全球2℃溫升目標(biāo)下各國(guó)碳配額的不確定性分析

王利寧　陳文穎

摘要

鑒于全球溫升目標(biāo)到各國(guó)減排承諾轉(zhuǎn)換過程中面臨的各種不確定性，本文以IPCC第五次評(píng)估報(bào)告中2℃溫升目標(biāo)對(duì)應(yīng)的排放空間為基礎(chǔ)，探討了不同排放路徑、基準(zhǔn)情景、分配方案及方案關(guān)鍵參數(shù)的選擇對(duì)各國(guó)碳配額的影響。研究得出：較發(fā)展中國(guó)家，分配方案的不同會(huì)給發(fā)達(dá)國(guó)家碳配額帶來更大不確定性，且當(dāng)前排放水平與全球平均值差異越大的國(guó)家，不確定性越大；分配方案中關(guān)鍵參數(shù)的不同也會(huì)對(duì)結(jié)果有一定影響，如趨同類方案中的趨同時(shí)間、歷史責(zé)任方案的累積起始年和逐步參與方案的參與閾值等，且累計(jì)起始年越早、參與閾值越高對(duì)發(fā)展中國(guó)家越為有利；全球允許碳排放空間對(duì)各國(guó)碳配額有較大影響，發(fā)達(dá)國(guó)家的碳配額（多方案的均值）呈現(xiàn)隨全球排放空間增大，增幅更大的特征，而發(fā)展中國(guó)家的此變化趨勢(shì)則相反；除部分有參與閾值的方案外，基準(zhǔn)情景引起的不確定性相對(duì)較小。盡管存在各種不確定性，但可以確定的是在全球2℃溫升目標(biāo)下，各國(guó)未來的碳配額是非常有限的，我國(guó)也不例外，故我們應(yīng)著眼未來、長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，同時(shí)當(dāng)前應(yīng)做好低碳能源布局，為應(yīng)對(duì)氣候變化夯實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞氣候變化；分配方案；不確定性；溫升目標(biāo)；IPCC第五次評(píng)估報(bào)告

中圖分類號(hào)D820；X24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1002-2104（2015）06-0030-07doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.06.006

全球氣候變化是人類面臨的最大危險(xiǎn)[1-2]，日益加速的氣候變化已帶來嚴(yán)重災(zāi)難性影響。為應(yīng)對(duì)氣候變化，各國(guó)政府或國(guó)際組織積極行動(dòng)，如《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》和《京都議定書》的簽訂，以及坎昆會(huì)議、德班會(huì)議、多哈會(huì)議和華沙會(huì)議的召開等，無一不為全球合作減排而努力。但每次大會(huì)的結(jié)果總不盡人意，其核心原因就是各國(guó)對(duì)如何分配有限的碳排放空間或各國(guó)未來獲得多大的碳配額難以達(dá)成一致意見。而未來各國(guó)碳分配額的確定是具有較大不確定性的。因?yàn)閺娜驕厣繕?biāo)到各國(guó)具體減排目標(biāo)，需經(jīng)過關(guān)鍵兩步：溫升目標(biāo)轉(zhuǎn)換為全球排放空間；全球排放空間依據(jù)分配方案落實(shí)為各國(guó)具體減排目標(biāo)。而這兩步包含著科學(xué)上的不確定性和價(jià)值取向上的差異[3-4]。具體而言，此類不確定性包括未來全球減排路徑的不確定性、分配準(zhǔn)則的多樣性、分配方案參數(shù)選取的人為性以及未來全球人口、經(jīng)濟(jì)和基準(zhǔn)排放的難以預(yù)知性等。已有研究對(duì)各國(guó)碳配額不確定性的分析或是基于已發(fā)表文獻(xiàn)的成果匯總后作出比較[5-8]；或基于統(tǒng)一的基準(zhǔn)情景和排放路徑測(cè)算不同分配方案下各國(guó)的碳分配額[9-11]。如Den Elzen等[6]匯總了19種不同文獻(xiàn)的研究成果，給出了各國(guó)或區(qū)域在2020年時(shí)的碳配額值；Pan等[10]基于碳排放權(quán)分配平臺(tái)計(jì)算了不同分配方案下未來各國(guó)的碳配額和減排成本；Hhne等[7]則對(duì)40種不同的研究成果進(jìn)行了匯總，但由于各研究所用數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，如全球碳排放限額、區(qū)域定義、時(shí)間尺度、溫室氣體種類等的差異，其對(duì)各研究的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整后做出比較。不難發(fā)現(xiàn)，此類文獻(xiàn)主要側(cè)重于測(cè)算各區(qū)域未來碳配額的大小，而未深入探討引起碳分配額不確定性的因素以及量化此不確定性。

