全球主要国家的二氧化碳排放空间研究----基于生态—公平—效率模型

陈 华,诸大建,邹 丽

(1.同济大学经济与管理学院,上海 200092;2.同济大学土木工程学院,上海 200092)

全球气候变化是人类迄今所遇最重大的生态环境问题,已经成为人类社会发展严重的制约,低碳发展已经成为人类发展的必然选择。全球主要国际组织和国家重视低碳发展研究,现有应对气候变化的理论研究主要从以全球气候变化为主题的生态环境研究和各国低碳经济的技术实现研究两个角度进行,对低碳发展的理论研究和指标分析还比较缺乏,本文主要在生态经济学的构架下建立生态—公平—效率(ecology-equity-efficiency,简称3E)模型,以二氧化碳排放空间作为主要指标,分析全球主要国家的低碳发展现状和前景。

一、 生态—公平—效率(3E)模型的建立及指标的选取

1. 低碳发展的生态—公平—效率(3E)模型

气候变化和化石能源供给瓶颈已经成为人类社会发展的严重制约,低碳发展是对要求经济增长、社会公平和环境保护三者兼顾的人类可持续发展的延伸和具体化。以规模、公平和效率为维度的生态经济学[1]作为低碳发展的理论基础,从本质上来说符合可持续发展的目标。低碳发展要实现生态环境、社会公平及经济增长等目标,须要把生态规模、社会公平与经济效率三个要素统一起来,并从独立发展到整合的三维要素,见图1。

图1 生态—公平—效率(3E)模型关系示意图

在环境维度,温室气体的大量排放已经引起了全球性的气候变化,以生态规模为代表的地球环境接纳二氧化碳等温室气体的能力应该是低碳发展要考虑的最基本的条件,主要指标为全球二氧化碳排放总量。在社会维度,在生态规模的基础上,要考虑社会发展权利和福利的合理配置,这是社会发展的第二层需求,主要指标为人均年二氧化碳排放量。在经济维度,社会的经济发展需要考虑效率因素,主要体现在温室气体排放空间这一稀缺资源是否得到有效配置。

2. 现有温室气体排放权分配指标

20世纪90年代起,作为发展中国家代表,中国学者开始关注国际气候制度中的公平问题,徐玉高等[2]从二氧化碳排放权的交易和激励机制角度论述了碳权的分配;徐嵩龄[3]从国际环境法的角度探讨碳减排的公平与效率;徐玉高等[4]提出了气候变化的公平准则,特别指出发展中国家应该拥有更多的发展空间;何建坤等[5]就气候变化问题的公平性进行了分析;潘家华等[6]提出了“碳预算”概念,从理论框架和减排策略上进行了广泛的探讨。国外学者也在研究人均二氧化碳排放量的基础上,提出了修正方案----温室气体排放权(GDR)方案,引起国内外的关注。其中人均二氧化碳排放量和温室气体排放权作为主要的二氧化碳排放公平分配指标在一定程度上体现了公平理念但均有缺陷:

(1) 人均二氧化碳排放量作为较早出现的二氧化碳排放公平分配指标具有现实意义,但该指标是对当年排放情况的考虑,而缺少对历史责任的分析。从二氧化碳排放权的人际公平原则看,以人均二氧化碳排放量为主要指标的“紧缩与趋同”方法,对于发展中国家来说仍然是不公平的。

(2) 温室气体排放权(GDR)是由瑞典斯德哥尔摩环境研究所(SEI)提出,设计了以国内生产总值(GDP)和累积历史排放为核心指标的“责任—能力指数(RCI)”。RCI指数法通过累计二氧化碳排放量和达到世界收入水平线的人口比例等指标,试图融合发展中国家的发展需求和发达国家的能力要求。该方法也有其自身的局限性,主要问题集中于历史责任与未来要求的协同考虑和全球收入水平线等取值问题。

二、 二氧化碳排放空间研究假设与计算方法

二氧化碳排放空间是指在一定时限内为达到生态目标可排放的二氧化碳的总量,这一指标为全球二氧化碳排放量与生态容量之间的平衡设置了一个阈值。在人均累计二氧化碳排放量的指标基础上,人均二氧化碳排放空间可以作为重要指标对全球和各国的二氧化碳排放进行合理的分配,通过二氧化碳排放效率的指标来实施。本文选择在1990—2005年二氧化碳累计排放量均超过全球总排放量1%的主要国家进行分析。具体研究假设和计算方法如图2所示。

