從資源枯竭之憂到資源再生之慮：碳排放研究述評

摘要：人們對資源的憂慮，經歷了一個轉變過程，由可耗竭資源的有限儲量所帶來的緊迫感趨淡，由生態承載力的衰減所引發的負面后果日益明顯。從二氧化碳排放所引出的氣候變化問題，是自然生態系統容納和消除污染排放物的能力已然不足的一個反映。通過對貫穿上述認識轉變過程的經濟學研究文獻的梳理可知，國外在此方向上的主要分析工具是氣候變化綜合評估模型。該類模型的優點是把經濟系統與自然生態系統集成在一起，使得對碳排放的預測具有微觀基礎，但也因模型復雜而處理難度較高。它的一個應用是：碳減排力度是應立即強力推進，還是可漸進強化，研究文獻中圍繞這一問題的爭論就是以氣候變化綜合評估模型為基礎而展開的。

關鍵詞：可再生資源；資源再生能力；碳排放；低碳經濟；氣候變化

中圖分類號：F062.1 文獻標志碼：A 文章編號：16720539（2012）0202408

近年來，極端自然現象的頻繁出現加劇了人們對氣候變化的疑慮。不僅冰凍災害、拉尼娜現象、大陸干旱等現象與氣候直接相關，而且連地震這樣的地質運動也被認為與溫室效應存在某種關聯性（1）。氣候變暖是當前有待于深入研究的最重要課題之一。由于二氧化碳（CO2）是最主要的溫室氣體，而它又主要來自于人們對煤、石油、天然氣這幾種碳基能源的消耗，所以如何遏制氣候變化的問題就主要轉化為了如何遏制CO2排放的問題。相關的研究不僅涉及大氣、環境、物理等自然學科，也與經濟學這樣的社會學科相關聯，因為碳從能源形式到氣體形式的轉變，是通過經濟系統對碳基能源的需求、生產、消費過程才發生的。

從經濟學角度對碳排放和氣候變化展開的研究，始于Nordhaus（1982）[1]，而規模較大的規范性研究則始于20世紀90年代，迄今僅大約20年的時間。然而，碳排放問題早已孕育于工業革命以來的經濟發展方式之中。起初，人們對煤、石油這類資源的可耗竭性感到擔憂；后來，資源在使用過程中排放出來的污染物質成為了人們關注的重心；如今，在排放物質中看起來最無害的CO2卻帶來了更大的潛在麻煩。與國內現有文獻側重于碳減排制度安排的研究方向所不同的是，本文將從宏觀理論的角度做一個文獻綜述，以人們對碳基資源的相關憂慮為線索，介紹研究重點的變遷過程。

一、前期研究淵源

（一）有限的資源是否會導致經濟增長停滯

CO2作為一種排放物，來自于經濟系統對碳基能源的使用，而它們都屬于不可再生資源。早期的一個隱憂是，這些資源的儲量有限，而且在可預見的未來均不大可能重新形成。那么，資源的有限性會阻礙經濟的持續增長嗎？是否這些資源的枯竭之日就是經濟增長的停滯之時呢？這種憂慮在1972年羅馬俱樂部的《增長的極限》中得以表達，并被不久后發生的石油危機所強化，進而吸引了許多研究者開始關注資源經濟學。然而，從那之后到現在已經過去了近40年的時間，一個顯而易見的事實是，世界經濟仍然保持著增長。而且，作為資源稀缺程度信號的資源實際價格，并未呈現出一種上升的長期趨勢（Pope 2002）[2]，其長期增長率大約為零（Krautkraemer 1998）[3]。

