華 瑛 ,張治河

(1.陜西師范大學(xué) 國(guó)際商學(xué)院, 陜西 西安 710062；2.西安文理學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院， 陜西 西安 710065)

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·環(huán)境科學(xué)·

陜西省碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)聯(lián)性研究

華 瑛1,2,張治河1

(1.陜西師范大學(xué) 國(guó)際商學(xué)院, 陜西 西安 710062；2.西安文理學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院， 陜西 西安 710065)

研究陜西省碳排放量的測(cè)算,預(yù)測(cè)未來(lái)碳排放態(tài)勢(shì)及對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響?；谇鍐畏ê头蔷€性最小二乘法,運(yùn)用碳排放余額法和超對(duì)數(shù)模型模擬預(yù)測(cè)研究。測(cè)算了1991—2013年陜西省的碳排放余額,預(yù)測(cè)陜西省2020年的單位GDP碳排放余額為0.313 9,比2005年水平減少18%，且碳排放隨著人均GDP增高逐步增大,但增幅以平均1.6%水平遞減,因而,陜西省碳減排壓力較大。針對(duì)陜西省碳排放情況,提出繼續(xù)走區(qū)域低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路，提倡清潔能源研發(fā)和應(yīng)用;提倡生態(tài)、循環(huán)、集約型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式;提升區(qū)域居民的低碳環(huán)保意識(shí);增加生態(tài)補(bǔ)償力度等有效減排措施。

碳排放;碳排放余額;陜西省;經(jīng)濟(jì)發(fā)展

近幾年,隨著全球氣溫逐步升高,在我國(guó)許多區(qū)域引發(fā)了一系列氣候環(huán)境問(wèn)題,特別是碳濃度增大導(dǎo)致的大氣污染問(wèn)題。2014年9月我國(guó)出臺(tái)了《國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃(2014—2020)》明確提出目標(biāo):到2020年,單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的溫室氣體排放量要比2005年的水平減少40%～50%。在這種責(zé)任和壓力之下,準(zhǔn)確測(cè)算和評(píng)價(jià)我國(guó)各個(gè)區(qū)域碳排放的大小、變化特征,預(yù)測(cè)未來(lái)碳排放的態(tài)勢(shì)及對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響,對(duì)科學(xué)合理地制定碳減排政策及評(píng)價(jià)區(qū)域綠色低碳發(fā)展水平等有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系最經(jīng)典的描述是環(huán)境庫(kù)茨尼茲曲線, Grossman[1],Selden[2]等認(rèn)為碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈倒U型特點(diǎn),而Moomaw[3],Martinez-Zarzoso[4]等認(rèn)為環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈N型特點(diǎn)。我國(guó)學(xué)者楊嶸等用IPCC中溫室氣體清單指南提供的能源消耗產(chǎn)生的CO2排方估算法測(cè)算了西部地區(qū)的碳排放,并用脫鉤指數(shù)法分析了西部地區(qū)首批低碳試點(diǎn)省份碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫鉤狀態(tài)[5]。申笑顏用灰色關(guān)聯(lián)度法預(yù)測(cè)了區(qū)域碳排放量及影響因素[6]。孟凡生等用組合賦權(quán)法分析了區(qū)域CO2排放量的影響因素[7]。齊紹洲用細(xì)化清單法核算了湖北省能源消耗碳排放[8]。而我們認(rèn)為區(qū)域是一個(gè)動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng),在產(chǎn)生碳排放的同時(shí),也進(jìn)行著碳吸收,即不斷地減少碳排放,隨著排放、吸收效率的改變,產(chǎn)生不同的余額,碳排放余額影響環(huán)境,進(jìn)而對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生影響。因而,本研究用分類余額法測(cè)算碳排放，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放的態(tài)勢(shì)關(guān)聯(lián)關(guān)系做進(jìn)一步的模擬預(yù)測(cè)。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐的加快,陜西省未來(lái)碳排放總量狀況以及對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展都將產(chǎn)生重大影響。本文所用原始數(shù)據(jù)有陜西省歷年煤炭、石油、天然氣的年消耗量,農(nóng)用薄膜、農(nóng)藥、農(nóng)用化肥的年使用量,年末人口數(shù)量,林地、草地、未利用土地的面積,地區(qū)GDP,人均GDP。數(shù)據(jù)時(shí)間跨度從1991年到2013年,數(shù)據(jù)來(lái)源于陜西省歷年《陜西統(tǒng)計(jì)年鑒》，用MATLAB分析處理數(shù)據(jù)。

