中亞五國二氧化碳排放變化特征及其影響因素?

依再提·烏斯?jié)M，瓦哈甫·哈力克，塔西甫拉提·特依拜，熱孜也木·吐地，張玉萍

(1.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830046；2.新疆大學(xué)旅游學(xué)院，新疆烏魯木齊830047)

有關(guān)研究指出到了21世紀(jì)末全球平均氣溫會增加1?C，而誘發(fā)全球氣候變暖的主要因素是人類社會經(jīng)濟(jì)活動導(dǎo)致的大氣中的CO2等溫室氣體濃度上升[1]，這種人為變暖往往會導(dǎo)致一些突變的或不可逆轉(zhuǎn)的影響，因此實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排是應(yīng)對氣候變化的重中之重[2]。

近年來中亞五國同世界的其他地區(qū)一樣，面臨著減緩和適應(yīng)氣候變暖的挑戰(zhàn)。中亞咸海流域地處全球氣候變化的敏感中心，生態(tài)環(huán)境脆弱、水資源緊缺[3]，因此，更容易受到氣候變化的影響。為此中亞五國承諾減少溫室氣體排放，并在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》下，已經(jīng)開始建立相關(guān)法律和規(guī)章制度[4]7?9。本文在分析中亞五國1993-2009年CO2總排放量、人均CO2排放以及CO2排放強(qiáng)度變化特征的基礎(chǔ)上，利用Kaya模型定量分析了各種影響因素的相對重要性及其動態(tài)變化，以期為發(fā)展中國家制定相關(guān)可持續(xù)發(fā)展政策提供依據(jù)。

一、研究區(qū)概況

文中研究的中亞地區(qū)指哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦和土庫曼斯坦5個國家，總面積近4×106km2。中亞西北部是歐亞的結(jié)合部，北靠俄羅斯，東部與中國接壤，東南和阿富汗相鄰，西南部與伊朗毗連[5]。由于中亞五國地處歐亞大陸腹地，因此氣候的大陸性特點(diǎn)十分突出。夏季炎熱干燥，冬季嚴(yán)寒小雪，氣溫的日較差和年較差大，水分嚴(yán)重缺乏。區(qū)內(nèi)一月份平均氣溫除南部小范圍外，大多介于-5?C-15?C之間，局部地區(qū)可達(dá)-30?C，七月份平均氣溫大部分地區(qū)介于20?C-30?C之間。降水稀少，年平均降水量僅為100-200mm，個別地區(qū)則只有幾十mm，而區(qū)內(nèi)全年蒸發(fā)量則大多在1 000mm以上，這種干燥少雨的氣候條件，使中亞大部分地區(qū)呈現(xiàn)出荒漠、半荒漠的自然景觀。土壤以沙壤土為主，植物十分稀疏，覆蓋度極小。地形主要為平原，山地較少。

由于受自然條件和社會經(jīng)濟(jì)條件的制約，中亞人口密度不大，全區(qū)總面積3 994 400 km2，總?cè)丝?0 515 000人，人口平均密度僅為每平方公里12.65人，是當(dāng)今世界上地廣人稀的地區(qū)之一。農(nóng)作物品種繁多，主要有小麥、大麥、水稻、玉米、馬鈴薯、甜菜、棉花及蔬菜。豐富多彩的礦產(chǎn)資源為中亞各國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供了良好的自然物質(zhì)基礎(chǔ)。哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、土庫曼斯坦等三個國家的國民經(jīng)濟(jì)主要來自工業(yè)生產(chǎn)，其余兩個國家的工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，國民經(jīng)濟(jì)主要來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[6]。

二、數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文采用的各國CO2排放量，人均CO2排放量、人口、GDP、CO2排放強(qiáng)度等數(shù)據(jù)來自于世界銀行最新發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（The World Bank.DaTa），一次能源消費(fèi)數(shù)據(jù)采用了英國石油公司（BP）每年出版的世界能源統(tǒng)計評論[7]。以Exel為軟件平臺，運(yùn)用統(tǒng)計的方法著重分析了中亞五國1993-2009年的CO2排放變化特征。