為對(duì)影響各國(guó)碳分配額的不確定性因素給出一個(gè)系統(tǒng)和定量的描述，本文將以IPCC第五次評(píng)估報(bào)告中2℃溫升目標(biāo)對(duì)應(yīng)的排放空間為基礎(chǔ)，分析不同典型碳排放權(quán)分配方案、全球排放路徑、基準(zhǔn)情景及方案關(guān)鍵參數(shù)的選擇對(duì)各國(guó)碳配額的影響，與已有研究的區(qū)別在于：探討不同分配方案尤其是方案中關(guān)鍵參數(shù)的變化對(duì)各國(guó)配額的影響，方案和參數(shù)的選擇體現(xiàn)了氣候變化領(lǐng)域公平原則的多樣性；研究多基準(zhǔn)情景下各國(guó)分配額的變化，其中本文中各國(guó)或區(qū)域的基準(zhǔn)情景通過綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建；基于IPCC第五次評(píng)估報(bào)告，分析全球排放空間的不確定性對(duì)各國(guó)碳配額的影響；對(duì)不同因素引起的不確定性進(jìn)行了量化比較，通過比較和分析不同因素引起分配額變化的大小，最后給出可能減少不確定性的建議。

1典型碳排放權(quán)分配方案

截止到目前，各國(guó)學(xué)者和機(jī)構(gòu)基于不同視角和出發(fā)點(diǎn)提出了一系列分配方案[5-14]，表1對(duì)其中的代表性方案給出了簡(jiǎn)單描述。為分析方案中參數(shù)選取對(duì)分配結(jié)果的影響，部分方案的關(guān)鍵參數(shù)選取了不同值，如AP3000表示支付能力方案的參與閾值為3 000美元 （2005年不變價(jià)）；CC2050表示緊縮趨同方案的趨同截止年為2050年，各方案的詳細(xì)說明見表1第四列的補(bǔ)充說明。另文中各分配方案的分配起始年均為2011年。

分配方案需要的數(shù)據(jù)包括：人口、GDP、基準(zhǔn)排放和全球排放路徑。其中化石燃料的歷史CO2排放、GDP和人口數(shù)據(jù)分別來自世界資源研究所的氣候分析指標(biāo)工具[15]、世界銀行[16]和聯(lián)合國(guó)世界人口展望[17]。而未來基準(zhǔn)情景和全球排放路徑有較大不確定性，故下面著重闡述。

2基準(zhǔn)情景及全球排放路徑

2.1基準(zhǔn)情景

本文共構(gòu)建了4種具有不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征的基準(zhǔn)情景，其中未來人口依據(jù)聯(lián)合國(guó)人口展望（2012）設(shè)定了高、中和低速增長(zhǎng)的三種發(fā)展模式[17]；GDP基于ROSE項(xiàng)目設(shè)定了未來各國(guó)經(jīng)濟(jì)差距加大或趨同兩種發(fā)展模式[18]；而基準(zhǔn)排放是基于選取的人口和GDP，通過綜合評(píng)價(jià)模型—全球改變?cè)u(píng)價(jià)模型（GCAMChina）模型模擬而得。GCAM是由聯(lián)合全球變化研究所（Joint Global Change Research Institute） 發(fā)展的，廣泛用于能源模型論壇（EMF）和氣候變化評(píng)估報(bào)告（IPCC）中。模型包含具體的經(jīng)濟(jì)假設(shè)、能源系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)和土地系統(tǒng)、氣候系統(tǒng)和求解算法[19-20]。

本文構(gòu)建的四種基準(zhǔn)情景分別為：BMPMC、BLPMC、BHPMC和BMPMD，分別代表中等人口增長(zhǎng)中等經(jīng)濟(jì)增速且各國(guó)經(jīng)濟(jì)趨同、低速人口增長(zhǎng)中等經(jīng)濟(jì)增速各國(guó)經(jīng)濟(jì)趨同、高速人口增長(zhǎng)中等經(jīng)濟(jì)增速各國(guó)經(jīng)濟(jì)趨同和中速人口增長(zhǎng)中等經(jīng)濟(jì)增速各國(guó)經(jīng)濟(jì)差距加大。圖1為四種基準(zhǔn)情景下附件I和非附件I國(guó)家整體的基準(zhǔn)排放。顯然，基準(zhǔn)排放受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口變化水平的影響。由圖可見非附件I國(guó)家的基準(zhǔn)排放將快速增長(zhǎng)，尤其是在高人口情境下；而附件I國(guó)家整體的基準(zhǔn)排放則相對(duì)穩(wěn)定。

