氣候計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)概述

氣候計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)是在過去幾年中迅速發(fā)展的一個(gè)新的子學(xué)科。二氧化碳（CO2），一氧化二氮（N2O）和甲烷（CH4）等溫室氣體的排放是造成氣候變化的主要原因，并且溫室氣體是由人類活動(dòng)產(chǎn)生的。因此，旨在實(shí)證研究經(jīng)濟(jì)影響的工具集同樣適用于實(shí)證研究氣候變化也就不足為奇了。

 

經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)和氣候時(shí)間序列數(shù)據(jù)具有許多共性，兩種數(shù)據(jù)均受隨機(jī)趨勢(shì)和分布變化不穩(wěn)定性的影響。因此，用于對(duì)經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的成熟機(jī)制可以有效地應(yīng)用于氣候時(shí)間序列數(shù)據(jù)。對(duì)于這兩個(gè)學(xué)科，我們對(duì)其實(shí)際的數(shù)據(jù)生成過程的了解均不完備。由于我們不知道數(shù)據(jù)生成過程，因此我們必須探索與之相近的東西。

 

氣候計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)（http://www.climateeconometrics.org/）所采用的數(shù)據(jù)建模方法基于一種具有出色性能的模型選擇方法，該方法可用于定位嵌套在眾多可能的解釋（包括動(dòng)態(tài)，異常值，偏移和非線性）中的未知數(shù)據(jù)生成過程。我們使用的軟件是機(jī)器學(xué)習(xí)的一種變體，它實(shí)施多路徑模塊搜索，從非常籠統(tǒng)的規(guī)范開始以發(fā)現(xiàn)分析過程中規(guī)范且不受支配的模型。為此，需要采用與面臨的問題相匹配的指標(biāo)飽和度估計(jì)量，例如針對(duì)異常值的脈沖指標(biāo)，針對(duì)位置偏移的階躍指標(biāo)，針對(duì)趨勢(shì)中斷的趨勢(shì)指標(biāo)，針對(duì)參數(shù)變化的乘法指標(biāo)以及專門針對(duì)具有共同反應(yīng)“形狀”的更復(fù)雜現(xiàn)象設(shè)計(jì)的指標(biāo)，例如火山噴發(fā)對(duì)溫度重建的影響。我們還使用這些指標(biāo)的組合，因此不可避免地需要設(shè)置比觀察值更多的候選變量。

 

在介紹了這些計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)工具之后，我們來簡(jiǎn)要介紹氣候科學(xué)這一背景知識(shí)。通過關(guān)注地球上可用的大氣資源和水資源，我們發(fā)現(xiàn)人類可以并且正在以多種方式改變氣候。然后，我們將過去的氣候變化與地質(zhì)記錄中看到的“大滅絕”聯(lián)系起來。在18世紀(jì)中葉的工業(yè)革命之后，在科學(xué)，技術(shù)和醫(yī)學(xué)知識(shí)早期發(fā)展的基礎(chǔ)上，全球人均實(shí)際收入水平大幅上升，許多致命疾病被攻克，人類壽命延長(zhǎng)了將近一倍。但是，這種進(jìn)步導(dǎo)致了全球人為排放的溫室氣體的爆炸式增長(zhǎng)。這種變化還受到重大戰(zhàn)爭(zhēng)，危機(jī)，資源發(fā)現(xiàn)，技術(shù)和政策干預(yù)等許多相對(duì)突然的轉(zhuǎn)變的影響。因此，必須在實(shí)踐中處理隨機(jī)趨勢(shì)，重大轉(zhuǎn)變和大量異常值，以開發(fā)可行的氣候現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｓ?jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是可以檢驗(yàn)重要的政策干預(yù)措施的影響以及改進(jìn)預(yù)測(cè)效果。我們概述的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法可以同時(shí)解決這些問題，這對(duì)于準(zhǔn)確描繪非平穩(wěn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的特征至關(guān)重要。在氣候模型或經(jīng)濟(jì)模型中，很少有方法會(huì)同時(shí)考慮所有這些影響，但是如果不這樣做，則會(huì)導(dǎo)致模型設(shè)定錯(cuò)誤，進(jìn)而導(dǎo)致理論評(píng)估和政策分析不正確。我們討論了對(duì)廣義的非平穩(wěn)數(shù)據(jù)（即不僅具有隨機(jī)趨勢(shì)而且還具有分布偏移的數(shù)據(jù)）進(jìn)行建模的風(fēng)險(xiǎn)，這也有助于描述我們的注釋。

 

下面通過兩個(gè)詳細(xì)的建模示例來說明該方法的應(yīng)用。第一個(gè)模型研究了CO2在冰河世紀(jì)中的作用，該模型開發(fā)了一個(gè)聯(lián)立方程系統(tǒng)，將陸地冰層總量，溫度和大氣中的CO2濃度表征為地球公轉(zhuǎn)軌道路徑的非線性函數(shù)。第二個(gè)模型是在完成所有關(guān)鍵建模階段后建模，分析了英國(guó)過去150年中高度不穩(wěn)定的CO2年排放量。作為首個(gè)進(jìn)行和完成工業(yè)革命的國(guó)家，英國(guó)現(xiàn)在的人均年CO2排放量低于1860年的水平，這個(gè)減排是在付出較低的社會(huì)總成本的情況下完成的。但是，要實(shí)現(xiàn)英國(guó)根據(jù)《氣候變化法》于2008年設(shè)定的目標(biāo)（到2050年，溫室氣體排放量相對(duì)于1970年降低80％），仍然需要大幅減少所有溫室氣體的排放量，因?yàn)閷脮r(shí)為了在全球范圍內(nèi)控制溫度變化，必須在2050年實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)。動(dòng)態(tài)情景分析的結(jié)果表明，可再生能源技術(shù)成本的快速下降為進(jìn)一步減排提供了可能。