陳其霆，陸晨婷，周德群

(南京航空航天大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，南京211106)

為了穩(wěn)定氣候變化，減少氣候變化帶來的破壞性影響，到2050年需要把全球溫室氣體排放水平在1990的基礎(chǔ)上下降50% ～80%(IPCC，2007)，這意味經(jīng)濟(jì)中所有的行業(yè)都將面臨著溫室氣體減排問題。而航空業(yè)溫室氣體排放雖然占比較小但卻增長迅速，航空業(yè)的碳減排問題逐步成為業(yè)界和研究領(lǐng)域中的熱點問題之一。

許雅璽[1](2011)通過研究發(fā)現(xiàn)，目前全球商用飛機(jī)每年對全球氣候變化的貢獻(xiàn)約為3.5%，雖然航空排放并非全球溫室氣體排放的主要貢獻(xiàn)者，但自20世紀(jì)90年代以來按照約4%的年發(fā)展速度進(jìn)行增長，如果繼續(xù)按現(xiàn)有態(tài)勢快速增長而不采取及時的減排措施，那么未來幾十年航空溫室氣體的排放可能會成為全球氣候變暖的重要推動者。

2008年7月9日，歐盟理事會《2008年排放交易指令》(以下簡稱《2008年指令》)正式要求，自2012年1月1日起將航空業(yè)溫室氣體排放納入EU-ETS。歐盟排放權(quán)交易體系(EU-ETS)由歐盟于2005年建立并啟用，是目前最大的碳交易系統(tǒng)，是強(qiáng)制性減排市場。屆時，所有飛往、飛經(jīng)、飛離歐盟成員國機(jī)場航班全程的溫室氣體排放均需納入EU-ETS，并且為其超出免費(fèi)排放配額的部分買單并交付罰款。從2012年1月1日到2012年12月31日，航空公司獲得的排放配額相當(dāng)于航空歷史排放的97%;從2013年1月1日到2013年12月31日則相當(dāng)于航空歷史排放的95%，航空歷史排放指各相關(guān)航空公司的相關(guān)航線在2004—2006年這三年的年排放平均數(shù)。

秦悅銘和陳其霆[1](2011)指出:對于中國民航業(yè)而言，由于其起點低、增速快，歐盟《2008年指令》將航空業(yè)納入EU-ETS是一場無法回避的挑戰(zhàn)。為保持甚至提升中國航空業(yè)在歐盟市場的競爭力，為抑制航空業(yè)對全球氣候變暖現(xiàn)象的不利影響，中國民航業(yè)必須降低CO2排放量。要達(dá)到這一目的，應(yīng)對中國民航業(yè)碳排放的相關(guān)影響因素進(jìn)行分解分析，得出中國民航業(yè)碳排放主要的影響因素以及其影響方向和程度，從而為中國航空公司降低碳排放、成功應(yīng)對歐盟新規(guī)則提供一些借鑒。

一、文獻(xiàn)回顧

1.國內(nèi)外對民航業(yè)碳排放的研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外對民航業(yè)碳排放的研究主要為針對歐盟《2008年指令》新規(guī)則的對策研究，對民航業(yè)碳排量總量的定量分析并不多。Sgouridis和Bonnefoy等[2]根據(jù)航空運(yùn)輸機(jī)動性、機(jī)票價格及航空公司盈利能力，通過建立系統(tǒng)動力學(xué)模型，研究了技術(shù)水平的提升、運(yùn)行效率的提升、替代能源的使用、需求變動以及碳價格(市場化激勵)等五個因素對民航業(yè)碳排放總量的影響。

中國更是缺乏對民航業(yè)碳排放因素分解模型的研究，目前還未有相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表。民航業(yè)碳排放主要發(fā)生在飛機(jī)發(fā)動機(jī)燃燒燃料的過程。王淚娟[4](2010)提出，航空業(yè)碳排放量的計算主要采取物料衡算的方式，即對航空飛行燃油消耗乘以排放指數(shù)進(jìn)行估算。由于民航業(yè)的特殊性，其燃油消耗和碳排放量受飛行距離、風(fēng)速、乘客及貨物的總重量等變化因素影響，其中航空燃料二氧化碳排放系數(shù)約為3.10～3.15噸二氧化碳/噸燃料，具體系數(shù)跟燃料種類有關(guān)。