2.2全球排放路徑

全球排放路徑是基于全球總碳排放空間構(gòu)建的。IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第三工作組的政策建議[21]中給出了幾種不同可能性下限制本世紀(jì)末全球地表溫升相對(duì)于工業(yè)化前不超過2℃的二氧化碳排放總量（見表2）。這里假設(shè)從當(dāng)前到本世紀(jì)末土地利用相關(guān)的CO2排放量為0。圖2中全球排放路徑P66、P50和P33分別對(duì)應(yīng)表中可能（66%-100%）、或許可能（50%-100%）和多半不可能（0-50%）下使得2100年全球地表面溫升控制在2℃以內(nèi)，且相應(yīng)的2011-2100年累計(jì)總量分別取為1 180，1 550和2 100 Gt CO2。

3結(jié)果分析

3.1不同分配方案下的碳配額

圖3為以BMPMC為基準(zhǔn)情景，P50為全球排放路徑，部分分配方案下各區(qū)域2011-2100年間的累計(jì)分配額。不難發(fā)現(xiàn)，各區(qū)域在不同分配方案下的結(jié)果相差較大。但整體來看，基于歷史責(zé)任原則的方案對(duì)發(fā)展中國(guó)家更為有利，如人均歷史累計(jì)相等方案（ECPC）、類巴西提案（SBP）和兩個(gè)趨同（C2C）等；那些基于人均排放相等原則的方案（EPC），則對(duì)目前人均排放較低的國(guó)家更為有利；而考慮排放現(xiàn)狀（GF）和排放強(qiáng)度原則（EIC）的方案則對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家有利。表3為不同分配方案下各區(qū)域2011-2100年累計(jì)分配額的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比、最大值和最小值。較發(fā)展中國(guó)家而言，分配方案的不同會(huì)給發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)砀蟮牟淮_定性，表現(xiàn)為發(fā)達(dá)國(guó)家分配額的標(biāo)準(zhǔn)差接近甚至大于平均值水平，如美國(guó)的累計(jì)分配額的標(biāo)準(zhǔn)差為平均值的2倍之多。而發(fā)展中國(guó)家在不同分配方案下分配額的不確定性相對(duì)較小，如中國(guó)累計(jì)分配額的標(biāo)準(zhǔn)差不到平均值的1/5。同樣，從配額的分布廣度（最大與最小值之差）和平均值的比值可看出，發(fā)達(dá)國(guó)家的配額分布更廣，而發(fā)展中國(guó)家的配額分布相對(duì)較窄。

各區(qū)域配額的不確定性除因不同分配方案本身的差別（主要指基于的公平性原則）外，同一種分配方案，不同關(guān)鍵參數(shù)也會(huì)對(duì)分配結(jié)果有較大影響。下面以幾種不同類型的分配方案為例，分析關(guān)鍵參數(shù)選取對(duì)分配結(jié)果的影響。

第一類為趨同類方案，包括緊縮趨同（CC）、共同但有區(qū)別的趨同（CDC）和強(qiáng)度趨同（EIC）等。此類方案中的關(guān)鍵參數(shù)之一為趨同截至年或趨同時(shí)間跨度。本文分配起始年均為2010年，則分配截至年越往后，意味著趨同時(shí)間跨度就越長(zhǎng)。由圖4（a）可見，對(duì)于人口趨同類方案，如緊縮趨同（CC）和共同但有區(qū)別的趨同方案（CDC），非附件I國(guó)家的分配額會(huì)隨著時(shí)間跨度的延長(zhǎng)而變小。如在緊縮趨同方案中，非附件I國(guó)家的累計(jì)排放額（2011-2100年間）由CC2050方案的1115 Gt減少到CC2100方案下的985 Gt；而附件I國(guó)家的配額則相應(yīng)會(huì)增大。對(duì)于排放強(qiáng)度類趨同方案（EIC），隨著時(shí)間跨度的延長(zhǎng)，非附件I國(guó)家則能獲得更大的分配額。

第二類為基于歷史責(zé)任原則的方案，此類方案的關(guān)鍵參數(shù)為歷史責(zé)任累計(jì)起始年。由圖4（b）可見，選擇不同歷史責(zé)任累計(jì)起始年，配額結(jié)果也完全不同，且累計(jì)排放起始年越往前，附件I國(guó)家的累計(jì)分配額就越小，而非附件I國(guó)家則越大。如在歷史累積人均相等的方案下（ECPC），當(dāng)歷史累計(jì)起始年由1990年往前到1850年時(shí)，非附件I國(guó)家整體的分配額將增長(zhǎng)34%；而附件I國(guó)家的分配額則由正變負(fù)，且下降5倍之多。

