楼主: nandehutu2022
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[量化金融] 外部约束下的二氧化碳减排经济学 [推广有奖]

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nandehutu2022 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:26 |AI写论文

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英文标题:
《Economics of carbon-dioxide abatement under an exogenous constraint on
  cumulative emissions》
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作者:
Ashwin K Seshadri
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最新提交年份:
2020
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英文摘要:
  The fossil-fuel induced contribution to further warming over the 21st century will be determined largely by integrated CO2 emissions over time rather than the precise timing of the emissions, with a relation of near-proportionality between global warming and cumulative CO2 emissions. This paper examines optimal abatement pathways under an exogenous constraint on cumulative emissions. Least cost abatement pathways have carbon tax rising at the risk-free interest rate, but if endogenous learning or climate damage costs are included in the analysis, the carbon tax grows more slowly. The inclusion of damage costs in the optimization leads to a higher initial carbon tax, whereas the effect of learning depends on whether it appears as an additive or multiplicative contribution to the marginal cost curve. Multiplicative models are common in the literature and lead to delayed abatement and a smaller initial tax. The required initial carbon tax increases with the cumulative abatement goal and is higher for lower interest rates. Delaying the start of abatement is costly owing to the increasing marginal abatement cost. Lower interest rates lead to higher relative costs of delaying abatement because these induce higher abatement rates early on. The fraction of business-as-usual emissions (BAU) avoided in optimal pathways increases for low interest rates and rapid growth of the abatement cost curve, which allows a lower threshold global warming goal to become attainable without overshoot in temperature. Each year of delay in starting abatement raises this threshold by an increasing amount, because the abatement rate increases exponentially with time.
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中文摘要:
化石燃料对21世纪进一步变暖的贡献将主要取决于一段时间内的综合CO2排放量,而不是排放的精确时间,全球变暖与累积CO2排放量之间几乎成比例。本文研究了在累积排放量的外部约束下的最优减排途径。成本最低的减排途径使碳税以无风险利率上升,但如果将内生学习或气候破坏成本包括在分析中,碳税的增长将更加缓慢。将损害成本纳入优化会导致更高的初始碳税,而学习的效果取决于它对边际成本曲线的贡献是加性的还是乘性的。乘法模型在文献中很常见,会导致延迟减免和较小的初始税。所需的初始碳税随着累计减排目标的增加而增加,并且随着利率的降低而增加。由于边际减排成本不断增加,推迟减排开始的代价高昂。较低的利率会导致延迟减排的相对成本较高,因为这会在早期导致较高的减排率。由于低利率和减排成本曲线的快速增长,在最佳途径中避免的照常排放(BAU)比例增加,这使得可以在不超温的情况下实现较低的全球变暖阈值目标。由于减排率随时间呈指数增长,开始减排的延迟每年都会使这一阈值增加。
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分类信息:

一级分类:Economics        经济学
二级分类:General Economics        一般经济学
分类描述:General methodological, applied, and empirical contributions to economics.
对经济学的一般方法、应用和经验贡献。
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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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关键词:二氧化碳 碳减排 经济学 氧化碳 Contribution

沙发
可人4 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:33
累积排放非均质约束下的二氧化碳减排经济学Sashwin K SeshadriCentre for Atmospheric and Oceanical Sciences and Divecha Centre for Climate Change,IndianInstitute of Science,Bangalore,560012,India(ashwin@fastmail.fm; ashwins@iisc.ac.in)化石燃料对21世纪进一步变暖的贡献主要取决于一段时间内的综合排放,而不是排放的精确时间,全球变暖和累积排放之间几乎成比例。本文研究了在累积排放的外源约束下的最优减排途径。最低成本减排途径的碳税是在无风险利率下征收的,但如果将内生学习或气候破坏成本包括在分析中,碳税的增长将更加缓慢。将损害成本纳入优化会导致更高的初始碳税,而学习的效果取决于它是对边际成本曲线的加性贡献还是乘性贡献。乘法模型在文献中很常见,会导致延迟减免和较小的初始税。所需的初始碳税随着累积排放量目标的增加而增加,并且随着利率的降低而增加。推迟减排开始主要是因为边际减排成本不断增加。

