气候变化经济影响评估模型与应用

第1章 绪论 工业革命后，气候变化对人类社会的影响日益显著，尤其对全球经济产生了深刻的影响。为准确刻画气候变化对经济发展的影响，科学家们提出了一系列的理论、方法与模型，为量化气候变化与经济发展之间的关系奠定了扎实的基础。 1.1 气候变化的经济影响 自20世纪80年代以来，人们逐渐认识到人类活动与气候变化之间的关系，气候变化也成为国际政治与各国外交的重要议题，学术界对气候与人类活动相互作用的了解也逐渐加深。1998年11月，为针对全球气候变化问题进行系统研究与深入合作，世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）共同建立了联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）。2007年，IPCC对气候变化进行了第四次评估并在评估报告中指出，近100年全球升温0.6～0.8℃，是近1000年全球升温昀显著的一个世纪。 随后，世界经济论坛发布《2017年全球风险报告》，该报告指出环境风险已成为全球高频风险之一，由气候变化等所导致的环境风险是引起损失的潜在原因之一。英格兰银行曾针对气候变化对保险业的影响研究发现，气候变化会对保险业从三个维度产生影响，物理风险、转型风险和第三方因规避前两类风险而导致的间接风险，以上三类风险均会对保险业发展产生显著影响。Emmanuel等（2018）的研究表明气候变化是企业收益损失的原因之一。陈雨露（2019）的研究表明气候变化会导致经济结构与金融体系发生显著变化，并且具有“长期性、结构性、全局性”特征，应当引起全球中央银行的高度重视。气候变化问题已经直接影响到人类社会经济发展的方式，而人类社会经济活动同样影响气候变化，气候变化与人类社会经济活动的相互关系已经成为影响全球发展的重大问题。 1.1.1 气候变化对农业系统的影响 农业是人类社会生存与发展的基础部门，对气候变化响应较为敏感，表现在多个方面，如作物产量、生产状况、种植结构等（刘远哲等，2020）。《中国应对气候变化国家方案》提出，受气候变化影响，中国未来的粮食生产将面临以下挑战：**，粮食生产不稳定、产量剧烈波动，水稻、小麦、玉米生产减产带来的挑战；第二，种植结构和布局改变带来的挑战；第三，生产条件改变、生产成本增加带来的挑战。 气候变化对农业生产的影响研究已经成为学术研究的热点。Mendelsohn等（2008）采用 Ricardain模型评估气候变化对农业生产的影响，综合考虑社会宏观因素与农户微观行为的作用。Gbetibouo和 Hassan（2004）采用 Ricardain模型评估温度和降水对作物产量的影响，发现表明作物产量对温度和降水变化敏感。Kabubo和 Karanja（2007）探究气候变化与农户收益的相关性，发现温度与降水均与农户收益呈非线性关系，温度对农户收益的影响更显著。丑洁明和叶笃正（2006）使用气候变化因素与生产函数结合的方法评价了因气候变化造成的粮食产量变化。冯相昭等（2007）采用生产效应法评估由极端气候引致的农业生产经济损失，并预测了主要粮食作物因气象灾害遭受的经济损失。黄维等（2010）根据中国1988～2005年的四期县级面板数据，采用随机效应模型评估在县级尺度气候变化对粮食产量的影响。周曙东和朱红根（2010）构建模型评估气候变化对水稻产量的影响，模拟了趋势。 1.1.2 气候变化对工业系统的影响 20世纪80年代，美国气象局研究发现，工业生产并非取决于气候条件，气候变化未对工业生产造成显著直接影响。但是，依赖于气候条件的农业、畜牧业为工业生产提供基础材料，因此，气候变化会对工业产生间接影响。Dutton（2002）发现气候变化对石油、煤炭和天然气有较为显著的影响。Peter（2006）将气候因素与经济模型结合，并评估气候变化对制造业的影响。