云雅如 王淑蘭 胡 君 段菁春 柴發(fā)合

(1.中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012;2.長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410004)

“情景分析法”(Scenario Analysis)是在對(duì)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)或技術(shù)的重大演變提出各種關(guān)鍵假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)未來詳細(xì)地、嚴(yán)密地推理和描述來構(gòu)想未來各種可能的方案［1］。情景分析法明確地聚焦于長期計(jì)劃的假設(shè)［2］，使管理者能發(fā)現(xiàn)未來變化的某些趨勢以避免過高或過低估計(jì)未來的變化及其影響［3］，作為一種評(píng)估與預(yù)測思想，情景分析法是其他學(xué)科的理論和方法的綜合集成［1］。20世紀(jì)40年代末美國蘭德公司首先將情景分析法應(yīng)用于軍事領(lǐng)域［4］，此后該方法得到迅速發(fā)展，并相繼形成了美國模式、法國模式、OECE模式和歐洲共同體模式等［5］，目前已在政府規(guī)劃、公司規(guī)劃、市場開發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)等方面得到廣泛的應(yīng)用［6］。國內(nèi)對(duì)情景分析的研究起步相對(duì)較晚［7］，但經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，目前已從早期的理論介紹發(fā)展為實(shí)際應(yīng)用，并在多個(gè)領(lǐng)域的管理決策中起到了積極的作用。

我國現(xiàn)階段正處于快速的城市化進(jìn)程和高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，污染物超強(qiáng)度集中式的釋放造成了我國環(huán)境問題的復(fù)雜性和嚴(yán)重性程度超過世界上任何一個(gè)國家和地區(qū)，給管理帶來巨大的挑戰(zhàn)。本文以我國能源、資源利用、交通運(yùn)輸、氣候變化和污染物控制等環(huán)境保護(hù)相關(guān)領(lǐng)域?yàn)檠芯繉?duì)象，分析情景分析法在這些領(lǐng)域的應(yīng)用情況，以期為今后該方法的進(jìn)一步應(yīng)用提供有益參考和借鑒。

1 能源領(lǐng)域的應(yīng)用

能源作為一種戰(zhàn)略資源在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位，并對(duì)國際政治、軍事、科技等許多方面產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響［8］。我國的能源資源以煤炭為主［9］，能源結(jié)構(gòu)中煤炭占70% 以上［10］，石油、天然氣、電力等能源占有量合計(jì)為30%左右。多年來，我國一直保持著世界第一大煤炭生產(chǎn)國和世界第一大煤炭消費(fèi)國的地位［11］。能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長明顯的促進(jìn)作用［12］，使能源供需狀況預(yù)測方法和模型應(yīng)運(yùn)而生。我國能源需求的預(yù)測最早始于20世紀(jì)80年代［13］，采用的預(yù)測方法主要包括能源彈性系數(shù)法、投入產(chǎn)出法和回歸分析法［14］，其目的是為了獲得對(duì)未來能源需求的定量描述。20世紀(jì)90年代開始，能源模型作為一種綜合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境和能源系統(tǒng)相互關(guān)系的動(dòng)態(tài)時(shí)變系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，在能源經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域較為著名的模型包括開環(huán)能源模型、閉環(huán)能源模型、能源－經(jīng)濟(jì)閉環(huán)模型等三類［15］。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高速化，影響因素復(fù)雜化程度的不斷提高，簡單的定量方法及模型難以客觀預(yù)測和分析能源發(fā)展前景，以定量與定性相結(jié)合為特點(diǎn)的情景分析法在2000年以后被廣泛應(yīng)用于能源預(yù)測中。國家發(fā)改委能源所在充分考慮未來二三十年可能出現(xiàn)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)演變、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)環(huán)境等種種不確定性因素可能對(duì)能源需求產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了能源需求發(fā)展的高、中、低三個(gè)情景，預(yù)測結(jié)果顯示，到2020年我國能源消費(fèi)總需求將在23.2－31.0億噸標(biāo)準(zhǔn)煤之間，需求年均增長率為2.4% －3.8%［16］。梁巧梅等以 1997 年為基準(zhǔn)年，采用情景分析法與投入產(chǎn)出法相結(jié)合設(shè)計(jì)能源需求預(yù)測模型，通過逐級(jí)增加變量的方式分別形成六個(gè)情景，最高情景下我國2010年能源消費(fèi)量為14.36億噸標(biāo)準(zhǔn)煤［17］。何林等以人口為參數(shù)，在預(yù)測未來50年我國人口數(shù)量增長的基礎(chǔ)上，構(gòu)建能源需求情景，結(jié)果顯示，到2010年我國能源供需缺口為1.02億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2050年達(dá)到2.59億噸標(biāo)準(zhǔn)煤［18］。除此以外，大量學(xué)者還在總需求量預(yù)測的基礎(chǔ)上分別對(duì)交通［19］、水泥［20］、造紙［21］和電力行業(yè)［22］的能耗進(jìn)行了分行業(yè)預(yù)測，結(jié)果顯示，2010、2020和2030年交通能耗分別會(huì)超過2100、3400和4500億噸標(biāo)準(zhǔn)油［19］，與此同時(shí)，我國2020年能源電力消費(fèi)總量為68.8億 tce［22］。隨著全球氣候變暖的日益顯著［23］，由能源消費(fèi)所產(chǎn)生碳排放問題關(guān)注度逐年提高，有關(guān)不同城市［24］、地區(qū)［25－27］和行業(yè)［20－21，28］碳排放情景構(gòu)建和分析的研究也大量涌現(xiàn)。近年來，有關(guān)能源的情景分析已經(jīng)不僅僅局限于經(jīng)濟(jì)內(nèi)部，而是更多的以環(huán)境影響為前提，考察區(qū)域內(nèi)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境要素之間的耦合關(guān)系，研究結(jié)果顯示，只有同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、資源利用、環(huán)境影響之間的系統(tǒng)“解耦”，才能實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)愿景［29］。