2.國內(nèi)外對指數(shù)分解分析方法的研究

探尋合適的CO2減排途徑需要對碳排放增長的驅(qū)動因素進(jìn)行定量化分析，而指數(shù)分解分析是研究這一問題的最主要工具。指數(shù)分解分析(Index Decomposition Analysis)是指對某一研究對象總量變化的相關(guān)影響因素進(jìn)行分解，得出各個影響因素對研究對象的影響效應(yīng)，從而分析這些因素對總量變化的相對貢獻(xiàn)，可幫助了解研究對象總量變化的規(guī)律、原因等，并為相關(guān)政策制定提供依據(jù)。

Ang[5](2004)對指數(shù)分解分析方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，主要分為與拉氏指數(shù)相關(guān)的方法和與狄氏指數(shù)相關(guān)的方法。并對能源分解分析的多種方法進(jìn)行了對比分析，得出結(jié)論:對數(shù)平均狄氏指數(shù)方法(the Logarithmic Mean Divisia Index Method，簡稱 LMDI方法)為研究碳排放因素最合適的指數(shù)分解分析方法。

3.國內(nèi)外對LMDI方法的應(yīng)用

19世紀(jì)90年代初，與狄氏指數(shù)相關(guān)的方法才得到普及，經(jīng)過20年的發(fā)展，國外對LMDI方法的運(yùn)用已相當(dāng)廣泛。Vinuya和 DiFurio[6](2010)運(yùn)用 LMDI方法將美國各州CO2排放量增長的影響因素分解為CO2排放系數(shù)、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、人均生產(chǎn)總值、人口五個因素，結(jié)果表明，能源效率的增長、能源消費(fèi)總量中化石燃料使用比例的降低、能源CO2排放系數(shù)的降低都對抵消人均GDP增長對CO2排放量增長的影響做出了貢獻(xiàn)。Timilsina和 Shrestha[7](2009)研究了1980—2005年間影響20個拉美以及加勒比地區(qū)國家交通業(yè)CO2排放量增長的因素，主要結(jié)論為，經(jīng)濟(jì)增長以及交通業(yè)能源強(qiáng)度的變化是影響交通業(yè)CO2排放量增長的最主要因素。Schipper和 Saenger[8](2011)也做了類似分析，將碳排放增長量的影響因素分解為能源結(jié)構(gòu)變化、運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)換、經(jīng)濟(jì)增長、CO2排放系數(shù)以及人口總量?？梢?，國外已有大量文獻(xiàn)將LMDI方法應(yīng)用于各領(lǐng)域CO2排放量增長的影響因素研究。

中國對LMDI方法的應(yīng)用主要在2007年之后發(fā)展起來，應(yīng)用領(lǐng)域主要有碳排放驅(qū)動因素分解、能源消費(fèi)或能源強(qiáng)度等與能源相關(guān)的因素分解。2007至2008年間發(fā)表的文獻(xiàn)主要將LMDI方法應(yīng)用于能源消費(fèi)或能源強(qiáng)度等方面的研究，直到2009年才大量出現(xiàn)碳排放的LMDI分解應(yīng)用，特別是2010年之后。

唐建榮等[9](2011)、郭朝先[10](2010)分別對中國的碳排放驅(qū)動因素進(jìn)行了分解，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)規(guī)?？偭康臄U(kuò)張是中國碳排放增長的最主要因素，能源利用效率的提高則是抑制碳排放增長最主要的因素。汪宏韜[11](2010)、孫志威等[12](2011)、宋杰鯤[13](2012)、史安娜和李淼[14](2011)分別對上海市、天津市、山東省、南京市的碳排放因素進(jìn)行了分解，均認(rèn)為能源強(qiáng)度下降是碳排放增長的主要抑制因素;對于碳排放增加的主導(dǎo)因素，則分別認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)規(guī)模、人均GDP、人均財富和產(chǎn)業(yè)規(guī)模，雖然指標(biāo)不同，但都表現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度。

