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A Question of BalanceWeighing the Options on Global Warming PoliciesWilliam Nordhaus1contentso Summary for the Concerned Citizen o Background and Description of the DICE Model o Derivation of the Equations of the DICE-2007 Model o Alternative Policies for Global Warming o Results of the DICE-2007 Model Runs 2contentso The Economics of Participation o Dealing with Uncertainty in Climate-Change Policy o The Many Advantages of Carbon Taxes o An Alternative Perspective: The Stern Review o Summary and Conclusions 3Chapter 1Summary for the Concerned Citizen o尽可能简明的叙述全球变暖涉及到的经济知识o全球变暖严重，应该采取措施（经济活动）o好的政策的现今经济成本成本与未来经济和生态的效益效益应该平衡o中心问题：如何平衡成本与效益4综述全球变暖问题o核心问题：化石燃料（以碳为主），如煤，油，天然气等的燃烧导致CO2排放oGHGS（温室气体）： CO2，甲烷，一氧化二氮，卤化碳等o导致气候变化：极端温度，暴风雨，积雪，洪水，冰山融化等o全球平均地表温度将迅速上升，政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告估计：本世纪全球温度升高将从1.8℃上升到4.0 ℃5气候变化政策的经济方法o减少现今“corn”的消费并储存来抵消未来生产“corn”给气候变化带来的损失 “corn” would be all economic consumptiono考虑“corn”的现今和未来的经济价值来决定现今要消费多少储存多少oCO2降低率应为多少？减少排放的时间阶段？实业公司和国家之间减少排放的分配？o减少排放方法：用生产技术转换能源，使用市场调控提高碳燃料价格来刺激消费者和公司改变能源的使用等 6DICE模型oDICE：Dynamic Integrated model of Climate and the Economyo模型与下列有关：经济增长影响因素，CO2排放，碳循环，气候变化，由气候引起的损失，气候变化政策o方程与经济、生态、地球科学有关，利用数学优化软件来达到经济与环境的预期结果o变量给定或假定：每个主要地区的人口、化石燃料储量、技术改变速度等o内生变量：世界输出和资本存量，CO2排放含量，全球温度变化，气候引起的损失o特点：数学公式少，工作量大，可以拆分，子模型易于修改，可以合并，整体性强7一些概念o贴现率（discount rate） 指的是将未来资产折算成现值(present value)的利率，一般是用当时零风险的利率来当作贴现率，但并不是绝对，一般可以看成资金投资回报率举个例子： 贴现率为10%，明年的100块在今年就相当于 100/（1+10%）=90.909090...块钱，到了后年就是 100/（1+10%）*（1+10%），也就是说，今年 90.909090...块可以买到的东西相当于明年100块可以买到的东西 8一些概念o碳排放价格：也叫碳的社会成本，是现在与未来增加碳排放所造成经济损失的现值o碳排放税：通过强加税收来约束，类似汽油税，烟草税，通过碳含量来征收o“cap-and-trade” system:限额排放与交易制度，总的碳排放量有限由政府监管，排放许可可以分配给公司或其他实体或拍卖，并且许可可以交易买卖9一些概念o京都议定书（Kyoto Protocol）: 1997年在日本京都召开的《气候框架公约》第三次缔约方大会上通过的国际性公约，为各国的二氧化碳排放量规定了标准，即：在2008年至2012年间，全球主要工业国家的工业二氧化碳排放量比1990年的排放量平均要低5.2％。

