全球主要國家的二氧化碳排放空間研究
----基于生態—公平—效率模型

陳 華,諸大建,鄒 麗

(1.同濟大學經濟與管理學院,上海 200092;2.同濟大學土木工程學院,上海 200092)

全球氣候變化是人類迄今所遇最重大的生態環境問題,已經成為人類社會發展嚴重的制約,低碳發展已經成為人類發展的必然選擇。全球主要國際組織和國家重視低碳發展研究,現有應對氣候變化的理論研究主要從以全球氣候變化為主題的生態環境研究和各國低碳經濟的技術實現研究兩個角度進行,對低碳發展的理論研究和指標分析還比較缺乏,本文主要在生態經濟學的構架下建立生態—公平—效率(ecology-equity-efficiency,簡稱3E)模型,以二氧化碳排放空間作為主要指標,分析全球主要國家的低碳發展現狀和前景。

一、 生態—公平—效率(3E)模型的建立及指標的選取

1. 低碳發展的生態—公平—效率(3E)模型

氣候變化和化石能源供給瓶頸已經成為人類社會發展的嚴重制約,低碳發展是對要求經濟增長、社會公平和環境保護三者兼顧的人類可持續發展的延伸和具體化。以規模、公平和效率為維度的生態經濟學[1]作為低碳發展的理論基礎,從本質上來說符合可持續發展的目標。低碳發展要實現生態環境、社會公平及經濟增長等目標,須要把生態規模、社會公平與經濟效率三個要素統一起來,并從獨立發展到整合的三維要素,見圖1。

圖1 生態—公平—效率(3E)模型關系示意圖

在環境維度,溫室氣體的大量排放已經引起了全球性的氣候變化,以生態規模為代表的地球環境接納二氧化碳等溫室氣體的能力應該是低碳發展要考慮的最基本的條件,主要指標為全球二氧化碳排放總量。在社會維度,在生態規模的基礎上,要考慮社會發展權利和福利的合理配置,這是社會發展的第二層需求,主要指標為人均年二氧化碳排放量。在經濟維度,社會的經濟發展需要考慮效率因素,主要體現在溫室氣體排放空間這一稀缺資源是否得到有效配置。

2. 現有溫室氣體排放權分配指標

20世紀90年代起,作為發展中國家代表,中國學者開始關注國際氣候制度中的公平問題,徐玉高等[2]從二氧化碳排放權的交易和激勵機制角度論述了碳權的分配;徐嵩齡[3]從國際環境法的角度探討碳減排的公平與效率;徐玉高等[4]提出了氣候變化的公平準則,特別指出發展中國家應該擁有更多的發展空間;何建坤等[5]就氣候變化問題的公平性進行了分析;潘家華等[6]提出了“碳預算”概念,從理論框架和減排策略上進行了廣泛的探討。國外學者也在研究人均二氧化碳排放量的基礎上,提出了修正方案----溫室氣體排放權(GDR)方案,引起國內外的關注。其中人均二氧化碳排放量和溫室氣體排放權作為主要的二氧化碳排放公平分配指標在一定程度上體現了公平理念但均有缺陷:

(1) 人均二氧化碳排放量作為較早出現的二氧化碳排放公平分配指標具有現實意義,但該指標是對當年排放情況的考慮,而缺少對歷史責任的分析。從二氧化碳排放權的人際公平原則看,以人均二氧化碳排放量為主要指標的“緊縮與趨同”方法,對于發展中國家來說仍然是不公平的。

(2) 溫室氣體排放權(GDR)是由瑞典斯德哥爾摩環境研究所(SEI)提出,設計了以國內生產總值(GDP)和累積歷史排放為核心指標的“責任—能力指數(RCI)”。RCI指數法通過累計二氧化碳排放量和達到世界收入水平線的人口比例等指標,試圖融合發展中國家的發展需求和發達國家的能力要求。該方法也有其自身的局限性,主要問題集中于歷史責任與未來要求的協同考慮和全球收入水平線等取值問題。

二、 二氧化碳排放空間研究假設與計算方法

二氧化碳排放空間是指在一定時限內為達到生態目標可排放的二氧化碳的總量,這一指標為全球二氧化碳排放量與生態容量之間的平衡設置了一個閾值。在人均累計二氧化碳排放量的指標基礎上,人均二氧化碳排放空間可以作為重要指標對全球和各國的二氧化碳排放進行合理的分配,通過二氧化碳排放效率的指標來實施。本文選擇在1990—2005年二氧化碳累計排放量均超過全球總排放量1%的主要國家進行分析。具體研究假設和計算方法如圖2所示。

