具有经济和气候风险的碳的社会成本

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英文标题：
《The Social Cost of Carbon with Economic and Climate Risks》
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作者：
Yongyang Cai, Kenneth L. Judd, Thomas S. Lontzek
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最新提交年份：
2015
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英文摘要：
  There is great uncertainty about future climate conditions and the appropriate policies for managing interactions between the climate and the economy. We develop a multidimensional computational model to examine how uncertainties and risks in the economic and climate systems affect the social cost of carbon (SCC)---that is, the present value of the marginal damage to economic output caused by carbon emissions. The SCC is substantially increased by economic and climate risks at both current and future times. Furthermore, the SCC is itself a stochastic process with significant variation; for example, the basic elements of risk incorporated into our model cause the SCC in 2100 to be, with significant probability, ten times what it would be without those risks. We have only imprecise information about what parameter values are best for approximating reality. To deal with this parametric uncertainty we perform extensive uncertainty quantification and show that these findings are robust for a wide range of alternative specifications. More generally, this work shows that large-scale computing can enable economists to examine substantially more complex and realistic models for the purposes of policy analysis.
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中文摘要：
未来的气候条件以及管理气候与经济之间相互作用的适当政策存在很大的不确定性。我们开发了一个多维计算模型来研究经济和气候系统中的不确定性和风险如何影响碳的社会成本（SCC）——即碳排放对经济产出造成的边际损害的现值。SCC因当前和未来的经济和气候风险而大幅增加。此外，SCC本身是一个具有显著变化的随机过程；例如，纳入我们模型的基本风险因素导致2100年的SCC很可能是没有这些风险的情况下的十倍。关于什么参数值最适合逼近现实，我们只有不精确的信息。为了处理这种参数不确定性，我们进行了广泛的不确定性量化，并表明这些结果对于广泛的替代规范是可靠的。更广泛地说，这项工作表明，大规模计算可以使经济学家为政策分析的目的研究更为复杂和现实的模型。
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分类信息：

一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：Economics        经济学
分类描述：q-fin.EC is an alias for econ.GN. Economics, including micro and macro economics, international economics, theory of the firm, labor economics, and other economic topics outside finance
q-fin.ec是econ.gn的别名。经济学，包括微观和宏观经济学、国际经济学、企业理论、劳动经济学和其他金融以外的经济专题
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PDF下载：
--> The_Social_Cost_of_Carbon_with_Economic_and_Climate_Risks.pdf (1.1 MB)

2022-5-30 18:18:45 上传

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关键词：社会成本 Quantitative interactions uncertainty significant

碳的社会成本与经济和气候风险*未来的气候条件以及管理气候与经济相互作用的适当政策存在很大的不确定性。我们开发了一个多维计算模型，以研究经济和气候系统中的不确定性和风险如何影响碳的社会成本（SCC），即碳排放对经济产出造成的边际损害的现值。当前和未来的经济和气候风险大大增加了SCC。此外，SCC本身是一个具有显著变化的随机过程；例如，纳入我们模型的基本风险因素导致2100年的SCC很可能是没有这些风险的情况下的十倍。关于哪些参数值最适合近似现实，我们只有不精确的信息。为了处理这种参数不确定性，我们进行了广泛的不确定性量化，并表明这些发现对于广泛的替代规范是稳健的。更一般地说，这项工作表明，大规模计算可以使经济学家为政策分析的结果检验更复杂和更现实的模型。关键词：气候政策、碳的社会成本、气候倾斜过程、爱泼斯坦-辛偏好、随机增长、长期风险芝加哥大学扬·凯贝克-弗里德曼研究所和胡佛研究所斯坦福德，加利福尼亚州94305，USAyycai@stanford.eduKennethL.JuddHoover Institution和NBERStanford，加利福尼亚州94305，USAkennethjudd@mac.comThomas苏黎世大学工商管理系，瑞士苏黎世8044。lontzek@business.uzh.ch*我们感谢Kenneth Arrow、Buz Brock、Varadarajan V。

Chari、Jesus Fernandez Villaverde、Larry Goulder、Lars PeterHansen、Tom Hertel、Larry Karp、Tim Lenton、Robert Litterman、Alena Miftakhova、Karl Schmedders、Christian Traeger、Rickvan der Ploeg和Ole Wilms对本文早期版本的评论。我们感谢匿名裁判的有益评论。我们感谢2014年M innesota气候变化经济模型会议、2014年斯坦福理论经济学研究所和2012年IIES气候与经济会议上听众的评论。Cai感谢胡佛研究所和国家科学基金会SES-0951576的支持。对Lontzek的财政支持由苏黎世大学、苏黎世大学和生态科学基金会提供。这项研究是Blue Waters持续PB级计算项目的一部分，该项目得到了国家科学基金会（奖项OCI-0725070和ACI-1238993）和伊利诺伊州的支持。Blue Waters是爱尔兰大学香槟分校及其国家支持计算应用中心的联合机构。这项研究也是由美国国立卫生研究院通过芝加哥大学计算研究所和生物科学部以及阿贡国家实验室提供的资源，在1S10OD018495-01的资助下部分支持的。我们还感谢威斯康星大学麦迪逊分校HTCondor团队的支持。本论文的早期版本包括“随机和不可逆气候变化的社会成本”（NBER工作文件18704）、“DSICE：气候和经济的动态随机综合模型”（RDCEP工作文件12-02）和“动态随机IAM中的引爆点”（RDCEP工作文件12-03）。1引言全球变暖已被视为对经济福祉日益增长的潜在威胁。

