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AStudyonRegionsDistributionofCarbonDioxideEmissionsofFossilEnergyActivities
MaoShoulei1GuJianlong2FuJun3
（1.DalianBoyuEnvironmentalTechnologyCorporation，Dalian116026，China；
2.YunnanAcademyofScientific&TechnicalInformation，Kunming650051，China；
3.YunnanYun-JingForestry&PulpMillCo.，LTD.，Puer666400，China）
Abstract：Theworld'sresponsetoclimatechangeisthetheme；Findoutthepatternofcarbonemissionsisthebasisofareasonableallocationofprovincialandmunicipaldistrictofcarbonemissionreductiontargetscountries.Basedonavarietyofapparentconsumptionoffossilfuels，carbonemissionscalculationtogettheprovincesandcitiesareaandanalyzedtoshowonthenationalmap.
KeyWords：fossilenergyactivities，carbondioxiderelease，regionaldistribution
1引言
中国地域广阔，各地区在资源分布、经济发展水平、产业结构与人口规模等方面差异较大，从而使各地区在能源消费和二氧化碳排放方面也存在较大的地域性差异。城市是人口、建筑、交通、工业、物流的集中地，居住着世界一半以上人口，消耗了世界约75%的能源，温室气体排放占全球总量的75%左右[8]。本文通过对各种化石燃料的表观消费量的计算，得出全国各省市区的碳排放量，并结合全国地图加以具体分析。
2计算方法
碳排放量是指燃烧化石能源释放出的热量所对应的碳量。其中，电力、热能等二次能源消费的碳排放均来自于其生产过程中化石能源的能量转换与能量损失。因此，能源消费碳排放总量即为各类化石能源的终端消费（不包括作为原料的化石能源）、能源转换及能源损失所产生的相应碳排放量。
参考方法是碳排放量的方法，也称IPCC方法1（《IPCC（政府间气候变化专业委员会）清单指南》对能源活动的温室气体排放清单推荐采用两种方法编制，即参考方法（Tier1）及以详细技术为基础的部门法Tier2））。参考方法是基于各种化石燃料的表观消费量，与各种燃料品种的单位发热量、含碳量以及燃烧各种燃料的主要设备的平均氧化率，并扣除化石燃料非能源用途的固碳量等参数后综合计算得到的碳排放量[9]。计算公式为：
二氧化碳排放量=（燃料消费量（热量单位）×单位热值燃料含碳量-固碳量）×燃料燃烧过程中的碳氧化率。
计算步骤如下：
（1）估算燃料消费量
燃料消费量（质量单位）=生产量+进口量出口量国际航海/航空加油+库存变化
（2）折算成统一的热量单位
燃料消费量（热量单位）=燃料消费量×燃料单位热值
（3）估算燃料中总的碳含量
燃料含碳量=燃料消费量×燃料单位热值含碳量
（4）估算能长期固定在产品中的碳量
固碳量=固碳产品产量×单位产品含碳量×固碳率
（5）计算净碳排放量
净碳排放量=燃料总的含碳量固碳量
（6）计算实际碳排放量
实际碳排放量=净碳排放量×燃料燃烧过程中的碳氧化率
其中：固碳率是指各种化石燃料在作为非能源使用过程中，被固定下来的碳的比率，由于这部分碳没有被释放，所以需要在排放量的计算中予以扣除；碳氧化率是指各种化石燃料在燃烧过程中被氧化的碳的比率，表征燃料燃烧的充分性。
3计算分析
3.1各地区GDP贡献度分布分析
为了便于比较，2010年采用2005年可比价。全国各省市区GDP的贡献度分布如图1所示。将各省市区对全国GDP的贡献分为四级，8%以上为一级贡献度，用红色气泡表示；4%～8%为二级，用蓝色气泡表示；2%～4%为三级，用绿色气泡表示；0～2%为四级，用黄色气泡表示。
由图1可知，2005年和2010年，各省市区一级GDP贡献度省市区均包括广东、江苏和山东三个省份，省市区数量与行政区没变化，三省GDP贡献度的合计由2005年的29.92%下降到2010年的29.83%；2005年，二级贡献度省市区包括浙江、河南、河北、上海、辽宁五个省市，2010年二级贡献度省市区同2005年，五省市GDP贡献度的合计由2005年的25.78%下降到2010年的24.94%；一级和二级的八个省市，2005年GDP贡献度的合计为55.7%，2010年则为54.77%，GDP集中程度较高。2010年三级贡献度省市区较2005年数量由10个增加到12个，天津、内蒙古和陕西三个省市从四级上升为三级，而山西则从三级下降到四级，三级省市区GDP贡献度的合计由2005年的28.77%上升到2010年的33.68%；2005年，四级省市区GDP贡献度的合计为15.53%，2010年则为11.55%，三级贡献度与四级贡献度增降明显。
3.2各地区碳排放量贡献度分布分析
2005年和2010年全国各省市区二氧化碳排放量贡献度分布如图2所示。将各省市区对全国碳排放量的贡献分为四级。划分级别百分比及各级代表颜色为同3.1贡献图。
由图2可知，2005年和2010年，一级贡献度省市区由2个下降到1个，2005年一级贡献度省市区分别为山东和河北，碳排放量贡献度的合计为19.1%，而2010年省市区仅剩山东，碳排放量的贡献度为9.96%；二级贡献度省市区由2005年的6个上升至2010年的8个，2005年二级贡献度省市区包括江苏、广东、辽宁、河南、浙江、内蒙古，碳排放量的贡献度合计为33.03%；2010年行政区包括河北、江苏、内蒙古、辽宁、广东、山西、河南、浙江、，其中河北从一级下降到二级，而山西则从四级上升到二级，二级省市区碳排放量贡献度的合计为45.49%。三级贡献度省市区，2005年和2010年数量相同，为12个，2005年包括黑龙江、吉林、陕西、湖北、安徽、上海、四川、湖南、贵州、云南、福建、天津，碳排放贡献度合计为34.76%；2010年新疆由四级升为三级，天津由三级降至4级，其余城市保持不变，碳排放贡献度合计33.35%。2005年四级省市区碳排放贡献度为13.11%，2010年则降至11.20%。
3.3各地区碳排放强度分布分析
其中GDP和碳排放量位于一级和二级省市区的广东、江苏、山东、浙江、河南、河北、辽宁七个省份，从2005年到2010年按比例下降，七者之间的顺序没有发生变化，以河北二氧化碳排放强度最高，广东最低，这说明河北总体技术水平落后，单位碳产值小于广东单位碳产值，主要以化石能源的高投入低产出来支撑本省GDP的增长。