圖2 3E模型指標選擇及二氧化碳排放空間計算流程圖

1. 研究時限

全球二氧化碳累計排放量統計和計算是以1990年和2050年為起點和終點的。1990年作為起點的選擇依據是當年召開的第二次世界氣候大會明確指出必須限制溫室氣體排放以遏制全球性氣候惡化,《京都議定書》也以1990年作為排放總量的基準線。隨著全球經濟的不斷發展,二氧化碳等溫室氣體的排放量還將不斷升高,到2050年全球二氧化碳累計排放量將直接影響全球經濟發展與氣候變化的長期趨勢。

2. 分配指標

本文以全球二氧化碳排放公平原則下的在研究時限內人均年二氧化碳排放量作為分配指標。以全球氣候變化在“臨界點”之內為目標,在全球二氧化碳排放總量確定的情況下,人類應該具有平等的發展權利和二氧化碳排放權利。1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量應該成為全球對二氧化碳累計排放量進行分配的重要指標。

3. 人口數據來源

未來人口估算依據聯合國經濟和社會事務部發布的《世界人口展望(2006年修訂版)》[7]的人口數據,1990—2005年全球及各國人口數據為確定數據,2006—2050年人口數據均為基于歷史趨勢根據各國生育、死亡、移民速率進行推算的結果。在全球及各國進行二氧化碳排放空間分析過程中,全球及各國的人口和人均年二氧化碳排放量共同決定各國二氧化碳排放空間的分配。

三、 基于3E模型的主要國家二氧化碳排放空間實證分析

以到2050年不引發全球氣候急劇變化的“臨界點”為目標,以1990—2050年為期限,對全球及各國以人口數據為依據進行二氧化碳排放量的分配,減去1990—2005年已經排放的二氧化碳總量,即可計算出2006—2050年全球及各國二氧化碳排放空間和人均年二氧化碳排放量。

1. 基于生態規模的全球二氧化碳排放總量的預測

經過大量科學預測和分析,將全球溫升控制在2℃、大氣中溫室氣體濃度控制在450～550ppm作為全球應對氣候變化的長期目標,經過計算,從1990年至2050年共有13530億噸二氧化碳排放的累計排放量[8]。全球二氧化碳年排放量需要盡早得到較好地控制,有研究顯示,若峰值出現在2020年以后,那么就必須采取更為激進的減排手段(甚至是排放的負增長),否則就無法在未來實現450ppm的排放路徑[9-10]。

根據1990—2050年間全球總人年對全球二氧化碳累計排放總量進行國家間分配,可以得到表1中1990—2050年各國二氧化碳累計排放量。其中表1中所列出的各國1990—2005年二氧化碳排放量數據來自世界能源研究所[11],由此可以計算得出2006—2050年各國二氧化碳排放空間。

如表1所示,2006—2050年全球尚有9806.26 億噸二氧化碳的排放空間,其中美國、俄羅斯、澳大利亞和加拿大等國在1990—2005年期間已經耗盡本國在1990—2050年期間的二氧

表1 1990—2050年全球及主要國家二氧化碳排放計算表

化碳排放空間,需要通過更加嚴厲的減排手段達到二氧化碳凈排放為負值的要求。巴西、印度、中國、墨西哥等國由于1990—2005年的累計二氧化碳排放量比較小,所以還有比較充裕的二氧化碳排放空間。

2. 基于公平分配的人均年二氧化碳排放量的分析

(1) 1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量的確定

根據本文對不引發全球氣候變化“臨界點”的分析,1990—2050年全球二氧化碳的累計排放總量約為13530億噸,這期間全球總人年為4585.33 億人年,全球二氧化碳累計排放量與全球總人年的比值即為全球人均年二氧化碳排放量。經計算1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量為2.95噸/人年。

(2) 2006—2050年各國排放空間的確定

按照1990—2050年期間全球及各國的人年統計,可以計算出在時限內全球及各國的二氧化碳排放量。由于1990—2005年全球二氧化碳的排放已經發生,因此可以查出全球及各國的事實排放量值;2006—2050年全球及各國可排放的二氧化碳的空間應該在1990—2050年各國二氧化碳排放空間中減去1990—2005年各國的事實排放量值。

(3) 人均年二氧化碳排放量的確定及分析

人均年二氧化碳排放量即為對應年限的累計二氧化碳排放量或者排放空間與統計人口與年限直接的比值,它代表了在一定時限內各國二氧化碳排放的權利,也體現了二氧化碳減排的難度。本文把1990—2050年分為兩個時間段,分別是已經發生的1990—2005年和需要分析與計算的2006—2050年。經過對累計二氧化碳排放量和二氧化碳排放空間的計算,在各國歷年人口數據統計的支撐下,可以計算出1990—2005年和2006—2050年的人均年二氧化碳排放量,如圖3所示。