那么，是什么因素使得經濟系統得以擺脫資源日益枯竭的羈絆呢？對此，文獻中蘊藏了幾個值得重視的解釋思路。Hartwick（1977）[4]的觀點是，只要把從不可再生資源獲得的收益，投資為可重復使用的資本品，那么即便未來資源枯竭，后代也可借助資本品來維持人均消費水平的不變。另一個思路源自于早年希克斯的引致創新假說：當某種投入的價格上升時，企業將通過技術開發尋找替代投入，從而降低對原來投入品的需求。Nordhaus（1974）[5]則通過列舉科學數據來說明，雖然化石能源儲量僅夠支撐520年的使用，不過對核能的開發利用足可滿足530億年的能源需求。這還未包括對太陽能的開發利用。由此來看，能源的供給幾乎是無窮的，故無需擔憂。

除了思索怎么在資源約束下實現可持續增長之外，資源經濟學主要針對的問題還有：怎么取得代際公平，是否可遵循Hotelling法則來預測資源的價格，以及人們是否感受到了資源枯竭的影響（Kolstad 2000）[6]。這些研究議題，也都或直接、或間接地與人們對資源枯竭的憂慮相關。

（二）污染減排是否會拖累經濟增長

資源的有限儲量只是資源拖累經濟增長的一個潛在方面；另一個潛在方面是：不可再生資源在使用過程中常常產生環境污染，而治理污染需耗費掉一部分產出，這是否構成資源制約經濟增長的另一個渠道呢？Grossman and Krueger（1995）[7]發現，隨著人均收入的提高，人均污染排放量呈現出一個先上升、后下降的過程。這一環境污染與經濟增長之間的經驗特征，被稱為環境Kuznets曲線（EKC）。這一發現容易引出一個很強的推論：經濟發展水平越高，污染排放的水平才會越低，所以解決污染排放的最終辦法就是盡快地推動經濟增長（Beckerman 1992）[8]。是否真是如此呢？

為回答此問題，首先需在經驗層面判斷EKC假說的穩健性。如果變換非線性計量模型的設定形式、變更所用的數據或者觀察其他的污染排放物，EKC的經驗特征是否還成立呢？Cole et al.（1997）[9]總結了文獻中的判斷結論：前兩個方面對EKC穩健性的影響較小，然而排放物質的不同卻有很大的影響。對排放地有較大直接影響的排放物質，比如固態、液態的污染物，往往容易呈現出EKC的特征；相反，越容易擴散的物質，比如氣體，以及對排放當地的負面影響越小的物質，EKC的穩健性就越弱，或者即便呈現出EKC特征，EKC拐點所對應的人均收入水平也更高。

其次，需從理論層面尋找EKC的形成機理，以便判斷什么才是降低污染的有效途徑。令人困擾的是，文獻中出現了多種理論解釋，它們或者在直覺上，或者在定性分析上，都能產生出EKC特征的預測，諸如Arrow et al.（1995）[10]的經濟結構變遷說、Copeland and Taylor（1994）[11]的污染天堂效應、Stokey（1998）[12]的機會成本觀、Jones and Manuelli（2001）[13]的居民偏好變化。這些解釋思路各有各的側重點，而且往往并不缺乏經驗證據的支持，所以很難說某種解釋優于其他解釋。不過，被研究者廣泛接受的一個看法是，EKC的形成是市場對政策干預做出反應的結果，全力推動經濟規模的擴大并不會自動帶來污染排放的下降（Barrett and Graddy 2000）[14]。這一判斷的形成，對于治理碳排放也具有重要的涵義。

二、生態承載力——理解碳排放的

一個視角 （一）碳排放的特性

人們通常并不把CO2視為一種污染物，因為它無色無味，對人和環境也不存在直接的負面作用。那么，碳排放又怎么成為了人們關注的一個焦點呢？這是因為化石燃料是維系工業和生活運轉的主要能源，對它們的使用最終都會排放出CO2。早在1896年就有科學家指出，對化石燃料的大規模使用將導致全球氣溫升高。近年來，自然科學領域不斷發出警告，將全球氣候變化與CO2在大氣中的濃度相聯系，并進一步把極地冰山融化、海平面上升、極端天氣多次出現甚至地震頻發等現象歸咎于這種聯系。雖然在氣候是否在發生變化以及氣候變化的原因是否源于溫室氣體的累積等問題上，科學界尚未完全形成定論，不過，氣候變化所蘊藏的危險性是如此巨大，以至這個議題有著不可承受之重。即便溫室效應只是氣候變化的一個潛在原因，人們也不可能等到科學界達成了一致看法再去治理。