20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外許多研究人員相繼開發(fā)了許多模型用以定量分析CO2的排放，進(jìn)而幫助各個國家或地區(qū)制定相應(yīng)的氣候政策以及能源政策。在已存在的眾多模型中，日本學(xué)者Yoichi Kaya提出來的Kaya模型無疑是其中應(yīng)用最廣的幾個模型之一[8]。本文利用Kaya模型，定量分析了CO2排放變化過程中各種影響因素的相對重要性及其動態(tài)變化。Kaya模型通過一種簡單的數(shù)學(xué)公式將經(jīng)濟(jì)、政策和人口等因子與人類活動產(chǎn)生的CO2聯(lián)系起來，具體表述如下：

式中：CO2、PE、GDP和POP分別代表二氧化碳排放量、一次能源消費(fèi)總量、國內(nèi)生產(chǎn)總值以及國內(nèi)人口總量。其中，CO2/PE為能源結(jié)構(gòu)碳強(qiáng)度（CP），即單位能源消耗所產(chǎn)生的二氧化碳，主要與能源結(jié)構(gòu)有關(guān)。PE/GDP為能源強(qiáng)度（PG），即生產(chǎn)單位GDP所需的能源消費(fèi)，主要與技術(shù)及能源效率有關(guān)。GDP/POP為人均國內(nèi)生產(chǎn)總值（GP），POP又可以稱為國內(nèi)人口總量（P）。

若由Kaya恒等式得C=Ct-Ct?1，表示t年相對于t-1年CO2排放總量的變化。那么t年相對于t-1年的能源結(jié)構(gòu)碳強(qiáng)度（CP）、能源強(qiáng)度（PE）、國內(nèi)生產(chǎn)總值（GP）和人口總量（P）的變化也可以表示為：

將公式(3)、(4)、(5)、(6)代入公式(2)可以得到：

這剛好驗(yàn)證了該分解方法無殘差。

三、中亞五國CO2排放變化特征分析

（一）中亞五國CO2排放概況

哈薩克斯坦，塔吉克斯坦、吉爾吉斯斯坦、土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦自從1991年蘇聯(lián)解體以后，由于工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，中亞五國的經(jīng)濟(jì)有了一些波動性的變化，城市化和工業(yè)化發(fā)展受到了限制。這種局面下這五國的CO2排放也有了相應(yīng)的變化。經(jīng)歷一些變化后，到2009年中亞五國CO2排放總量達(dá)到400 020 000t，比1993年389 630 000 t的量只增長了10 390 000t，可以說中亞五國在這16年中CO2排放量增長率很小。從圖1中我們可以看出，中亞五國CO2的排放總量從1993年開始呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，一直下降到1997年，其CO2排放總量從原先的3 968 630 000t已經(jīng)減少到271 990 000 t。1998年以后CO2排放有了緩慢增長趨勢，到2005年CO2排放量增長到342 870 000t，隨后的三年時間CO2排放量快速增長，2008年達(dá)到418 170 000t，之后又有了下降趨勢。跟國際相比中亞五國CO2排放量雖然占非常小的比例，但作為發(fā)展中國家，他們的經(jīng)濟(jì)水平比發(fā)達(dá)的西方國家落后很多，因此為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)發(fā)展，在開發(fā)能源過程中就會經(jīng)歷高能耗、粗排放的階段，所以CO2排放相應(yīng)的也會漲幅。

圖1 中亞五國1993—2009年CO2排放總量變化

根據(jù)世界銀行發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，哈薩克斯坦，烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦等三個國家已經(jīng)列入到了全世界CO2排放量在前100名的國家之中，排名分別為25、34、61，CO2排放量所占的比例分別為0.79%、0.41%、0.16%，這三個國家的CO2排放水平已遠(yuǎn)高于世界的平均水平[4]7?9。比較中亞五國1993—2009年的CO2排放量（圖2），排放量最高的國家哈薩克斯坦總排放量為2 904 750 000t，占總比例的51%。哈薩克斯坦煤碳、石油、天然氣等工業(yè)在快速發(fā)展，而且過度依賴于燃煤發(fā)電廠，因此已經(jīng)成為世界上CO2排放最大的國家之一。排放量僅次于哈薩克斯坦的是烏茲別克斯坦，總排放量為1 962 380 000t，占總比例的34%。排名第三的是土庫曼斯坦，總排放量為652 280 000t，占總比例的11%。塔吉克斯坦和吉爾吉斯坦CO2排放量較少，總排放量分別為96 050 000t、95 420 000t，各占2%的比例。其中的哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦等三個國家經(jīng)濟(jì)比較發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)的主要來源是工業(yè)生產(chǎn)，而塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦的國民經(jīng)濟(jì)主要來源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱。因此可以發(fā)現(xiàn)他們的CO2排放情況跟他們的經(jīng)濟(jì)水平和工業(yè)水平相吻合。

