关于气候变暖现象研究综述

 

自20世纪80年代开始，全球变暖现象越来越明显。与1961-1990年间平均气温相比，2010年升高了0.53°C,成为全球有记录以来最热年份。中国也不例外，2010年平均气温达到1961年以来第十个最高点，也是连续第十四个气温偏高的年份，较常年高出0.7°Co以极其低的水平有效控制温室气体排放，遏制未来全球变暖逐步加剧的趋势，会大大减缓甚至减少对自然生态系统和社会经济生活产生的不利影响。根据魏格雷提出的一个较简单的数学模型来理解全球气候变化，预测到2400年，大气中已存在的温室气体成分和不断排放的温室气体两大影响因素，不仅导致全球平均气温升高，还会分别导致海平面每世纪上升10cm和25cm。现在若能保持在极其低的水平，即使遏制气候变暖的趋势，控制全球的温室气体排放，海平面上升的趋势仍也难以避免，最乐观的预测是每世纪可能以10cm的速度上升。

 

由GeraldM.Meier等人发表的第二篇论文则预测，即使本世纪中人类不向大气中排放任何温室气体，由于“热惯性”的存在，全球平均气温到2100年仍会升高，海平面上升的速度甚至比科学家早先的预测值高了一倍多，主要是以前的预测没有考虑到冰川融化等影响。根据此前观察到的全球变暖现象，料学家们估计90%以上是温室气体排放导致的气2014年11月12日，中美共同发布《中美气候变化联合声明》，对于国际社会应对气候变化是个极为振奋的消息。

 

20世纪后期，世界各国开始关注和重视全球变暖。气候变暖对自然、经济、社会等多方面产生影响，早已不再是原有的气候领域，如今成为环境、经济、农业、金融、行政、法律等多个领域共同关注的焦点。瑞威拉在1957年发表了大气中温室气体浓度增加会导致气候发生变化的论文。同年，美国夏威夷莫纳罗亚气候观测台开始观测大气中CO2的浓度，由此正式揭开了人类研究气候变化问题尤其是Hendricks首次将全球平均气温与大气中GHG浓度联系起来，针对不可逆的减少排放的政策时机，考虑污染物质的不可逆积累以及参数的不确定性，建立全球预警的连续时间模型，假定随着时间推移学习对参数的不确定性下降，认为学习速度会影响到政策时机。

 

耶鲁大学WilliamD.Nordhaus在资源环境经济学中具有重要的影响力，主要致力于能源经济系、环境经济学、气候变化经济学等方向的研究，并整合经济系统、气候和地球物理系统构建研究全球变暖的经典经济学模型：DICE和RICE,借助成本-收益分析不同减排方案，模拟减排为应对气候变化提供有效方法。Nordhaus认为气温升高和温室效应所造成的损害可以进行成本估计，从而揭开了气候变化集成评估模型的序幕。Nordhaus以社会福利理论作为基础研究气候变暖经济模型。随后他在2008年则对GHG排放、气候变暖及全球预警的简单模型有过深刻的论述。

 

Pindyck先后研究环境政策方面的经济学决策分析，并从气候变暖的角度给出统计分布分析，讨论温度与减排政策制定的经济关系。Pindyck讨论减排意愿与温度影响的概率分布之间的关系，分析减排意愿程度。气候政策因成本和收益的不确定性而使得减排复杂化。由于未来的温度影响的概率分布是未知的，成本效益期望分析，具有挑战性。如果社会福利是CRRA效用函数的期望，则显示出可能会愿意牺牲接近100%国内生产总值来减少温室气体排放量。通过概率分布是否厚尾讨论预期边际效用。此外，根据边际效用的约束，风险厌恶指数，以及破坏函数，细尾分布可以产生一个更高的预期边际效用，也就意味着更大的意愿支付减排。

 

Pindyck认为气候变化政策的任何经济分析都需要一些模型来描述气候变暖对未来的国内生产总值和消费的影响。大多数集成评估模型是将温度与实际GDP和消费水平联系起来，但有理论和实证说明，温度影响的是GDP预期增长速度，而不是GDP的水平。依据未来的温度变化及其影响的不确定的性质和程度，通过估计愿意为限制未来的温度上升而牺牲社会消费比例，利用温度影响的研究和从IPCC报告中所推断的概率分布，比较温度直接影响和对GDP增长率的影响。