CO2在大氣層中的惰性極強、不易消散，年注入量隨著化石能源消耗的增加而逐年上升，漸漸成為了最主要的溫室氣體，約占當前溫室氣體總量的四分之三。其排放量能否降下來，成為了有待研究的重要議題。此時，EKC的那種污染排放先上升、后下降的特性，成為人們對碳排放趨勢的期盼。EKC文獻所做的研究，對于碳排放議題也是有參考價值的。

首先要回答的問題是，CO2的排放是否已表現為EKC特征？如果每年的碳排放量已越過了EKC的拐點，那么只要下降的趨勢持續下去，溫室氣體總量自然會減少。然而，各種測算和預測都表明，雖然碳排放強度（單位GDP的CO2排放量）是下降的，但是全球的人均碳排放量仍處在上升階段。接下來的問題是，怎樣才可促使碳排放量進入EKC的下降階段呢？由EKC的理論文獻可以看到，學界對于哪種機制在降低污染排放上最有效尚無定論，不過從中能獲得的一個啟示是，要降低CO2在大氣層中的濃度，僅僅依靠市場的自發力量是不夠的，還需借助主動的政策干預 [15]。

不過，碳排放問題并不像其他污染排放物那么容易解決。這不僅源于CO2自身的排放特性，還在于碳排放具有的全球外部性。多數污染排放物的影響范圍不會超過一國的疆域，所以一國采取行動以降低污染的收益是內部化于該國的。但在碳排放上，地球大氣層是一個沒有主權、更沒有產權的公地。一國的單獨減排行動不僅具有較大的正外部性，使得減排激勵不足，更重要的是它很可能于事無補。碳減排要求以各國對一個國際合作框架的承諾和對承諾的執行來加以推動。同時，碳減排技術的開發還涉及到技術創新的外溢。這種正的外部性進一步強化了碳減排的復雜性和艱巨性Dietz and Maddison（2009）[16]。2009年底的哥本哈根氣候峰會未能達到預期目標，就是這種復雜性的一個表現。

（二）從資源枯竭之憂到資源再生之慮

從一個更廣闊的視角看，碳排放和氣候變化所涉及到的并不僅僅是制度安排和技術開發的問題，更在于它反映出一種可再生資源逐漸衰減的危機 [10]。這與早年人們對不可再生資源的有限性感到憂慮是不同的。比如，森林可吸收CO2，大氣中較高的CO2濃度將促進植物的生長，森林面積隨之擴大，這將提高森林吸收CO2的數量，從而降低CO2的濃度。從而，大氣中的CO2濃度能夠在森林面積的調節下，維持在一個穩定的水平上。如今，CO2的濃度不僅越過了這一穩定水平，而且偏離幅度還呈繼續擴大之勢。這反映出的問題是，一方面，隨著人們對石油等能源的使用規模的擴大，作為副產品的CO2的排放速度超過了自然生態系統的吸收速度；另一方面，人類活動空間的擴大使得森林面積下降，削弱了自然生態系統吸收CO2的能力。兩方面因素的綜合影響，使得大氣層中的CO2濃度越來越高，溫室效應出現。

可見，氣候變化的原因表面上是碳排放過快過多，更深層的原因其實在于，經濟活動已經觸及到了生態系統承載能力的一個界限（Dean 1992）[17]。自然生態系統吸收CO2的能力，可以視為是一種可再生資源（Brock and Taylor 2005）[18]。這種隱性的可再生資源已無法立即消除經濟運轉中所產生的碳排放流量，甚至該資源的數量也在衰減。更大的潛在危險是，對于具有再生能力的生態系統，其量變到質變的變化，有可能是不可逆的（Scheffer and Carpenter 2003）[19]，比如融化了的極地冰山不易再度凝結。也正是從這個角度看，不可再生資源的有限儲量固然仍然值得擔憂，但當前和未來一段時間里更應獲得優先關注的，是資源再生能力的保護與恢復問題。