圖2 中亞五國1993—2009年CO2排放總量

（二）中亞五國CO2排放變化特征

（1）CO2排放量對比

從圖3可以看到中亞五國1993—2009年CO2排放量變化存在著較大的差異。CO2排放大國哈薩克斯坦的CO2排放量在1993—1999年期間是明顯的下降趨勢，在這6年的時間里，哈薩克斯坦CO2排放共減少了104 310 000t，1999年開始以較快的速率恢復(fù)，到了2007年超過了1993年的CO2排放水平，達(dá)到了229 390 000t，之后的三年CO2排放量增長趨勢處于停滯狀態(tài)。烏茲別克斯坦CO2排放量一直穩(wěn)定在125 000 000t附近，沒有太大的波動性變化。土庫曼斯坦CO2排放量從1993年的26 760 000t增長到2008年的55 030 000t，在這期間土庫曼斯坦CO2排放量變化總體上是緩慢上升，一直到2009年有所下降。由于吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦的國內(nèi)生產(chǎn)總值和工業(yè)水平?jīng)]有恢復(fù)到蘇聯(lián)解體以前的水平，因此CO2排放量較少，兩國1993—2009的排放量也非常接近，都保持在5 650 000t的平均水平。

圖3 中亞五國1993—2009年CO2排放量變化

（2）人均CO2排放量對比

在考慮一個國家的CO2排放時，不僅要考慮總量，還要考慮人均CO2排放量，CO2排放歸根到底來源于人的消費(fèi)需求，每個人都享有作為全球公共資源的排放權(quán)。英國公共資源研究所在溫室氣體減排問題上也認(rèn)為以人均為標(biāo)準(zhǔn)，逐步實(shí)現(xiàn)人均排放量趨同[9]。以人均CO2排放的量角度去分析中亞五國CO2排放變化特征，從圖4可以知道，CO2排放總量排名第一的哈薩克斯坦的人均CO2排放量也同樣排在第一位，而總量排在第二的烏茲別克斯坦的人均CO2排放量排在第三，總量排在第三的土庫曼斯坦的人均CO2排放排在第二。哈薩克斯坦的人均CO2排放量從1993年的13 500t快速下降到1999年的7 800t，之后又開始回升，截至到2007年已經(jīng)達(dá)到了14 200t的排放量，并超過了原來的排放水平。跟其他四個國家相比土庫曼斯坦人均CO2排放量上漲勢頭很明顯，增長率為0.007%，在五個國家里是最高的。其人均CO2排放量從1993年的6 900t上漲到1995年的8 300t，1996年開始迅速下降，到了1998年下降到5 900t，1998—2008年期間土庫曼斯坦人均CO2排放量已處于緩慢上升趨勢，2008年因受到金融危機(jī)的影響而有所下降。烏茲別克斯坦1993—2009年人均CO2排放比較穩(wěn)定，一直在5 000t附近。吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦人均CO2排放量比較接近，也比較穩(wěn)定，塔吉克斯坦人均CO2排放量一直在500t左右，吉爾吉斯斯坦比塔吉克斯坦略高，保持在1 000t左右的水平。