Merz（2010）发现气候变化对建筑业具有影响。 在国内，气候变化对工业影响研究较少。吴息等（1999）采用统计模型评估气候变化对工业生产的影响，发现温度对工业生产的影响具有季节差异性。王守荣等（2000）结合气候因素与统计模型，评估和预测由气候变化造成的经济损失。张永勤和缪启龙（2001）采用投入-产出模型评估气候变化、降水增加对工业生产的影响，并指出需加大其他生产要素投入以遏制气候变化的负面影响。孙宁（2008）采用 C-D生产函数评估工业生产对气候变化的敏感度。罗慧等（2010）研究表明气候变化对不同工业部门的影响程度不同。综上所述，现有工业部门中的不同行业对气候变化的敏感程度有所不同。 1.1.3 气候变化对服务业的影响 气候变化对服务业发展产生显著影响，特别是旅游业、交通运输业等。由于旅游业和交通运输业严重依赖资源、环境和气候条件，因此，气候变化会对全球及区域的旅游业和交通运输业产生显著影响。 1998年，Viner和 Agnew在世界自然基金会（WWF）会议上提出需要科学评估气候变化对全球旅游业发展造成的影响，并于1999年形成评估报告（Viner and Agnew，1999）。由此，国内学者也开始研究该领域的问题。Ren（1996）较早开展关于气候变化与中国旅游业发展的科学研究。陈正洪等（2008）通过研究发现武汉大学樱花的始花期与落花期受气候变化影响，进而导致游客观赏时间的变化。桑东莉（2010）系统分析了气候变化对中国旅游业发展产生的挑战，并从制度与立法的角度阐述中国应如何应对挑战。 气候变化对交通运输业产生显著影响，主要在于气候变化会造成洪水、泥石流等灾害频发，进而影响交通运输的运行。同时，气候变化会对运输设备、基础设施造成严重损害，如轨道变形、路面膨胀等也会对交通运输产生负面影响。 综上所述，气候变化对服务业具有重要影响，随着全球气候的不断加剧，对旅游业、交通运输业、金融业等服务业造成深远影响，社会经济系统可持续发展也将面临严峻挑战。 1.2 气候变化经济影响模拟模型 1.2.1 实验经济学在气候变化经济影响评估中的应用 计量经济学是研究经济问题的主要手段，它往往在非实验数据的基础上完成理论模型的参数估计及统计检验。实验经济学则以实验结果为主要数据源，分析实验数据的好坏，判断模型的优劣（王文举和任韬，2004）。计量经济学和实验经济学从不同的角度开展经济学的实证分析。 全球气候变暖已经成为亟须世界各国共同应对和解决的热点问题，而人类经济行为所引起的包括 CO2在内的温室气体排放是造成气候变暖的关键因素（Nordhaus，1997）。基于市场的环境保护政策（如碳排放交易）通常承担着发展和减排的双重目标。自20世纪以来，欧洲和美国等发达国家和地区已经实施了碳排放贸易政策（Dong et al.，2020）。2005年，欧盟建立了全球昀大的碳排放权交易市场，碳排放权交易机制的政策评价案例也由此得到了丰富。实验经济学被广泛地应用于碳排放权交易政策评估研究中，旨在比较不同的交易机制对市场中交易者行为的影响，以及如何影响市场中资源的优化配置。Sebastian等（2020）设计实验研究碳补偿计划的负面效应，从客户的角度来看，减轻与他们需求相关的负外部性可能会增加其消费，特别是在消费者不支付边际消费成本的环境中，这可能导致更高水平的资源使用。尽管研究表明碳补偿计划可能会增加资源利用，但同时组织可以通过突出个人的资源利用来抵消这些不利影响。 在公共环境保护方面，实验经济学方法从研究问题出发，分析气候保护合作的可能性，为环境保护分析提供了新的方式。其分析结果对实际的气候变化应对有很好的学术支撑作用。大量的实验经济学研究指出在公共物品博弈中，如气候变化应对，被研究的主体行为具有条件合作性。Fischbacher等（2001）研究揭示其实验参与者可分为条件合作型、搭便车型和驼峰型合作者。