圖3 主要國家人均年二氧化碳排放量比較

注:其他國家是指除1990—2005年二氧化碳累計排放量均超過全球總排放量1%的國家之外的各國。

從全球的角度來看,1990—2005年的人均年二氧化碳排放量略高于2006—2050年,相差1.24噸/人年。澳大利亞、加拿大和美國的1990—2005年的人均年二氧化碳排量超過15噸/人年,德國和俄羅斯超過10噸/人年,日本、韓國、英國、波蘭、烏克蘭等國也接近10噸/人年,這些國家在2006—2050年間的人均年二氧化碳排放量都非常有限。澳大利亞、加拿大、俄羅斯和美國均需要大幅下降人均年二氧化碳排放量才能滿足已經透支的各國二氧化碳排放空間的要求。其中美國作為全球最發達的國家,在二氧化碳排放的問題上有著最重的責任,為達到美國的二氧化碳排放空間,美國需要大大降低人均年二氧化碳排放量,只有從19.55噸/人年降低到凈吸收二氧化碳1.62噸/人年才能實現。這就要求發達國家不僅要做好本國的二氧化碳等溫室氣體的減排工作,也需要為其他國家的減排提供更多的技術和資金支持,才能實現本國的排放目標。在圖3中,巴西、中國、印度、印度尼西亞等國的2006—2050年人均年二氧化碳排放量較1990—2005年還有提高,這說明在1990—2005年這些國家的二氧化碳排放量沒有達到全球人均年二氧化碳排放水平,這些國家的發展還存在一定的排放空間。但需要看到,這些國家多為發展中國家,在發展過程中也要經歷工業化和城市化的進程,二氧化碳排放量還將有比較大的提高。關注這些國家的二氧化碳排放水平,是控制全球氣候變化的關鍵因素之一。

3. 基于效率考量的各國二氧化碳排放效率分析

以人均二氧化碳排放量和人均GDP為橫軸和縱軸,以主要國家2006年的人均GDP和人均二氧化碳排放量做圖,可以比較直觀地分析主要國家二氧化碳排放效率,具體數值見圖4。

圖4 主要國家2006年人均GDP和人均二氧化碳排放量

圖4中回歸線顯示了主要國家二氧化碳排放效率的平均值,位于回歸線上方國家的二氧化碳排放效率高于平均水平,位于回歸線下方國家的二氧化碳排放效率低于平均水平。從圖4中數據分布情況可以看出,在主要國家中法國是二氧化碳排放效率最高的國家之一;英國、日本、德國及西班牙等發達國家用相對較少的二氧化碳排放達到了較高的經濟發展水平;澳大利亞、加拿大及美國等屬于處于高收入、高排放的二氧化碳排放效率較低的發達國家,需要在二氧化碳減排的相關領域作出更多貢獻;印度、印度尼西亞、巴西等國家作為發展中國家經濟水平尚較低,但是二氧化碳排放效率高于平均水平。

二氧化碳排放效率分析對中國發展有著現實意義。作為發展中大國,隨著中國經濟增長,二氧化碳排放量的增速加快,2006年中國的二氧化碳排放效率已經低于主要國家平均水平。中國必須堅持科學發展觀,在提高經濟水平的同時重視二氧化碳排放的控制。走低碳發展道路、不斷提高二氧化碳排放效率,將是中國發展的必然路徑。

四、 結 語

本文通過建立生態—公平—效率模型對全球二氧化碳排放空間進行了分析。在生態總量控制的前提下,得出全球1990—2050年間二氧化碳累計排放量應控制在13530億噸二氧化碳的范圍內。按照公平分配的人均年二氧化碳排放量為分配指標,經計算1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量為2.95噸/人年,除巴西、中國、印度、印度尼西亞等少數發展中國家外,大多數統計國家在1990—2005年間的人均年排放量均超出公平分配指標,即2006—2050年間需要更大的減排力度以達到排放空間的要求,其中美國、俄羅斯、澳大利亞、加拿大等發達國家已大幅超出公平分配指標,甚至已透支了到2050年的本國二氧化碳排放空間。按照實現效率的比較,以美國、加拿大和澳大利亞等國為代表的高排放發達國家必須盡早采取措施大幅提升二氧化碳排放效率,同時有責任和義務為發展中國家的溫室氣體減排在資金及技術等方面提供更多支持,以換得一定的二氧化碳排放空間。

中國作為全球二氧化碳排放第一大國和發展中國家,二氧化碳減排的壓力也相當大。1990—2005年間人均年二氧化碳排放量為2.78噸/人年,略低于公平分配指標,2006—2050年間的人均年二氧化碳排放量為3.00噸/人年,參照我國2010年人均二氧化碳排放量已經超出5噸/人年的現狀,需要繼續提高二氧化碳排放效率來實現排放空間的控制目標。中國要實現低碳發展,盡管尚有相當的二氧化碳排放空間,但是在經濟總量不斷攀升的背景下,如何進一步提高二氧化碳排放效率仍是很大挑戰。

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