（3）CO2排放強(qiáng)度對比

二氧化碳排放強(qiáng)度是指與國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)相對應(yīng)的二氧化碳排放率，即一國或地區(qū)在一定時期內(nèi)單位GDP的二氧化碳排放量。這個指標(biāo)主要是用來衡量一國經(jīng)濟(jì)同碳排放量之間的關(guān)系，如果一國在經(jīng)濟(jì)增長的同時，每單位國民生產(chǎn)總值所帶來的二氧化碳排放量在下降，那么說明該國就實(shí)現(xiàn)了一個低碳的發(fā)展模式[10]。二氧化碳排放強(qiáng)度還取決于技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化、農(nóng)業(yè)工業(yè)化和城市化進(jìn)程與規(guī)模。一般情況下，強(qiáng)度指標(biāo)是隨著技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長而下降的。從圖5（以2000年的美元不變價格計算）可以看到，除了塔吉克斯坦其它四個國家的CO2排放強(qiáng)度跟他們的排放量和人均排放量變化完全不一樣。區(qū)別最明顯的是吉爾吉斯斯坦，排放總量和人均排放量均非常低的吉爾吉斯坦CO2排放強(qiáng)度卻為最高，變化也較復(fù)雜。吉爾吉斯斯坦CO2排放強(qiáng)度經(jīng)過一些波動性的變化之后，從1993年的9.1kg/$GDP下降到2009年的8.6kg/$GDP，在這期間的最高值是1995年的14.8kg/$GDP。哈薩克斯坦CO2排放強(qiáng)度從1994年到2006年一直在緩慢下降，降到5.88kg/$GDP，之后略有升高，但不明顯。土庫曼斯坦的CO2排放強(qiáng)度總體上是漲幅勢頭，在2008年CO2排放強(qiáng)度為11.2 kg/$GDP，并超過其它四個國家的CO2排放強(qiáng)度水平，雖然在2009年有下降趨勢，但仍然是最高。烏茲別克斯坦和塔吉克斯坦CO2排放強(qiáng)度水平較穩(wěn)定，這兩國的平均CO2排放強(qiáng)度分別為4.66和0.82 kg/$GDP。

圖4 中亞五國1993—2009年人均CO2排放量變化

圖5 中亞五國1993—2009年CO2排放強(qiáng)度變化

四、Kaya模型計算結(jié)果與分析

通過對比分析中亞五國CO2排放總量，人均CO2排放量和CO2排放強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)，各國之間CO2排放情況存在較大的差異。這當(dāng)然與各國的技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)情況和人口有密切的關(guān)系，因此下面用Kaya模型對哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦等有代表性的高排放國家的CO2排放進(jìn)行因素分解，定量分析各種影響因素的相對重要性及其動態(tài)變化。

（一）kaya模型計算結(jié)果

表1、表2、表3分別是哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦1993—2009年間CO2排放變化中各因子的貢獻(xiàn)率計算結(jié)果。

表1 哈薩克斯坦1993—2009年各因子對CO2排放的貢獻(xiàn)率(%)

（二）CO2排放的影響因素分析

通過所得的哈薩克斯坦1993-2009年各影響因子對CO2排放的貢獻(xiàn)率如表1所示：能源結(jié)構(gòu)和GDP是導(dǎo)致CO2排放的主要因素，尤其是GDP的貢獻(xiàn)率非常大，達(dá)到了150.60%。除了個別年份，哈薩克斯坦各年的GDP效應(yīng)均為正，而且從1995年開始是總體增長趨勢。值得注意的是，1998年和2008年GDP效應(yīng)分別為-352.36%、-414%，這可能與1998年亞洲金融危機(jī)和2008年的全球金融危機(jī)有關(guān)。能源結(jié)構(gòu)也貢獻(xiàn)了33.12%。這說明哈薩克斯坦經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整極大地促進(jìn)了CO2的排放。人口的累積貢獻(xiàn)率只有1.6%，對CO2排放的總體影響雖然不明顯，但從各年的人口效應(yīng)來看哈薩克斯坦人口對CO2排放的貢獻(xiàn)一直在升高，還是給CO2排放帶來了一定的壓力。而能源強(qiáng)度的貢獻(xiàn)達(dá)-182.38%，說明哈薩克斯坦技術(shù)的進(jìn)步在很大程度上限制了CO2的排放，也可以說起到了很好的減排作用。歷年的能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)和能源強(qiáng)度效應(yīng)數(shù)值波動較大，個別年份為負(fù)值，個別年份為正值，沒有呈現(xiàn)一定的規(guī)律，這說明能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與技術(shù)進(jìn)步對哈薩克斯坦CO2排放的貢獻(xiàn)有一定的隨機(jī)性。

表2 烏茲別克斯坦1993—2009年各因子對CO2排放的貢獻(xiàn)率(%)

表3 土庫曼斯坦1993—2009年各因子對CO2排放的貢獻(xiàn)率(%)

