全球2℃温升目标下各国碳配额的不确定性分析

王利宁　陈文颖

摘要

鉴于全球温升目标到各国减排承诺转换过程中面临的各种不确定性，本文以IPCC第五次评估报告中2℃温升目标对应的排放空间为基础，探讨了不同排放路径、基准情景、分配方案及方案关键参数的选择对各国碳配额的影响。研究得出：较发展中国家，分配方案的不同会给发达国家碳配额带来更大不确定性，且当前排放水平与全球平均值差异越大的国家，不确定性越大；分配方案中关键参数的不同也会对结果有一定影响，如趋同类方案中的趋同时间、历史责任方案的累积起始年和逐步参与方案的参与阈值等，且累计起始年越早、参与阈值越高对发展中国家越为有利；全球允许碳排放空间对各国碳配额有较大影响，发达国家的碳配额（多方案的均值）呈现随全球排放空间增大，增幅更大的特征，而发展中国家的此变化趋势则相反；除部分有参与阈值的方案外，基准情景引起的不确定性相对较小。尽管存在各种不确定性，但可以确定的是在全球2℃温升目标下，各国未来的碳配额是非常有限的，我国也不例外，故我们应着眼未来、长远规划，同时当前应做好低碳能源布局，为应对气候变化夯实基础。

关键词气候变化；分配方案；不确定性；温升目标；IPCC第五次评估报告

中图分类号D820；X24文献标识码A文章编号1002-2104（2015）06-0030-07doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.06.006

全球气候变化是人类面临的最大危险[1-2]，日益加速的气候变化已带来严重灾难性影响。为应对气候变化，各国政府或国际组织积极行动，如《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的签订，以及坎昆会议、德班会议、多哈会议和华沙会议的召开等，无一不为全球合作减排而努力。但每次大会的结果总不尽人意，其核心原因就是各国对如何分配有限的碳排放空间或各国未来获得多大的碳配额难以达成一致意见。而未来各国碳分配额的确定是具有较大不确定性的。因为从全球温升目标到各国具体减排目标，需经过关键两步：温升目标转换为全球排放空间；全球排放空间依据分配方案落实为各国具体减排目标。而这两步包含着科学上的不确定性和价值取向上的差异[3-4]。具体而言，此类不确定性包括未来全球减排路径的不确定性、分配准则的多样性、分配方案参数选取的人为性以及未来全球人口、经济和基准排放的难以预知性等。已有研究对各国碳配额不确定性的分析或是基于已发表文献的成果汇总后作出比较[5-8]；或基于统一的基准情景和排放路径测算不同分配方案下各国的碳分配额[9-11]。如Den Elzen等[6]汇总了19种不同文献的研究成果，给出了各国或区域在2020年时的碳配额值；Pan等[10]基于碳排放权分配平台计算了不同分配方案下未来各国的碳配额和减排成本；Hhne等[7]则对40种不同的研究成果进行了汇总，但由于各研究所用数据不统一，如全球碳排放限额、区域定义、时间尺度、温室气体种类等的差异，其对各研究的结果进行调整后做出比较。不难发现，此类文献主要侧重于测算各区域未来碳配额的大小，而未深入探讨引起碳分配额不确定性的因素以及量化此不确定性。

为对影响各国碳分配额的不确定性因素给出一个系统和定量的描述，本文将以IPCC第五次评估报告中2℃温升目标对应的排放空间为基础，分析不同典型碳排放权分配方案、全球排放路径、基准情景及方案关键参数的选择对各国碳配额的影响，与已有研究的区别在于：探讨不同分配方案尤其是方案中关键参数的变化对各国配额的影响，方案和参数的选择体现了气候变化领域公平原则的多样性；研究多基准情景下各国分配额的变化，其中本文中各国或区域的基准情景通过综合评价模型构建；基于IPCC第五次评估报告，分析全球排放空间的不确定性对各国碳配额的影响；对不同因素引起的不确定性进行了量化比较，通过比较和分析不同因素引起分配额变化的大小，最后给出可能减少不确定性的建议。