國內(nèi)與交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)相關(guān)的LMDI方法的應(yīng)用則主要有張明和穆海林[15](2010)對中國特大城市客運(yùn)能源消耗的影響因素進(jìn)行了分解分析，構(gòu)建了適用于定量分析城鎮(zhèn)化水平提高、居民出行特征變化等因素對中國特大城市客運(yùn)交通能耗變化的影響的分解模型。紀(jì)建悅和孔膠膠[16](2011)對影響中國海洋交通運(yùn)輸業(yè)碳排放量的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析，并提出海洋交通運(yùn)輸業(yè)減排的關(guān)鍵在于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)并加大能源強(qiáng)度因素對碳排放量增加的抑制作用的觀點。

當(dāng)然，LMDI方法在國內(nèi)其他領(lǐng)域也有相關(guān)應(yīng)用，主要是與能源相關(guān)的問題，比如李國璋和王雙[17](2008)對1995—2005年中國能源強(qiáng)度變動進(jìn)行了區(qū)域因素分解，王雙英等[18](2011)分析了中國石油消費(fèi)量變化的影響因素，岳婷和龍如銀[19](2010)對江蘇省能源消費(fèi)總量增長效應(yīng)進(jìn)行了分析。

二、模型建立及數(shù)據(jù)來源

1.中國民航業(yè)碳排放可能的影響因素的選擇

中國民航業(yè)碳排放量可由民航業(yè)耗油量和能源CO2排放系數(shù)計算得出。由于中國民航飛機(jī)能源主要為航空煤油，因此航空業(yè)能源CO2排放系數(shù)為固定值。因此，可根據(jù)各因素對民航業(yè)耗油量的影響來確定中國民航業(yè)碳排放可能的影響因素。本文認(rèn)為，對中國民航業(yè)碳排放因素進(jìn)行指數(shù)分解的各項可能的影響因素有以下幾方面。

(1)民航業(yè)運(yùn)輸收入，即民航業(yè)客運(yùn)和貨運(yùn)收入之和，不包括機(jī)場服務(wù)等收入;

(2)民航運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量，是指反映運(yùn)輸量和運(yùn)輸距離即旅客、貨物、郵件在空中實現(xiàn)位移的綜合性生產(chǎn)指標(biāo)，單位為噸公里;

(3)民航業(yè)耗油量。民航飛機(jī)能源主要為航空煤油。

將以上影響因素按照指數(shù)分解分析(IDA)一般恒等式的格式，遵循可解釋性的原則進(jìn)行排序組合，即可得到中國民航業(yè)碳排放因素的指數(shù)分解分析恒等式。

2.基于LMDI方法的模型建立

3.數(shù)據(jù)來源

本文需要的數(shù)據(jù)為民航業(yè)CO2排放總量及各航線排放量，民航業(yè)運(yùn)輸總收入及各航線運(yùn)輸收入，民航業(yè)各航線運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量，民航業(yè)各航線能源消耗量，航空煤油CO2排放系數(shù)。其中，本文將中國民航業(yè)航線分為兩個部分，分別為國內(nèi)航線和國際及地區(qū)航線，國際及地區(qū)航線包括國際航線和中國港澳地區(qū)航線。

民航業(yè)運(yùn)輸總收入及各航線運(yùn)輸收入、民航業(yè)各航線運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量、民航業(yè)各航線能源消耗量均來自《從統(tǒng)計看民航》，航空煤油CO2排放系數(shù)則來自《中國能源統(tǒng)計年鑒》，民航業(yè)CO2排放量可通過能源消耗量和CO2排放系數(shù)計算得出。

其中，《從統(tǒng)計看民航》中只能得到民航業(yè)航空煤油消耗總量，本文根據(jù)民航旅客及貨郵周轉(zhuǎn)總量中國國內(nèi)航線和國際及地區(qū)航線所占的比例進(jìn)行計算得出各航線航空煤油消耗量。