Burlando和 Guala（2005）检验了Fischbacher等（2001）的研究，发现35%的被试行为属于条件合作型，18%属于利他型，32%属于搭便车型，还有15%无法归类。Timilsina和 Kotani（2017）在尼泊尔开展框架野外实验来评估市场准入机制的森林保护效率。该实验创新之处是在贸易的背景下建立统一的拍卖价格，并确定发展中国家领域内的森林保护效率。该研究表明，受教育程度有限的农民同样了解价格拍卖规则，可以反映其林地价值，使得市场准入机制的效率达到80%。 综上所述，实验经济学有别于传统经济学；实验经济学常利用可控的实验数据而非实际的经济数据；实验经济学广泛关注气候变化及其经济影响研究；其研究结果可为资源环境利用与保护相关的公共政策制定提供更为科学的依据。 1.2.2 投入产出模型在气候变化经济影响评估中的应用 气候变化经常表现为地表平均气温大幅度升高、降水量年际波动大以及极端灾害频发等。灾害的发生会使得经济系统受到巨大的冲击，而我国是世界受灾害影响昀大的国家之一。灾害所带来的经济损失具体可分为直接经济损失和间接经济损失，为了能够更加科学地制定各类防控政策，我们需要对经济损失进行准确的评估，相对于直接经济损失，间接经济损失评估是研究重点也是难点。针对间接损失进行评估的模型不断发展，主要模型有生产函数模型、投入产出模型、一般均衡模型和生产网络模型等。相对于其他模型，投入产出模型可以根据数据获取情况来决定是选择多部门或少部门的投入产出表，因此具有更大的灵活性，是进行灾害间接经济损失评估的一种较好的模型方法。 投入产出模型（input output model，I-O模型）是1936年由美国经济学家列昂惕夫所创立的一种现代经济数量分析方法。其中，“投入”指的是社会生产过程中对于各种生产要素的消耗和使用情况，社会生产包括物质生产和劳务活动；“产出”指的则是社会生产所带来的成果的分配使用去向，成果不仅包括物质产品，还包括各种服务。搜集获取到所需数据后可编制投入产出表，以此建立线性方程组，从而构成能够反映国民经济结构和社会再生产过程的投入产出模型，进而可以分析国民经济系统中各部门之间错综复杂的关系（刘志彪等，2001）。1941年列昂惕夫在《美国经济的结构，1919—1939》中针对投入产出分析的基本原理及其发展史进行了详细阐述，这标志着投入产出经济学成为一门独立的学科（蒋选等，2006）。 投入产出模型具有能够定量的计算灾害对于经济系统间接损失的大小及其在多部门之间所产生的连锁反应，有利于产业部门区域以及跨区域的分析对比，且投入产出模型对数据的要求较低，不需要搜集大量的数据，因此在搜集数据时可以节省人力物力等，也能够更加方便应用。但是该模型也具有不可忽视的局限性，投入产出模型要求模型必须是线性模型，并且具有较多的假设条件，尤其是需要假设变化前后国家的经济运行体系不发生变化，显然这并不现实，因此该模型更适合短期数据的分析研究，无法做到动态反映变化情况的特征。此外，相较于计量经济学模型，运用投入产出模型进行数据的统计分析之后，无法运用其他办法对评价结果的准确度进行衡量。因为本身需要的数据较少无法全面综合考虑各种因素所带来的波及效应。为了更好地解决该模型的局限性，学者们不断地对该模型进行完善和发展，并广泛地应用于各个领域。 针对投入产出的系数进行更新是投入产出模型扩展的一个方面，对其进行更新有助于解决该方法时效性不足的缺陷。投入产出系数更新的常见方法有三类，分别是：统计学方法、优化方法和宏观经济学分析方法（孟彦菊，2009）。赵秀恒（1997）针对投入产出模型的求解条件进行深入研究，研究表明在索洛条件下，投入产出平衡方程的数值不一定具有经济意义，同时给出了无例外的情况。然而，在索洛条件的基础上加上附加条件，便可以获得具有经济意义的解决方案，并对此在理论上进行了严格的证明。投入产出模型扩展的另一个方面则是投入产出计量经济联合模型，该联合方式经常集中应用在居民消费的研究中。 投入产出模型及其扩展