在气候变化经济学和气候政策
(1)的文献综述基础上，剖析了经济学原理在全球气候变化研究中的应用。在总结西方流行的气候变化的经济影响评估、预测、分析方法和模型的前提下，回顾了不同空间和时间尺度上温室气体减排成本估算的方法和结果，特别分析和强调了气候变化不确定性的特点对经济模型和政策设计的影响，提供了有效的基于市场的政策选择。
论文关键词：气候变化经济学；气候变化的经济影响；温室气体减排成本
一、引言 政府间气候变化委员会(IPCC)第四次评估报告指出(2007a)，近百年来，全球表面的气温升高了0.74℃。如果在2000年到2030年间依然保持目前的能源消费结构，全球温室气体的排放将增加25—90％，预计未来20年间，气温将每10年增加0.2℃。
科学证据表明燃烧化石燃料排放的二氧化碳的累积以及人类活动排放的其他温室气体如甲烷和氧化亚氮等是导致气候变化的重要原因。气温升高可能导致极端气候事件(如热浪)发生的频率加大、风暴的密集度增加、大气降水模式的改变以及海平面上升等。
这些自然系统的变化反过来又会对生态系统的功能产生根本的影响，从而威胁生物的生存能力和人类财富的安全。 经济学家Williams Nordhaus1982发表了题为“How Fast Shall We Graze The Global Commons”的文章，开始应用经济学研究气候变化，从此气候变化经济学就将焦点落在分析气候变化的影响和提供积极的针对面临的气候问题的政策分析。
虽然和环境经济学的其他领域有重叠，但气候变化经济学更多的是利用气候变化的鲜明特点，即温室气体影响的长期性、气候问题产生和影响范围的全球化、政策的效益和成本的不平衡的分布等，来理解气候变化问题的多个侧面。通过模拟经济发展和温室气体排放增长的趋势，检验和分析技术选择对气候变化进程和减排成本的影响，选择控制气候变化的具体措施(如碳税和碳交易等)。
气候变化经济学已经建立了其研究领域和基础要素，并在经济学界达成了共识。1997年，美国2500名经济学家，包括9位诺贝尔经济学奖得主共同发表了一项声明，指出最有效的减缓气候变化的方法是通过基于市场的政策。
他们认为如果没有控制措施，温室气体继续排放将导致世界随着气候系统的变化经历根本性的变革。他们相信经济学家和决策者能够利用大量的证据和量化的风险评估提供的信息来帮助形成应对气候变化的措施。
二、气候变化的损失和减缓的效益 气候变化可能导致一系列的后果，如平均气温升高、极端天气现象频率发生、降水模式的变化、海平面上升和生态系统的改变等，这些生物物理系统要素的变化将对人类的福利产生不同程度的影响。经济学家通常将气候变化对人类福利的影响分为两类：市场和非市场的损失。
市场的损失(market damages)来源于气候变化导致的市场产品的价格波动和数量的变化给福利带来的影响，主要是因为生产量的变化受气候变化要素的约束。研究者通常应用气候依赖型的生产函数来模拟气候变化的福利影响。
例如，小麦的产量是气候要素气温和降水的函数，因此可以直接估算由于气候要素变化导致的小麦产量的变化。生产函数法还被用在森林、能源服务、水资源利用以及海平面上升导致的洪水等产生的经济损失。
有学者认为生产函数法忽视了产品之间替代的可能性。于是享乐价格法(hedonic approach)则成为估算气候变化损失的另一选择。
例如Mendelsohn et al.(19
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4)将享乐价格法应用到农业，基于选择最大化地租的假设，利用跨部门的数据检验自然、物理和气候变量对土地价格的影响。 非市场的损失(no—market damages)包括由于不利的气候变化导致的直接效用的损失、损失的生态系统的服务以及生物多样性减少导致的福利的减少。
这些损失的价值不能够在市场上直接观察到。例如，生物多样性的损失没有和价格的变化有任何明显的直接联系，也观测不到需求的变化。
条件价值评估法(Contingent Valuation Method)是最有争议也是最为广泛被采用的评估非市场损失的方法。Berk and Fovell(19