山西、海南位次变化较大，不降反升，原因可能是能源平衡表中平衡差额太大，导致平衡差额量抵消了本地区内的能源消耗量。
4结论
参考文献
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美国政府率先在控制二氧化硫排放方面采取了市场化调节的模式,对二氧化硫最大的源头――发电厂下发强制性配额,如果电厂的技术改造和工艺改进能够减少二氧化硫排放的数额少于政府的配额,这个“多余”出来的配额就可以卖给达不到配额要求的企业,这样,相当于增加了排放得好的企业的利润,加大了排放不好的企业的生产成本。而因此,一个有买有卖的市场就出现了,这就是工业排放气体的交易市场。
以美国的整体情况来看,二氧化硫排放配额制的推行和二氧化硫排放交易市场的出现,对美国二氧化硫排放情况的改善,作用是巨大的,20年间,美国的二氧化硫排放减少了50%。
当全球气候变暖的趋势被科技界和政府认同之后,作为全球气候变暖的“元凶”的二氧化碳,就像当年的酸雨的元凶二氧化硫一样,被提到需要大力减少的位置,美国在尝到了二氧化硫减排配额市场交易化的甜头之后,经过多番努力,碳交易市场应运而生。
时至今日,在美国芝加哥堂而皇之地开办了“气候交易所”,该交易所的创始人理查德.桑德尔(RichardSandor)博士,被尊为“碳交易之父”。可见,所谓“气候交易”,实际就是关于碳的交易。准确地说,是关于二氧化碳的交易,买卖的对象是二氧化碳。
二氧化碳的实物的确是可以买卖的,工业上可以制作被液化了的二氧化碳,满足某些生产技术和工艺对二氧化碳的需求。然而,把二氧化碳与气候联系在一起,买卖的就是地球大气中的二氧化碳气体。
中国正处于快速发展的上升期,而中国被迫处于世界产业链的低端,承接了发达国家转移过来的高能耗、高污染产业环节,这个趋势在短期内无法改变。大量发展的重化工、6亿吨的世界第一的钢铁产量、13亿人口的生活方式日益现代化,以火力发电为主的电力供应结构,都意味着中国的二氧化碳排放量的巨大和减排任务的艰巨。当然,光从总量上看待中国的碳排放并不公允,美国的人均碳排放是中国人均碳排放的5倍。
[关键词]旅游业；能源需求；二氧化碳排放；研究进展
[中图分类号]F59
[文献标识码]A
引言
1、国外旅游业能源需求与二氧化碳排放研究进展
1.1旅游业能源需求与二氧化碳排放的途径与结构
1.2旅游业能源需求与二氧化碳排放的定量测算
旅游业能源需求与二氧化碳排放量的定量测算是最基础但又最核心的研究内容，是旅游业应对气候变化、制定节能减排措施的科学基础与前提。旅游业的能源需求与排放涉及众多行业和部门，包含直接和间接的能耗与排放，加上旅游业统计数据缺乏这一现实，旅游业能源需求与二氧化碳排放的定量测算是一个世界性的难题，是该领域研究的重点。
1.2.1测算方法
从全球来看，目前尚没有系统的关于旅游业能源消耗和二氧化碳排放量估算的方法。文献研究显示，目前最常用测算方法主要有两种（表2），一种是借用全球气候变化和可持续发展研究领域常用的碳足迹法（carbonfootprintapproach）和生态足迹法（ecologicalfootprintapproach）；另一种是“自下而上法（bottom-upapproach）”，即直接计算旅游业各环节的能耗与排放，最终求得整个产业的能耗与排放数据。
（1）碳足迹是指企业机构、活动、产品或个人通过交通运输、食品生产和消费以及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合。从其定义不难看出，碳足迹法是对生产和消费全过程、直接和间接排放碳当量的追踪，甚至不考虑碳发生的区域。澳大利亚资源能源旅游部从生产和消费两个方面，运用碳足迹法估算了澳大利亚旅游业的温室气体排放。结果表明，2003～2004年间，澳大利亚旅游业碳足迹为1.15亿吨。洛克等（Loke，etal.）利用碳足迹法研究了夏威夷能源需求与旅客数量急剧增加以及旅游者国别多样化的关系，发现旅游者能耗占夏威夷总能耗的比重平均为60%；且国外游客比例越大，能耗需求也越大。
（2）生态足迹是指维持一个人、地区、国家或者全球的生存所需要的以及能够吸纳人类所排放的废物、具有生态生产力的地域面积。旅游生态足迹即指维持旅游活动所需要的以及能够吸纳因旅游而排放的废物、具有生态生产力的地域面积，其实质是一定区域内旅游活动对生态影响的一种定量测度。亨特（Hunter）认为，生态足迹法对理解旅游的环境影响具有实际意义，并且将被作为一项重要的旅游可持续发展的环境指标广泛采用。罗伯特等（Roberto，etal.）采用生态足迹法，结合兰萨罗特岛旅行推断模型，计算兰萨罗特岛公路旅游交通使用量及其对未来旅游业发展的影响。研究结果表明，兰萨罗特岛上的旅游交通主要是依赖于私家车，在接下来的10年里，公路旅游交通量还将持续增长，并达到饱和，兰萨罗特岛旅游交通在旅游生态足迹中所占的比重将会增大。
（3）“自下而上”法是从到达目的地游客的数据分析人手，向上逐级统计能耗与排放量。这种方法有两个特点，一是逻辑算法简单，但实际操作难度很大，既要求研究区域旅游业统计资料完备，同时还需要海量的实地调研数据；二是遗漏大部分旅游业间接的能耗与排放，导致估算结果总体偏小。但尽管如此，在实际研究工作中，自下而上法被采用得最多。前述的几项关于全球旅游业能耗与排放的估算研究，其思路都暗含着自下而上法的运算逻辑。贝肯等采用“自下而上”法分析新西兰南岛西部海岸旅游者不同行为引致的能源消耗。研究结果表明，国际游客的能源消费总量是新西兰国内游客的4倍。霍伊特等（Howitt，etal.）采用“自下而上”法发现2007年单次往返于新西兰的国际邮轮游客碳排放量范围为250～2200克/人·公里，每位旅客在邮轮上的住宿所需的平均能耗约为1600百万焦/晚，比陆地上的一般酒店能耗要高出12倍。
1.2.2测算内容
1.3旅游业能源需求与二氧化碳排放的预测及情景分析
研究旅游业能源需求与二氧化碳排放是为了把握未来的趋势与动态，因此，许多专家学者对其预测及情景分析作了研究，以期能够为有针对性的节能减排措施提供具体可靠的科学依据。世界旅游组织研究报告预测，以2005年为基准，在2035年以前，来自旅游业的二氧化碳排放将以2.5%的年均速度增长；其中住宿业二氧化碳排放的年均增速为3.2%。而皮特尔斯等的预计比世界旅游组织的预计高0.7个百分点，即2035年之前全球旅游业二氧化碳排放将以每年3.2%的增长率增加。杜波依斯等（Dubois，etal.）用敏感度分析法，以2000年为基准，预计按照当前旅游业增长趋势，到2050年法国旅游休闲业温室气体排放将增加90%。
1.4旅游业节能减排的措施研究
2、我国旅游业能源需求与二氧化碳排放研究进展
我国旅游业能源需求与二氧化碳排放研究起步较晚，目前仍处于探索性研究阶段。文献资料研究表明，国内研究主要集中在旅游业能源需求与二氧化碳排放量的测算和旅游业节能减排的对策措施方面。
2.1旅游业能源需求与二氧化碳排放的测算研究
2.2旅游业节能减排的对策与措施