图2 3E模型指标选择及二氧化碳排放空间计算流程图

1. 研究时限

全球二氧化碳累计排放量统计和计算是以1990年和2050年为起点和终点的。1990年作为起点的选择依据是当年召开的第二次世界气候大会明确指出必须限制温室气体排放以遏制全球性气候恶化,《京都议定书》也以1990年作为排放总量的基准线。随着全球经济的不断发展,二氧化碳等温室气体的排放量还将不断升高,到2050年全球二氧化碳累计排放量将直接影响全球经济发展与气候变化的长期趋势。

2. 分配指标

本文以全球二氧化碳排放公平原则下的在研究时限内人均年二氧化碳排放量作为分配指标。以全球气候变化在“临界点”之内为目标,在全球二氧化碳排放总量确定的情况下,人类应该具有平等的发展权利和二氧化碳排放权利。1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量应该成为全球对二氧化碳累计排放量进行分配的重要指标。

3. 人口数据来源

未来人口估算依据联合国经济和社会事务部发布的《世界人口展望(2006年修订版)》[7]的人口数据,1990—2005年全球及各国人口数据为确定数据,2006—2050年人口数据均为基于历史趋势根据各国生育、死亡、移民速率进行推算的结果。在全球及各国进行二氧化碳排放空间分析过程中,全球及各国的人口和人均年二氧化碳排放量共同决定各国二氧化碳排放空间的分配。

三、 基于3E模型的主要国家二氧化碳排放空间实证分析

以到2050年不引发全球气候急剧变化的“临界点”为目标,以1990—2050年为期限,对全球及各国以人口数据为依据进行二氧化碳排放量的分配,减去1990—2005年已经排放的二氧化碳总量,即可计算出2006—2050年全球及各国二氧化碳排放空间和人均年二氧化碳排放量。

1. 基于生态规模的全球二氧化碳排放总量的预测

经过大量科学预测和分析,将全球温升控制在2℃、大气中温室气体浓度控制在450～550ppm作为全球应对气候变化的长期目标,经过计算,从1990年至2050年共有13530亿吨二氧化碳排放的累计排放量[8]。全球二氧化碳年排放量需要尽早得到较好地控制,有研究显示,若峰值出现在2020年以后,那么就必须采取更为激进的减排手段(甚至是排放的负增长),否则就无法在未来实现450ppm的排放路径[9-10]。

根据1990—2050年间全球总人年对全球二氧化碳累计排放总量进行国家间分配,可以得到表1中1990—2050年各国二氧化碳累计排放量。其中表1中所列出的各国1990—2005年二氧化碳排放量数据来自世界能源研究所[11],由此可以计算得出2006—2050年各国二氧化碳排放空间。

如表1所示,2006—2050年全球尚有9806.26 亿吨二氧化碳的排放空间,其中美国、俄罗斯、澳大利亚和加拿大等国在1990—2005年期间已经耗尽本国在1990—2050年期间的二氧

表1 1990—2050年全球及主要国家二氧化碳排放计算表

化碳排放空间,需要通过更加严厉的减排手段达到二氧化碳净排放为负值的要求。巴西、印度、中国、墨西哥等国由于1990—2005年的累计二氧化碳排放量比较小,所以还有比较充裕的二氧化碳排放空间。

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确定

根据本文对不引发全球气候变化“临界点”的分析,1990—2050年全球二氧化碳的累计排放总量约为13530亿吨,这期间全球总人年为4585.33 亿人年,全球二氧化碳累计排放量与全球总人年的比值即为全球人均年二氧化碳排放量。经计算1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量为2.95吨/人年。

(2) 2006—2050年各国排放空间的确定

按照1990—2050年期间全球及各国的人年统计,可以计算出在时限内全球及各国的二氧化碳排放量。由于1990—2005年全球二氧化碳的排放已经发生,因此可以查出全球及各国的事实排放量值;2006—2050年全球及各国可排放的二氧化碳的空间应该在1990—2050年各国二氧化碳排放空间中减去1990—2005年各国的事实排放量值。

(3) 人均年二氧化碳排放量的确定及分析

人均年二氧化碳排放量即为对应年限的累计二氧化碳排放量或者排放空间与统计人口与年限直接的比值,它代表了在一定时限内各国二氧化碳排放的权利,也体现了二氧化碳减排的难度。本文把1990—2050年分为两个时间段,分别是已经发生的1990—2005年和需要分析与计算的2006—2050年。经过对累计二氧化碳排放量和二氧化碳排放空间的计算,在各国历年人口数据统计的支撑下,可以计算出1990—2005年和2006—2050年的人均年二氧化碳排放量,如图3所示。