2 資源利用領(lǐng)域的應(yīng)用

國家資源安全是國家安全的基礎(chǔ)和重要組成部分，盡管我國地大物博，但從人均擁有量來看則屬于資源小國，且這種情況還將在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)存在［30］，因此以我國資源現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟(jì)和人口發(fā)展趨勢為前提，構(gòu)建土地資源和水資源利用情景，能夠有效保障我國的資源安全。情景分析法在土地資源利用方面的應(yīng)用始于2000年以后，主要用于土地利用格局演變預(yù)測、進(jìn)行土地規(guī)劃，并分析其生態(tài)安全問題。田淑敏等利用包含情景分析技術(shù)的土地持續(xù)利用規(guī)劃方法體系［31］構(gòu)建不同技術(shù)策略下農(nóng)作物的組合情景，并對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)收益分析，用以指導(dǎo)縣域地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策［32］。此后隨著研究的逐漸成熟，研究區(qū)域面積逐漸擴(kuò)大到城市［33－37］和區(qū)域［38］范圍。2005年范澤孟等基于HadCM3 A1FI、A2a和B2a三種情景模擬了中國未來100年農(nóng)業(yè)用地、林地、草地及其他用地的空間分布格局，結(jié)果顯示，到2099年我國荒漠范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，南方地區(qū)耕地減少，林地和草地面積增加，同時(shí)受到城市化影響全國范圍內(nèi)建筑用地將顯著增加［39］，而這樣的變化將會(huì)進(jìn)一步降低環(huán)境的承載能力，給生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在水資源利用方面更多關(guān)注的是承載能力的預(yù)測和分析，1999年徐中民通過對(duì)黑河流域水資源承載力進(jìn)行情景分析為決策提供技術(shù)支持［40］，情景分析法也首次被引入到我國水資源利用領(lǐng)域。2000年以來有關(guān)區(qū)域性水資源承載力和流域性污染物控制逐漸成為水資源利用領(lǐng)域情景分析的重點(diǎn)，趙亞峰［41－42］、袁鷹［43］分別以銀川和東營市為例，構(gòu)建不同水資源保證率、人口增長速度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度下水資源承載力情況。朱一中［44］和鮑超［45］等學(xué)者采用不同的參數(shù)構(gòu)建西北干旱地區(qū)水資源約束和承載力情景方案，結(jié)果均顯示，在以經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益最佳為原則的前提下，未來該區(qū)域資源承載狀況將得到逐步改善，水資源對(duì)城市化的約束將逐漸由強(qiáng)約束向較強(qiáng)約束過度。