三、計算結(jié)果及分析

1.LMDI模型計算結(jié)果

本文運(yùn)用1985年至2010年的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

因為LMDI加法公式和乘法公式的計算結(jié)果能夠相互轉(zhuǎn)化，沒有必要同時使用兩種方法的計算結(jié)果或圖表進(jìn)行分析，本文僅使用LMDI乘法公式的計算結(jié)果進(jìn)行分析。

由于CO2排放系數(shù)為定值，因此DU=1和ΔCU=0恒成立，在圖表中均略去。根據(jù)式(3)、式(5)，可得LMDI乘法公式的計算結(jié)果，見表1。

表1 LMDI乘法公式計算結(jié)果

2.LMDI模型分解結(jié)果分析

由于本文所用數(shù)據(jù)年度跨度較大，因此，對表1中數(shù)據(jù)進(jìn)行圖表分析時，根據(jù)數(shù)據(jù)變動的具體特征對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，以便于觀察、分析從而得出結(jié)論。由于1993—1994年、2001—2002年，民航業(yè)運(yùn)輸總收入對碳排放量的影響與往年相比有較大增長，因此圖1、圖2、圖3以1993—1994年、2001—2002年為分界點。

圖1 1985—1994年民航業(yè)CO2排放各因素逐年效應(yīng)貢獻(xiàn)度

圖2 1993—2002年民航業(yè)CO2排放各因素逐年效應(yīng)貢獻(xiàn)度

圖3 2001—2010年民航業(yè)CO2排放各因素逐年效應(yīng)貢獻(xiàn)度

綜合圖1～3，可得以下結(jié)論。

民航業(yè)運(yùn)輸總收入的增長對中國民航業(yè)CO2排放量的上升產(chǎn)生的影響最大，是中國民航業(yè)CO2排放量增長的決定性因素，即中國民航業(yè)CO2排放量上升主要是由民航業(yè)運(yùn)輸總收入的增長引起。運(yùn)輸總收入的增長導(dǎo)致的CO2排放累積效應(yīng)為6.5×1010kg，超過了可以觀測到的4.6×1010kg的CO2排放量。也就是說，如果其他因素保持在1985年的水平，2010年的碳排放量將會增加6.5×1010kg。1985—1994年，ΔCQ呈波動上升趨勢;1993—1998年，上升幅度逐漸變小直至為負(fù)，1998—2001年，ΔCQ較為穩(wěn)定;2001—2002年，ΔCQ突然上升為往年的6倍左右。2001—2002年以前，ΔCQ基本都在2×109kg以下;2001—2002年以后，ΔCQ波動較大且無太大規(guī)律，其中有5個數(shù)據(jù)大于5×109kg，2009—2010年更是達(dá)到了 1.5×1010kg?？梢姡?001—2002年起，民航業(yè)運(yùn)輸總收入的增長引起的中國民航業(yè)CO2排放的增長量較以前年度急劇增長。

民航業(yè)航線結(jié)構(gòu)對民航業(yè)CO2排放量的影響具有不穩(wěn)定性和不顯著性，與其他幾個因素相比影響接近于零。但是累積影響在2008年以前均為正，2008—2009年航線結(jié)構(gòu)的變化較為明顯地抑制了民航業(yè)CO2排放量的增長，2009—2010年則又有正面影響。

大多數(shù)年份中，單位運(yùn)輸收入周轉(zhuǎn)量的下降是遏制CO2排放總量上升的主要因素。1985—1993年，總體變化幅度不大，基本都在-2.2×108kg至-5.4×108kg之間，只有 1989—1990年為 -8.6×108kg。1993—1994年，單位運(yùn)輸收入周轉(zhuǎn)量對CO2排放量的抑制程度突然有較大幅度提升，為往年最大值的4倍多。1994—1997年之間又恢復(fù)較小的抑制力度。1997年之后，單位運(yùn)輸收入周轉(zhuǎn)量對民航業(yè)CO2排放總量的影響較為不穩(wěn)定，且累積影響并無明顯的上升或下降趨勢，在-2.3×109kg和-8.4×109kg之間波動。