近3年来，作为旅游业节能减排实现方式的低碳旅游，成为旅游学术界的研究热点。在中国知网，以“低碳旅游”为主题或关键词检索，共得到有效文献297篇。文献数量统计表明，2011年共发表137篇，占全部文献的46.13%；2010年和2012年各79篇，各占26.60%；2009年仅有2篇，占0.67%。而近300篇文献中，仅有17篇（5.72%）发表在核心期刊，一定程度上表明研究的深度有限。研究内容主要集中在概念、内涵及特征研究，低碳旅游发展案例介绍，发展模式及实现的路径、建议等。
3、国内外研究总结与对比
3.1总结
整体而言，国外旅游业能源需求与二氧化碳排放研究主要在3个方面取得了进展：1）识别了旅游业能耗、排放的重点领域及结构；在旅游业能源消耗与二氧化碳排放的定量估算研究与情景分析方面形成初步结论。2）对各类型交通方式、住宿方式及旅游活动的单位能耗和二氧化碳排放等关键性参数有了一般性的认识，并识别了明显的国别、地区及不同部门之间的差异。3）基本形成体系化的节能减排政策措施。但是，国外研究同时存在3个方面不足之处：1）虽然形成一些标志性成果，但总量不多，还没有系统化和规模化的研究积淀；对旅游交通、住宿及旅游活动方式等单个领域和环节的实证研究多，地区性、全行业的系统研究较少。2）多是基于部分国家/地区的调查数据和经验数据进行估算，尚没有系统的估算方法和情景分析法。3）多以旅游发达国家或经济发达国家为对象，针对发展中国家研究较少。
而从国内研究进展来看，主要有4个特征：1）起步晚，绝大多数研究是2009年之后开展的，且研究总量有限。2）现有的旅游业能耗及二氧化碳排放量的现状估算研究更多地是参照国外已有研究的架构及经验数据进行的，其中涉及的关键性数据如不同交通方式的能耗及排放参数等都是通过文献研究得到的经验数据，对我国的针对性和有效性不足。3）旅游业能源需求与二氧化碳排放的预测和情景分析至今仍是空白。4）旅游业节能减排对策与措施研究的科学支撑不足，宏观对策多，具体的、有针对性的举措少。
3.2对比分析
主要从旅游业能源需求与二氧化碳排放的结构与途径，旅游业能源需求与二氧化碳排放量的定量测算、预测及旅游业节能减排措施等4个方面进行对比分析（见表3）。
在旅游业能源需求与二氧化碳排放的结构与途径研究上，国内外总体上是一致的，即重点都在旅游交通和住宿两方面，但总量和结构有区别。总量上，从全球来看，旅游业能耗及排放占全球的比重在5%左右，而我国则不到1%，无论是全国层面还是省域层面。结构上，国外旅游交通能耗及排放明显高于国内，旅游活动则相反，国内要高于国外，住宿业能耗及排放水平比较接近，可能和我国住宿业从学习国外而开端有关。定量测算方法上，国内几乎完全借鉴国外研究方法，没有开发出适合我国旅游业特色的方法；定量测算的广度国内外比较接近，但深度上国外明显深于国内。预测方面国内目前仍是空白。对策与措施方面，国外已基本形成体系化、宏观与微观相结合的对策措施，国内对策体系尚未形成，以宏观对策居多。
4、研究启示与展望
4.1加强旅游交通和住宿等重点领域能源需求与排放的定量实证研究
总体来看，我国旅游业能源需求与排放的研究存在现状不清、总量不明的问题；旅游交通能耗与排放情况完全空白，住宿业仅粗线条掌握全国四星级以上酒店的水电气等能源消耗数据。因此，要加强旅游业特别是交通和住宿重点领域能耗与排放的定量测算；根据我国旅游业实际，对不同类型旅游交通方式、住宿业态、旅游活动单位能耗/排放强度等关键参数开展针对性定量实证研究；开展各种工程技术手段方面的节能降耗效率与能力的实证研究。
4.2加强旅游业能源需求与排放的预测分析和情景研究
旅游业能耗与排放的科学实质是人类活动对全球环境变化的影响，也是国际全球环境变化人文因素计划（IHDP）的重点研究内容之一。旅游业能耗/排放的预测与情景研究是衡量旅游活动对全球环境变化影响的重要前提，同时也是旅游业减缓和响应全球环境变化的科学依据。因此，必须强化对未来旅游业能源与排放不同情景的模拟研究与分析，为科学应对和减缓气候变化对旅游业的影响、制定适应措施提供科学依据。
关键词：脱钩弹性；LMDI模型；强脱钩；制造业
一、引言
目前，中国碳排放总量已位居世界第二，而制造业碳排放就占了80%以上。国际上，发达国家一方面通过国外直接投资将低端制造业、劳动密集制造业转移到发展中国家，另一方面又借口环境约束、质量标准，通过“绿色壁垒”、“技术壁垒”等形式制约发展中国家制造业的发展。可见，中国制造业未来发展将面临更大的资源环境和国际等因素约束，实现经济发展方式的转变，推动制造业的产业升级是中国经济社会可持续发展的必然抉择。
二、研究方法与数据说明
（一）模型构建
二氧化碳排放脱钩弹性等于碳排放总量的百分比变动与同期GDP百分比变动之比，来反映经济体低碳发展所处阶段和程度。用公式表达如下：
（1）若R
（2）若R=1时，表明CO2的变动幅度与GDP的变动幅度保持一致。
（3）若R>1时，表明CO2的变动幅度大于GDP的变动幅度。
特殊情况下，若R=0时，表明尽管经济仍保持快速发展的趋势，但是CO2的变动幅度为零，处于完全低碳状态。
其中，Scale表示制造业规模，可以用制造业能源消费量来衡量。其中第一项表示产业发展脱钩弹性，第二项表示产业排放脱钩弹性。
（三）数据处理
采用“物料衡算法”和“经验计算法”计算能源的碳排放量：
其中，E（CO2）表示能源消费导致的二氧化碳排放量，Ei表示第i种能源的碳排放量，Qi表示第i种能源的消费量，ri表示第i种能源的碳排放系数。原煤的碳排放系数为0.7559，原油的碳排放系数为0.5857，天然气的碳排放系数0.4483，水核电的碳排放系数为0。求解二氧化碳排放量利用LMDI模型。本文从碳排放系数、能源结构、能源效率（强度）、经济增长等角度来分解制造业的人均碳排放量。其中，经济的增长受到资源、技术与体制的约束。
其中，Ei表示第i种能源的碳排放量，Qi表示第i种能源的消费量，Q表示国内制造业的能源消费量，GDP表示国内生产总值，pop表示人口规模。排放因子因素（碳排放系数）用coei表示，即i不同类型的单位能源的碳排放量；能源结构用stri表示，即i种能源在能源消费中的份额；能源效率用eff表示，即GDP单位的能源消耗；经济增长因素用gro表示，即人均GDP；pop表示人口规模因素。其中，终止时期t的碳排放量分解为：
t时期相对于基期的人均碳排放量增量表示为：
t时期相对于基期的人均碳排放量变动比率表示为：
其中，Cres和Rres分别为（9）式和（10）式中对应的余项。
三、实证分析
通过计算，得到我国2001―2009年能源消费碳排放的能源结构效应、能源效率效应、经济增长效应、人口规模效应及总效应的变动情况（表1）。
可以看出，总效应与经济增长效应保持一致，即总的二氧化碳排放与经济增长之间存在显著的关系，人口规模因素对经济增长的正向影响次之，而能源效率则是制约碳排放增长的主要因素。
根据并利用公式（2）、（3）和（4）及表1得到相应的脱钩弹性（表2），GDP、二氧化碳排放及制造业能源排放的变化情况如图2。显然，二氧化碳排放与制造业能源总量的变动趋势一致，而且两者的变动不如GDP变动的明显。
