〔奧〕斯蒂芬·P·施萊謝爾著，劉 荔譯

（1.奧地利格拉茨大學(xué)維格納氣候與全球變化中心，維也納，奧地利；2.北京物資學(xué)院，北京市 101149）

一、研究動(dòng)機(jī)

從京都模式到哥本哈根模式，溫室氣體排放目標(biāo)一直是氣候政策的基礎(chǔ)，世界上絕大多數(shù)國(guó)家都愿意為限制溫室氣體排放作貢獻(xiàn)。該目標(biāo)能夠?qū)⑷驓夂蜃兣拗圃?°C之內(nèi)，而且還有很多有關(guān)如何將該目標(biāo)轉(zhuǎn)換為排放目標(biāo)的提議。梅紹森等（Meinshausen et al.）2009年時(shí)曾預(yù)測(cè)，即便在2050年之前將全球排放量降到1990年水平的一半，實(shí)際溫度上升超過2°C的概率仍將達(dá)到12%~45%。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）2011年認(rèn)為排放量將在2020年達(dá)到峰值。隨后，為了爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)2°C目標(biāo)，排放量必須以每年超過2%的速度下降。在一份2050年路線圖中，歐洲委員會(huì)提出了2011年3月歐盟將排放量降低80%~95%的目標(biāo)建議。本文中我們將利用全球化分析工具對(duì)排放減半所需的能源體系的根本性變化進(jìn)行研究。

我們將建立一個(gè)包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、能源和排放數(shù)據(jù)在內(nèi)的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，通過將世界劃分為占全球排放總量2/3的6個(gè)國(guó)家和地區(qū)以及剩余排放總量的1個(gè)地區(qū)，我們對(duì)分析性框架中能源體系的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素和參數(shù)進(jìn)行了研究，包括人口動(dòng)態(tài)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以及能源和碳強(qiáng)度等，基于對(duì)這些關(guān)鍵參數(shù)分散和收斂的假設(shè)，推導(dǎo)出長(zhǎng)期減排目標(biāo)的涵義。

二、全球能源體系的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)

不言而喻，全球能源體系正在發(fā)生著快速的變化，我們將在全球和地區(qū)范圍內(nèi)收集有關(guān)這些變化的證據(jù)。除此以外，我們還希望捕捉這些變化驅(qū)動(dòng)因素的基本特征。人口以及用GDP衡量的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)被認(rèn)為是與能源需求最具因果關(guān)系的因素，這兩個(gè)因素通過能源構(gòu)成中的碳強(qiáng)度決定了二氧化碳的排放量。

1.全球視角

在GDP（按照2000年的固定價(jià)格和購(gòu)買力平價(jià)計(jì)算）、能源總供給量（TES）、二氧化碳排放量以及人口這些關(guān)鍵要素方面，1990年以來(lái)不同地區(qū)均出現(xiàn)了不同形態(tài)的增長(zhǎng)，尤其是人口數(shù)量呈線性增長(zhǎng)、全球GDP（經(jīng)過顯著的指數(shù)性增長(zhǎng)后趨于平穩(wěn)）幾乎翻番，能源方面的變化情況與GDP基本相同。二氧化碳排放量的變化路徑與能源總供給量的變化路徑基本相同，這是過去20年碳強(qiáng)度幾乎沒有發(fā)生變化的原因。

在全球能源總供給量方面，2000年以來(lái)煤炭供給量的快速增加超過了石油供給量的穩(wěn)步下降，近年來(lái)天然氣以及可再生能源的供給略有增加，而核能的供給略有下降。

2.地區(qū)視角

通過將世界劃分為7個(gè)國(guó)家和地區(qū)（歐盟27國(guó)、美國(guó)、日本、中國(guó)、印度、俄羅斯以及世界其他國(guó)家），我們從人口、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、能源供給和二氧化碳排放的地區(qū)性差異中獲得了有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。如美國(guó)擁有全球人口的5%，而GDP、能源供給和二氧化碳排放量均為全球總量的18%。與之相對(duì)應(yīng)的是歐盟人口占比為7%，GDP占比為19%，能源占比為14%，排放量占比為12%。與美國(guó)相比，歐盟的人均GDP較低，能源和排放強(qiáng)度更低。

