全球主要國家的二氧化碳排放空間研究
----基于生態(tài)—公平—效率模型

陳 華,諸大建,鄒 麗

(1.同濟(jì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,上海 200092;2.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院,上海 200092)

全球氣候變化是人類迄今所遇最重大的生態(tài)環(huán)境問題,已經(jīng)成為人類社會(huì)發(fā)展嚴(yán)重的制約,低碳發(fā)展已經(jīng)成為人類發(fā)展的必然選擇。全球主要國際組織和國家重視低碳發(fā)展研究,現(xiàn)有應(yīng)對(duì)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(tài)環(huán)境研究和各國低碳經(jīng)濟(jì)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)研究兩個(gè)角度進(jìn)行,對(duì)低碳發(fā)展的理論研究和指標(biāo)分析還比較缺乏,本文主要在生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的構(gòu)架下建立生態(tài)—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(biāo),分析全球主要國家的低碳發(fā)展現(xiàn)狀和前景。

一、 生態(tài)—公平—效率(3E)模型的建立及指標(biāo)的選取

1. 低碳發(fā)展的生態(tài)—公平—效率(3E)模型

氣候變化和化石能源供給瓶頸已經(jīng)成為人類社會(huì)發(fā)展的嚴(yán)重制約,低碳發(fā)展是對(duì)要求經(jīng)濟(jì)增長、社會(huì)公平和環(huán)境保護(hù)三者兼顧的人類可持續(xù)發(fā)展的延伸和具體化。以規(guī)模、公平和效率為維度的生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)[1]作為低碳發(fā)展的理論基礎(chǔ),從本質(zhì)上來說符合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。低碳發(fā)展要實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)公平及經(jīng)濟(jì)增長等目標(biāo),須要把生態(tài)規(guī)模、社會(huì)公平與經(jīng)濟(jì)效率三個(gè)要素統(tǒng)一起來,并從獨(dú)立發(fā)展到整合的三維要素,見圖1。

圖1 生態(tài)—公平—效率(3E)模型關(guān)系示意圖

在環(huán)境維度,溫室氣體的大量排放已經(jīng)引起了全球性的氣候變化,以生態(tài)規(guī)模為代表的地球環(huán)境接納二氧化碳等溫室氣體的能力應(yīng)該是低碳發(fā)展要考慮的最基本的條件,主要指標(biāo)為全球二氧化碳排放總量。在社會(huì)維度,在生態(tài)規(guī)模的基礎(chǔ)上,要考慮社會(huì)發(fā)展權(quán)利和福利的合理配置,這是社會(huì)發(fā)展的第二層需求,主要指標(biāo)為人均年二氧化碳排放量。在經(jīng)濟(jì)維度,社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要考慮效率因素,主要體現(xiàn)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(xiàn)有溫室氣體排放權(quán)分配指標(biāo)

20世紀(jì)90年代起,作為發(fā)展中國家代表,中國學(xué)者開始關(guān)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(quán)的交易和激勵(lì)機(jī)制角度論述了碳權(quán)的分配;徐嵩齡[3]從國際環(huán)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(zhǔn)則,特別指出發(fā)展中國家應(yīng)該擁有更多的發(fā)展空間;何建坤等[5]就氣候變化問題的公平性進(jìn)行了分析;潘家華等[6]提出了“碳預(yù)算”概念,從理論框架和減排策略上進(jìn)行了廣泛的探討。國外學(xué)者也在研究人均二氧化碳排放量的基礎(chǔ)上,提出了修正方案----溫室氣體排放權(quán)(GDR)方案,引起國內(nèi)外的關(guān)注。其中人均二氧化碳排放量和溫室氣體排放權(quán)作為主要的二氧化碳排放公平分配指標(biāo)在一定程度上體現(xiàn)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(xiàn)的二氧化碳排放公平分配指標(biāo)具有現(xiàn)實(shí)意義,但該指標(biāo)是對(duì)當(dāng)年排放情況的考慮,而缺少對(duì)歷史責(zé)任的分析。從二氧化碳排放權(quán)的人際公平原則看,以人均二氧化碳排放量為主要指標(biāo)的“緊縮與趨同”方法,對(duì)于發(fā)展中國家來說仍然是不公平的。