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8)利用支付意愿法研究了美国加州不同地域的公众为阻止当地的气候变化每月愿意支付的价格。结果表明冬季人们为阻止当地气候变得暖湿／暖干的支付意愿分别是每月9.74和16.70美元，而为阻止气候变得冷湿／冷干的支付愿意分别是每月11.10和18.18美元。
评估气候变化的经济影响，更多的研究利用包括市场和非市场部门的经济模型，估算全球或是区域气候变化的经济损失。总体上，基于模型的实证性研究报告了三种不同的气候变化经济影响的评估和结果。
第一种是计算在特定的全球平均气温升高的情况下，气候变化的影响占GDP的百分比。Mendelsohn et al.(200
3)估算了气候变化对农业、林业、水、能源和海岸地带五个市场部门的影响，结果表明全球气候变化的影响非常的小。如果气温比工业化前升高4℃或是以上，在此情况下气候变化对上述五个部门的影响都是正的。
Tol(200
2)的估算包括市场(农业、林业、水、能源、海岸地带)和非市场的部门(生态系统以及疾病造成的健康影响)，结果发现如果气温比工业化前升高0.5℃时，气候变化带来的效益占全球GDP的2.5％。如果全球气温升高2-2.5℃，气候变化的损失占全球GDP的0.5-2％。
Dordhaus(2000)除了考虑更多的市场部门、与气候相关的疾病、污染造成的死亡以及生态系统外，其模型还包括了气候变化导致的灾害的经济损失。 第二种研究气候变化的经济影响则是按照特定的排放情景，在特定的经济发展、技术变化和适应能力的假设前提下，经济影响被按照时间的发展综合，然后被贴现到现在的值。
一些估算是在全球的尺度上进行的，有些估算是综合一系列地区或是当地的影响以得到全球的总和。Stern(200
6)应用综合评估模型，设计了基准和高气候变化的不同情景。模型估算的结果表明，在“照常营业”(business—as—usual)的情景下，即如果我们现在不采取措施或是行动的话，气候变化对市场部门的影响加上灾害的风险损失，每年至少占全球GDP的5％；如果将市场部门、灾害的风险和非市场的损失都计算在内的话，气候变化影响的损失估计每年占全球GDP的20％或是更多，而且损失将一直持续。
Jorgenson et al.(200
4)应用一般均衡模型(cGE)估算气候变化对美国投资、资本的存量、劳动力和消费的影响。结果显示，如果温室气体排放导致气温升高3℃，在最佳的适应状态和潜在的危害较低的情况下，气候变化的净收益为GDP的1％；如果很少采用适应气候变化的措施，损失为GDP的3％。
不管是哪种情景，70-80％的气候变化影响是由农业产品的价格变化引起的，少部分是由能源价格和死亡率的变化导致的。 第三种气候变化影响研究的是估算社会碳成本(Social Cost of Carbon，SCC)。
在任何时间段或是任何时间内，SCC是每增加一个单位的碳排放(CO
2)造成的以经济价值来估算的额外(边际)影响或是损害，也可以理解为每减少一个单位的碳排放的边际效益。SCC的计算尽可能将每一吨额外保存在大气中的CO2的边际影响加起来，此过程需要一个温室气体在大气中停留的时间模型和将经济价值贴现到排放年限的方法。
2005年社会碳成本的平均估算值为每吨碳(tC)43美元(即每吨二氧化碳12美元)，但该平均值的变化范围很大，如在100个估算中，每吨碳从10美元(每吨二氧化碳3美元)到高达每吨碳350美元(每吨二氧化碳95美元)(IPCC，2007c)。社会碳成本大幅度的变化在很大程度上是由于估算的假设上存在的差异造成的，如气候敏感性、响应时间滞后、风险和公平的处理方式、经济的和非经济的影响、是否包含潜在灾难损失和贴现率选择等。
三、温室气体减排成本的估算 美国国家环保局的研究(US EPA，200