这种担忧导致越来越多的国家和国际讨论如何应对这种威胁。要确定应该实施哪些政策，就需要将碳排放可能产生的经济影响的定量评估与经济和气候系统如何相互作用的模型相结合；这就是综合评估模型（IAMs）的目的。本文通过将不确定性和风险添加到经济和气候系统的规范模型中，扩展了IAMs的范围，并表明此类风险显著提高了汽车碳排放缓解的最佳水平。碳排放对社会的影响通过碳的社会成本（SCC）来衡量，SCC被定义为额外公吨大气碳造成的边际经济损失。政府间气候变化专门委员会（IPCC）的审查总结了气候变化的科学研究，报告称，SCC的估计值因研究而异，平均估计值为每吨碳43美元（Yohe et al.2007）。碳的社会成本跨机构工作组（IWG）——一个涉及多个州联邦机构的联合机构——在一份基于常用综合评估模型（IWG 2010）的报告中得出了类似的结论。大多数IAM模型都假设有短视的期望。No-rdhaus（2008）的DICE（DynamicIntegrated Climate and Economy）模型是为数不多的前瞻性综合评估模型之一，表明碳的社会成本为每吨碳35美元。Pindyck（2013）和IPCC（2014）对这种粗略的共识提出了质疑，他们认为所有这些估计都是有限的，因为它们来自IAMs，忽视了经济和气候系统及其相互作用中的巨大风险和不确定性。

这些模型还表明，人们对风险的厌恶程度远远低于对风险价格的经济观察。本研究提出了气候与经济动态随机集成（DSICE），这是一个计算、动态、随机的一般均衡框架，用于研究全球经济和气候模型。我们将其应用于具体问题，即碳的社会成本如何取决于气候和经济的随机特征，当我们应用经验上合理的规范来降低经济风险的支付意愿时。我们研究的示例演示了DSICEframework的灵活性。我们首先研究经济风险如何影响碳的社会成本。具体而言，我们假设，根据Bansal和Yaron（2004年）以及Beeler和Campbell（2011年）的模型，要素生产率增长会显示长期风险。我们校准了随机生产率增长过程，以匹配观察到的增长时刻，即以美元表示所有货币单位。碳的社会成本有时以二氧化碳为单位来衡量。将本研究中提出的碳价值的社会成本转换为二氧化碳单位除以44/12。大多数综合评估模型都是静态的，只有少数模型，如Nordhaus（2008）、Manne和Richels（2005）以及Nordhaus和Yang（1996）的模型，是基于agent决策的动态模型。人均消费率。我们将其与动态偏好的递归效用说明相结合，动态偏好使用与观察值一致的参数值，即人们愿意为降低消费风险支付多少费用。

这一版本的模型表明，经济系统中真实的风险规格将意味着碳的社会成本大幅增加；例如，在我们的benchmarkparameter案例中，2005年的SCC为每吨碳61美元，比在没有生产力冲击的情况下的SCC高65%。目前的经验分析并不能精确估计临界参数。因此，根据不确定性量化文献中的响应面方法（参见Oberkampf和Roy（2010），全面讨论了变量、验证和不确定性量化（VVUQ）），我们还检查了一系列关键参数的经验合理值，如风险规避参数和跨期替代弹性。我们发现，在我们考虑的参数值上，2005年的SCC范围为35美元至115美元perton的碳。这些结果表明，我们应该对依赖单一参数化的研究持怀疑态度，但不确定性量化方法的应用支持了经济风险显著增加SCC的定性说法。我们关于未来SCC动态的结果同样有趣，也更新颖。随机因素生产率在未来产出和碳排放中产生风险，这反过来又使SCC成为一个随机过程。传统的IAM不承担任何风险，并为未来的SCC提供确定的路径。确定性模型中结果的一种常见解释是，一个数量的路径代表了它在更现实的模型中的预期。

