首席觀點

招商銀行首席經濟學家 丁安華

引言:碳排放與氣候變化

氣候變化,無疑是當前全人類面臨的最複雜的重大挑戰。過去100年間,全球氣溫趨勢性走高,近二十年全球氣溫均值相較1850-1900年均值上升了約1攝氏度(很高信度)【註釋1】 ,大部分科學家認為這主要是由人類活動使用化石燃料所排放的溫室氣體特別是二氧化碳驅動的。在工業革命之前80萬年的週期中,大氣中的二氧化碳的濃度從未超過300ppm(parts per million)。但在工業革命之後,這一數據陡峭上升,目前已突破400ppm。

圖1:過去100年全球平均氣溫趨勢性走高

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資料來源:OurWorldinData、招商銀行研究院

圖2:人類活動排放造成大氣二氧化碳濃度上升

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資料來源:OurWorldinData、招商銀行研究院

應對氣候變化的思路大致可以分為兩類,減緩(mitigation)和適應(adaptation)。其中減緩指的是通過減少排放來穩定大氣中溫室氣體的濃度,進而阻止氣溫進一步升高,是一種主動應對的方式;適應則是基於氣候變化已經並將持續發生的事實,為增強人類生存的適應能力和防範能力而採取的措施。最佳的氣候政策要雙管齊下,一方面,主動應對,制訂積極的減排時間表、推動技術革新;另一方面,加強氣候預警和風險防範,做好適應性準備。本文聚焦主動減排政策,探尋氣候政策的經濟理性。

一、氣候變化與經濟活動:一個分析模型

綜合評估模型(Integrated Assessment Model,IAM)是氣候變化經濟學的主流分析框架。其中最負盛名的,是由2018年諾貝爾經濟學獎獲得者威廉?諾德豪斯(William Nordhaus)開發的DICE(The Dynamic Integrated Climate-Economy)模型【註釋2】。

IAM模型中有兩個系統,一是經濟系統,二是氣候系統。人類的經濟活動增加了産出,也産生了碳排放,進入全球碳迴圈,引起大氣二氧化碳濃度的變化,進而使得溫度升高。溫度的升高使得氣候災害的頻率和損失上升,反饋到人類經濟活動上表現為經濟的損失(climate damage)。

圖3:氣候變化綜合評估模型(IAM)

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資料來源:招商銀行研究院

在這個綜合系統裏,不論是經濟系統還是氣候系統,內部都是動態變化的。舉例來説,經濟系統中的科技發展和技術進步是非線性和難以預測的。氣候系統的變化也非常複雜,除了人類活動外,還有自身演變的因素。此外,氣候變化是一個全球現象,但在地球上不同區域的表現則不同,例如,根據IPCC模型的估算,在全球升溫1.5℃的情形下,北極周邊地區平均氣溫上升幅度將高於我國東南沿海,同時北極圈內降雨量將上升,而我國東南地區降雨量將下降。

圖4:2019年全球各地氣溫相對於1951-1980年均值的變化

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資料來源:OurWorldinData、招商銀行研究院

需要説明的是,雖然二氧化碳濃度增加會導致氣溫上升,但氣候系統極其複雜,是否存在一個更大的自然週期推動全球變暖,科學界仍存分歧。我們現在做的,可能減緩,無法逆轉。根據我國老一輩氣象學家竺可楨的研究【註釋3】,我國在近5,000年中,最初2,000年的平均溫度比現在高2℃ 左右,後3,000年平均溫度有2-3℃的擺動,南宋和明末清初時代出現了寒冷時期,漢唐兩代則比較溫暖。當時工業文明尚未誕生、化石能源尚未大規模使用,人類活動産生的碳排放總體上微不足道。

我們願意相信,通過積極的政策應對,能夠改變氣候變化的曲線。不過,人類還是應該考慮氣候政策的成本與收益之間的平衡。氣候政策的收益是緩解全球變暖,降低潛在的氣候變化和氣候災難所造成的經濟損失。氣候政策的成本則包括直接的低碳轉型投資,以及間接的成本(例如關停高能耗企業造成的産出損失)。而且,氣候變化是一個長期而緩慢的過程,減排的收益更多發生在遙遠的將來,而即期就要付出相關的成本。這就涉及到兩個重要的跨期問題。一是貼現,二是代際公平。

二、減排收益:充滿不確定性

減排的收益,也就是減排可能減緩的氣候損失,包括經濟的損失、物種多樣性的損失等,經濟分析中主要衡量經濟的損失。評估減排收益具有極大的不確定性。從人類碳排放到氣候損失之間的傳導過程高度複雜。比如,大氣碳濃度增加和溫度上升之間關係(氣候靈敏度) ,科學研究將其簡化為概率密度函數,不同研究估計的函數各不相同;溫度上升與經濟損失的關係(損失函數),學界對其形態更是充滿分歧。

圖5:不同研究估計的氣候靈敏度的概率分佈

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資料來源:IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007、招商銀行研究院