 

美国哈佛大学MartinL.Weitzman在所从事环境经济学领域的研究方面有着深远的影响，尤其是气候变化和灾难性经济学的研究，充分运用经济理论解决环境治理问题，衡量不确定性对经济的影响程度，尤其是极端事件的不确定后果。先后从气候变化的灾难性影响方面进行经济、统计分析。Weitzman将温度变化带来的损失作为考察对象，分析气候变化的经济学问题以及温度变化所带来的后果。Weitzman翎考虑到厚尾对气候变化研究和政策有一定的影响。

 

认为应该把更多的重点放在对相关的极端厚尾研究而不是中央倾向的研究，出现厚尾特征所采用的解决方案需要权衡气候变化问题的本身厚尾。面对不良后果发生可能会需要更明确的应急规划。Weitzman通过不同数量指标的协商解决全球变暖的“搭便车”外部性问题。相比之下，通过刺激，内化外部性，确定一个具有国际约束力的最低碳价(从收益国内留存)计算自我利益。其模型显示购买商之间协调与排放权价格变化相互作用如何来控制排放量。

 

张黎红和王谦谦久郑广芬等以地区冬季气温为研究对象，分析冬季气温不同年代总体变化趋势。于群等和孔凡超等针对冬季的平均温度数据，运用统计方法进行实证研究，分析不同区域气温变化特征。吴遵从中国连续暖冬现象的出现入手，以引起气候变暖的主要原因二氧化碳排放作为研究对象，从时间和空间两个角度，运用动态平滑系数回归模型和Sampson-Guttorp空间相关非参数估计方法，从统计的角度上分析了中国二氧化碳排放的演变轨迹和区域特征。

 

针对近年来暖冬连续出现的异常性检验、中国碳排放量空间分布格局、中国碳排放量经历的阶段、GDP对碳排放的影响程度等进行实证分析，并结合实际对中国和中国各区域的节能减排提出科学决策。姜克隽等建立模型分析中国实现2°C目标排放情景的主要因素以及可行性问题。国内外学者针对气候变暖所带来的经济学影响进行不同程度的讨论，虽然大多没有引入技术R&D机制，还未能很好地刻画气候变暖与国家经济发展的关系，政策讨论的基调类似于更多的探索性思考，仍能从中受到启迪和引导，因为关于经济与温度变化的政策策略继续思索的空间还很大。

 

联合国气候变化纲要公约参加国于1997年12月在日本京都举行三次会议制定《京都议定书》。为了达到温室气体减排目标，建立了三种弹性机制：排放交易机制、联合履约机制和清洁发展机制，三种机制实质是“境外减排”,相当于把碳排放权量化并定价和交易。其中排放贸易机制是根据碳排放限额及排放额交易原则制定的经济诱因工具，允许超额完成“二氧化碳减排指标”缔约国以贸易方式向其他任何一方出售或转让剩余二氧化碳减排指标。在国际上，温室气体减排策略中，往往期待透过市场机制达到减排的目的。

 

2007年，欧盟15国与全球交易市场接轨，建立了全球第一个最大的温室气体限量排放及交易平台即欧盟排放交易系统。碳排放权交易又称温室气体排放权交易，是指碳减排合同或协议买卖。作为一个新兴政策工具，其本质是尝试建立一种用市场交易机制来有效调节温室气体在全球排放总量。欧盟碳排放市场已经历两个阶段，现在正在经历第三阶段。在欧盟宣布碳排放跨期“储贷”的限制政策后，2007年左右欧盟碳排放现货价格出现迅速下滑趋势。

 

应对气候变化给人类生存和发展带来的负面影响，国际社会经历了长期艰难谈判，产生一系列具有国际法律约束力的国际公约，这也激发了碳金融迅猛发展。尽管碳金融市场逐步趋于稳定，投资者一旦出现投资决策失误仍可能导致巨大损失，诱发系统性金融风险。如何给产品定价，是投资者非常关注的问题。西方学者们在碳金融研究方面已做了大量工作。然而，碳金融市场并不是一个完美的市场体系，还需不断完善。