1.产业排放脱钩弹性值均大于1，说明产业排放与产业发展脱钩状态表现为增长连结。
2.2001年和2002年的产业发展脱钩弹性小于1，说明产业发展与GDP脱钩状态表现为弱脱钩；2003-2009年的产业发展脱钩弹性大于1，说明产业发展与GDP脱钩状态表现为扩张负脱钩。并且，除2007年和2008年以外，产业发展脱钩弹性呈现递增趋势，这种趋势在2009年表现尤为明显。
3.二氧化碳排放脱钩弹性值均大于1，除2009年以外，二氧化碳排放脱钩弹性值呈现递减趋势，说明相对于经济的发展、GDP的增加来说，二氧化碳排放的增加相对缓慢。其中，经济增长过度依赖出口，能源效率提高对二氧化碳排放水平的增长有抑制作用。
四、政策建议
作为发展中国家，试图通过限制经济增长来约束碳排放量的增长是不切实际的。“十二五”期间，二氧化碳减排形势仍不容乐观。因此，减缓CO2排放增长应通过降低能源强度、降低能源消费结构中高碳能源比例、增加低碳能源消费，以及控制人口数量来实现。建议进一步深化我国能源产品定价机制改革，完善资源资产管理体制，形成有利于实现可持续发展目标的资源价格结构和比价关系；建立有效的监管体系，对生产者的违规行为进行严惩；建立制造业碳排放交易市场，通过市场的激励机制调动制造业减排的积极性；加强温室气体减排的宣传工作，提高公众对气候变化的认识。目前，大部分消费者对减排的重要意义以及日常消费行为与减排的关系认识非常有限。因此，增加碳减排的实施力度，必须加强气候变化宣传，不断提高公众对气候变化的认识，以调动广大公众的积极性。此外，还应注重公益团体、民间组织、非政府组织的作用，促使民众在日常生活中自愿节能减排，以提升全社会的节能水平，构建节约型、生态型、集约型的低碳经济发展模式。
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本文基于以上想法，从全局最优的角度，建立在全国及各省的能耗强度和碳排放强度目标约束下的省际经济增长优化模型，考察全国及各省的能耗强度、碳排放强度及省际经济增长扩张约束对各省经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的影响，找到各省经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的最优分配值，比较各种情景下的节能成本和减排成本，分析全国能源消耗和二氧化碳排放对全国生产总值的脱钩状态，并对全国能耗强度和碳排放强度最大降低幅度进行了预测。
二、优化问题及模型
我国正处于快速工业化阶段，发展经济是当今及今后很长一段时期内的首要任务。因此，本模型的目标函数为最大化各省区生产总值总和，约束条件为全国及各省的能耗强度和碳排放强度的目标约束，以及经济增长扩张约束。根据分析问题的侧重点不同，可建立如下两个优化模型。
(一)如果2010－2015年全国能耗强度和碳排放强度至少降低16％和17％，各省能耗强度和能源碳强度与2005－2010年变化幅度相同，各省经济增长遵循历史发展趋势并兼顾东中西部协调发展，并且各省通过调整产业结构、能源消费结构、节能减排技术改造和技术进步等措施实现《节能减排方案》中各省区能耗强度的降低目标，那么就有关各省经济增长、能源消耗和二氧化碳排放应该如何优化分配问题，可建立如下模型来考察。
利用模型Ⅰ可分析以下两种情景：
情景1：2015年全国能够完成能耗强度和碳排放强度分别降低16％和17％的目标，各省能够完成《节能减排方案》中的下降目标，各省2010－2015年能源碳强度降低程度与2005－2010年相同。以各省政府工作报告中确定的2011年各省经济增长速度作为2010－2015年各省经济增长扩张约束上限；“十二五”规划中提出了2010－2015年国内生产总值增长7％的预期目标，本情景以7％作为2010－2015年各省经济增长扩张下限。
情景2：为适当减缓因经济发展过快而造成能源的过度消耗，实现经济可持续发展，本情景中各省经济扩张约束上限在情景1基础上同比例缩小，其他假设与情景1相同：全国能耗强度和碳排放强度分别降低16％和17％；各省能耗强度能够实现《节能减排方案》中的下降目标；各省2010－2015年能源碳强度降低率与2005－2010年相同；2010－2015年各省经济年均增长扩张下限为7％。
(二)能耗强度和能源碳强度共同决定碳排放强度的变化。若2010－2015年全国能源碳强度降低程度与2005－2010年相同，则全国能耗强度最大降低幅度是多少，以及全国能耗强度降度最大时各省经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的最优分配值又是怎样的？此问题可转化为情景3。
情景3：2010－2015年全国能源碳强度降低程度与2005－2010年相同，全国能耗强度降低率为可变参数。其他假设与情景2相同：2015年各省能耗强度能实现《节能减排方案》中的下降目标，2010－2015年各省能源碳强度降低程度与2005－2010年能源碳强度降低程度相同；2010－2015年各省经济增长扩张下限为7％，上限在情景1基础上同比例缩小。可利用以下模型分析。
四、情景优化结果分析
下面利用所建模型来分析三种情景中各省经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的优化分配。
(一)地区GDP优化分析
优化结果显示三种情景下模型均有最优解，说明从全局最优角度看，在全国及省际能耗强度和碳排放强度约束下，保持经济平稳较快发展，能够找到各省区经济增长的最优路径，进而可分析三种情景下各省区经济增长最优分配值的异同(见表2)。
情景1优化结果显示，2010－2015年全国经济年均增长率为10.2％，经济区域中，东北、中部、西北和西南地区经济发展较快，各省经济年均增长率均大于全国经济年均增长率；京津、北部沿海、华东沿海和南部沿海地区经济年均增长率均低于全国经济年均增长率，但均在9％以上。说明若各省能够实现节能减排目标，经济区域就能够协调发展，尤其是东北、中部和西南地区经济能够保持较好的发展势头。从省区看，山西、贵州、青海和宁夏的经济增长速度较慢，其中山西年均增长率为8.5％，没有达到本省经济增长扩张上限；贵州、青海和宁夏的年均增长率为7％，取值为经济增长扩张下限，经济增长速度最慢。其他省区经济年均增长率取值为各省经济增长扩张上限，经济发展较快。说明如果经济发展保持目前势头，现行的全国及各省能耗强度约束对山西、贵州、青海和宁夏的经济发展较为不利，对其他省区的经济发展较为有利。