6)分析了全球和不同地区以及不同部门的非二氧化碳温室气体的减排成本，指出如果减排成本是$10／tCO2eq，2020年全总的非二氧化碳的减排潜力大于2000MtCO2eq(二氧化碳当量)；如果减排成本为$20／tCO2eq，则减排潜力为2，185MtCO2eq。由于二氧化碳是最大的温室气体来源，而且其在大气中的累积对气候系统产生巨大的影响，目前国内外主要的研究大都集中讨论二氧化碳的减排成本。
1、减排成本估算的方法和模型 二氧化碳的减排成本取决于多种边际替代的可能性，例如不同燃料的替代以及替代能源密集型产品的能力等。替代的潜力越大，则满足特定的减排目标的成本也就越低。
研究者主要应用的模型采用两种不同的方法来评估可替代性的选择和减排成本：“自上而下”和“自下而上”的模型。 “自下而上”的能源技术模型，提供了非常详细的有关具体的能源过程或是产品的技术信息。
模型趋于集中在一个部门或是一组部门，对于一般能源替代的能力提供较少的信息，也不能反映能源密集型产品价格的变化对这些产品的中期和最终需求的影响。自下而上的研究一般是针对行业的研究，所以将宏观经济视为不变。
比较常用的模型有斯德哥尔摩环境研究所开发的LEAP，日本环境研究所的AIM／Enduse以及在国际能源署框架的MARKAL模型等。许多研究机构都根据研究需要和解决的问题开发不同的模型。
“自上而下”的研究是从整体经济的角度评估减排成本的经济模型，包括“可计算一般均衡”(computable general equilibrium，CGE)模型。这些模型的优势在于能够追踪燃料的价格、生产方式以及消费者选择之间的关系。
然而，这类模型包涵了较少的具体的能源过程或是产品的信息，能源之间的替代通过平稳的生产函数来体现，而不是详细的可选择的不连续过程。自上而下的研究是从整体经济的角度评估减排成本，使用全球一致的框架和有关减排的综合信息，并抓住宏观经济反馈和市场反馈。
自上而下的结果很大程度上依赖于模型建造的假设。Repetto & Duncan(19
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7)的综合分析发现，广泛应用的估算气候变化减排成本的模型，都包括了以下主要假设：低碳或是无碳技术的可得性以及成本，经济对于价格变化反应的有效性，能源和能源产品可替代性程度，达到具体的二氧化碳减排目标需要的年限。是否减少二氧化碳排放就可以避免一些气候变化的经济成本，是否减少化石燃料的燃烧就可以避免其他的空气污染的损害，碳税税收如何在一个经济体内循环等。
如果假设条件不同，得出的减排成本的差异是比较大的。 综合评估模型(Integrated Assessment Models，IAM)模拟人类活动导致的气候变化的过程，从温室气体的排放到气候变化的社会经济影响进行综合的分析。
这类模型将温室气体排放、温室气体在大气中的集中程度、气温、降水等要素联系起来，同时还考虑这些要素的变化如何反馈到生产和效用系统。综合模型也多为优化模型，以解决随着时间的变化如何将减排的利益最大化。
综合模型利用气候变化经济分析的方法，比较减缓温室气体排放的政策成本和消除或是减弱气候变化的效益。这类模型如麻省理工学院的IGMS模型和Stern报告中应用的PAGE2002等。
2、减排成本的实证研究 IPCC(2007c)第四次评估报告指出，实现中期减排(2030年)，全球将温室气体稳定在445和710ppm CO2-eq之间的宏观经济成本处于全球GDP降低3％和GDP增长0.6％这一范围内。实现长期减排目标(2050年)，大气中温室气体稳定在710和445ppm CO2-eq之间，全球平均的宏观经济成本是GDP增加1％到GDP损失5.5％。
大多数研究的结论是随着温室气体稳定目标的严格，减排成本加大。模拟也表明，假设排放交易体系下的碳税收入或拍卖许可证的收入用于促进低碳技术或现有税制的改革，将会大幅度降低减排成本。
全球减排二氧化碳的宏观经济成本的估算主要是利用自上而下的模型，模型的总体假设是在全球排放交易的前提下，寻找全球最低的减排成本。 区域减排成本在很大程度上取决于假设的温室气体的稳定水平和基准情景。
对于相同地区减排成本的估算，由于采用了不同的模型和假设，最后得出的结果也有很大的差异。虽然计算结果在具体的数据上有所不同，但是模型所解释的总体特征还是具有一致性。