3 道路交通領(lǐng)域的應(yīng)用

情景分析法在交通領(lǐng)域的研究主要體現(xiàn)在港口發(fā)展戰(zhàn)略、交通能源和環(huán)境保護(hù)、交通規(guī)劃和客貨運(yùn)需求分析等方面［46－47］。1992年宗蓓華在系統(tǒng)介紹情景分析法的基礎(chǔ)上，將其引入到港口群發(fā)展戰(zhàn)略中［48］，并在隨后的研究中進(jìn)一步肯定了該方法在戰(zhàn)略預(yù)測中的重要地位［49］。季求知等在確定社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸需求和政策措施為影響交通規(guī)劃的五大要素的基礎(chǔ)上，對(duì)我國西部地區(qū)進(jìn)行分區(qū)域公路規(guī)模建設(shè)情景構(gòu)建，確定不同級(jí)別公路的建設(shè)長度［50］。此后，余艷春等進(jìn)一步將土地和空間的使用模式、交通相關(guān)技術(shù)兩大要素加入影響因素體系中，并利用專家打分法來獲得不同要素的權(quán)重值，從而構(gòu)建情景以預(yù)測城市交通發(fā)展趨勢［51］。此外，運(yùn)輸需求預(yù)測作為制定道路運(yùn)輸業(yè)規(guī)劃的核心，以及在制定發(fā)展戰(zhàn)略、編制行業(yè)規(guī)劃中的重要作用使其成為預(yù)測的另一個(gè)重點(diǎn)［52］。邱立勛等利用 IPAC－AIM/Local模型，采用情景分析方法，在確保廣州市交通需求正常增長的前提下，將廣州市客運(yùn)交通分解為四級(jí)活動(dòng)水平，以預(yù)測其在采取不同交通出行方式和不同交通工具的前提下對(duì)能源的需求和對(duì)大氣污染物排放的影響，結(jié)果顯示2020年個(gè)體交通比例在低于32.8%的情況下才能實(shí)現(xiàn)該市交通運(yùn)輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展［53］。

4 氣候變化領(lǐng)域的應(yīng)用

IPCC作為一個(gè)獨(dú)立地從事氣候變化科學(xué)評(píng)估的政府間機(jī)構(gòu)，多年來致力于通過全面客觀的科學(xué)研究，為聯(lián)合國氣候變化框架公約(UNFCCC)提供科學(xué)技術(shù)咨詢。其歷次報(bào)告對(duì)未來氣候變化的預(yù)估以及氣候影響和對(duì)策都是建立在全球氣候模式考慮各種人類活動(dòng)情景的基礎(chǔ)上計(jì)算得到的［54］。1992年我國的氣候變化研究領(lǐng)域也首次引入情景分析法用以分析氣候變化對(duì)青海湖水情的影響［55］，對(duì)于該方法在連接氣候變化及其影響之間的有效性在隨后的研究中也得到進(jìn)一步的肯定［56］。2003年以后利用PRECIS模型，分析SRES A2、B2情景下我國地面氣溫和降水變化及其對(duì)流域徑流、農(nóng)作物產(chǎn)量、災(zāi)害發(fā)生等影響的研究大量涌現(xiàn)。研究表明，21世紀(jì)末我國平均增溫幅度將超過3℃，降水增加10%，屆時(shí)將呈現(xiàn)北方暖干化，南方夏季洪澇和冬季干旱同時(shí)加重的趨勢［57］。從區(qū)域來看，我國西北地區(qū)的變暖幅度將明顯高于全國，其中冬季變暖最為顯著，最大變暖區(qū)位于新疆地區(qū)［58］。華南地區(qū)高溫事件和強(qiáng)降水事件的發(fā)生頻率較之1961－1990年會(huì)顯著上升［59］，同時(shí)，內(nèi)蒙古、寧夏和三峽庫區(qū)最高升溫幅度分別達(dá)到 5 ℃［60］、4.2 ℃［61］和 3.7 ℃［62］。在氣候變化的影響下，2020和2030年黃河流域水資源短缺分別達(dá)到 62.4 ×108m3和66.2 ×108m3［63］，西苕溪流域洪水極值事件的頻率和量級(jí)顯著增大［64］，陜西地區(qū)棉花產(chǎn)量在大幅波動(dòng)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)區(qū)域內(nèi)布局的調(diào)整［65］。