第三類為逐步參與方案或有參與閾值的方案，包括按能力支付（AP）和祖父原則（GF）等。由圖4（c）可見，隨著參與閾值的提高，如按能力支付方案（AP）中的閾值由3 000提高到5 000$時(shí)，非附件I整體的分配額將增加186 Gt。當(dāng)祖父原則（GF）的參與閾值（人均GDP）由0上升到5 000$時(shí)，非附件I國(guó)家2011-2100年的累積配額將由839增長(zhǎng)到1 213 Gt。這說明，逐步參與類分配方案中參與閾值的設(shè)定會(huì)對(duì)分配結(jié)果帶來很大的不確定性。實(shí)際上，若把參與閾值設(shè)置過低，則體現(xiàn)不出共同但有區(qū)別的責(zé)任和能力原則；而把閾值設(shè)置過高，則發(fā)達(dá)國(guó)家會(huì)承擔(dān)較大的減排壓力。故對(duì)于此類方案，最終參與閾值的確定要充分體現(xiàn)公平性與可行性。

3.2不同全球路徑下的碳配額

圖5為以BMPMC為基準(zhǔn)情景，在三種不同全球排放路徑下各區(qū)域在多分配方案下2011-2100年間的累計(jì)分配額。由圖可見，全球約束總量對(duì)各區(qū)域分配額有較大影響。以平均值為例，當(dāng)2011-2100年間的全球約束總量從1 180（P66）增長(zhǎng)到1 550（P50），再到2 100 GtCO2 （P33）時(shí)，各區(qū)域的分配額也相應(yīng)增長(zhǎng)。如中國(guó)在2011-2100年間累計(jì)分配額的平均值在全球排放路徑P66下時(shí)，僅為250.7 Gt，但在P33時(shí)增長(zhǎng)到427.5 Gt。但各區(qū)域的分配額會(huì)隨著全球約束總量的增長(zhǎng)成比例增長(zhǎng)嗎？表4給出了答案。當(dāng)全球約束總量從P66變化到P50和P33時(shí)，全球排放空間分別增長(zhǎng)了31%和76%時(shí)，但發(fā)展中國(guó)家的增長(zhǎng)率會(huì)低于全球平均值，而發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)率則超過了全球平均值。如印度累計(jì)配額的平均值僅增加了27%和63%，而美國(guó)則增加了101%和238%。

3.3不同基準(zhǔn)情景下的碳配額

表5為以P50為全球排放路徑，四種不同基準(zhǔn)情景下2011-2100年間多方案的累計(jì)配額的平均值。與全球排放路徑對(duì)配額的影響比較而言，基準(zhǔn)情景對(duì)配額的影響要小。但對(duì)于逐步參與類的方案，也即有參與閾值的分配方案而言，其分配結(jié)果受基準(zhǔn)情景的影響較大。以中國(guó)為例，按能力支付（AP5000），共同但有區(qū)別的方案（CDC）和溫室氣體發(fā)展權(quán)（GDR）等方案測(cè)算的四種基準(zhǔn)情景下累計(jì)配額的標(biāo)準(zhǔn)差和平均值之比超過了10%。

3.4中國(guó)在2020和2030年的碳配額

根據(jù)2014年11月中美聯(lián)合發(fā)布的《中美氣候變化聯(lián)合聲明》，我國(guó)承諾在2030年左右實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰。以BMPMC為基準(zhǔn)情景，P50為全球排放路徑，通過匯總本文選取方案的碳排放權(quán)分配結(jié)果，得出：2020年，我國(guó)碳配額在各方配方案下的均值約為10 Gt，配額區(qū)間為7到14 Gt，而到2030年，均值略有下降，為9 Gt，但配額范圍擴(kuò)大到5到14.8 Gt。不過本文計(jì)算中只考慮了化石燃料相關(guān)的CO2排放，若考慮其他溫室氣體排放，2030年的配額區(qū)間將低于5到14.8 Gt。這表明中國(guó)未來排放空間有限，減排壓力較大。整體上看，配額區(qū)間的上限值對(duì)應(yīng)于考慮歷史責(zé)任和按能力支付原則的方案，而傳統(tǒng)意義上的按人均趨同和等人均方案則對(duì)我國(guó)不利，因?yàn)楫?dāng)前我國(guó)人均排放已經(jīng)高于世界平均水平。故在未來全球性的氣候談判中，中國(guó)應(yīng)堅(jiān)持按歷史責(zé)任和按能力支付原則設(shè)計(jì)的分擔(dān)方案。