为了维持能源、经济和环境的可持续发展，避免能源过度消耗，需要适度放慢经济发展速度。情景2在情景1基础上同比例缩小了经济扩张上限，为保证2010－2015年间各省年均增长率不低于8％，各省经济发展水平扩张上限缩小比例不超过4.504％。优化结果显示，同比例缩小上限约束对各省及全国经济发展的负面影响是全方位的。当各省经济扩张上限缩小比例为4.504％时，全国经济年均增长率为9％，下降了1.2个百分点。从经济区域看，京津、华东沿海、南部沿海、中部、西南、东北、北部沿海和西北地区经济年均增长率下降程度依次增大。从省区来看，河北、内蒙古、云南、甘肃和新疆经济增长率为7％，最优值从经济扩张上限降到经济扩张下限；辽宁年均增长率为9.1％，没有达到经济扩张上限。除此之外，其他省区的经济发展水平在情景1基础上同比例缩小了4.504％，最优值为经济扩张上限。
情景3优化结果显示，若2010－2015年全国能源碳强度降低程度与2005－2010年能源碳强度降低程度相同，则全国能耗强度的最大降低幅度为17.27％，与此同时全国碳排放强度降低了21.07％。与情景2对比，全国经济年均增长率为8％，下降了一个百分点。从经济区域看，东北、中部、西北和西南分别下降了2.9、1.7、1.2和2.8个百分点；其他区域没有改变。从省区来看，河北、山西、内蒙古、贵州、云南、甘肃、青海、宁夏和新疆的经济年均增长率分别为7％，最优值仍然是经济扩张下限；吉林、黑龙江、河南、湖北、湖南、重庆、四川和陕西的经济年均增长率分别为7％，最优值从经济扩张上限降低到经济扩张下限；辽宁年均增长率从9.1％下降到7％；广西年均增长率从扩张约束上限下降到7.3％，接近经济增长扩张下限。说明进一步降低全国能耗强度对东北、中部、西北和西南地区的经济增长有较强的阻碍作用。
(二)地区能源消耗和二氧化碳排放优化分析
各省GDP优化值乘以相应能耗强度和碳排放强度可分别得到各省能源消耗和二氧化碳排放的最优分配值。图1和图2分别为三种情景下各省能源消耗和二氧化碳排放增加量的变化情况。
图1三种情景下2010－2015年能源消耗的增加量单位：10000tce
图2三种情景下2010－2015年二氧化碳排放的增加量单位：10000t
结合情景2与情景1中的经济增长优化结果可知，能源消耗和二氧化碳排放变动较大的省区比较容易受经济扩张约束上限变化的影响。缩小经济扩张上限，虽然放慢了全国及一些省区的经济增长速度，但有利于节约能源和减少二氧化碳的排放。结合情景3与情景2中的经济增长优化结果可知，当2010－2015年各省能源碳强度与2005－2010年的能源碳强度变化相同时，能源消耗和二氧化碳排放变动较大的省区比较容易受全国能耗强度变化的影响。为了实现全国经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的最优配置，各省区在制定政策时，要充分考虑本省区的具体情况，制定出适合本省低碳发展的路径。
(三)三种情景下全国节能减排成本与脱钩状态分析
我们把各种情景下全国总能源消耗和二氧化碳排放的优化结果进行对比，当GDP改变量与能耗改变量为负值时，令GDP改变量与能耗改变量比值为节能成本；当GDP改变量与二氧化碳排放改变量为负值时，令GDP改变量与二氧化碳排放改变量比值为减排成本。由三种情景的经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的最优化分配可看出，情景2在情景1基础上同比例缩小了经济扩张上限，减慢了某些省区的经济增长速度，有利于节约能源和减少二氧化碳的排放，其节能成本和减排成本分别为0.963万元/吨标准煤和0.310万元/吨。情景3在情景2基础上考察了全国能耗强度和碳排放强度的最大降低幅度。在此种情况下，节能成本和减排成本分别为1.010万元／吨标准煤和0.339万元/吨。两种对比结果显示节能成本和减排成本均较低，说明适度放慢经济发展过快省区的经济发展和进一步加快全国能耗强度和碳排放强度的降低，虽然对全国及个别省区的经济发展有一定的阻碍作用，但对全国总体能源消耗和二氧化碳排放起着较强的抑制作用。
本文采用Tapio脱钩指标，将二氧化碳排放与经济增长的脱钩弹性分解如下：
其中分别称为碳排放弹性脱钩指标、能源消耗弹性脱钩指标和能源碳排放弹性脱钩指标，经济增长、能源消耗和二氧化碳排放增长率采用2010－2015年年均增长率。由三种情景的经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的最优化分配，可计算出三种情景下2010－2015年年均碳排放弹性脱钩指标、能源消耗弹性脱钩指标、能源碳排放弹性脱钩指标(见表3)。结果显示，能源消耗在情景1中处于增长连接状态，在情景2和情景3中处于弱脱钩状态，且能源消耗脱钩指标值越来越小，说明能源消耗和全国生产总值的弱脱钩程度越来越强。能源碳排放在三种情景中虽均处于增长连接状态，但能源碳排放弹性脱钩指标值越来越趋于0.8(增长连接与弱脱钩状态的临界值)，说明虽然二氧化碳排放与能源消耗之间还处于增长连接阶段，但越来越趋于弱脱钩状态。二氧化碳排放在三种情景中均处于弱脱钩状态，而且碳排放弹性脱钩指标值越来越小，说明二氧化碳排放与全国生产总值的弱脱钩程度越来越强。
五、结论及政策建议
本文根据所分析问题的侧重点不同，从全局最优的角度，建立了两个在全国及省际能耗强度和碳排放强度约束下省区经济增长优化模型。分析了三种情景下各省区经济增长的优化问题，比较了各省经济增长、能源消耗和二氧化碳排放的最优分配路径的异同。发现三种情景下均能实现“十二五”规划中对国内生产总值增长的预期目标、单位GDP能耗强度和碳排放强度的约束目标。若2010－2015年全国能源碳强度降低程度与2005－2010年能源碳强度降低程度相同，则全国能耗强度和碳排放强度的最大降低幅度约分别为17.27％和21.07％。
在地区经济发展方面，本文比较了三种情景下各省经济增长最优分配的异同，分析了缩小经济扩张上限和进一步降低全国能耗强度对全国及各省区的影响，指出了经济发展较慢和较快的省区。如果经济保持目前发展势头，那么现行的全国及各省能耗强度指标约束对山西、贵州、青海和宁夏的经济发展较为不利，对其他省区的经济发展较为有利。同比例缩小经济扩张上限，对各省及全国经济发展的负面影响是全方位的，中部、西南、东北、北部沿海和西北地区经济年均增长率下降程度较大，其中河北、内蒙古、云南、甘肃、新疆和辽宁经济增长速度明显减慢。若全国能耗强度降低率从16％进一步降低到17.27％，则全国经济年均增长率将进一步下降1.2个百分点，西北、中部、西南和东北地区经济增长速度明显减慢，其中吉林、黑龙江、河南、湖北、湖南、重庆、四川、陕西、辽宁和广西成为经济发展较慢省区的新成员。说明进一步降低全国能耗强度对西北、中部、西南和东北地区的经济增长有较强的阻碍作用。
Abstract:Theclimatesystemisanimportantpartoftheecosystem,anditisalsohumansurvivalenvironment.However,withtheeconomicdevelopment,particularlytheunrestrictedemissionsofgreenhousegasescausedbytheextensiveuseoforeenergy,resultedinglobalwarming.
