減排；從時間效率上來看，發(fā)達(dá)國家推遲減排的路徑可以實(shí)現(xiàn)減排總成本最小化[5]?？紤]到開發(fā)節(jié)能減排新技術(shù)需要時間，Dembaeh（2008）預(yù)測，發(fā)達(dá)國家最好在2030年后開始減排，因?yàn)槟菚r成本會大大下降[6]。顯然，這些研究是以效率為優(yōu)先，并不考慮發(fā)達(dá)國家溫室氣體歷史排放對環(huán)境的負(fù)面影響。這對發(fā)展中國家很不公平。 國內(nèi)一些學(xué)者，如丁仲禮等（2009）[7]、姜克雋等（2009）[8]、王錚等（2009）[9]對中國及其他發(fā)展中國家參與國際減排的方案進(jìn)行了多方面研究。國際上也有著名的Stern（2008）方案[10-11]、Sφrensen（2008）方案[12]等。在全球共同合作與各國相互博弈的背景下，對全球減排方案的制定必須兼顧公平與效率原則。

針對這種情況，本文基于王錚等構(gòu)建的氣候保護(hù)經(jīng)濟(jì)政策模擬系統(tǒng)[13]，以哥本哈根共識為前提，結(jié)合哥本哈根氣候變化峰會期間主要國家承諾的中期減排目標(biāo)以及發(fā)達(dá)國家和前蘇聯(lián)地區(qū)的長期減排目標(biāo)，就全球溫度變化不確定性下的全球減排方案，特別是，既能保證全球減排目標(biāo)又有利于保障我國持續(xù)增長的總量減排方案，展開模擬研究，以尋求優(yōu)化方案。

2 分析方法

氣候保護(hù)經(jīng)濟(jì)政策模擬系統(tǒng)是由經(jīng)濟(jì)-氣候耦合的多區(qū)域氣候保護(hù)政策模型構(gòu)建而成。該模型將世界分為6個區(qū)域，包括：中國、美國、歐盟、日本、前蘇聯(lián)地區(qū)、以及其他地區(qū)（以下提到的所有“其他地區(qū)”均作為專有名詞特指除中國、美國、歐盟、日本、前蘇聯(lián)地區(qū)以外的世界其他地區(qū)）。本研究在該模型的基礎(chǔ)上，引入不確定性。

如果全球溫度上升，模型以有效社會勞動生產(chǎn)率A*i,t來刻畫溫度上升對經(jīng)濟(jì)的負(fù)面影響關(guān)系，計算方法見（1）式：

其中，下標(biāo)i代表區(qū)域，下標(biāo)t代表時期，bi,1表示i區(qū)域生產(chǎn)型減排破壞系數(shù)，μi,p表示i區(qū)域生產(chǎn)型碳排放控制率，Di表示i區(qū)域溫度上升對經(jīng)濟(jì)的破壞系數(shù)，Ti表示t時期地表溫度比工業(yè)化之前上升的度數(shù)，Ai,t表示t時期i區(qū)域社會勞動生產(chǎn)率。

如果不存在全球溫度上升的情景，模型中的有效社會勞動生產(chǎn)率表示為（2）式：

考慮到氣候升溫及其對人類造成的綜合影響，我們采用拉姆齊量指標(biāo)來對不同減排方案的效果進(jìn)行比較，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如（3）式：

其中，Qi,t代表t時期i區(qū)域拉姆齊量，Yi,t代表 t時期 i區(qū)域 GDP，Li,t代表 t時期 i區(qū)域勞動力。τ是消費(fèi)的消費(fèi)參量，這里取τ＝0.75。