藤椅
kedemingshi 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:36
较低的利率会导致延迟减排的较高相对成本,因为这会导致早期较高的减排率。由于低利率和减排成本曲线的快速增长,在最佳途径中避免的日常排放量(BAU)的比例会增加,这使得可以在不超温的情况下实现较低的全球变暖目标。由于减排率随时间呈指数级增长,因此每年延迟开始减排会使这一阈值增加。1引言减缓全球变暖需要减少二氧化碳(CO)的排放量,大规模脱碳的估计成本在不同的研究和模型中有很大差异(Manne和Richels(1993);格鲁布(1993);Weyant(1993)),一个主要因素是“一切照旧”(BAU)下的基线能源需求(Rogelj等人(2015))。缓和的一个重要背景是COA引起的全球变暖与其累积排放量之间的近似比例(Allen et al.(200 9);Matthews等人(2009年)),更普遍地说,这种关系与排放途径无关(Herring ton和Z i ckfeld(2014年);S eshadri(2017a))。这种“路径独立性”简化了共排放情景的比较,只需要考虑累积排放量(Zick f eld et al.(2009);Bowerman等人(2011年))。总的来说,由于气候响应缓慢,全球变暖与辐射强迫不平衡(Stou ffer(2004);Hold等人(2010年)),排放情景的比较引用了气候建模不确定性(Shin e等人(20 05);Allen等人(2016);Seshadri(2017b)),这就是累积排放核算对CO的主要简化(Matthews et al.(2012);Stocker等人(2013年))。

板凳
大多数88 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:39
在这种情况下,路径独立性与累积排放量变化的直接影响无关,累积排放量变化的直接影响比过量CO空气传播分数缓慢变化的影响大一个数量级,这可以从相应的进化时间尺度来理解(Seshadri(2017a))。与Pigouviantax(Pigou(1920))的影响相比,累积碳预算也为缓解途径的分析提出了新的问题,因为累积排放受到了外部约束,即将外部排放成本内部化的税收。这种税收的征收必须根据不断变化的碳的社会成本(SCC)进行演变(Pearce(2003);Nordhaus(2017年)),即从一吨二氧化碳的脉冲发射中扣除的未来全球损害。由于此类税收旨在将当前排放的未来成本现值内部化,因此估算的SCC值将决定软化水平。相反,关于累积碳预算的科学讨论审查了实现严格的全球变暖目标的脱碳战略(例如Rogelj等人(2011年));Millar等人(2017年))。这些并没有直接参考SCC,而是出于一种预防性的方法,以避免故障造成的巨大但不确定的人类和环境后果(Meinsh-ausen et al.(2009);Hoegh-Guldberg等人(2018年))。此外,尽管早期《京都议定书》的有效性受到有限范围的破坏(Sh i s hlov et al.(2016)),但气候变化影响对温度敏感的证据不断增加,激发了人们不断增长的雄心(Smith et al.(2009);Hoegh-Guldberg等人(2018年)),转化为困难的累积排放量(Meinshausen等人(200 9);Stocker(2013);Rhein等人。

报纸
可人4 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:42
(2013年)),现在设定在巴黎协议的背景下,寻求将“全球平均气温的增长保持在远低于前工业化水平2°C的水平,并采取措施将气温上升限制在前工业化水平1.5°C以上,认识到这将显著降低气候变化的风险和影响”(UNFCCC(2015年))。先前的研究考虑了累积减排的经济学,包括优化社会福利功能的最佳路径,以及在累积排放的外部约束下的减排支出(Dietz和Venmans(2019);Emmerling等人(2019年);van der Ploeg和Rezai(2019年))。这些研究对诸如最佳温度(Dietz和Venmans(2019))、碳价格途径(Dietz和Venmans(2019))等广泛问题进行了深远的分析;Emmerling等人(2019年);van der Ploeg和Rezai(2019))、损害成本的影响(Dietz和Venmans(2019))、贴现的影响(Emmerling et al.(2019))、碳预算超调(Emmerling et al.(2019))、代际不平等厌恶(van der Ploeg和Rezai(2019))、外生技术进步(van der Ploeg和Rezai(2019))。本论文的重点是在外部累积排放约束下的减排,将之前的分析扩展到BAU排放模型、内生学习的影响以及气候数据,并允许经济增长和利率随时间变化。先前的作者研究了内生学习,从Arrow(1962)开始,他将内生学习建模为取决于累积投资,虽然不是IAMs的标准研发部分,但内生学习是在协同环境下研究的(例如Goulder a and Mathai(2000);van der Zwaan等人(2002年);Wing(2006);Gillingham等人。