关键词：气候变化；温室气体；二氧化碳
Keywords:climatechange；greenhousegas；carbondioxide
0引言
气候变化是指气候平均状态和离差（距平）两者中任意一者或者同时出现了统计意义上的显著变化。离差值增大意味着气候状态越来越不稳定，气候变化的敏感性也在增大。由大气圈、冰雪圈、生物圈、水圈、岩石圈（陆地）组成的气候系统的变化会造成气候的变化。影响气候系统变化的因素，大体上来讲可以分为两类，一类是自然的气候波动，另一类是人类活动的影响。包括太阳辐射、火山爆发、地球运转轨道和固体地球的变化等等在内的变化属于前者的范畴，而后者包括人类燃烧化石燃料、毁林以及其它工农业活动引起的大气中温室气体浓度的增加、硫化物气溶胶浓度的变化、陆面覆盖和土地利用的变化等等。大气中的一些气体如水汽、臭氧、二氧化碳等，它们可以通过太阳的短波辐射，使地表温度升高，同时，它们会阻止地表向宇宙空间发射长波辐射，造成大气温度的上升。它们（以二氧化碳为代表）产生的效应与“温室”的作用相似，因此被称为温室相应，这些气体即是温室气体。
1全球气候变化的证据
2005年和1998年是1850年器测全球地表温度记录以来最暖的两年。近50年来，地表温度以每十年0.13[0.10至0.16℃]的趋势变暖，这几乎是近100年的两倍。。从1850至1899年到2001至2005年，气温升高总量为0.76[0.57至0.95]℃。对流层中下层温度的升高速率与地表温度记录类似，并在其各自的不确定性范围内相一致，这在很大程度上弥合了TAR中所指出的差异。
在陆、区域和洋盆尺度上，已经从北极的温度和冰、大范围的降水量、海水盐度、风场等方面发现气候的长期变化较为明显，目前已观测到的极端天气方面的变化，包括干旱、强降水、热浪和热带气旋强度等。近100年来，北极平均温度的增高速率几乎是全球的两倍。
有数据显示，在南北半球，近20年来陆地的增温速率0.27°C/10年和0.13°C/10年，可见陆地温度增温明显快于海洋。近30年来，全球出现大范围的增温，而出现在北半球高纬地区的增温幅度最大，北半球的冬季和春季是最大增温期。
北极年平均海冰面积以每十年2.7%[2.1至3.3%]的速率退缩（可通过1978年以来的卫星资料发现），而到了夏季会以每十年7.4%[5.0至9.8%]的速率大幅度退缩。北方冻土层顶部温度自上世纪80年代以来出现普遍上升的现象(高达3℃)，而北半球季节冻土的最大面积自自1900年以来减少了了约7%，春季减少高达15%，南北半球的中纬度西风带西风自上世纪60年代以后，也在加强。
2气候变化的机理
观测到的20世纪中叶以来大部分的全球平均温度的升高，很可能是由于观测到人为温室气体浓度增加所导致的。这是一个进步，因为TAR的结论是：最近50年观测到的大部分变暖可能是由于温室气体浓度的增加。当前大气CO2和CH4的浓度远超过根据追溯到65万年前极地冰芯大气成分记录得到的工业化前数值。有多种证据证实这些气体在工业化后的增加不能归结为自然机制。
2005年大气甲烷浓度值已远远超出了根据冰芯记录得到的65万年以来浓度的自然变化范围(320至790ppb)。自20世纪90年代以来，其增长速率已下降，这与此期间内甲烷总排放量(人为与自然排放源的总和)几乎趋于稳定相一致。观测到的甲烷浓度的增加很可能源于人类活动，主要是农业和化石燃料的使用，二氧化碳、甲烷和氧化亚氮增加所产生的辐射强迫总和为+2.30[+2.07至+2.53]瓦/平方米，工业化时代的辐射强迫增长率很可能在过去一万多年里是空前的，二氧化碳的辐射强迫在1995至2005年间增长了20%，至少在近200年中，它是其间任何一个十年的最大变化。
3未来气候变化预估
通过模式实验可以发现，因为海洋响应缓慢，即使所有辐射强迫因子都控制在2000年水平，未来的20年仍会有变暖趋势（以每十年约0.1℃的速率）。如果排放处于SRES（theIPCCSpecialReportonEmissionScenarios(2000)）各情景范围之内，则会以每十年0.2℃的速率变暖。对降水分布预估结果的认识自TAR以来，正在逐渐提高。高纬地区的降水量很可能增多，而多数副热带大陆地区的降水量可能减少基于目前模式的模拟，21世纪大西洋经向翻转环流(MOC)将很可能减缓。热事件、热浪和强降水事件的发生频率很可能将会持续上升。预估结果还显示温带地区的风暴路径会向极地方向移动，引起风、降水和温度场的相应变化，延续了近半个世纪以来所观测到的总体分布型的变化趋势。
[1]何其多.西南旱灾的原因分析[J].价值工程，2011，2：304-306.
关键词：二氧化碳排放；DEA；非期望产出
改革开放以来，我国年均10%以上的经济增长被称为“中国奇迹”，然而我国的经济增长方式却是“高投入、高消耗、高排放、不协调、难循环、低效率”。2009年11月，我国政府明确了碳减排目标：到2020年，单位GDP的二氧化碳排放比2005年下降40%-50%，并且要作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法。如何评价环境绩效、测度环境效率是决策者面临的首要问题。就二氧化碳减排而言，我国各省的二氧化碳排放效率及发展趋势如何，减排潜力又有多大，其背后的影响因素起多大作用？本文拟从上述问题出发，做一些尝试性的研究。
关于环境保护、二氧化碳排放及经济发展之间的关系，国内外学者做了深入的研究。冯相昭、邹骥运用改进的Kaya等式分析1971-2005年期间中国二氧化碳的排放趋势，并进行了无残差的因素分解，指出经济的高速发展、人口的增长是增加碳排放的主要驱动因素，并从政策的角度提出减少碳排放的建议。林伯强等认为应对气候变化及温室气体减排的制约，实现节能减排的关键在于能源结构的调整，并提出了节能减排和二氧化碳排放约束下的能源结构战略优化调整模型，并通过模型分析认为我国现阶段通过改变能源结构实现减排的空间不大，应重视其他方面的努力。陈诗一、严法善、吴若沉从产业、区域、能源的三维角度出发深入分析了资本深化、生产率的提高与我国二氧化碳排放关系。王金南等构建中国区域二氧化碳排放分解模型CRBDM（ChinaRegionalBurdenDifferentiationModel），并通过模型计算提出中国2020年二氧化碳排放总量省级分解方案。
二、研究方法
本文采用非参数的技术效率评价方法，非参数的方法又称为数据包络分析（DataEnvelopmentAnalysis，DEA），该方法的核心则就是从大量的数据样本中找出多目标的最优解集，即最优的多输入、多输出组合，从而形成一个经验的生产函数。自从1978年诞生以来，DEA不论是在理论上还是在实际应用中都得到了发展，近几年，DEA广泛应用于经济学、管理学领域中的效率评价问题，成为相对效率评价最有效的工具之一。
经典的西方经济学在研究某个生产过程中，常常是只考虑对理性人有利产出，而忽略对理性人不利的产出。这种对理性人有益的产出被称为“期望产出”，在理性人假设的前提下，期望产出越大越好；而对理性人不利的产出被称为“非期望产出”，这种非期望产出则越小越好。而传统DEA模型的相对效率评价思想不能区分期望产出和非期望产出，简单的要求投入必须尽可能地缩减，产出必须尽可能地扩大，显然不再适合存在非期望产出的效率评价问题。Fare首次提出第一个处理非期望产出的DEA模型。自此以后，国内外有关环境效率评价问题的研究工作便大量兴起，取得了一系列的理论与实践应用成果。线性函数转换法是由Seiford和Zhu于2002年正式提出的，模型如下：