Chen(200
4)利用中国的MARKAL—MACRO模型，预测中国2050年的一次能源的消费为4818Mtee，碳的排放量为2395MTC，从2000到2050年之间，中国单位GDP的碳强度将平均每年降低3％。在此情景下，如果CO2的减排幅度为基准水平的5-45％，估算的碳的边际减排成本在12美元／吨碳到216美元／吨碳，减排的经济成本相当于在基准基础上损失0.1％到2.54％的GDP。
王灿等(200
5)采用综合描述中国经济、能源、环境系统的动态CGE模型，分析了2010年实施碳税政策的减排情景。结果发现，在基准排放水平下CO2减排率为0-40％时，GDP损失率在0-3.9％之间，减排边际社会成本是边际技术成本的2倍左右。
当在基准排放水平下CO2削减10％时，碳排放的边际成本约99元／吨，GDP仅下降0.1％左右，如果减排率上升到30％时，碳排放的边际成本约475元／吨，GDP将下降1％左右。 英国公共政策研究所(Lockwood et al.，200
7)报告了一项基于不同模型对于英国减排成本的估算。其中，Anderson的自下而上的模型结果表明，在2050年，如果减排目标是在1990水平上减排80％，在基准没有控制飞行的排放的情境下，减排的成本为GDP的2.49％；如果控制飞行的排放，减排成本是GDP的1.06％；在能效提高的情景下，减排成本为GDP的0.76％；而如果有新核能的投入，则减排成本为GDP的0.94％。
MARKAL—MACRO模型的结果显示，在2050年，基准的情景下减排成本为GDP的2.81％；加速技术革新的减排成本为GDP的2.58％；高燃料价格的情景下，减排成本为GDP的2.64％；而能源效率加速提高的减排成本为GDP的2.04％。不管哪类模型，结果均显示提高能源效率是降低减排成本的关键因素。
这两个模型的结果也被用在英国能源白皮书中，强调提高能源效率是英国的能源政策的优先考虑。 研究还发现估算CO2的减排成本，基于不同的理论和方法的变量是关键的要素，例如贴现率的选择、市场有效性的假设、外部性的处理、价值评估的问题和技术、气候变化相关的政策的影响、交易成本等，这些经济要素的不同都会导致估算成本的差异。
3、技术变化与减排成本 气候是由存储在大气中的温室气体决定的。有些温室气体在大气中能够存在上百年，使得气候变化成为一个长期性的问题，因此技术条件的假设对于减排成本的估算就非常的重要。
温室气体的减排成本和技术变化的速率、技术替代以及新技术的应用是直接相关的。和没有考虑技术进步的模型比较，将技术变化包括在模型中估算出来的温室气体减排成本明显的减低(IPCC，2007c)。
这些成本下降的幅度关键取决于减缓气候变化的技术研发支出的回报率、行业和地区之间的溢出效应、其它研发的推广以及边干边学的模式和学习的速度等。 目前应用的技术进步模型已经有了极为显著的改进，超越了早期的传统模型中将技术看作是外部变化因子的模式。
最近的几个模型允许技术进步的速率或是方向对内在的政策干预做出反应。一些模型(如Popp，2004；Nordhaus，200
2)则集中在研究和开发基础上的技术变化，结合政策干预、激励研发的政策以及知识的进步。其他的模型则强调基于学和做的技术变化，考虑累积的产出是和学习相关的，随着产出的不断累积而降低生产成本。
相对于那些将技术认为是外部因素的模型，政策介入所产生的技术变化的模型能以比较低的减排成本达到规定的减排目标。
四、气候变化经济学与不确定性 气候变化最大的特点是不确定性，在科学上和经济学上均具有不确定性。科学上的不确定性表现在我们还缺乏对一些科学问题的认识，例如排放的温室气体在大气中积累的量，温室气体集中程度的改变对全球气候的影响，气候变化在全球范围内分布以及出现的速度，区域气候变化对海平面、农业、林业、渔业、水资源、疾病和自然系统的影响等。
经济上的不确定性表现为我们不确定世界人口和经济的增长速度，人类活动的能源强度和土地强度，控制温室气体排放或是鼓励技术发展政策对温室气体在大气中累积的影响以及政策的成本等。