在過去的20年中，上述因素都出現(xiàn)了新的變化。

（1）中國(guó)的GDP增加了530%，隨之而來(lái)的是能源增加了160%，排放量增加了210%，而人口僅增加了17%；

（2）印度的GDP增加了兩倍，隨之而來(lái)的是能源增加了110%，排放量增加了170%，人口增加了36%；

（3）美國(guó)的GDP增加了大約60%，能源增加了13%，排放量增加了7%，人口增加了23%；

（4）歐盟的GDP增加了大約40%，能源未增加，排放量下降了12%，人口增加了6%；

（5）日本的GDP只增加了17%，能源增加了7%，排放量增加了3%；

（6）相對(duì)于1990年，俄羅斯的GDP和人口都下降了大約4%，能源和排放量分別大幅下降了26%和30%；

（7）世界其他國(guó)家的GDP增加了90%，能源增加了57%，排放量增加了53%，人口增加了40%。

三、溫室氣體減排目標(biāo)的單一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)及多標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系

有關(guān)減排目標(biāo)的建議經(jīng)常建立在人均排放量、人均GDP或人均能源使用量等單一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)基礎(chǔ)之上，在給這些單一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)設(shè)定不同權(quán)重后，便得到了多標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系。

對(duì)單一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)和多標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系的使用進(jìn)行對(duì)比，并通過界定一套基于能源體系的供給和需求結(jié)構(gòu)以及相關(guān)排放量的結(jié)構(gòu)性指標(biāo)，我們提出了一個(gè)更為綜合性的方法。

1.單一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)

由于單一標(biāo)準(zhǔn)的減排指標(biāo)能夠傳達(dá)非常明顯的信息，如人均排放量或單位GDP排放量等，這些指標(biāo)廣為人們所接受。

人均溫室氣體排放量存在著明顯的地區(qū)性差異。美國(guó)的人均排放量是歐盟的兩倍多，但正在快速下降。與之相反，過去10年中，中國(guó)的這個(gè)指標(biāo)正在顯著上升，印度則稍遜于此。

另外一個(gè)廣為人們所接受的單一指標(biāo)是單位GDP排放量，該指標(biāo)也以與人均排放量同樣的方式進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。從這個(gè)與經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相關(guān)的排放強(qiáng)度指標(biāo)中，我們發(fā)現(xiàn)了非常不同的情況，所有地區(qū)在這個(gè)指標(biāo)方面都有所改善。但是中國(guó)，尤其是俄羅斯，其經(jīng)濟(jì)活動(dòng)仍然伴隨著非常高的排放強(qiáng)度。美國(guó)與世界其他國(guó)家和地區(qū)則稍遜于此，歐盟的單位GDP排放量最低。

這兩個(gè)常用單一標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)說(shuō)明，由于每個(gè)指標(biāo)都能夠提供互補(bǔ)的信息，所以僅僅依靠某一個(gè)指標(biāo)的信息是不夠的。因此，經(jīng)常通過給各個(gè)指標(biāo)設(shè)定不同的權(quán)重得到一個(gè)綜合指標(biāo)體系。由于設(shè)定權(quán)重的過程具有一定的主觀性，因此，我們建議建立一套基于能源體系結(jié)構(gòu)性模型的指標(biāo)體系。

2.結(jié)構(gòu)性模型的指標(biāo)體系

建立結(jié)構(gòu)性綜合指標(biāo)體系的起點(diǎn)是一個(gè)基本模型，該模型通過以下參數(shù)說(shuō)明能源體系的供給和需求結(jié)構(gòu)，這些參數(shù)包括人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)（人均GDP）、能源強(qiáng)度（單位GDP的TES值）以及碳強(qiáng)度（單位TES的二氧化碳量）等。