由表2可以看出，1993—2009年間導(dǎo)致烏茲別克斯坦CO2排放的主導(dǎo)因素是GDP和人口，其貢獻(xiàn)率分別為34.77%和16.69%。各年人口效應(yīng)均顯著為正，GDP效應(yīng)除了個別年份也均為正值，而且從2003年開始GDP效應(yīng)都在150%以上，這說明經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口規(guī)模的擴(kuò)大加劇了烏茲別克斯坦CO2排放。能源結(jié)構(gòu)功能獻(xiàn)率為2.24%，說明能源結(jié)構(gòu)的變動在一定程度上給CO2排放帶來了壓力。相反，能源強(qiáng)度對減少CO2排放有較大的貢獻(xiàn)，能源強(qiáng)度對CO2排放貢獻(xiàn)率為-54.96%。各年份的能源結(jié)構(gòu)效應(yīng)和能源強(qiáng)度效應(yīng)跟哈薩克斯坦一樣數(shù)值波動較大，沒有呈現(xiàn)一定的規(guī)律，這說明能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與技術(shù)進(jìn)步對烏茲別克斯坦CO2排放的貢獻(xiàn)有一定的隨機(jī)性。但值得注意的是，從2002年開始烏茲別克斯坦能源強(qiáng)度效應(yīng)均為較大的負(fù)值，說明烏茲別克斯坦CO2減排技術(shù)在不斷地進(jìn)步。

通過分析表3我們可以發(fā)現(xiàn)，1993—1996年，由于蘇聯(lián)解體，土庫曼斯坦還處于經(jīng)濟(jì)調(diào)整階段，因此GDP效應(yīng)為負(fù)，1998年和2008年土庫曼斯坦因受到亞洲金融危機(jī)與全球金融危機(jī)的影響GDP效應(yīng)也為負(fù)值，其他年份均為正值。而人口效應(yīng)也一直是正值，因此GDP和人口增長是導(dǎo)致土庫曼斯坦CO2排放的主要因素。其中GDP貢獻(xiàn)了37.62%，人口貢獻(xiàn)率為5.2%。跟其它兩個國家不一樣的是土庫曼斯坦能源結(jié)構(gòu)調(diào)整對減少CO2的排放起到一定的促進(jìn)作用，其貢獻(xiàn)率為-2.3%。能源強(qiáng)度的貢獻(xiàn)率是-27.72%，也緩解了CO2的排放。同樣值得注意的是，跟其他兩個國家一樣，從能源結(jié)構(gòu)與能源強(qiáng)度1993—2009年的變化情況年來看，其在各年份所作的貢獻(xiàn)不同，有些年份為正，有些年份為負(fù)。這說明這兩個影響因子對土庫曼斯坦CO2減排作用也有一定的隨機(jī)性。

五、結(jié)果與討論

根據(jù)1993—2009年中亞五國CO2排放總量、人均CO2排放、碳排放強(qiáng)度這三方面的變化特征，并通過對比發(fā)現(xiàn)各國的CO2排放情況存在較大的差異，CO2排放的變化也呈現(xiàn)出比較復(fù)雜的趨勢。通過分析可以把中亞五國CO2排放的基本情況概括為:哈薩克斯坦CO2排放總量和人均CO2排放量經(jīng)歷了一些波動變化之后已經(jīng)進(jìn)入了快速增長階段,而它的CO2排放強(qiáng)度在逐漸下降。土庫曼斯坦人均CO2排放和CO2排放強(qiáng)度同他的CO2排放總量一直在緩慢上升，近幾年有下降趨勢。烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦和吉爾吉斯斯坦等三個國家的CO2排放總量和人均CO2排放變化保持較穩(wěn)定的水平，但是其中CO2排放水平較低的吉爾吉斯斯坦CO2排放強(qiáng)度卻最高，變動也較大，烏茲別斯坦和塔吉克斯坦CO2排放強(qiáng)度變化較平緩。

其次，借助Kaya模型對哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、土庫曼斯坦等高排放國家的CO2排放因子分析結(jié)果表明：人類經(jīng)濟(jì)活動是誘發(fā)CO2排放增長的主要驅(qū)動因素，人口增長是CO2排放的重要因素，能源效率的提高有利于減少CO2排放。能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)變動對CO2排放減排作用不明顯，甚至在一定程度上加劇了CO2排放。