1、不确定性与气候政策的选择 不确定性分析的目的一是辨别出一系列可管理的变量，二是估计每一个重要的参数可能的分布，三是估计参数的不确定性对所解决的重要问题的影响。一些成熟的数学模型已经被学者用来分析和成本效益相关的不确定性，如一些学者采用Monte Carlo模拟分析减排模型输出的不确定性，决定那些缺乏知识的随机的参数或是误差如何影响被模拟的系统的敏感性和可信度。
此方法提供了给定政策的一系列结果或是一系列的优化政策。王灿等(200
6)利用Monte Carlo模型对CGE的二氧化碳减排模型的不确定性进行了分析，他们对CGE模型的50个自由参数进行随机采样，考察模型输出的不确定性。敏感性分析也被用来确定减排成本评估中对估算结果产生重要影响的因素。
还有一些研究者利用其他的模型来处理不确定性。例如Nordhaus(200
7)利用综合的气候-经济模型DICE同时分析不确定性。
2、不确定性与贴现率的选择 温室气体在大气中的存在要持续一个世纪或是更长的时间，因此减缓气候变化的效益必须在不同的时间尺度上被度量，这样就提出了贴现率在气候变化研究中的重要作用。通常讨论两种贴现的方法，但这两种方法均存在明显的不确定性。
一种是应用社会时间偏好率，即纯粹的时间偏好率和福利的增长率之和。另外的方法考虑市场的投资回报率，使项目的投资能够得到这种回报。
也有专家指出，应该选择比预期价值低的贴现率，以反映贴现的要素以及贴现率和贴现的时间间隔之间的关系。针对减缓气候变化的行动，一个国家必须将其决策建立在让贴现率能够反映资本的机会成本的基础上。
发达国家一般采用4-6％的贴现率是合理的(这个贴现水平被欧盟国家用来评价公共部门的项目)，而发展中国家的贴现率可能会高达10-12％(IPCC，200
1)。在Stern的报告中，基于对气候变化公平性的强调，选择了近似于零的0.1％的贴现率，致使其气候变化影响的估算受到了经济学界的批评。Nordhaus(200
7)用相似的方法和3％的贴现率重新模拟Stern的估算，发现气候变化的经济影响远远低于Stern的结果。
3、不确定性与减缓气候变化的行动 除了对减缓气候变化的成本估算有影响，不确定性同时也提出了非常重要的问题：是否应该现在就采取行动减缓气候变化?现在行动应该投入多少?还是等待至少是一些不确定性得到解决?经济学原理建议，在缺乏固定的成本和不可逆转性的情况下，社会现在就应该采取减缓气候变化的行动，温室气体的减排量应该是在预期的边际成本和边际效益相等的那个点。然而，无论是在成本侧的低碳技术的投资还是在效益侧的温室气体排放的累计，气候变化和固定成本和不可逆的决策存在着固有的联系。
这些特征导致或是采取更为积极的行动来减缓气候变化或是没有行动，分别取决于各自沉没成本的大小。实证性的分析和数学模型建议现在就应该开始采取措施减缓温室气体的排放，以获得显著的环境效益。
Stern的研究报告(200
6)显示，如果现在采取行动控制温室气体的排放，气候变化的损失会控制在每年损失全球1％的GDP。所以他呼吁世界应该立即行动，大幅度的削减温室气体的排放，以避免气候变化带来的严重损失。
五、结语 气候变化经济学创造了一系列新的方法评估环境效益，在各种市场扭曲或是市场不完善的情况下确定成本，在不确定下做出政策选择，而且允许在政策上反映灵活性。虽然不确定性仍然存在，但气候变化经济学对气候和能源政策的选择产生了重要的影响，特别是实证性的研究对于一些主要变量提供的信息对于指导决策是非常有价值的，也使得许多政策能够在实践上保持有效性。
针对理论和实践上依然没有得到解决的问题，今后的研究还需要在不断改进模型的基础上，加强排放政策和技术政策的综合研究。 根据国际能源署(IEA，200
7)的预测，到2030年全球温室气体排放将比现在增加57％。从2003年到2030年全球在能源设施方面要投入160万亿美元的资金。
经济学家如何很好地回答有关气候变化尚未解决的问题和不断出现的新问题，为气候变化政策和技术选择提供决策支持，将会对减缓气候变化的进程和投资的后果产生深刻的影响。