上述參數(shù)來(lái)源于可再生能源、核能和化石的碳強(qiáng)度（單位化石的二氧化碳含量）在TES中的占比。

此綜合指標(biāo)方法的分析性框架是一個(gè)含有以下變量的能源體系的基本結(jié)構(gòu)模型，包括二氧化碳排放量（C）、人口（P）、GDP（Q）和 TES（E）。

以下等式代表的是排放需求：

其中，Q/P：經(jīng)濟(jì)活動(dòng)（人均 GDP）；E/Q：能源強(qiáng)度（單位GDP的TES值）；C/E：碳強(qiáng)度（單位TES的二氧化碳量）；TES的組成部分為化石（Efos）、可再生能源（Eres）、核能（Enuc）、其他能源（Eoth）。

我們把能源供給描述為：

我們可以得到總碳強(qiáng)度為：

供給參數(shù)的含義為：C/Efos：化石的碳強(qiáng)度；Eres/E：TES中可再生能源占比；Enuc/E：TES中核能占比；Eoth/E：TES中其他能源占比。

在這個(gè)分析性框架中，可根據(jù)公式（1）通過人口、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、能源強(qiáng)度以及碳強(qiáng)度的影響對(duì)二氧化碳排放進(jìn)行跟蹤?？偺紡?qiáng)度可以通過由化石的碳強(qiáng)度、TES中可再生能源占比、TES中核能占比以及TES中其他能源占比等因素決定的公式（3）進(jìn)行追蹤。

四、仿真排放目標(biāo)及分配

我們?cè)趯?duì)分析性框架及一些仿真結(jié)果進(jìn)行解釋的基礎(chǔ)上，提出建立一個(gè)基于公式（1）解釋過的結(jié)構(gòu)性模型尋找減排目標(biāo)及其在各個(gè)國(guó)家和地區(qū)間分配的程序。

1.仿真程序的假設(shè)

我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)性指標(biāo)框架中基于一些假設(shè)對(duì)全球二氧化碳排放變化進(jìn)行仿真分析。

（1）碳排放量C取決于一系列相關(guān)指標(biāo)，如人口（P）、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)（人均 GDP）（Q/P）、能源強(qiáng)度（單位GDP的TES值）（E/Q）、碳強(qiáng)度（單位 TES的二氧化碳量）（C/E）。

（2）將起始期與結(jié)束期進(jìn)行對(duì)比。起始期為2009年（能夠得到數(shù)據(jù)的最近時(shí)間），結(jié)束期暫定為20年后。

（3）借助聯(lián)合國(guó)對(duì)2030年人口數(shù)量的預(yù)測(cè)對(duì)結(jié)束期的人口進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（4）對(duì)于其他結(jié)構(gòu)性參數(shù)假設(shè)了一個(gè)對(duì)和諧的全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的程序。

這個(gè)調(diào)整程序是建立在公式（4）中因子d對(duì)目標(biāo)價(jià)值C的前兆性變化和各國(guó)家、地區(qū)值進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)之上的。

此調(diào)整的合理性如下：在起始期，參數(shù)X的全球值為100，Xstart，i代表第i個(gè)國(guó)家或地區(qū)此參數(shù)的個(gè)體值；結(jié)束期的前兆性全球目標(biāo)為100·C，結(jié)束期的前兆性個(gè)體目標(biāo)為Xstart，i·C；調(diào)整因子d（在0到1之間）決定了結(jié)束期前兆性個(gè)體目標(biāo)和全球目標(biāo)之間的差值被調(diào)整的幅度。

2.仿真結(jié)果

通過對(duì)7個(gè)國(guó)家和地區(qū)的仿真，說(shuō)明了這個(gè)決定全球排放目標(biāo)及其在各國(guó)家和地區(qū)間分配的程序的適用性。

我們想得到關(guān)于（假設(shè)結(jié)束期）2030年全球減排目標(biāo)的建議以及其在所考慮的7個(gè)國(guó)家和地區(qū)間適當(dāng)?shù)姆峙浣Y(jié)果。