Brander and Taylor（2005）[20]用經濟學分析了太平洋上一個島嶼文明的興衰過程。他們發現，在這個名為復活節島的島嶼上，森林在1000年的時間跨度中逐漸被居民消耗光，是導致該島文明由興轉衰的原因。森林的過度消耗不僅使得木材來源減少，更大的危險在于島嶼生態系統的崩潰，淡水、魚、禽等資源的再生能力一降再降，無法支撐已有人口的生存。在這個過程中，由于科學知識的匱乏，以及生態系統的演變過程非常慢，人們對自己消耗生態資源的危險性并不能充分認識。在某種意義上，地球就像銀河系里的一個島嶼。它通過森林的吸收和海洋的容納，可以處理溫室氣體。這是自然界提供給人類的一種可再生資源。但是由于CO2的上述特性，使得人們對碳排放問題疏于做出反應。近三百年的工業文明悄悄地消耗著生態資源，于今產生出氣候變化問題。如果對它不加以重視和治理，那么地球有可能變成另一個復活節島。

三、氣候變化綜合評估模型

要逆轉氣候變暖的趨勢，就需降低CO2的濃度；而要降低CO2的濃度，首先需降低碳排放量。如果碳排放量尚未越過EKC拐點，那么何時會越過呢？并且，經濟系統所需承受的相應代價是怎樣的？有一類被稱為氣候變化綜合評估模型（integrated assessment models，IAM）的分析工具，其工作目標就是嘗試對上述問題進行回答。

（一）IAM的概況

在確定模型結構后，由于內生變量的維度高，很難展開轉移動態的定性分析，研究者需借助數值模擬的辦法做定量分析（Kelly and Kolstad 2001）[21]。亦即，先對模型中的參數進行校準，再將數學形式的模型寫成電腦程序，輸入初始狀態變量的數值后，通過軟件的運行，得出轉移動態過程中CO2的排放軌跡。這一思路介于純理論的定性分析與計量實證分析之間，既秉承了前者基于結構系統的優勢，把分析預測基于微觀主體的理性行為之上，又可以對未來的碳排放軌跡給出具體的數值預測。

（二）IAM的技術特性

不同IAM模型在設定結構上的細節差異，不適于在這樣一篇綜述中展開介紹。它們在處理技術上的特性大致分為以下三個方面。

第一，如何容納氣候變化的全球性與一國碳減排政策的區域性？氣候變化的影響范圍是整個世界，而各個國家的主權卻是有地域限制的，其碳減排政策無法越出國界。要估算出減排效果和碳排放軌跡，必須將全球各國的碳減排行動都考慮進來。由于世界上的國家數目多達近200個，如果完全按照現實情況去處理，那將復雜到幾乎不可能展開分析。對此，常見的處理思路是把世界分成幾個大的區域，比如歐盟、美國、中國、欠發達國家等。不同的IAM在具體劃分上會存在出入。

第二，如何在宏觀一般均衡模型中容納不同區域之間的減排博弈？將世界劃分為有限幾個區域的做法，只是簡化分析的第一步。由于碳減排的每一參與方，其減排行為不僅影響自己，也會影響別人。每一方的碳減排都不是獨立于其他各方的，因此就必須考慮各方的策略博弈。然而，IAM所基于的新古典增長模型屬于一般均衡框架，它以競爭性假設為基礎。文獻中還沒有出現把博弈行為嵌入一般均衡的成熟處理方法，但又無法繞開這一難題。對此，IAM的常見處理思路是僅觀察少數幾個博弈場景，即：不減排（BAU）、有限重復博弈下的非合作納什均衡解、完全合作解。完全合作解是從社會計劃者的角度解出對社會而言最有效率的減排力度，參與方之間將毫無保留地充分合作，它與BAU固然構成最好與最差的兩個極端，但它們之間的差距可能過大。RICE計算的非合作納什均衡解，可為預測未來的碳排放軌跡提供一個基準。