一個較優(yōu)的減排方案應(yīng)盡可能使減排成本最小化，研究取累計拉姆齊量最大化。i區(qū)域的累計拉姆齊量Qitotal表示為：

考慮全球溫度上升的不確定性，我們以累計拉姆齊量期望值作為評價減排方案優(yōu)劣的指標(biāo)。i區(qū)域的累計拉姆齊量期望值表示為：

3 情景模擬

由于全球溫度上升不確定性的存在，使得減排與不減排都可能存在著風(fēng)險。也就是說，如果不存在全球升溫而我們進(jìn)行了減排行動，那么減排行動將是徒勞，并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失；同樣，如果存在全球升溫而我們不進(jìn)行減排，那么全球溫度的上升也將會對我們產(chǎn)生負(fù)面影響。另一方面，雖然由IPCC提出的“2℃閾值”[14]，即將全球增暖幅度控制在較工業(yè)革命前高2℃以內(nèi)，仍然存在著不確定性，但如果真的超出2℃，其后果可能是人類無法承受的。因此，我們在哥本哈根共識的前提下，充分考慮全球升溫的不確定性，對不同減排方案進(jìn)行情景模擬。

3.1 哥本哈根協(xié)議的減排效果

從哥本哈根會議期間主要國家或地區(qū)已提出的本國中期減排目標(biāo)出發(fā)，我們對這些現(xiàn)已成型的中期減排目標(biāo)方案的氣候保護(hù)效果進(jìn)行模擬。其中，各國中期減排目標(biāo)及歷史排放數(shù)據(jù)如表1所示[15-16]?？紤]到其他地區(qū)主要由發(fā)展中國家組成，模擬所用到的其他地區(qū)中期減排目標(biāo)參照中國的中期減排目標(biāo)。

一個首要的問題是，如果各國均按照哥本哈根會議期間的減排承諾，并在2020年之后繼續(xù)保持2020年之前的減排力度持續(xù)至2100年，大氣中二氧化碳濃度變化及全球溫度變化將會怎樣？模擬結(jié)果顯示，至2050年全球二氧化碳濃度為 461ppm；至2100年全球溫度將上升2.8℃。這已大大超出了至2050年將大氣溫室氣體濃度穩(wěn)定在450ppm二氧化碳當(dāng)量以內(nèi)，至2100年全球溫度上升控制在2℃以內(nèi)的哥本哈根共識。因此，僅靠各國在哥本哈根會議期間的減排承諾，將無法實(shí)現(xiàn)哥本哈根共識下的氣候目標(biāo)。

如果考慮發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家歷史排放的差距，模擬保持中國及其他地區(qū)以上的減排力度不變，進(jìn)一步將發(fā)達(dá)國家的中期減排目標(biāo)年份（2020年）擴(kuò)展至長期減排目標(biāo)年份（2050年），并假設(shè)至2050年發(fā)達(dá)國家碳排放量比1990年減少80%，前蘇聯(lián)地區(qū)比1990年減少50%。模擬結(jié)果顯示，至2050年全球二氧化碳濃度為 436ppm；至2100年全球溫度將上升2.5℃。顯然，僅靠發(fā)達(dá)國家將其中期減排目標(biāo)擴(kuò)展至長期減排目標(biāo)，也不能實(shí)現(xiàn)哥本哈根共識下的氣候目標(biāo)。也就是說，在未來的全球氣候保護(hù)過程中，中國與其他地區(qū)必須參與總量減排。但關(guān)鍵問題是，中國與其他地區(qū)應(yīng)何時開始總量減排及如何進(jìn)行總量減排尚需研究。

表1 主要國家和地區(qū)至2020年減排目標(biāo)

3.2 至2050年全球減排方案的情景模擬

在對中國與其他地區(qū)較優(yōu)的總量減排起始時間及總量減排力度進(jìn)行尋優(yōu)時，我們對全球至2050年的長期減排方案進(jìn)行情景模擬。情景模擬在哥本哈根協(xié)議的基礎(chǔ)上，對美國、日本、歐盟、前蘇聯(lián)地區(qū)的長期減排目標(biāo)進(jìn)行如下假設(shè)：

（1）參照 UNDP 在2007/2008年人類發(fā)展報告，設(shè)定發(fā)達(dá)國家的長期減排目標(biāo)為：至2050年碳排放量比1990年減少80%。