能源強(qiáng)度變化是抑制民航業(yè)CO2排放總量上升的另一因素，和單位運(yùn)輸收入周轉(zhuǎn)量相比，抑制作用較為不明顯，但比較穩(wěn)定。從累積影響可見，從2000年開始，能源強(qiáng)度變化引起的CO2排放量的累積減少額呈穩(wěn)步上升趨勢。經(jīng)總結(jié)可得，能源強(qiáng)度下降對民航業(yè)CO2排放量的影響為負(fù)，能源強(qiáng)度上升對民航業(yè)CO2排放量的影響為正。另外，目前中國民航業(yè)的能源種類較為單一，能源強(qiáng)度的變化主要由現(xiàn)有能源的能源效率變化產(chǎn)生。

四、中國民航業(yè)碳減排的對策建議

根據(jù)對中國民航業(yè)發(fā)展與碳排放現(xiàn)狀以及基于LMDI模型分解結(jié)果的分析，綜合歐盟《2008年指令》內(nèi)容，本文對中國民航業(yè)進(jìn)行碳減排從而成功應(yīng)對歐盟關(guān)于航空業(yè)納入EU-ETS的新規(guī)則提出了以下7條建議。

(1)準(zhǔn)確計算耗油量、餐盒數(shù)量等，降低飛機(jī)起飛時的重量。民航業(yè)CO2排放量取決于耗油量，飛機(jī)耗油量的多少主要跟飛機(jī)起飛時的重量以及飛行距離有關(guān)。因此，降低飛機(jī)起飛時的重量可降低民航業(yè)CO2排放量。首先可精確計算航線所需燃料，盡可能減少燃料攜帶量;根據(jù)旅客數(shù)量攜帶餐盒;在保證安全性的前提下對機(jī)身及座椅的材料進(jìn)行選擇，降低飛機(jī)本身重量。另外，由于相對于機(jī)身重量而言乘客的重量很小，中國航空公司應(yīng)同時采用積極的營銷手段提高客座率。

(2)優(yōu)化空中交通管制，提高飛行運(yùn)行效率。降低航線飛行距離可顯著降低耗油量，從而降低民航業(yè)CO2排放量。在空中交通管制方面，應(yīng)利用先進(jìn)的通信、情報、導(dǎo)航和監(jiān)控技術(shù)，提高對民航飛機(jī)的指揮能力。要適時優(yōu)化空域結(jié)構(gòu)，緩解繁忙空域的飛行壓力。通過建設(shè)空中交通流量管理系統(tǒng)，提高空域的容納能力和航班飛行效率，實現(xiàn)對民航班機(jī)有效飛行管理，并及時疏導(dǎo)空中交通擁擠狀況，使空中航班有序、適量運(yùn)行。

(3)研發(fā)新能源，使用新型生物燃料。中國民航業(yè)目前使用的能源主要為航空煤油，顯而易見，使用新型高效能、低碳排放系數(shù)的能源可對中國民航業(yè)碳排放量產(chǎn)生顯著的影響。目前，對于航空業(yè)新能源的開發(fā)，已在進(jìn)行可行性研究的主要是液化氣燃料和生物燃料[20]。

(4)堅持科技創(chuàng)新，提升民航飛機(jī)制造技術(shù)。這是降低民航業(yè)碳排放量最重要的工作。一方面，要引進(jìn)國外先進(jìn)環(huán)保機(jī)型，另一方面更要加大科研投入，通過科技創(chuàng)新提升飛機(jī)制造技術(shù)。

(5)改變航空路徑，合理規(guī)避歐盟EU-ETS管制區(qū)域。中國的航空公司可采取部分航班從諸如中東等地區(qū)轉(zhuǎn)航的方式來縮短航線的距離，從而減少由于被納入歐盟排放交易體系所需繳納的高額碳排放費(fèi)。

(7)科學(xué)管理，合理利用碳交易市場。為應(yīng)對歐盟《2008年指令》新規(guī)則，中國應(yīng)當(dāng)利用碳交易市場，對碳資源進(jìn)行合理分配和利用，這需要中國盡快建立與國際接軌的碳交易市場。

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