我们假设研究对象有N个决策单位（DMU），每个DUMj（j=1，…，N）都有k类投入记为Xj=（x1j，x2j…xkj），s类产出记为Yj=（y1j，y2j…ysj），r类非期望产出记为Bj=（b1j，b2j…brj），DUMbj（Xj，Yj，Bj）表示决策单位j的生产决策。
定义转化函数：B′=f（B）=V-B，其中V足够大使得B′中的元素都大于0。
显然，这种处理方法有效的保持了凸性和线性关系，并且避免了规模报酬不变的苛刻条件，是一种较好的评价存在非期望产出效率的方法。所以本文采用这种方法测度我国区域二氧化碳的排放效率。
四、二氧化碳排放效率计算
根据前文的研究方法和数据，主要年份的测算结果如下：
表3-3主要年份分省区效率值及排名（存在CO2排放量）
省级1995200020052011平均效率值
区域排名效率值排名效率值排名效率值排名效率值排名效率值
北京60.8760.9140.9411.0070.93
天津11.0011.0011.0011.0011.00
河北190.71210.66200.6720.96200.75
山西200.54190.72160.82170.61220.67
内蒙170.75160.75190.6880.88190.77
辽宁11.0011.0011.0011.0011.00
吉林160.7690.88130.86110.86140.84
黑龙江90.84140.8390.8960.93110.87
上海11.0011.0011.0011.0011.00
江苏50.87120.8850.9340.9490.90
浙江30.93100.8830.9411.0060.94
安徽40.8740.9411.0011.0050.95
福建11.0011.0011.0011.0011.00
江西70.8650.9260.9350.9380.91
山东100.8470.89100.8711.00100.90
河南180.74200.72180.70150.77210.73
湖北130.79170.74150.83130.82180.80
湖南120.79110.88110.8670.91120.86
广东11.0011.0011.0011.0011.00
广西20.9620.9820.9830.9530.97
海南11.0011.0011.0011.0011.00
四川11.0030.9570.9111.0040.97
贵州80.85180.73170.77120.84170.80
云南11.0011.0011.0011.0011.00
陕西150.7780.88120.86160.77150.82
甘肃140.79130.8480.89100.88130.85
青海11.0011.0011.0011.0011.00
续表
宁夏11.0011.0011.0090.8820.97
新疆110.80150.82140.85140.78160.81
五、结论分析
东部地区是我国经济发展水平最高的区域，东部地区的生产技术水平、产业结构、人力资本、物质资本、生产业都要优于中西部地区，是我国建设资源节约型、环境友好型社会的先导者和主力军，是加快我国经济发展方式转变、产业结构优化和技术水平升级的主要实践者。
中部和西部地区是我国重工业的主要分布区域，也是能源结构中煤炭占比最高的一个区域，二氧化碳减排潜力较大，经济发展方式偏向于粗放模式，二氧化碳减排对经济发展的制约性也较大。针对中部地区，重点是通过引进先进的技术，提升能源利用效率，优化能源结构，例如采取更先进的生产工艺提升煤碳的利用效率。同时要提高地区的二氧化碳排放效率水平，还要提高经济规模，增加人均收入，切不可盲目的引进“高能耗”项目，将经济资源优势升级为主导产业优势，实现经济转型和产业结构升级。
[1]冯相昭，邹骥.中国CO2排放趋势的经济分析[J].中国人口资源与环境，2008.Vol.18.No.343-47.
[2]林伯强，姚昕，刘希颖.节能和碳排放约束下的中国能源结构战略调整[J].中国社会科学，2010.No.1，58-71.
[3]陈诗一，严法善，吴若沉.资本深化、生产率提高与中国二氧化碳排放变化-产业、区域、能源三维结构调整视角的因素分解分析[J].财贸经济，2010.No.12，111-119.
【关键词】低碳；建筑；设计；方法
一、低碳建筑的定义
二、在建筑领域推广低碳设计的必要性
为什么一定要在建筑领域推广低碳建筑设计呢？这一方面是由日益恶劣的全球环境所决定的，另一方面也是由于建筑业本身的高二氧化碳排放量所导致的。
以上原因足以让我们认识到控制建筑业的碳排放量的重要性，可是为什么要注重设计初期的低碳设计呢，难道在之后就无法控制吗？答案是肯定的，下面笔者将简要分析其中的原因。
3.在设计初期实现低碳方案的原因
既然在设计初期实现低碳设计方案如此重要，那么我们有哪些策略可以用来达到这一目的呢？下面详细说一下。
三、建筑低碳设计的方法
要建造低碳建筑，首先要做到是培养设计人员的低碳环保意识，并将它贯彻在整个设计过程中。但是，只是在设计施工过程中贯彻这个理念是远远不够的，还要将这种理念延伸到建筑使用和废弃物处理等后续环节中，争取使建筑能耗降到最低，减少环境污染以及固体废弃物的产生。此外，在保障建筑本身质量的前提下对再生资源循环和可持续利用也有助于节能减排。
说了这么多，都是推广低碳理念，那么在实际的设计中我们要怎样实行建筑的低碳化呢？笔者提供了几个方案，仅供参考。
1.建筑环境低碳化
在前期的建筑设计中，设计师一定要对建筑物周围的环境情况有清晰的认识，力求保持环境和建筑的和谐统一，最好的效果就是利用建筑本身的低碳节能特性来反作用于周边环境的保护工作。具体说来，首先要尽可能地提高建筑物周边的绿地覆盖率，因为有效的二氧化碳吸收率在另一方面就会减少二氧化碳的排放量。此外，如果设计师进行的是城市建筑的整体规划，那么一定要对建筑物周围的道路交通进行合理规划，尽可能保障道路的畅通，避免大量车辆拥堵增加尾气排放。在做整体布局时，设计师要尽量使自然环境和人工建筑能够完美融合，不能以突出建筑而牺牲建筑场所本身的生态平衡。
2.建筑材料的低碳化
关键词：甘肃省；碳排放量；碳排放强度；减排目标；情景分析
碳减排是减缓气候变化的核心问题［1-3］。2009年哥本哈根气候变化会议之前，我国自主承诺到2020年我国碳排放强度在2005年基础上降低40%～45%［4］。作为发展中大国，我国社会和经济发展需求迫切，且产业结构和能源结构短期内难以大幅度调整，2020减排目标的推出，意味着我国将付出艰辛的努力，各省区也将承担分解的减排指标。
情景分析方法是目前国内外进行碳收支与碳排放分析预测的重要方法。TimoKarjalainen［5］等应用情景分析方法预测了2050年欧洲森林管理和气候变化对碳收支情况的影响状况。加利福尼亚州环境保护署［6］根据不同的科技水平对2020年交通能源方面的碳减排情况进行了情景分析。有关我国2020年碳排放情景的分析研究多有开展，如：周伟等［9］根据MARKAL-MACRO和Keyfitz模型，设定了能源消费的3种情景：基准情景、能源结构优化情景、气候变化约束情景，并分别测算了CO2排放量；林伯强等［10］预测分析了我国2020年碳排放总量和能源结构变化情况，并分析了不同排放情景对宏观经济的影响。