（2）考慮到前蘇聯(lián)地區(qū)相對于發(fā)展中國家具有較高的人均碳排放量和經(jīng)濟(jì)水平，與發(fā)展中國家的排放模式存在較大差別，設(shè)定前蘇聯(lián)地區(qū)的長期減排目標(biāo)為：至2050年碳排放量比1990年減少50%。

（3）考慮到發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家歷史排放量增長的時間差異，發(fā)展中國家的減排基準(zhǔn)年份為2005年。

根據(jù)不同的總量減排起始年份進(jìn)行情景模擬，將中國和其他地區(qū)的總量減排起始年份分別設(shè)置為 2020、2025、2030、2035、2040、2045年。同時，結(jié)合其他地區(qū)至2050年碳排放量比2005年分別減少0%、10%、20%的長期減排目標(biāo)，得到3大類18個模擬情景（表 2）。

基于氣候保護(hù)經(jīng)濟(jì)政策模擬系統(tǒng)，在2100年全球升溫控制在2℃以內(nèi)的目標(biāo)下，本文對表2中18個情景下中國需承擔(dān)的減排力度展開了估算，結(jié)果見表3?？梢园l(fā)現(xiàn)，在不同減排方案下，中國的減排任務(wù)將存在較大差別，考慮到中國與其他地區(qū)正處于經(jīng)濟(jì)增長、擺脫貧困時期，實(shí)現(xiàn)至2050年碳排放量比2005年減少過大的減排目標(biāo)難度很大。因此，本文認(rèn)為至2050年中國與其他地區(qū)碳排放量比2005年減少不應(yīng)大于50%，那么，基于表3的模擬結(jié)果，我們可以對18個模擬情景進(jìn)行篩選，從而得出5個較為可行的減排方案分別為：方案B1、方案 B2、方案 C2、方案 C3、方案C4。為了便于表述，下文依次將以上5個方案稱為方案1、方案2、方案 3、方案 4、方案 5。

表2 模擬情景

表3 各情景下中國所需不同程度的減排力度

分析篩選得到的方案1—5，我們發(fā)現(xiàn)，各方案的減排起點(diǎn)年分別為：2020、2025、2030、2035 年。因此，要保證實(shí)現(xiàn)哥本哈根共識，中國與其他地區(qū)必須在2035年之前開始總量減排。如果遲于2035年，那么至2050年，中國碳排放量要比2005年減少50%以上，并且其他地區(qū)碳排放量比2005年減少20%以上，這對正處在發(fā)展中的國家來說，是很難實(shí)現(xiàn)的。

4 不確定下減排方案分析

如果考慮溫度上升的不確定性，我們對可行減排方案（方案1—5）做進(jìn)一步比較分析。 在分析過程中，以基準(zhǔn)方案為標(biāo)準(zhǔn)（不減排方案），以各減排方案相對于基準(zhǔn)方案的累計拉姆齊量期望值損失作為各方案的減排成本。其中，各方案的累計拉姆齊量期望值等于該方案在溫度上升概率下的累計拉姆齊量與該方案在不存在升溫概率下的累計拉姆齊量的加權(quán)平均（如圖1所示）。

圖1 累計拉姆齊量期望值

4.1 90%升溫概率下的減排成本分析

在全球溫度上升的概率為90%的條件下，圖 2（a）、（b）分別顯示了方案 1—5 下，中國短時期 （2010—2050年）以及長時期（2010—2100年）累計拉姆齊量期望值。

分別比較圖 2（a）、（b）中各方案相對于基準(zhǔn)方案的累計拉姆齊量期望值損失，我們得到，中國短時期以及長時期累計拉姆齊量期望值變化率（如圖3）。

圖2 （a)中國累計拉姆齊量期望值

圖2 （b)中國累計拉姆齊量期望值

圖3 中國累計拉姆齊量期望值變化率（90%升溫概率）

由圖3可以看出，在溫度上升概率為90%的條件下，各方案中，短時期累計拉姆齊量期望值變化率均為負(fù)，長時期累計拉姆齊量期望值變化率均為正。這表明，從短時期來看，各方案均不利于我國未來拉姆齊量的增加，但其中以方案5最優(yōu)，即累計拉姆齊量損失最少為－0.6%；從長時期來看，各方案均有助于我國未來拉姆齊量的增加，其中方案3最優(yōu)，即累計拉姆齊量增加最多為1.64%。