(2) 溫室氣體排放權(quán)(GDR)是由瑞典斯德哥爾摩環(huán)境研究所(SEI)提出,設(shè)計(jì)了以國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)和累積歷史排放為核心指標(biāo)的“責(zé)任—能力指數(shù)(RCI)”。RCI指數(shù)法通過累計(jì)二氧化碳排放量和達(dá)到世界收入水平線的人口比例等指標(biāo),試圖融合發(fā)展中國家的發(fā)展需求和發(fā)達(dá)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(zé)任與未來要求的協(xié)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(shè)與計(jì)算方法

二氧化碳排放空間是指在一定時(shí)限內(nèi)為達(dá)到生態(tài)目標(biāo)可排放的二氧化碳的總量,這一指標(biāo)為全球二氧化碳排放量與生態(tài)容量之間的平衡設(shè)置了一個(gè)閾值。在人均累計(jì)二氧化碳排放量的指標(biāo)基礎(chǔ)上,人均二氧化碳排放空間可以作為重要指標(biāo)對(duì)全球和各國的二氧化碳排放進(jìn)行合理的分配,通過二氧化碳排放效率的指標(biāo)來實(shí)施。本文選擇在1990—2005年二氧化碳累計(jì)排放量均超過全球總排放量1%的主要國家進(jìn)行分析。具體研究假設(shè)和計(jì)算方法如圖2所示。

圖2 3E模型指標(biāo)選擇及二氧化碳排放空間計(jì)算流程圖

1. 研究時(shí)限

全球二氧化碳累計(jì)排放量統(tǒng)計(jì)和計(jì)算是以1990年和2050年為起點(diǎn)和終點(diǎn)的。1990年作為起點(diǎn)的選擇依據(jù)是當(dāng)年召開的第二次世界氣候大會(huì)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(zhǔn)線。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)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(jì)排放量將直接影響全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展與氣候變化的長期趨勢(shì)。

2. 分配指標(biāo)

本文以全球二氧化碳排放公平原則下的在研究時(shí)限內(nèi)人均年二氧化碳排放量作為分配指標(biāo)。以全球氣候變化在“臨界點(diǎn)”之內(nèi)為目標(biāo),在全球二氧化碳排放總量確定的情況下,人類應(yīng)該具有平等的發(fā)展權(quán)利和二氧化碳排放權(quán)利。1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量應(yīng)該成為全球?qū)Χ趸祭塾?jì)排放量進(jìn)行分配的重要指標(biāo)。

3. 人口數(shù)據(jù)來源

未來人口估算依據(jù)聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事務(wù)部發(fā)布的《世界人口展望(2006年修訂版)》[7]的人口數(shù)據(jù),1990—2005年全球及各國人口數(shù)據(jù)為確定數(shù)據(jù),2006—2050年人口數(shù)據(jù)均為基于歷史趨勢(shì)根據(jù)各國生育、死亡、移民速率進(jìn)行推算的結(jié)果。在全球及各國進(jìn)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(shí)證分析

以到2050年不引發(fā)全球氣候急劇變化的“臨界點(diǎn)”為目標(biāo),以1990—2050年為期限,對(duì)全球及各國以人口數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行二氧化碳排放量的分配,減去1990—2005年已經(jīng)排放的二氧化碳總量,即可計(jì)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(tài)規(guī)模的全球二氧化碳排放總量的預(yù)測(cè)

經(jīng)過大量科學(xué)預(yù)測(cè)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(yīng)對(duì)氣候變化的長期目標(biāo),經(jīng)過計(jì)算,從1990年至2050年共有13530億噸二氧化碳排放的累計(jì)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(xiàn)在2020年以后,那么就必須采取更為激進(jìn)的減排手段(甚至是排放的負(fù)增長),否則就無法在未來實(shí)現(xiàn)450ppm的排放路徑[9-10]。

根據(jù)1990—2050年間全球總?cè)四陮?duì)全球二氧化碳累計(jì)排放總量進(jìn)行國家間分配,可以得到表1中1990—2050年各國二氧化碳累計(jì)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(shù)據(jù)來自世界能源研究所[11],由此可以計(jì)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(jīng)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(jì)算表