圖6:不同模型估計的損失函數

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注:陰影區域代表各估計值5%-95%置信區間或上下限

資料來源:Nature 、招商銀行研究院

除此之外,評估收益還受到貼現率的極大影響。對減排政策而言,由於全球變暖具有極大外部性,對未來收益進行貼現使用的是社會貼現率,隱含了時間偏好、風險厭惡程度和經濟增長率三大因素,學術界對其的假設和估算存在顯著差異。由於氣候變化的時間跨度極大,碳排放的社會成本(減排的收益)對貼現率極其敏感。例如,諾德豪斯的研究發現,假設其他條件不變,2.5%和5%的貼現率對應2020年碳排放的社會成本分別為140美元/噸和22.6美元/噸。而英國經濟學家斯特恩(Stern)在2006年發表的著名Stern報告中使用了不同的損失函數,以及1.4%的極低貼現率,估算得到的2020年碳排放的社會成本高達266.5美元/噸。

表1:不同研究假設下碳的社會成本(美元/噸,2010年價格)

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資料來源:OECD、招商銀行研究院

三、減排成本:直接與間接

減排的成本,最為直接的是資金支出,主要體現在各部門向低碳轉型所需要的投資,例如能源系統的更新和改造、減排技術的研發和應用等。就我國而言,不同機構所估計的實現碳中和所需要的投資總規模基本在100萬億以上,平均到每年約為GDP的1.5%-2%。控溫目標越嚴格,減排所需的投資規模越大。

表2:不同機構估計的中國實現“碳中和”目標對應的投資規模

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資料來源:清華大學氣候變化與可持續發展研究院、中國投資協會、高盛研究部、招商銀行研究院

由於碳排放具備負外部性,因此低碳投資領域可能存在私人投資激勵不足的情況,短期內將很大程度上由公共投資主導。但公共投資面臨在綠色領域和教育、醫療、基建等領域之間的權衡取捨,還可能形成對私人投資的擠出。因此,對於低碳投資,一方面需要通過設立有效的激勵機制撬動私人投資,例如通過央行優惠利率推動綠色金融的發展、通過碳排放交易將碳的外部成本內部化;另一方面需要基於長週期的視角合理擺布社會投資的節奏。

除直接成本外,氣候政策還存在間接成本。例如,電力系統將率先面臨轉型,造成短期內供電成本上升和穩定性下降,對企業和居民的福利都將造成負面影響。據清華大學氣候變化研究中心測算,實現2℃或1.5℃控溫目標的氣候政策所對應的電力系統轉型,將導致2030年電力供應成本較2020年上升40%左右。此外,氣候政策還包括對碳排放的行政管制,例如,部分地區和行業關停工廠,失業增多,造成福利損失。因此,在實現能耗總量和強度“雙控”目標時需要避免“運動式”減碳。

圖7:不同情形下電力供應成本變化趨勢

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資料來源:清華大學氣候變化與可持續發展研究院、招商銀行研究院

圖8:不同情形下逐年GDP 損失

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資料來源:清華大學氣候變化與可持續發展研究院、招商銀行研究院

總體減排成本取決於減排路徑。據清華大學氣估算,在2℃和1.5℃減排路徑下,GDP損失將逐年增長,到2050年可能分別高達GDP的1.5%和4%。不同路徑的估算不僅關乎代際公平,還關乎對未來經濟發展和技術進步的預測。有的觀點認為,氣候變化是一個“積重難返”的過程,因此需要儘早儘快做出行動,但諾德豪斯等經濟學家則認為,若技術進步足夠快,未來減排將更便宜,採取 “等等看”(wait and see)策略將增進社會福利。因此,儘快基於“碳中和”的遠景目標制定減排行動方案,有利於明確各時期的減排成本,更好地利用各方面社會資源實現減排和低碳轉型。

四、最優減排:平衡成本與收益

氣候變化成為國際議題以來,人類對其的認知在不斷進化。隨著人們對氣候科學的研究不斷加深,經濟學家也在不斷更新對氣候政策思考,透過IAM模型隱含的成本收益分析框架,有三點啟示值得留意。

一是從控溫和減排政策看,需要綜合評估成本和收益。從收益上看,氣候變化的潛在損失發生在遙遠的將來,充滿不確定性;從成本上看,越嚴格的控溫目標意味著越高昂的減排成本,且呈非線性上升。

二是在減排的節奏上,要相信人類的學習和技術進步。過去50年來,人類對氣候系統的認知、清潔能源技術和減排技術的研究,一直在持續進化。從科技發展上看,當前很可能處於技術融合(technology fusion)的節點,新能源、新材料、人工智慧、量子計算等點狀技術很可能實現融合,為人類社會帶來顛覆性變革。

三是從經濟結構上看,低碳轉型面臨兩個平衡:一是在新舊動能轉換中的平衡,過於激進的政策會大幅推升生産生活成本,導致福利損失;二是公共資本和私人資本之間的平衡,過高的公共投資可能對私人投資形成擠出,拉低勞動生産率。

註釋:

1-IPCC報告SR1.5 和AR6對此均有總結。

2-Nordhaus, WD (1993). Rolling the ‘DICE’: An optimal transition path for controlling green-house gases. Resource and Energy Economics, 15(1), 27–50.

3-竺可楨,1972,《中國近五千年氣候變遷的初步研究》,中國科學院。

4-氣候靈敏度(單位:℃)是指全球年平均地表溫度因大氣中CO2當量濃度變化而發生的變化。氣候靈敏度參數(單位:℃(Wm-2)-1)是指在單位輻射強迫變化之後的全球年平均地表溫度的平衡態變化。  

5-Revesz, R., Howard, P., Arrow, K. et al. Global warming: Improve economic models of climate change. Nature 508, 173–175 (2014). https://doi.org/10.1038/508173a


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