4.2 100%升溫概率下的減排成本分析

作為后備的選擇，不論是否存在全球持續(xù)升溫的概率，我們都必須做好確定升溫的準(zhǔn)備。因此，我們對100%升溫概率下各方案的減排成本進(jìn)行了模擬分析。圖4顯示了方案 1—5在 100%升溫概率下的中國短時期以及長時期累計拉姆齊量期望值變化率。

圖4 中國累計拉姆齊量期望值變化率（100%升溫概率）

由圖4可以看出，在溫度上升概率為100%的條件下，相對基準(zhǔn)情況而言，各方案的短時期累計拉姆齊量期望值變化率仍為負(fù)；而長時期累計拉姆齊量期望值變化率仍為正。也就是說，在100%升溫概率下，減排行動不利于我國短期拉姆齊量增加，而有助于長期拉姆齊量增加。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在100%升溫概率下，方案5和方案3仍然分別是最有利于短期和長期拉姆齊量增加的方案。這種影響趨勢與升溫概率90%的結(jié)果具有一致性。

與升溫概率為90%條件下各方案的減排效果相比，可得出兩點(diǎn)結(jié)論：

（1）升溫概率的大小并不影響不同減排方案的相對減排效果，即無論升溫概率為多大，短時期內(nèi)方案5優(yōu)于其他方案；而長時期內(nèi)方案3最優(yōu)。

（2）升溫概率越大，同一減排方案的減排效果越好（短時期累計拉姆齊量期望值損失越小，長時期累計拉姆齊量期望值增加越大）。

4.3 減排方案的風(fēng)險分析

既然升溫概率的大小并不影響不同減排方案的相對減排效果，那么在全球升溫概率不確定的條件下，是否我們就可以采用以下兩種行動之一？（1）如果以短時期為目標(biāo)，采用最優(yōu)方案5；（2）如果以長時期為目標(biāo)，采用最優(yōu)方案3。我們認(rèn)為，方案5或方案3的采用與否不僅與實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的時間長短有關(guān)而且與溫度上升的概率有關(guān)。

從短時期來看，方案5的減排效果要優(yōu)于其他方案。隨著升溫概率的降低，同一方案的減排效果將變差。以上分析顯示，即使考慮升溫概率為100%，方案5仍然使得短時期累計拉姆齊量期望值的變化率為負(fù)，即小于不減排的基準(zhǔn)方案。如果升溫概率低于100%，方案5的實(shí)施將會使得短時期累計拉姆齊量期望值損失更大。因此，就短時期而言，最優(yōu)的方案為基準(zhǔn)方案。

從長時期來看，方案3的減排效果要優(yōu)于其他方案?？紤]到升溫概率對減排方案的減排效果的影響。我們對方案3在不同升溫概率下的減排效果進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果如圖5所示：

圖5 不同升溫概率下的減排效果（方案3）

從圖5可以看出，長時期累計拉姆齊量期望值變化率與升溫概率呈正向關(guān)系。當(dāng)升溫概率小于0.56時，雖然方案3的實(shí)施將會帶來損失（累計拉姆齊量期望值變化率小于零），但是它可避免因溫度上升不確定性可能帶來的無法挽回的后果；當(dāng)升溫概率大于0.56時，方案3的減排效果開始顯現(xiàn)，即累計拉姆齊量期望值變化率大于零，表明減排對拉姆齊量增加帶來正的影響。因此，當(dāng)升溫概率大于0.56時，方案3的實(shí)施將比完全不實(shí)施減排更有利于我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長。