1典型碳排放权分配方案

截止到目前，各国学者和机构基于不同视角和出发点提出了一系列分配方案[5-14]，表1对其中的代表性方案给出了简单描述。为分析方案中参数选取对分配结果的影响，部分方案的关键参数选取了不同值，如AP3000表示支付能力方案的参与阈值为3 000美元 （2005年不变价）；CC2050表示紧缩趋同方案的趋同截止年为2050年，各方案的详细说明见表1第四列的补充说明。另文中各分配方案的分配起始年均为2011年。

分配方案需要的数据包括：人口、GDP、基准排放和全球排放路径。其中化石燃料的历史CO2排放、GDP和人口数据分别来自世界资源研究所的气候分析指标工具[15]、世界银行[16]和联合国世界人口展望[17]。而未来基准情景和全球排放路径有较大不确定性，故下面着重阐述。

2基准情景及全球排放路径

2.1基准情景

本文共构建了4种具有不同社会经济发展特征的基准情景，其中未来人口依据联合国人口展望（2012）设定了高、中和低速增长的三种发展模式[17]；GDP基于ROSE项目设定了未来各国经济差距加大或趋同两种发展模式[18]；而基准排放是基于选取的人口和GDP，通过综合评价模型—全球改变评价模型（GCAMChina）模型模拟而得。GCAM是由联合全球变化研究所（Joint Global Change Research Institute） 发展的，广泛用于能源模型论坛（EMF）和气候变化评估报告（IPCC）中。模型包含具体的经济假设、能源系统、农业和土地系统、气候系统和求解算法[19-20]。

本文构建的四种基准情景分别为：BMPMC、BLPMC、BHPMC和BMPMD，分别代表中等人口增长中等经济增速且各国经济趋同、低速人口增长中等经济增速各国经济趋同、高速人口增长中等经济增速各国经济趋同和中速人口增长中等经济增速各国经济差距加大。图1为四种基准情景下附件I和非附件I国家整体的基准排放。显然，基准排放受经济发展和人口变化水平的影响。由图可见非附件I国家的基准排放将快速增长，尤其是在高人口情境下；而附件I国家整体的基准排放则相对稳定。

2.2全球排放路径

全球排放路径是基于全球总碳排放空间构建的。IPCC第五次评估报告第三工作组的政策建议[21]中给出了几种不同可能性下限制本世纪末全球地表温升相对于工业化前不超过2℃的二氧化碳排放总量（见表2）。这里假设从当前到本世纪末土地利用相关的CO2排放量为0。图2中全球排放路径P66、P50和P33分别对应表中可能（66%-100%）、或许可能（50%-100%）和多半不可能（0-50%）下使得2100年全球地表面温升控制在2℃以内，且相应的2011-2100年累计总量分别取为1 180，1 550和2 100 Gt CO2。

3结果分析

3.1不同分配方案下的碳配额

图3为以BMPMC为基准情景，P50为全球排放路径，部分分配方案下各区域2011-2100年间的累计分配额。不难发现，各区域在不同分配方案下的结果相差较大。但整体来看，基于历史责任原则的方案对发展中国家更为有利，如人均历史累计相等方案（ECPC）、类巴西提案（SBP）和两个趋同（C2C）等；那些基于人均排放相等原则的方案（EPC），则对目前人均排放较低的国家更为有利；而考虑排放现状（GF）和排放强度原则（EIC）的方案则对发达国家有利。表3为不同分配方案下各区域2011-2100年累计分配额的平均值、标准差、标准差与平均值之比、最大值和最小值。较发展中国家而言，分配方案的不同会给发达国家带来更大的不确定性，表现为发达国家分配额的标准差接近甚至大于平均值水平，如美国的累计分配额的标准差为平均值的2倍之多。而发展中国家在不同分配方案下分配额的不确定性相对较小，如中国累计分配额的标准差不到平均值的1/5。同样，从配额的分布广度（最大与最小值之差）和平均值的比值可看出，发达国家的配额分布更广，而发展中国家的配额分布相对较窄。

各区域配额的不确定性除因不同分配方案本身的差别（主要指基于的公平性原则）外，同一种分配方案，不同关键参数也会对分配结果有较大影响。下面以几种不同类型的分配方案为例，分析关键参数选取对分配结果的影响。