仿真的起點(diǎn)是歐盟對(duì)2030年的人口預(yù)測(cè)，所有數(shù)據(jù)都被轉(zhuǎn)化為以1990年值為100的指標(biāo)。因此，在2030年人口增加57%這個(gè)預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，2009年世界人口比1990年高28%。

在將調(diào)整機(jī)制應(yīng)用于模型框架中的結(jié)構(gòu)性參數(shù)時(shí)，需要為所有參數(shù)界定前兆性目標(biāo)和調(diào)整因子。假設(shè)所有參數(shù)全球和個(gè)體目標(biāo)值的調(diào)整值均為0.3或者說(shuō)是30%。

對(duì)定義為人均GDP的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)來(lái)說(shuō)，假設(shè)未來(lái)20年前兆性增長(zhǎng)值為20%，從程序結(jié)果可以看出，所有國(guó)家都呈現(xiàn)出未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中貧窮國(guó)家的增長(zhǎng)值更高。

對(duì)于定義為單位GDP的TES的能源強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，假設(shè)前兆性降低比率為30%，所有參數(shù)都被標(biāo)準(zhǔn)化為2005年歐盟27國(guó)值為100的指標(biāo)，這意味著歐盟27國(guó)在2009年前將其能源強(qiáng)度改善10個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，變?yōu)?0，并預(yù)期將在結(jié)束期2030年前使此參數(shù)下降至65%。

對(duì)于定義為單位TES二氧化碳排放量的碳強(qiáng)度，仍然假設(shè)前兆性降低比率為30%，結(jié)果顯示出中國(guó)極高的碳強(qiáng)度。

對(duì)全球二氧化碳減排目標(biāo)及其在7個(gè)國(guó)家、地區(qū)間的分配的最終仿真結(jié)果以及對(duì)能源和碳強(qiáng)度大幅下降特別是貧困國(guó)家更為頻繁經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的假設(shè)，我們意識(shí)到，只有到2030年左右，全球排放量才能達(dá)到峰值。工業(yè)化國(guó)家和中國(guó)需要大幅降低其排放量，但這些將被印度和世界其他國(guó)家仍在增長(zhǎng)的排放量所抵消。

因此，在我們所預(yù)測(cè)的結(jié)束期，全球排放量相對(duì)于2005年降低1.2%的變化是以下變化的結(jié)果，即截至2009年實(shí)現(xiàn)排放量增加6.7%、人口增加14.9%、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)增加97.3%、能源強(qiáng)度降低75.3%以及碳強(qiáng)度降低44.7%。

五、結(jié)論

我們從界定全球排放目標(biāo)及其在各個(gè)國(guó)家和地區(qū)間分配的程序中所得到的各方面結(jié)果似乎令人吃驚且嚴(yán)峻。

第一，盡管有關(guān)能源和碳強(qiáng)度下降的設(shè)想很強(qiáng)烈，但只有到2030年左右（而非全球氣溫上升2°C左右的目標(biāo)所建議的2020年之前），全球二氧化碳排放才能下降。

第二，未來(lái)二氧化碳排放的變化性非常強(qiáng)。世界其他地區(qū)，尤其是印度還會(huì)大量增加排放量。中國(guó)的排放量馬上就要開始下降，而且，為了使排放量穩(wěn)定在一定水平，大量工業(yè)化國(guó)家都需要大幅降低其排放量。

第三，二氧化碳排放量增加的主要驅(qū)動(dòng)因素還是印度和其他國(guó)家的人口增長(zhǎng)以及世界貧困地區(qū)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的增加。

第四，這些結(jié)果的獲得是建立在對(duì)能源強(qiáng)度和碳強(qiáng)度等方面巨大的技術(shù)進(jìn)步基礎(chǔ)上的，這說(shuō)明我們需要加快對(duì)相應(yīng)技術(shù)的傳播和采用。