在许多情况下，我们发现SCC的平均路径接近确定性模型所暗示的路径，从而确定了确定性模型近似经验的价值。然而，DSICE也可以确定SCC过程的随机特征，并表明SCC几乎是一个具有显著方差的随机游动。例如，在我们的基准案例中，2100年的预期SCC为286美元，但超过700美元的可能性为10%，超过1200美元的可能性为1%。总的来说，碳纳米管的社会成本的方差增长快于其平均值。对未来的任何描述都必须认识到任何模型中的内在风险以及我们对参数最佳值的不确定性。将参数不确定性与内在风险相结合，意味着未来SCC的范围将大得多。DSICE中包含的第二个不确定性来源是关于气候将如何响应人为排放的不确定性。大多数综合评估模型都假设气候对生产力的影响仅取决于同期温度。这意味着全球变暖造成的破坏模式是平稳、可预测和可逆转的。我们添加的随机气候特征基于最近有关气候倾斜因素的文献。这些被定义为地球系统的任何子系统，这些子系统可能表现出临界点（引爆点），即气候突然和无休止地跃升到不同的水质状态（Lenton et al.2008）。气候文献确定了气候系统中的几个主要因素。最近的预测表明，本世纪可能会触发格陵兰板块不可逆转的融化（IPCC 2014）；这种融化可能导致全球海平面每世纪上升0.5-1.0米（Lenton等人，2008年）。Joughin等人。

（2014）认为南极西部冰盖的崩塌已经开始。气候倾斜因素的其他例子包括大西洋莫哈林环流的减弱或关闭以及亚马逊雨林的消亡。当前温度会影响越过临界点的可能性，但温度逆转不会逆转倾翻事件。引爆点为气候对经济影响的建模带来了新的维度。例如，一旦变暖融化了一条冰川，即使变暖逆转，冰川也不会改变，而由硒含量上升引起的损害将持续存在。倾翻现象给气候破坏带来了质的新特点，因为目前对生产力的一些破坏是由于过去的变暖造成的。最近的一项审查建议，我们应该认真考虑气候引爆点，以便更好地预测和准备应对气候引爆点带来的不可避免的、潜在的不利惊喜（国家研究委员会2013）。DSICE在可承受性、持续时间和影响水平方面能够充分灵活地纳入各种倾翻元素。这使我们能够考虑一系列关于变暖触发气候倾覆点可能性的信念，并确定最佳政策和碳的社会成本如何取决于倾覆因素的特征。对于我们的偏好、随机增长和气候倾斜过程的基准参数说明，我们发现2005年碳的社会成本为每吨碳125美元，但354美元的价值也与气候倾斜过程的合理规范相一致。一些研究（如Weitzman 2009）利用极低概率灾难性事件造成的极高损害的可能性来倡导积极的缓解政策。

估计尾部事件的概率非常困难，这一事实降低了这些论点的可信度。我们的DSICE结果表明，气候倾斜规格意味着糟糕但不是灾难性的事件，可能意味着碳的社会成本非常高。极端灾难sce narios并不是证明碳的高社会成本的唯一假设。气候倾翻事件造成损害的不确定性增加了碳的社会成本，其方式与基于消费的资本资产定价模型中的风险影响相似：碳的社会成本与损害的不确定性方差成比例。对这种差异的一种解释是，它表明我们对气候倾斜过程造成的损害一无所知。这一观察结果表明，DSICE可用于确定哪些科学研究在减少决策者面临的不确定性方面最具成本效益。这只是DSICE框架如何应用于未来研究的一个例子。我们的模型表明，任何关于碳的社会成本的讨论都必须考虑气候和经济系统中的随机因素。我们还发现，这些元素具有非平凡的相互作用。例如，在我们的默认参数情况下，当单独研究一个ch组分时，碳的社会成本急剧上升，但当经济和气候风险都包括在内时，产生的SCC过程介于各个影响的水平之间。人们不能孤立地看待这些风险，也不能就如何在研究中汇总结果提出一些特别的争论。DSICE追踪碳的社会成本随机行为的能力使其成为评估各种政策问题的潜在工具，因为碳的社会成本的不确定性将影响替代政策的排名。研发决策无疑就是一个例子。

今天做出的研发决策将决定未来几十年可能采用的缓解方法。确定性模型将使用适用于所有临时决策的贴现率，将预期收益与预期成本进行比较。此过程在动态随机上下文中无效。例如，我们的研究结果表明，碳的社会成本很有可能在几十年内变得如此之高，以至于最优的政策不仅会减少碳排放，而且还会使用从大气中去除碳的技术。这些技术的发展可能需要几十年才能完成。今天关于研发这些技术的研发投资的政策讨论不应将未来碳的预期社会成本与研发投资的预期结果进行比较，而应将重点放在SCC调整其部署的世界各国拥有此类技术的现值上。研发幻觉只是一个更普遍、更重要的观点的例子。在确定性模型中，缓解支出是一种投资形式，与所有其他投资一样，它遵循相同的净现值标准。普遍认为，贴现率的选择是最优政策的主要决定因素（例如，Stern 2007和Nordhaus 2007）。一些人认为，在一个不确定和危险的世界里，这不是思考减排支出的正确方式。