5 方案3的可接受性分析

以上分析得出，當(dāng)全球升溫概率大于0.56時，方案3是一個適合我國的較優(yōu)的減排方案，即中國和其他地區(qū)從2025年開始總量減排，發(fā)達(dá)國家碳排放量比1990年減少80%，前蘇聯(lián)地區(qū)碳排放量比1990年減少50%，中國至2050年碳排放量比2005年減少28%，其他地區(qū)至2050年碳排放量比2005年減少20%。那么，就全球而言，方案3是否能被接受呢？這就需要對方案3下中國的排放指標(biāo)與其他國家的排放指標(biāo)進(jìn)行比較分析。

方案3的模擬結(jié)果顯示，雖然至2050年中國和其他地區(qū)碳排放強(qiáng)度仍大大高于美國、日本和歐盟，但是就碳排放強(qiáng)度降低幅度（見圖6）而言，至2050年中國碳排放強(qiáng)度比2005年降低了89.9%，接近于發(fā)達(dá)國家的降低水平，而其他地區(qū)的碳排放強(qiáng)度降低水平雖然較低，但也達(dá)到了79.6%。由于發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)力量相對薄弱，如果要使碳排放強(qiáng)度降低79.6%，國際的經(jīng)濟(jì)援助仍然是必要的。如果考慮至2100年的碳排放強(qiáng)度降低幅度，發(fā)展中國家與發(fā)達(dá)國家排放強(qiáng)度降低水平將基本持平，其中，中國和前蘇聯(lián)地區(qū)的排放強(qiáng)度降幅甚至達(dá)到了98%，高于所有發(fā)達(dá)國家，這種減排強(qiáng)度對我們來說是有壓力的，而試圖再提高我們的減排義務(wù)，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上將非常困難。另一方面，從人均碳排放量（圖7）來看，2050年和2100年中國人均碳排放量低于美國和前蘇聯(lián)地區(qū)，略高于全球人均碳排放量水平。中國的人均碳排放量水平處于全球中等水平，考慮到中國為世界承擔(dān)了制造業(yè)，這種高出不僅是合理的而且是積極的。

圖6 碳排放強(qiáng)度降低幅度

圖7 人均碳排放量

6 結(jié)論

本文以氣候保護(hù)經(jīng)濟(jì)政策模擬系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以哥本哈根共識為前提，在全球溫度上升不確定的背景下，對全球減排方案進(jìn)行了模擬研究。通過對各方案的減排成本和減排風(fēng)險比較分析，研究得出以下4點(diǎn)結(jié)論：

（1）哥本哈根協(xié)議無法保證至2050年大氣溫室氣體濃度穩(wěn)定在450ppm二氧化碳當(dāng)量以內(nèi)、至2100年全球溫度上升控制在2℃以內(nèi)的氣候控制目標(biāo)。在發(fā)達(dá)國家履行至2050年碳排放量比1990年減少80%、前蘇聯(lián)地區(qū)減少50%的前提下，要確保該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，中國與其他地區(qū)必須在2035年之前參與總量減排。

（2）從短時期來看，總量減排行動對我國短時期內(nèi)累計拉姆齊量期望值有所損失，但從長時期來看，減排將有利于我國持續(xù)發(fā)展?？尚蟹桨钢?，方案3最優(yōu)，即中國與其他地區(qū)從2025年開始減排，至2050年中國碳排放量比2005年減少28%，其他地區(qū)減少20%。

（3）升溫概率的大小并不影響不同減排方案的相對減排效果，但是升溫概率越大，同一減排方案的減排效果越好。從長時期來看，當(dāng)升溫概率低于0.56時，方案3的減排措施將給我國帶來損失；當(dāng)升溫概率超過0.56時，方案3的減排措施將使我國獲益。

（4）從全球的角度來看，方案3下，各國至2100年的碳排放強(qiáng)度降低幅度都達(dá)到95%以上，中國至2100年人均碳排放量略高于全球平均水平，但低于美國和前蘇聯(lián)地區(qū)。需要指出的是，前蘇聯(lián)地區(qū)的碳排放強(qiáng)度和年人均碳排放量遠(yuǎn)高于其他國家。就公平性而言，前蘇聯(lián)地區(qū)還應(yīng)在本文研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加大減排力度。

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