5 在污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用

在污染控制領(lǐng)域，按要素分主要包括水污染控制，大氣污染控制、固體廢物污染控制三個(gè)方面。水的方面以流域水污染控制情景分析最為常見，歐志丹［66］、王少平等［67］分別基于CSTR與情景分析結(jié)合和GIS與情景分析相結(jié)合的方法，預(yù)測2010年贛江全流域工業(yè)和城市生活污水污染物排放總量［67］、不同治理措施下投資效用比，及功能區(qū)達(dá)標(biāo)比例［66］。在大氣污染控制方面，王冰妍等利用LEAP模型對(duì)“零方案”情景和低碳發(fā)展情景下上海市的能源消費(fèi)及大氣污染物排放量進(jìn)行預(yù)測，研究結(jié)果表明，如果采用低碳發(fā)展與末端治理相結(jié)合的方式，到2020年上海能源消費(fèi)總量將比基礎(chǔ)情景減少18%，SO2和PM排放總量分別將少72%和78%，不僅有效緩解能源供應(yīng)壓力，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量的改善［68］。近年來機(jī)動(dòng)車污染物排放對(duì)城市空氣污染的分擔(dān)率越來越高，研究表明，基線情景下2015年珠江三角洲機(jī)動(dòng)車NOx、VOC和PM10排放量將較之2006年分別增加117.7%、122.4%和175.3%，在此背景下僅通過推行機(jī)動(dòng)車國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)仍無法改變污染物排放量增加的趨勢，因此必須將機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)提高至國Ⅳ，同時(shí)限制摩托車出行才能實(shí)現(xiàn)三種污染物大幅削減的預(yù)期目標(biāo)［69］。在國家層面，為遏制我國城市群區(qū)域大氣復(fù)合污染惡化趨勢，尋求科學(xué)可行的防治方略和總體解決框架，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)在“十一五”期間設(shè)立了“重點(diǎn)城市群大氣復(fù)合污染綜合防治技術(shù)與集成示范”重大項(xiàng)目［70］，情景分析法作為一個(gè)重要的預(yù)測技術(shù)在該項(xiàng)目中得到應(yīng)用，為城市群區(qū)域環(huán)境承載力與大氣復(fù)合污染控制指標(biāo)體系的建立，區(qū)域內(nèi)各行政單元不同目標(biāo)年的動(dòng)態(tài)削減目標(biāo)的確定提供了技術(shù)支撐。目前固體廢物方面的情景分析主要以城市垃圾處理問題為切入點(diǎn)，劉元元等以三峽庫區(qū)小城鎮(zhèn)為研究對(duì)象，分析不同處理方式對(duì)周邊環(huán)境的影響，對(duì)二次污染的控制程度及相應(yīng)的建設(shè)成本和收益［71］。此外，環(huán)境領(lǐng)域情景分析法的應(yīng)用還常見于環(huán)境規(guī)劃中，通常在情景設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用相關(guān)模型對(duì)情景進(jìn)行描述，在獲得研究區(qū)環(huán)境污染壓力狀況后，通過費(fèi)效分析，結(jié)合當(dāng)?shù)乜陀^情況進(jìn)行污染治理手段的比選，從而以較低的成本投入獲得最優(yōu)的環(huán)境和社會(huì)效益［7］。

6 啟示及建議

情景分析法以定性分析和定量計(jì)算相結(jié)合，在確定研究主題的基礎(chǔ)上，識(shí)別關(guān)鍵因素，通過驅(qū)動(dòng)力的篩選和預(yù)測，構(gòu)筑未來的發(fā)展情景，以情景間的比較結(jié)果為依據(jù)，選擇最優(yōu)發(fā)展方案，為決策提供支撐。現(xiàn)階段隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境污染的形勢和特點(diǎn)日趨復(fù)雜，而環(huán)境質(zhì)量的好壞則關(guān)乎大眾的身心健康和社會(huì)安全，基于這一背景，當(dāng)前及未來很長一段時(shí)間，情景分析法將在環(huán)境管理中起到舉足輕重的作用，利用該方法，以改善環(huán)境質(zhì)量為主題，以減少污染物排放量為關(guān)鍵因素，充分分析自然、經(jīng)濟(jì)、政策等對(duì)污染物排放形成影響的驅(qū)動(dòng)力的發(fā)展趨勢，建立驅(qū)動(dòng)力與關(guān)鍵因素之間的相關(guān)關(guān)系，從而尋求一條合理有效地改善環(huán)境質(zhì)量的道路，以期促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的和諧與健康發(fā)展。

(編輯:溫武軍)

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