 

Daskalakis和Markellos对欧盟跨期期货进行研究，结果发现碳排放市场呈现弱有效市场的形式，即历史价格所包含的信息能从当前价格充分反映出来。认为原因在于欧盟排放贸易体系不成熟，以及对卖空机制和银行的限制。这意味着无法由已有历史价格信息预测今后价格走势，若依据历史价格数据进行交易买卖，对投资者而言肯定是无利可获的。Daskalakis等人根据碳配额同期交易和跨期交易数据进行实证分析，指出EUA价格上涨最重要的原因之一就是政府政策不确定性，得到“跳跃”现象符合市场实际规律，认为二氧化碳排放权的现货价格并不遵循均值回归的过程，从而建立欧盟碳排放配额现货随机游走模型，并对碳排放配额期货期权进行定价。

 

认为价格的上涨反映投资者所需要的风险溢价，“跳跃”现象增加了投资者的风险，碳排放与经济发展密切关联是在全球气候变暖这个大环境下衍生出来的。Benz与Truck通过实证研究发现制度转换模型能够较好的对欧盟碳排放权交易场外市场的CO2现货价格进行模拟。随后，Benz与Truck仞分析欧盟二氧化碳排放交易体系的二氧化碳排放配额短期现货价格行为，把价格转换、非正态性和短期极端波动纳入到二氧化碳排放权定价或回报预测模型中，考虑到金融衍生品的发展，认为，自回归和均值回归模型不如马尔可夫制度转换随机模型和AR-GARCH模型那样能很好地解释碳金融衍生产品收益率在不同阶段的价格和波动性。通过样本预测分析，捕捉欧盟碳排放贸易场外市场动态收益的尖峰厚尾特征，较好的解决收益率序列的异方差性和波动聚集性。

 

Paolella和Taschini分析两个排放权交易市场：美国SCh排污权与欧盟排放交易机制下CO2排放许可，认为使用GARCH族模型对的动态收益率进行计量分析，能解决样本数据中存在的异方差问题，并发现帕累托分布能很好的描述存在的无条件厚尾现象。Chesney和Tpschini使用内生模型分析碳排放市场存在信息不对称条件下碳金融资产的现货价格行为，研究结果显示不对称信息存在，可能造成市场是无效的。Uhrig-Homburg和Wanger燹研究欧盟碳交易市场两阶段的价格变化，认为这是银行交易政策变动导致EUA在第一阶段对任何未使用的配额限制储存及允许第二阶段继续使用所造成的。EUA期货价格扭曲，导致现货市场存在较高的波动性。他们很好的分析EUA期货价格剧烈浮动的原因，并发现期货市场价格有碳排放证书发现作用，到期日也是影响EUA期货价格很重要一个因素。

 

Mansante-Batelle,Pardo和Valor根据2005年碳配额交易的每日OTC远期价格数据，借助计量方法进行分析天气因素和能源价格分别对碳配额价格波动的影响。欧盟碳排放交易计划的主要目标是建立配额市场价格水平，显示欧洲二氧化碳排放设施污染环境活动的影响。结果发现，二氧化碳的价格水平主要受到能源影响，除此之夕卜，极端温度也会影响其变化。Seifet,Uhrig-Homburg和Wagner对欧盟交易市场中碳排放许可证现货价格动态分析，构建出随机一般均衡模型，结果发现碳排放许可的现货价格波动会受许可证额度、成本等因素的影响。之后，有学者引入期权理论进行分析碳交易市场波动行为。

 