第三，如何處理氣候變化影響經濟系統的不確定性？氣候變化固然會影響到經濟系統，但是具體通過什么途徑發生影響、影響到哪些國家、影響的力度有多大、影響一定是負面的嗎，等等，這樣的問題，都是難以準確把握的。從自然生態系統到經濟系統這個環節，存在著巨大的不確定性。IAM在做數值模擬時，需要模擬出這種不確定性，但這在技術上仍是很有挑戰性的。研究者先要選擇一種合適的編程語言，將來自理論模型的隨機非線性動態系統轉換為電腦程序。IAM常用的程序是GAMS（Duraiappah 2001）[30]。隨后的數值模擬過程，仍屬前沿的技術性范疇，研究者們在嘗試多種新方法，比如Von Below and Persson（2008）[31]將蒙特卡羅方法引入到IAM。Weitzman（2009）[32]特別針對小概率但高損失的氣候災難這一可能性，做了非常仔細的研究；其結論之一是，對不確定性的處理的確非常困難。

（三）以MERGE為例的IAM特性展示

四、碳減排與國際制度安排

（一）碳減排的行動緩急之爭

雖然人們認識到溫室效應的全球性與各國主權的地域性及利益多元化的矛盾，并要求用一個合適的國際合作框架來推進碳減排，但是在如何行動上，各方則出現了嚴重的分歧。是應該迅速行動，還是慢慢來更好？斯特恩報告認為，若推遲減排或減排力度不足，則以后將付出20%GDP的巨大代價，因此主張各國立刻采取堅決有力的行動，以降低未來災難的發生概率。與之相對的另一種觀點是氣候政策坡道說（Olmstead and Stavins 2006[33]、Pindyck 2009 [34]），即近期的減排力度可較小，在中遠期再逐步加大減排的力度，這樣可借助低碳技術的進展來降低減排成本，動態效率較高。

論戰的雙方都是以IAM為基礎得出各自的判斷結論。從而，各方結果的合理性就是可以比較和判斷的。Nordhaus（2007）[35]、Weitzman（2007）[36]等研究文獻認為，斯特恩報告的結論建立在不符合經濟學傳統的參數設定上。經濟學文獻通常將一年的時間偏好率設定在3%-5%左右，而Stern設定的是0.1%，這大大強化了人們對未來的重視程度。而且，不管參數怎樣賦值，它們都必須滿足在宏觀經濟學中起基礎性作用的跨期優化方程——拉姆齊規則。但在斯特恩的參數設定下，要么其他參數的取值必須嚴重偏離傳統的合理取值范圍，要么拉姆齊規則就不能成立。此外，Anthoff and Tol（2009）[37]用FUND模型重做了斯特恩報告的技術分析工作，發現后者存在偷換概念的失實行為，并認為斯特恩報告的結論是錯誤的。對于斯特恩報告，主流文獻中其實鮮有支持者。相對委婉的評價是，它的貢獻主要在于調動起世界對氣候變化的關注，但它的判斷結論并不可靠。

（二）碳減排的國際制度安排

碳排放問題的特殊性之一，在于它是一種全球公共品。一個國家無法獨立于其他國家進行單獨的減排；相反，若其他國家都減排而一國不減排，則相當于其他國家在補貼不減排國家的經濟增長（Brock and Taylor 2005）[18]。這要求將各國的碳減排實踐納入到某種國際制度框架中，以各國對該制度體系的義務作為它采取有效行動的約束。1997年達成的京都議定書是這方面的一個重要里程碑。不過，文獻中對它的評價并不高。Barrett（2006）[38]認為，長期的碳減排需要突破性的技術，而京都議定書只是組織碳交易市場，不能成為長期自我執行的均衡。Nordhaus（2006）[39]認為，像京都議定書那樣的數量控制型框架，避免不了效率欠缺的問題，要達到有效率的結果，還是需要借助價格機制。