化碳排放空間,需要通過更加嚴(yán)厲的減排手段達(dá)到二氧化碳凈排放為負(fù)值的要求。巴西、印度、中國、墨西哥等國由于1990—2005年的累計(jì)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(jù)本文對(duì)不引發(fā)全球氣候變化“臨界點(diǎn)”的分析,1990—2050年全球二氧化碳的累計(jì)排放總量約為13530億噸,這期間全球總?cè)四隇?585.33 億人年,全球二氧化碳累計(jì)排放量與全球總?cè)四甑谋戎导礊槿蛉司甓趸寂欧帕?。?jīng)計(jì)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(tǒng)計(jì),可以計(jì)算出在時(shí)限內(nèi)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(jīng)發(fā)生,因此可以查出全球及各國的事實(shí)排放量值;2006—2050年全球及各國可排放的二氧化碳的空間應(yīng)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(shí)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(duì)應(yīng)年限的累計(jì)二氧化碳排放量或者排放空間與統(tǒng)計(jì)人口與年限直接的比值,它代表了在一定時(shí)限內(nèi)各國二氧化碳排放的權(quán)利,也體現(xiàn)了二氧化碳減排的難度。本文把1990—2050年分為兩個(gè)時(shí)間段,分別是已經(jīng)發(fā)生的1990—2005年和需要分析與計(jì)算的2006—2050年。經(jīng)過對(duì)累計(jì)二氧化碳排放量和二氧化碳排放空間的計(jì)算,在各國歷年人口數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的支撐下,可以計(jì)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(jì)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(jīng)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(fā)達(dá)的國家,在二氧化碳排放的問題上有著最重的責(zé)任,為達(dá)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(shí)現(xiàn)。這就要求發(fā)達(dá)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(shù)和資金支持,才能實(shí)現(xiàn)本國的排放目標(biāo)。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(dá)到全球人均年二氧化碳排放水平,這些國家的發(fā)展還存在一定的排放空間。但需要看到,這些國家多為發(fā)展中國家,在發(fā)展過程中也要經(jīng)歷工業(yè)化和城市化的進(jìn)程,二氧化碳排放量還將有比較大的提高。關(guān)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(guān)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(shù)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(shù)據(jù)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(fā)達(dá)國家用相對(duì)較少的二氧化碳排放達(dá)到了較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)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(fā)達(dá)國家,需要在二氧化碳減排的相關(guān)領(lǐng)域作出更多貢獻(xiàn);印度、印度尼西亞、巴西等國家作為發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)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(duì)中國發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)意義。作為發(fā)展中大國,隨著中國經(jīng)濟(jì)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(jīng)低于主要國家平均水平。中國必須堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀,在提高經(jīng)濟(jì)水平的同時(shí)重視二氧化碳排放的控制。走低碳發(fā)展道路、不斷提高二氧化碳排放效率,將是中國發(fā)展的必然路徑。

四、 結(jié) 語

本文通過建立生態(tài)—公平—效率模型對(duì)全球二氧化碳排放空間進(jìn)行了分析。在生態(tài)總量控制的前提下,得出全球1990—2050年間二氧化碳累計(jì)排放量應(yīng)控制在13530億噸二氧化碳的范圍內(nèi)。按照公平分配的人均年二氧化碳排放量為分配指標(biāo),經(jīng)計(jì)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(shù)發(fā)展中國家外,大多數(shù)統(tǒng)計(jì)國家在1990—2005年間的人均年排放量均超出公平分配指標(biāo),即2006—2050年間需要更大的減排力度以達(dá)到排放空間的要求,其中美國、俄羅斯、澳大利亞、加拿大等發(fā)達(dá)國家已大幅超出公平分配指標(biāo),甚至已透支了到2050年的本國二氧化碳排放空間。按照實(shí)現(xiàn)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(fā)達(dá)國家必須盡早采取措施大幅提升二氧化碳排放效率,同時(shí)有責(zé)任和義務(wù)為發(fā)展中國家的溫室氣體減排在資金及技術(shù)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(fā)展中國家,二氧化碳減排的壓力也相當(dāng)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(biāo),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(jīng)超出5噸/人年的現(xiàn)狀,需要繼續(xù)提高二氧化碳排放效率來實(shí)現(xiàn)排放空間的控制目標(biāo)。中國要實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展,盡管尚有相當(dāng)?shù)亩趸寂欧趴臻g,但是在經(jīng)濟(jì)總量不斷攀升的背景下,如何進(jìn)一步提高二氧化碳排放效率仍是很大挑戰(zhàn)。

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