第一类为趋同类方案，包括紧缩趋同（CC）、共同但有区别的趋同（CDC）和强度趋同（EIC）等。此类方案中的关键参数之一为趋同截至年或趋同时间跨度。本文分配起始年均为2010年，则分配截至年越往后，意味着趋同时间跨度就越长。由图4（a）可见，对于人口趋同类方案，如紧缩趋同（CC）和共同但有区别的趋同方案（CDC），非附件I国家的分配额会随着时间跨度的延长而变小。如在紧缩趋同方案中，非附件I国家的累计排放额（2011-2100年间）由CC2050方案的1115 Gt减少到CC2100方案下的985 Gt；而附件I国家的配额则相应会增大。对于排放强度类趋同方案（EIC），随着时间跨度的延长，非附件I国家则能获得更大的分配额。

第二类为基于历史责任原则的方案，此类方案的关键参数为历史责任累计起始年。由图4（b）可见，选择不同历史责任累计起始年，配额结果也完全不同，且累计排放起始年越往前，附件I国家的累计分配额就越小，而非附件I国家则越大。如在历史累积人均相等的方案下（ECPC），当历史累计起始年由1990年往前到1850年时，非附件I国家整体的分配额将增长34%；而附件I国家的分配额则由正变负，且下降5倍之多。

第三类为逐步参与方案或有参与阈值的方案，包括按能力支付（AP）和祖父原则（GF）等。由图4（c）可见，随着参与阈值的提高，如按能力支付方案（AP）中的阈值由3 000提高到5 000$时，非附件I整体的分配额将增加186 Gt。当祖父原则（GF）的参与阈值（人均GDP）由0上升到5 000$时，非附件I国家2011-2100年的累积配额将由839增长到1 213 Gt。这说明，逐步参与类分配方案中参与阈值的设定会对分配结果带来很大的不确定性。实际上，若把参与阈值设置过低，则体现不出共同但有区别的责任和能力原则；而把阈值设置过高，则发达国家会承担较大的减排压力。故对于此类方案，最终参与阈值的确定要充分体现公平性与可行性。

3.2不同全球路径下的碳配额

图5为以BMPMC为基准情景，在三种不同全球排放路径下各区域在多分配方案下2011-2100年间的累计分配额。由图可见，全球约束总量对各区域分配额有较大影响。以平均值为例，当2011-2100年间的全球约束总量从1 180（P66）增长到1 550（P50），再到2 100 GtCO2 （P33）时，各区域的分配额也相应增长。如中国在2011-2100年间累计分配额的平均值在全球排放路径P66下时，仅为250.7 Gt，但在P33时增长到427.5 Gt。但各区域的分配额会随着全球约束总量的增长成比例增长吗？表4给出了答案。当全球约束总量从P66变化到P50和P33时，全球排放空间分别增长了31%和76%时，但发展中国家的增长率会低于全球平均值，而发达国家的增长率则超过了全球平均值。如印度累计配额的平均值仅增加了27%和63%，而美国则增加了101%和238%。

3.3不同基准情景下的碳配额

表5为以P50为全球排放路径，四种不同基准情景下2011-2100年间多方案的累计配额的平均值。与全球排放路径对配额的影响比较而言，基准情景对配额的影响要小。但对于逐步参与类的方案，也即有参与阈值的分配方案而言，其分配结果受基准情景的影响较大。以中国为例，按能力支付（AP5000），共同但有区别的方案（CDC）和温室气体发展权（GDR）等方案测算的四种基准情景下累计配额的标准差和平均值之比超过了10%。

3.4中国在2020和2030年的碳配额

根据2014年11月中美联合发布的《中美气候变化联合声明》，我国承诺在2030年左右实现碳排放达峰。以BMPMC为基准情景，P50为全球排放路径，通过汇总本文选取方案的碳排放权分配结果，得出：2020年，我国碳配额在各方配方案下的均值约为10 Gt，配额区间为7到14 Gt，而到2030年，均值略有下降，为9 Gt，但配额范围扩大到5到14.8 Gt。不过本文计算中只考虑了化石燃料相关的CO2排放，若考虑其他温室气体排放，2030年的配额区间将低于5到14.8 Gt。这表明中国未来排放空间有限，减排压力较大。整体上看，配额区间的上限值对应于考虑历史责任和按能力支付原则的方案，而传统意义上的按人均趋同和等人均方案则对我国不利，因为当前我国人均排放已经高于世界平均水平。故在未来全球性的气候谈判中，中国应坚持按历史责任和按能力支付原则设计的分担方案。