3 陜西省碳排放的測(cè)算方法

3.1 碳排放的來(lái)源

據(jù)《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》的界定,只要產(chǎn)生了大量溫室氣體排放的活動(dòng)都可以列入到區(qū)域碳排放的清單中。結(jié)合陜西省的特點(diǎn)找到產(chǎn)生碳排放的多維主體源頭,表1為碳源排放量的計(jì)算公式:

E碳排放=U煤Q煤K煤+U油Q油K油+U氣Q氣K氣+

Q膜K膜+Q藥K藥+Q肥K肥+P人口K人

其中三大能源碳排放的系數(shù)取中國(guó)工程院、國(guó)家環(huán)境局溫室氣體控制項(xiàng)目、國(guó)家科委氣候變化項(xiàng)目、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究中心、美國(guó)能源部、日本能源研究所、全球氣候變化基金會(huì)、亞洲開(kāi)發(fā)銀行、北京加拿大項(xiàng)目測(cè)算系數(shù)的平均值[9]。

表1 碳源排放系數(shù)表Tab.1 Coefficient of Carbon source emission

3.2 碳吸收的途徑

區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳排放時(shí),內(nèi)部植物在光合作用下,吸收溫室氣體中的碳，以生物量形式存儲(chǔ)在植物和土壤中,降低溫室氣體中CO2的濃度,達(dá)到系統(tǒng)自然減排的作用。而吸收碳的植物主要來(lái)自于林地、草地以及未利用的土地等,表2為已有研究基礎(chǔ)上[15-17]的加權(quán)平均碳吸收系數(shù)，碳吸收量的計(jì)算公式:

E碳吸收=S林地·K林地+S草地·K草地+

S未利用土地·K未利用土地。

表2 土地碳吸收系數(shù)表Tab.2 Coefficient of Land carbon absorption

3.3 碳排放的余額

陜西省碳排放的測(cè)算以區(qū)域經(jīng)過(guò)相應(yīng)的碳吸收之后的碳余額量作為衡量的依據(jù),采用碳排放余額法計(jì)算真實(shí)碳排放總量(表3)。

CE余額=E碳排放-E碳吸收。

表3 1991—2013年陜西省碳排放余額表(萬(wàn)噸)Tab.3 Remain of carbon emission in Shaanxi province in 1991—2013 104t

4 陜西省碳排放余額與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)聯(lián)性的預(yù)測(cè)

4.1 單位GDP碳排放余額對(duì)年度的預(yù)測(cè)分析

由1991—2013年陜西省單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的碳排放余額隨時(shí)間變化的散點(diǎn)分布特征,采用非線性最小二乘原理進(jìn)行曲線對(duì)比擬合,利用Gauss4型超對(duì)數(shù)模型擬合,得到擬合曲線1和預(yù)測(cè)模型1。

從擬合曲線圖1與模型1檢驗(yàn)結(jié)果表4來(lái)看，可用此模型預(yù)測(cè)陜西省2020年的單位GDP的碳排放余額為0.313 9,比2005年水平減少18%,距離溫室氣體碳減排目標(biāo)40%～50%,還有很大差距,因而,陜西省近幾年碳減排還有很大壓力,還要加大力度繼續(xù)堅(jiān)持走低碳發(fā)展道路。

表4 預(yù)測(cè)模型1的參數(shù)檢驗(yàn)Tab.4 The test of parameters about the prediction model 1

圖1 單位GDP碳排放余額對(duì)年度的擬合曲線Fig.1 The fitting curve of remaining carbon emission of per unit of GDP vs.year

4.2 人均GDP對(duì)碳排放余額的預(yù)測(cè)分析

由1991—2013年陜西省碳排放余額隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的散點(diǎn)發(fā)展分布特征,采用非線性最小二乘原理進(jìn)行曲線對(duì)比擬合,利用Rat32型超對(duì)數(shù)模型擬合,得到擬合曲線2和預(yù)測(cè)模型2:

lny=

表6預(yù)測(cè)了陜西省未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r對(duì)碳排放余額的影響,發(fā)現(xiàn)碳排放余額隨著人均GDP的逐步增高而增大,但碳排放余額幅度以平均1.6%水平遞減,因而,陜西省經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)碳排放量有較大影響,表明陜西省的低碳、綠色發(fā)展程度較低。

表5 預(yù)測(cè)模型2的參數(shù)檢驗(yàn)Tab.5 The test of parameters about the prediction model 2