图3 主要国家人均年二氧化碳排放量比较

注:其他国家是指除1990—2005年二氧化碳累计排放量均超过全球总排放量1%的国家之外的各国。

从全球的角度来看,1990—2005年的人均年二氧化碳排放量略高于2006—2050年,相差1.24吨/人年。澳大利亚、加拿大和美国的1990—2005年的人均年二氧化碳排量超过15吨/人年,德国和俄罗斯超过10吨/人年,日本、韩国、英国、波兰、乌克兰等国也接近10吨/人年,这些国家在2006—2050年间的人均年二氧化碳排放量都非常有限。澳大利亚、加拿大、俄罗斯和美国均需要大幅下降人均年二氧化碳排放量才能满足已经透支的各国二氧化碳排放空间的要求。其中美国作为全球最发达的国家,在二氧化碳排放的问题上有着最重的责任,为达到美国的二氧化碳排放空间,美国需要大大降低人均年二氧化碳排放量,只有从19.55吨/人年降低到净吸收二氧化碳1.62吨/人年才能实现。这就要求发达国家不仅要做好本国的二氧化碳等温室气体的减排工作,也需要为其他国家的减排提供更多的技术和资金支持,才能实现本国的排放目标。在图3中,巴西、中国、印度、印度尼西亚等国的2006—2050年人均年二氧化碳排放量较1990—2005年还有提高,这说明在1990—2005年这些国家的二氧化碳排放量没有达到全球人均年二氧化碳排放水平,这些国家的发展还存在一定的排放空间。但需要看到,这些国家多为发展中国家,在发展过程中也要经历工业化和城市化的进程,二氧化碳排放量还将有比较大的提高。关注这些国家的二氧化碳排放水平,是控制全球气候变化的关键因素之一。

3. 基于效率考量的各国二氧化碳排放效率分析

以人均二氧化碳排放量和人均GDP为横轴和纵轴,以主要国家2006年的人均GDP和人均二氧化碳排放量做图,可以比较直观地分析主要国家二氧化碳排放效率,具体数值见图4。

图4 主要国家2006年人均GDP和人均二氧化碳排放量

图4中回归线显示了主要国家二氧化碳排放效率的平均值,位于回归线上方国家的二氧化碳排放效率高于平均水平,位于回归线下方国家的二氧化碳排放效率低于平均水平。从图4中数据分布情况可以看出,在主要国家中法国是二氧化碳排放效率最高的国家之一;英国、日本、德国及西班牙等发达国家用相对较少的二氧化碳排放达到了较高的经济发展水平;澳大利亚、加拿大及美国等属于处于高收入、高排放的二氧化碳排放效率较低的发达国家,需要在二氧化碳减排的相关领域作出更多贡献;印度、印度尼西亚、巴西等国家作为发展中国家经济水平尚较低,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对中国发展有着现实意义。作为发展中大国,随着中国经济增长,二氧化碳排放量的增速加快,2006年中国的二氧化碳排放效率已经低于主要国家平均水平。中国必须坚持科学发展观,在提高经济水平的同时重视二氧化碳排放的控制。走低碳发展道路、不断提高二氧化碳排放效率,将是中国发展的必然路径。

四、 结 语

本文通过建立生态—公平—效率模型对全球二氧化碳排放空间进行了分析。在生态总量控制的前提下,得出全球1990—2050年间二氧化碳累计排放量应控制在13530亿吨二氧化碳的范围内。按照公平分配的人均年二氧化碳排放量为分配指标,经计算1990—2050年全球人均年二氧化碳排放量为2.95吨/人年,除巴西、中国、印度、印度尼西亚等少数发展中国家外,大多数统计国家在1990—2005年间的人均年排放量均超出公平分配指标,即2006—2050年间需要更大的减排力度以达到排放空间的要求,其中美国、俄罗斯、澳大利亚、加拿大等发达国家已大幅超出公平分配指标,甚至已透支了到2050年的本国二氧化碳排放空间。按照实现效率的比较,以美国、加拿大和澳大利亚等国为代表的高排放发达国家必须尽早采取措施大幅提升二氧化碳排放效率,同时有责任和义务为发展中国家的温室气体减排在资金及技术等方面提供更多支持,以换得一定的二氧化碳排放空间。

中国作为全球二氧化碳排放第一大国和发展中国家,二氧化碳减排的压力也相当大。1990—2005年间人均年二氧化碳排放量为2.78吨/人年,略低于公平分配指标,2006—2050年间的人均年二氧化碳排放量为3.00吨/人年,参照我国2010年人均二氧化碳排放量已经超出5吨/人年的现状,需要继续提高二氧化碳排放效率来实现排放空间的控制目标。中国要实现低碳发展,尽管尚有相当的二氧化碳排放空间,但是在经济总量不断攀升的背景下,如何进一步提高二氧化碳排放效率仍是很大挑战。

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