本文将重点对以甘肃省为代表的我国高排放强度省区在2020减排目标下的碳排放情景进行分析。
二、甘肃省二氧化碳排放现状
2005年甘肃省二氧化碳排放量为10217.84万吨，2010年增长至13405.72万吨，年均增长率达5.58%。其中来自化石燃料燃烧的排放量占主要部分，多年平均占88.38%（表1）。“十一五”期间，甘肃省2005年单位GDP能源强度为2.258吨标煤/万元，2010年为1.808吨标煤/万元，同比2005年降低19.94%，年均降低4.35%。
2005-2010年，甘肃省人均二氧化碳排放量（图2）由3.94吨/人增长至5.05吨/人，年均增长率5.09%。在国家“十一五”20%能源强度目标的约束下，甘肃省与全国其他省区一样，碳排放强度也实现了较大幅度的降低，由2005年的5.28tCO2/万元降低至2010年的4.11tCO2/万元，5年间降低了22.24%，年均降幅4.91%。
三、甘肃省碳排放强度降低的驱动因素分析
四、甘肃省2015、2020年二氧化碳排放情景分析
（一）二氧化碳排放总量趋势
2010年，甘肃省的碳排放总量为13405.72万吨，根据我国“十二五”关于能源的规划以及甘肃省的具体情况，假设甘肃省2015年能源强度降低10%，计算得出2015年甘肃省二氧化碳排放总量为26667.67万吨，年均增长14.75%。2005―2010年期间甘肃省GDP总量年均增长10.98%，假设甘肃省2015―2020年GDP增长速率逐步降低为年均8%，如要完成国家规定的碳排放强度降低40%的目标，则2020年二氧化碳的排放量为34933.19万吨；如果碳排放强度降低45%，那么2020年二氧化碳的排放量为32022.09万吨。如果甘肃省2015―2020年GDP增长速率进一步加快为12%，如要完成国家规定的碳排放强度降低40%的目标，二氧化碳的排放量为41899.57万吨；如果碳排放强度降低45%，二氧化碳的排放量为38407.94万吨。如果甘肃省2015―2020年GDP按年均12%增长，能源强度在2015年的基础上继续降低10%，则2020年的碳排放总量为40123.11万吨；如果能源强度降低15%，则2020年的碳排放总量为37894.05万吨。
以上假设涉及6个情景，具体参见表3。
（二）人均排放量趋势
2010年人均排放量为5.05tCO2/人，2015、2020年各种情景下的人均排放量如表3所示。假设2010―2015年间甘肃省能源强度降低10%，甘肃省2015年人均二氧化碳为9.71tCO2/人，年均增长14%。如图3所示：情景3（2015―2020GDP12%增速，2020年碳排放强度降低40%）下，2020年人均二氧化碳排放量最大，此情景下2015―2020年人均二氧化碳年均增长8.70%。情景2（2015―2020GDP8%增速，2020年碳排放强度降低45%）下，2020年人均二氧化碳排放量最小，此情景下2015-2020年人均二氧化碳年均增长3.01%。
(三)碳排放强度趋势
2010碳排放强度为4.11tCO2/万元，2015年根据前面的假设计算得出碳排放强度为3.56tCO2/万元，相比2005年碳排放强度降低32.7%。如果2015―2020年期间保持GDP增长速度12%，能源强度降低15%，即表3和图4中情景5，则其所对应的2020年的能源强度为1.383吨标煤/万元，相比2005年降低38.76%，碳排放强度为2.87tCO2/万元，相比2005年碳排放强度降低45.74%，此情景下2020年碳排放强度下降最大；如果2015-2020年期间能源强度降低10%（情景6），则2020年能源强度相比2005年降低35.15%，碳排放强度为3.04tCO2/万元，相比2005年碳排放强度降低42.54%。
图4中，情景1、3为碳排放强度降低40%目标的情况，情景2、4为碳排放强度降低45%目标的情况。
五、2020年主要省份40%、45%目标下的碳排放强度比较
在2005年基础上，按照国家40%、45%目标按省份实施均等减排幅度，选取北京、上海、内蒙古、山西、宁夏与甘肃省进行横向比较，结果如表4、图5所示。甘肃省碳排放强度高于全国平均水平，2020年碳排放强度降低45%后将与2005年的全国平均水平持平。北京、上海等发达省市的碳排放强度一直低于全国平均水平；宁夏、山西、内蒙古属于高碳排放强度省区，且能源多依赖煤炭等高排放值的化石能源。甘肃省碳排放强度在高排放省区处于中等位置。
六、结论
本研究以甘肃省为例，分析了高排放区的排放现状：2005―2010年甘肃省碳排放总量年均增长率为5.58%。2005―2010年5年间碳排放强度降低了22.24%，碳排放强度的降低主要来自于煤炭消耗在总体能源消耗中的降低以及单位GDP能耗的降低。
根据甘肃省2010―2020年间的GDP和单位GDP能耗的多种发展趋势，并结合我国40%～45%的碳排放强度目标，设定了6种碳排放情景，综合分析6种情景发现，到2020年，甘肃省人均碳排放量为11.26tCO2～14.73tCO2/人，能源强度为1.383吨标煤/万元～1.529吨标煤/万元，能源强度相对2005年降低32.28%～38.76%。碳排放强度降低幅度为40%～45.74%，其中，当2015―2020年GDP增速12%，能源强度降低15%时碳排放强度降低幅度最大，达45.74%。
2005―2010年碳排放强度降低的经验，以及2020年排放情景分析表明，要实现2020年碳排放强度降低40%～45%的目标，需要重视可再生能源的开发工作，继续加大风能、太阳能等零碳能源的贡献比例，持续推进产能结构优化和节能减排工作，从而降低化石能源在能源消费总量的比重和单位GDP的能耗，这是实现碳排放强度的根本性的工作。
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美国地理学家彼特卡勒门和他的同事在阿曼的沙漠地区做研究时，发现一片光秃、的橄榄岩。经检测，橄榄岩中的矿物质与二氧化碳的反应速度10倍于其被深埋于地下的反应速度。
卡勒门使用传统的碳同位素法鉴定这些岩石，发现它们大概形成于9600万年前，并且现在的一些活跃地区还有新的橄榄岩形成。他们估计，阿曼的橄榄岩每年自然吸收1万到10万吨的二氧化碳，这个数字比初步估算的要多得多。
卡勒门发现，与空气隔绝的地下橄榄岩像海绵一样疏松而柔软，一旦暴露于空气中，就会迅速与二氧化碳发生化学反应。然而，一旦暴露于外，它的表面很快就变得坚硬而致密，就像石灰岩或大理石，不可能让内部的橄榄岩石继续和二氧化碳发生反应。
为了解决这个问题，有人提出了一个常见的解决方案。那就是把橄榄岩运到石头加工厂，磨成细粉，这样就可以完全和二氧化碳发生反应。但是这个方案会消耗（hào）巨大的资金和能源，要产生这些能源还可能会排放大量的二氧化碳。后来，卡勒门想出了一个巧妙的解决方案。那就是利用地下热能和化学反应自身产生的热能来促进二氧化碳的吸收。这个方案的具体做法是：先打造一个几百米深的隧道管，把二氧化碳和一些热水输送到橄榄岩的岩层中，高水温可以让橄榄岩和二氧化碳的反应速度提高10万倍。这个反应一旦启动，反应过程会自然生成大量的热量。在热能和水的作用下，表层橄榄岩不断粉碎，使其更多地暴露于这种富含二氧化碳的溶液中。而地球自身产生的热量也会对这一过程产生帮助，因为越往地核方向深入，温度越高。而阿曼的橄榄岩从地表一直向地下延伸20千米。