而且，京都議定書在2012年就要到期。在它之后的國際協議將怎樣架構呢？2009年的哥本哈根氣候峰會和2010年的墨西哥坎昆會議，就是國際社會在為此做出努力。在學術界也不乏探討者。Olmstead and Stavins（2006）[33]提到，國際碳排放許可權的初始分配意味著非常大的國際財富轉移，這對1990年之后發展迅速的國家不利。它進而給出了一個京都議定書之后的國際協議框架方案——在近期采取堅定而適中的減排措施，在遠期則采取嚴格但靈活的措施。Pizer（2006）[40]的看法是，對所有國家提一個統一的減排方案與時間表是不現實的。近期的目標應是讓各國先行動起來，用政策去適應和調整各自國內的形勢。

五、結語

對于不可再生資源的枯竭危險，人們往往易于感知，進而產生擔憂并采取行動。但是對于可再生資源，人們普遍失察于它們的弱化趨勢。這一方面是因為可再生資源的變化周期大大長于人的生命時間長度，不易為人察覺。另一方面，也是源于保護可再生資源具有很大的外部性。氣候變化的風險是巨大而且難以預知的，沒有人能否認碳減排的重要性。然而，落實減排行動面臨著很多復雜的難題：哪個國家多減排，哪個國家少減排？國際合作框架如何設計？碳排放的歷史責任如何體現？減排技術和替代能源的開發如何得以促進？技術跨國溢出的外部性如何解決？等等。這樣的難題交織在一起，使得碳減排的推進面臨著巨大的挑戰。

本文綜述了與碳排放相關的經濟學研究。從不可再生資源的有限性是否會阻礙經濟水平的提高，到環境污染（資源利用的一個副產品）是否會拖累經濟增長；從環境Kuznets曲線（EKC）假說的實證檢驗，到逐漸發掘出碳排放區別于其他污染排放的特殊性；從氣候變化綜合評估模型（IAM）這一分析工具的發展，到碳減排進程的緩急之爭……。尤其是分析碳減排的IAM框架，可對現有國內文獻側重于制度安排的視角構成一種互補。

從未來研究方向上看，IAM將是值得深入探索的工作平臺。雖然它融合經濟系統與自然生態系統的努力存在許多不足，比如內生變量的維度較高、數值模擬相當困難、不確定性難以處理，等等，但純粹的定性分析和計量經驗分析都難以勝任預測和判斷的要求。未來的進展，可能在三個方向上發生。首先是一些特定的處理技術。IAM對數值模擬的依賴，使得經濟學之外的某些學科有可能把其特定的分析技術移植過來。這將促進經濟學與其他學科的融合。其次，在動態一般均衡框架中容納博弈行為，仍然是一個相當有挑戰性的技術難題。現有的處理方法僅僅是觀察幾種有限的博弈策略組合。Yang（2003）[41]提出，應該區分開環博弈與閉環博弈。前者是指人們已經知道將來發生的一切——即便是以概率的方式知道。但是，氣候變化所帶來的問題對人們而言仍然充滿了未知數，而閉環博弈可以為容納這種變化提供處理的思路。第三，將現有IAM所基于的新古典增長模型替換為內生增長模型，這將有助于探討減排技術的研發激勵和跨國轉移問題。

注釋：

（1）地震與氣候變化相關聯的邏輯是，氣候變暖導致極地冰山融化，進而使得地球兩極的壓力減輕和海水重量的增加。這可成為引發地震、火山噴發等地殼運動的潛在原因。

（2）廣義碳稅是指，企業每排放一噸二氧化碳需支付一定數額的錢，而不管這種開支是由于行政管制下的罰款、數量控制下的購買許可證還是向政府納稅的方式。

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