圖2 碳排放對(duì)人均GDP的擬合曲線Fig.2 The fitting curve of carbon emission vs. per capita GDP

表6 經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)碳排放的預(yù)測(cè)Tab.6 The forecast of carbon emissions for economic development

5 建議與對(duì)策

綜上所述，要實(shí)現(xiàn)陜西省的碳減排目標(biāo)，需從管理和技術(shù)多層次實(shí)施減排，提倡清潔能源的研發(fā)和應(yīng)用,如在關(guān)中、陜北區(qū)域發(fā)展分布式光伏發(fā)電的清潔模式,尤其是在清潔生產(chǎn)技術(shù)上,不斷設(shè)計(jì)研發(fā),使用清潔能源和原料,采用先進(jìn)的設(shè)備和工藝技術(shù),通過(guò)管理體制改善措施的實(shí)施,從碳排放源頭上消減污染,提高能源資源的利用效率,減少產(chǎn)品在生產(chǎn)、服務(wù)、使用過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放。同時(shí),相關(guān)管理部門(mén)積極制定區(qū)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)或行業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)要求和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)全過(guò)程的污染預(yù)防意識(shí),鼓勵(lì)區(qū)域綠色生產(chǎn),可通過(guò)以區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)總值與區(qū)域碳排放的余額之比作為評(píng)估衡量區(qū)域的低碳發(fā)展水平,并以此來(lái)約束區(qū)域碳排放和提高區(qū)域碳的使用效率。轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展和管理模式,尤其要注重節(jié)約化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等生產(chǎn)資料和低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù),提倡生態(tài)、循環(huán)、集約型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。增加城市園林綠地面積和改善城市綠化狀況,通過(guò)衛(wèi)星遙感調(diào)查模擬技術(shù),定量分析評(píng)估增加相應(yīng)的城市綠地面積?？蛇m當(dāng)把低產(chǎn)農(nóng)田變?yōu)椴莸鼗蛏?實(shí)行農(nóng)林復(fù)合、林草復(fù)合式的經(jīng)營(yíng)模式,提高區(qū)域碳吸收能力,減少碳在環(huán)境中的儲(chǔ)量。如在陜南區(qū)域,根據(jù)其地理環(huán)境特點(diǎn),開(kāi)展綠化工程,逐步提高森林、綠地、濕地等的覆蓋率。提升居民的低碳環(huán)保意識(shí),尤其在管理運(yùn)行機(jī)制方面,增加相關(guān)產(chǎn)業(yè)的生態(tài)補(bǔ)償力度,建立相應(yīng)的技術(shù)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施體系,鼓勵(lì)陜西居民積極參與生態(tài)行動(dòng)和生態(tài)主體功能區(qū)的保護(hù)。征收合理的相關(guān)產(chǎn)業(yè)碳稅,從而控制人為因素的超碳排放。

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(編 輯徐象平)

The study on the correlation between carbon emission and economic development in Shaanxi Province

HUA Ying1,2, ZHANG Zhi-he1

(1.School of International Business, Shaanxi Normal University, Xi′an 710062, China; 2.School of Mathematics and Computer Engineering, Xi′an University, Xi′an 710065， China)

The paper studied the measure and prediction trend of carbon emission in the future as well as the influence on regional economy development in Shaanxi Province. Based on the listing method and the nonlinear least squares method, remaining carbon emission and super logarithmic model are applied in prediction. To estimate the carbon emission of Shaanxi Province in 1991—2013, remaining carbon emission of per unit of GDP in Shaanxi Province in 2020 is 0.3139, 18% less than 2005 levels, and the fact that carbon emission increases gradually when per capita GDP increase is found, but growth at an average level of 1.6%, so the pressure to reduce emission is big in Shaanxi Province.To solve the problem of carbon emission in Shaanxi Province, regional low-carbon economic development path are put forward, with clean energy research & development and application; ecological, green, intensive agricultural production mode are given; residents need to know more about low-carbon environmental protection; effective measures of emission reduction is requested to increase by strengthening ecological compensation.

carbon emission; remaining carbon emission; Shaanxi province; economic development

2014-06-09

陜西省社科界重大理論與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題基金資助項(xiàng)目(2015Z029)；陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(11JK0337)

華瑛，女,浙江富陽(yáng)人，陜西師范大學(xué)博士生,從事區(qū)域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)模型預(yù)測(cè)研究。

F061.5

：ADOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2015-03-023