其目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变对人类造成伤害” 美国人口仅占全球人口的3％至4％，而排放的二氧化碳却占全球排放量的25％以上，为全球温室气体排放量最大的国家美国曾于1998年签署了《京都议定书》但2001年3月，布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”为借口，宣布拒绝批准《京都议定书》10一些概念 　2005年2月16日，《京都议定书》正式生效这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放为了促进各国完成温室气体减排目标，议定书允许采取以下四种减排方式： 　　一、两个发达国家之间可以进行排放额度买卖的“排放权交易”，即难以完成削减任务的国家，可以花钱从超额完成任务的国家买进超出的额度 　　二、以“净排放量”计算温室气体排放量，即从本国实际排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量 　　三、可以采用绿色开发机制，促使发达国家和发展中国家共同减排温室气体 　　四、可以采用“集团方式”，即欧盟内部的许多国家可视为一个整体，采取有的国家削减、有的国家增加的方法，在总体上完成减排任务。

11一些概念o效用函数 表示消费者在消费中所获得的效用与所消费的商品组合之间数量关系的函数它被用以衡量消费者从消费既定的商品组合中所获得满足的程度运用效用函数能分析多种商品的组合其表达式是:U=U(x, y, z, …)式中 x,　y,　z分别代表消费者所拥有或消费的各种商品的数量 o消费效用 消费效用是指人们在消费商品或服务的过程中所得到的满足程度消费效用的概念来自于西方经济学，它从主观评价的角度描述了人的欲望的满足程度12一些概念o边际成本(marginal cost):增加一单位的产量(Output)随即而产生的成本增加量即称为边际成本o边际效用(marginal utility): 指在一定时间内消费者增加一个单位商品或服务所带来的新增效用，也就是总效用的增量在经济学中，效用是指商品满足人的欲望的能力，或者说，效用是指消费者在消费商品时所感受到的满足程度13一些概念o边际效用递减规律边际效用递减规律(The Law of Diminishing Marginal Utility) ：在其它条件不变的情况下，消费者连续消费某种商品的边际效用，随其消费量的增加而减小o边际效用的特点：边际效用的特点：　　 边际效用的大小与欲望的强弱成正比 　 边际效用的大小与商品消费数量的多少成反比 　 边际效用在实际中可以是0甚至负值，但在理论分析 边际效用不会为0或负值 14主要结果obaseline:没有显著的排放减少的情况大气CO2含量： 280ppm------380ppm------685ppm （前工业化时期）（2005年） （2100年）全球平均地表温度：1900------2005 +0.7℃ DICE模型估计： 1900------2100 +3.1℃ 1900------2200 +5.3℃ ooptimal:全球参与，减少排放的边际成本在每个地区与国家是一致的，并且每年边际成本应该等于边际效益o相对于无控制情况，最优政策的全球净现值利益为3 trillion美元，3=5-2，5为减少气候变化带来的收益，2为减少碳排放的成本o估计最优碳税：27美元每公吨15Chapter 2 Background and Description of the DICE Model o排放增加，全球采取行动 京都议定书是否长远可行？ 是否有其他可供选择的更有效的方案？ 可供选择方案的收益与成本分别为多少？16DICE-2007模型中经济学部分o从新古典主义经济增长理论观点来看气候变化经济状况o新古典主义经济增长理论：是人均实际GDP的增长是由于技术变革引起人均资本增加的储蓄和投资水平的观点。

如果技术进步停止，增长就结束 o社会福利函数(social welfare function)：把社会福利看作是个人福利的总和，所以社会福利是所有个人福利总和的函数与人口有关以效用水平表示个人的福利，则社会福利就是个人福利的函数假设社会中共有n人，社会福利函数W可以记作： W = f(U1,U2,...,Un) 17DICE-2007模型中经济学部分o时间偏好：指个人、公司或政治家对眼前利益的重视程度超过对长远利益的重视程度从而导致生态环境的破坏o不同世代之间的相关重要性：纯时间偏好率，消费（边际效用的）弹性系数，这两者决定贴现率o购买力平价（ppp）：又称相对购买力指标，是一种根据各国不同的价格水平计算出来的货币之间的等值系数，使我们能够在经济学上对各国的国内生产总值进行合理比较，这种理论汇率与实际汇率可能有很大的差距 该理论指出，在对外贸易平衡的情况下，两国之间的汇率将会趋向于靠拢购买力平价18DICE-2007模型中经济学部分o一个测量购买力平价的简单例子就是由《经济学人》杂志所创的巨无霸指数该指标将各国的麦当劳分店的巨无霸汉堡销售价格进行了比较：如果一个巨无霸在美国的价格是4美元，而在英国是3英镑，那么美元与英镑的购买力平价汇率就是3英镑=4美元。