Paolella等人从统计角度分析二氧化碳排放配额价格动态机制，分析构建欧洲二氧化碳排放许可市场和美国二氧化硫排放许可市场的计量模型，预测其风险价值。Oestreich和Tsiakas针对欧盟碳交易体系期货价格分析欧盟二氧化碳排放交易系统下对德国股票回报的影响。碳危险因素可以解释高碳排放的公司部分的股票收益率的横截面变化，公司的股票回报率暴露风险较高的，表现出预期回报也较高的。Kim等考察美国碳配额市场的影响因子，采用自回归分布滞后模型研究美国碳排放市场及其决定因素的短期与长期的关系，认为煤炭价格是影响碳排放交易长期内的主要因素；在短期内，原油和天然气价格以及煤炭价格的变化对碳排放量有显著影响。

 

学者们主要研究了排放权价格的变化机理，发现价格会受到一些因素如存储借贷机制、交易时间间隔、交易处罚成本以及递增的边际减排成本等影响。ErikTheissen考察市场完备性与碳配额价格之间的关系，实证分析市场有套利时碳配额现货和期货价格发现功能，认为当套利机会存在时，现货市场不像期货市场那样能吸收更多的市场信号，即现货市场对市场信息反应敏感性不如期货市场。因此，当市场存在套利机会时，现货市场价格会逐渐趋同于期货市场。Chevallier针对碳排放现货、期货之间的风险溢价与时间变化的行为特征进行研究，发现风险溢价与距离合约到期日的时间呈现正相关性。

 

Camona和Hinz考虑到更为现实的两期市场，建立一个适用于某一区间值的扩散过程的风险中性排放权期货二值鞅模型，对限额贸易体系和其他排放规则进行数学分析，探讨排放权期货期权的定价问题。在确定性时间框架下，通过可观察到的历史数据估计出参数校正，解释如何对欧洲期货合约的看涨期权进行定价。在碳排放交易研究领域里，学者们认为碳金融产品作为减排激励工具，利用价格信号引导，激励企业加大节能减排领域的研发与投资，以控制温室气体的排放，然而，这些研究与低碳R&D投资有机融合缺乏更深入研究。

 

受人口、消费与经济等多重因素驱动，我国已是全球碳排放大国，国际社会要求承担减排责任和压力也愈来愈大，但中国还是一个发展中国家，碳排放交易还处于试验阶段，相关的金融机制很不健全，减排政策和减排手段处于摸索阶段。关于国内碳金融产品的定价多是基于欧盟碳排放交易体系和核证减排机制下的探索性研究。邮志坚和李青认为碳排放权变为一种稀缺资源，其价格作为控制温室气体的排放引导信号，可用来激励企业加大节能减排领域的研发与投资。碳期货价格具有市场发现功能，能很好地反映碳交易市场价格的变化与市场动态。张跃军和魏一鸣考察EUETS碳期货市场的运行特征，引入均值回归理论、GED-GARCH模型和VaR方法，结果发现国际碳市场具有发散性，暂时不具有可预测的特性。

 

黄桐城和武邦涛从成本收益的角度出发，建立排污权交易市场的定价模型，依据凸规划的Kuhn-Tucker条件，求出最优性条件，提出治理污染的最佳削减方案和最优排污分配方案。施圣炜，黄桐城在排污权初始分配中引入期权理论进行分析，结论发现交易的进行和交易活跃度的提高取决于排污权的初始分配期权机制。王铮等利用气候保护模型和GDP溢出模型分别模拟计算中美两国在实施控制性气候保护措施之后所导致的GDP溢出影响，认为美国对中国GDP溢出影响要大。胡民在排污权交易市场中排污权定价问题构建影子价格模型，并分析对交易中的市场出清价格机制的形成，认为政府在初次分配排污权时可以通过影子价格来寻求定价依据，同样也能为二级交易市场提供定价依据，促使市场有效运行。

 

鉴于我国国情，碳金融处于起步阶段，相关研究还不够深入和细致。随着碳金融市场的迅猛发展，监管部门将会持续进行碳金融产品创新，推出新型的环保产品如碳减排期货、期权、远期合约、期货期权等。关于碳金融衍生产品的研究将在今后生活中会随着市场成熟完善得到进一步深入和推广。通过金融创新开发出的衍生产品作为风险管理工具在碳减排中的作用显得更加重要，提高参与者积极性，推动碳减排项目的发展，无形之中对碳金融衍生产品定价的准确性要求越来越高。