为什么要实现“碳达峰、碳中和”？

研究背景

对二氧化碳(CO2)排放造成的全球经济破坏的估算可以为气候政策提供极为重要的参考信息。碳的社会成本(SCC)是通过表征当今额外的二氧化碳排放如何通过改变气候影响未来的经济成果来对破坏进行量化的。之前的估算表明，由变暖驱动的能源支出大幅增加可能会主导SCC，但它们依赖于空间粗糙的模型，与很多参考数据没有紧密联系。

研究问题

本文的结果基于一个整合了全球数据、计量经济学和气候科学的架构，以估计全球局部破坏。值得注意的是，本文预计，由于全球变暖，热带新兴经济体的用电量将大幅增加，所以需要增加关键的基础设施规划。然而，较冷国家的供暖减少在全球范围内抵消了这一增长。本文估计，2099年全球平均地表温度每升高1摄氏度，全球年用电量将增加约4.5埃焦耳(占当前全球消费量的7%)，而其他燃料的直接消耗量每升高1摄氏度，将下降约11.3埃焦耳(占当前全球消费量的7%)。本文对净存储的发现与之前的研究相矛盾，因为全球数据表明，在 21 世纪的大部分时间里，许多人口仍将非常贫困，无法大幅增加能源消耗来应对变暖。重要的是，如果给予较贫困人口更大的权重，破坏估计会有较大的不同。

图文解析

▲图1|估计的温度对能源消耗的影响受收入和气候的影响。

要点：

● 根据经验，本文发现人均收入是人口终端能源消耗如何对温度做出反应的关键决定因素。电-温度响应（图1a) 呈 U 形（即随冷热温度升高而增加），但仅在全球收入分布的第7个十分位数或更高（年人均收入 ≥ 11,258 美元，2019 年购买力平价 (PPP)），而其他燃料-温度响应在第三个十分位数（年人均收入 ≥ 2,849 美元，2019 年购买力平价）中呈 L 形（即随着低温而增加）。与使用其他燃料（例如天然气、石油和煤）加热相比，这些不同的反应可能反映了人类使用电力进行冷却和加热的能源利用方式。

● 先前的研究记录了顶部十分位数中类似的U形电-温度响应，但本文的数据表明，这种响应无法推广到其他的收入水平地区，也无法证明大量其它的燃料-温度响应，因为其中占主导地位的是寒冷季节的数据（图1b )。这些发现证明了经济发展是如何影响全球宏观经济范围内的能源-温度响应。

● 本文凭经验数据研究了收入和长期气候如何持续并共同影响能量-温度响应，从而同时考虑经济发展和气候的影响（图1c）。本文的发现表明，以收入水平为变量，人们会在炎热和寒冷时期改变能源消耗的方式来适应他们的长期气候。

▲图2|预计气候变化对21世纪能源消费的影响。

要点：

● 在高排放情况下，本文预计到本世纪末，由于气候变化，世界大多数地区将增加年人均净用电量，并且减少其他燃料的消耗(图2a)。

● 本文预计世界范围内其他燃料的消费量将下降，这与这些燃料在更广泛的收入范围内用于取暖的情况一致。要了解这些影响的规模，可以将它们与当前的能源消耗水平进行比较（图2b）。在当今许多富裕国家，预计本世纪末的影响相对于当前的消费而言是温和的，相比之下，在许多最贫穷和/或人口最多的国家，气候变化带来的额外消费预计相对于当前消费而言相当可观。这是由于均匀的高温和非常低的当前能源使用水平所决定的。

▲图3|气候变化对能源消耗的影响带来的经济成本。

要点：

● 本文预计本世纪末的变暖将导致世界大部分地区的净能源支出下降，尽管有许多热带和亚热带中等收入地区的净增长，例如印度、印度尼西亚和墨西哥的部分地区（图3a）。之所以出现这种模式，是因为目前的低收入国家到本世纪末可能会富裕到可以在寒冷的日子消耗其他燃料，但又不足以在炎热的日子消耗电力；因此，他们从变暖中节省了能源，因为它降低了其他燃料成本。

● 综合全球成本，本文预计到本世纪末气候变化将带来适度的净节省，分别节省 0.17%（RCP 8.5）和 0.08%（RCP 4.5）的世界 GDP（2099 年）（图3b）。

▲图4|碳在全球能源消费中的社会成本。

要点：

● 由于二氧化碳长期存在于大气中，美国国家科学院建议计算2300年前的SCC值。为此，本文将的经验推导出的损伤函数与有限幅度脉冲响应(FIRE)气候模式相结合，以预测到2300年ΔGMST全球气象温度对边际1GtC的二氧化碳排放的响应分布。如今排放的二氧化碳脉冲非线性地扰动了大气中二氧化碳浓度的未来轨迹，受到大气中二氧化碳在海洋和生物圈中储存和释放的半衰期的影响(图4a，b)。这会导致未来的ΔGMST偏离基线情景，进而在未来几年造成一连串的经济破坏(图4C，d)。

结语

本文论证了在DSCIM中结合全球数据、计量经济学、详细气候模型和现代计算来估算能源支出的部分SCC的可行性。尽管与之前的估计相比，实施这种方法大大降低了部分SCC的能源支出，但这并不一定适用于所有国家的经济部门。尽管只关注富裕地区的数据可能会导致对某些气候变化破坏(例如能源支出)的过量估计，但同样有限的数据焦点已被证明目前部分政策严重低估了其他领域(例如人类健康)的破坏。由不同经济部门的许多部分SCC组成的总SCC可以用来确定全球变暖对全球的全部社会成本。本文的方法可以扩展到所有可能受气候影响的结果(例如死亡率、农业和劳动力)，从而提供总体SCC的经验性表征。