假如在这个例子中美元和英镑的汇率是1:1，那么根据购买力平价理论，以后的真实汇率将会向购买力平价汇率o汇率表示你的本国货币此刻在另一个国家的购买力，而购买力平价汇率跟你能在另一国购买多少东西无关19DICE-2007模型中经济学部分oCobb-Douglas生产函数：用来预测国家和地区的工业系统或大企业的生产和分析发展生产的途径的一种经济数学模型，简称生产函数柯布-道格拉斯生产函数的基本形式为： 式中Y是工业总产值， 是综合技术水平，L是投入的劳动力数（单位是万人或人）,K是投入的资本，一般指固定资产净值，α 是劳动力产出的弹性系数,β是资本产出的弹性系数,μ表示随机干扰的影响，μ≤1 20DICE-2007模型中地球物理学部分o碳的三个“储存器”:大气，海面和生物圈，深海，碳循环在三个中互相进行o放射力方程（radiative-forcing equation）: GHGS的积累对全球辐射平衡的影响o气候方程（climate equation）:地球表面温度及深海平均温度21Chapter 3 Derivation of the Equations of the DICE-2007 Model oObjective Function DICE模型假设经济和气候政策应该使基于时间的总消费最优化 消费：广义的，不仅包括市场商品、服务、食物和住所等还包括非市场的如休闲，健康状态，环境服务等。

数学描述:社会福利函数最大化，社会福利函数为人口加权的人均消费效用的贴现值加和为最优经济增长现代理论的标准描述22Objective Functiono最优经济增长理论 从现期消费和未来消费的关系研究经济增长的理论 　　 1982年西方经济学家拉姆赛在《数理的储蓄理论》一文中首次提出这种理论认为能够使未来消费水平提高幅度最大的增长率，是最优增长率根据此标准，最优增长率取决于现期消费和未来消费的比例如果现期消费在总收入中所占比例大一些，那么未来消费水平就不会增加很多，因为投资所占的比例小了相反，如果现期消费在总收入中所占比例小一些，投资增加了，未来消费就能增加较多但如果现期消费过少，投资过大，那么未来消费也不一定增加得很快，因为影响增长率的不仅包括现期的投资率，而且包括现期的消费水平23Objective Function 多数经济学家认为，现期消费和投资之间的最适当比例可用下述公式表示： 　 平均每人消费额=平均每人实际产值-平均每人投资额 　　 他们认为，在一定的劳动力数量和技术条件下，要使平均每人消费额达到最大限度，必须使平均每人实际产值尽可能大，或使平均每人投资额尽可能小。

能够满足这一要求的投资比例，同时又实现经济增长，被认为是最优增长总的结论是，希望前一代人按照能使平均每人消费额未来达到最大值的投资率来安排现期的消费和投资，以便后人可以享受最大限度的消费水平24Objective Functiono人均消费效用的描述o表示每个时期的效用是人均消费的等弹性函数，其中o每个时期的消费与人口成正比 相当于贴现率25Economic Variableso采用Cobb-Dauglas生产函数，计算全球总和26Economic Variables27Economic Variables上式为标准会计方程，包括消费定义，人均消费，资本守恒方程28Economic Variables排放方程与碳燃料资源限制 表示碳密集度29Geophysical Equations(A.12)到(A.18)把经济活动和温室气体的排放连接到碳循环、辐射力、气候变化30Geophysical EquationsGHGS的积累通过增加辐射力来增加地表温度31。