地板
可人4 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:45
(2008)),但尚未研究累积排放约束下优化路径的效果。我们还将检查延迟启动对减排的影响。对于严格的气候政策,累积排放预算可能显得矛盾,通过增加未来减排,延迟的当前减排是可以控制的。我们研究了推迟全球碳税开始的成本,并表明,一旦资金的时间价值被纳入最佳减排途径,较低的贴现未来成本与延迟导致的arapid过渡需求之间的权衡是有限的。延迟后需要更快速的减排,这就造成了成本。本研究假设一个外源性确定的世纪末累积排放目标,考察了碳税的成本支出途径和后果。无论有无内生学习,这些途径都能最大限度地降低减排成本,我们还考虑了在优化中包括气候损害的影响。当我们解决类似问题时,该框架与上述修订研究相似(Dietz和Venmans(2019);Emmerling et al.(2019)),其中最小化产生了累积排放量的两点边值问题,该问题可以通过排放量的演变来解决。研究了累积排放约束下碳税的相应演变,其结果与之前的研究结果一致(Dietz和Venmans(2019);Emmerlin g et al.(2019))针对忽略内源性学习影响的情况。我们考虑相关问题的应用:对碳税初始值的影响、延迟减排对总开支现值增长的影响以及初始碳税的增长,以及避免全球变暖轨迹过度的经济性。

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大多数88 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:49
Emmerling et al.(20-19)之前曾考虑过碳预算的超调情况。虽然累积排放量的外生特性并不能防止全球变暖超过其在时间结束时的值,但限制超调量对于温度阈值引起的影响非常重要(Sm-ith等人(2009);Hoegh-Guldberg等人(2018年))。因此,我们研究了在没有任何过度的情况下可以实现的最低全球变暖量的限制,并且考虑到其与累积排放量的近似比例,避免全球变暖的过度需要净排放量不起作用。2模型和方法我们给出了一个外生累积减排目标Mtot,即与正常情况相比的总减排量。采用连续时间公式,t=0表示当前,m(t)是t年的减排率,累计减排m(t)=Rtm(s)d s必须在时间范围t=t结束时满足m(t)=mtota。按照变分演算中通常使用的符号,衰减率从此表示为˙M(t)≡dM(t)dt代替上述m(t)。在缺乏内生学习的情况下,减排的平均成本是一个递增函数γ˙M(t)假设每年首先进行较便宜的减排,则为减排率。之前的作者已经证明,在许多部门,成本降低取决于累积产量(“内源性学习”或“边做边学”)(Rubin等人(200 4);Nagy等人(2013年))。通过内生学习,随着累计减排量M(t)的增长,平均成本逐渐降低,因此一般来说,平均成本为γ˙M(t),M(t).

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何人来此 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:52
气候数据被建模为全球变暖的递增函数。2.1正常业务排放正常业务(BAU)排放率取决于全球G DP G(t)和全球COas排放强度u(t)˙EBAU(t)=G(t)u(t)。其增长率取决于排放量的全球收入弹性θ,因为,随着时间间隔△t,Bau排放率的相对变化为△˙EBAU/˙EBAU=θ△因此,假设外生GDP增长率(t)=△G(t)/G(t),BAU下的排放强度在r-ududt=(1- θ) r1+r(附录1)。因为我们可以近似1/(1+r)~=1,BAU下的发射强度可用u(t)=u(0)e(θ)来描述-1) R(t)式中,R(t)=Rtr(s)ds是综合G DP增长率,GDP增长为G(t)=G(0)eR(t),BAU下的年排放率为˙EBAU(t)=EBAU(0)eθR(t)(1),其中我们考虑了时间变化的R,但假设θ不变。在各国,根据经济增长模式的不同,排放量的非弹性变化很大,对于较富裕的经济体来说通常较小(Webster et al.(2008)),因此可能会随着经济的发展而减少。2.2没有内生学习的减排成本模型减排的平均成本是减排率γ的递增函数˙M(t)= c+c˙M(t)˙Mmax(t)!c(2),其中c>0且c>0,但截距CCA可以为负值,以反映负成本技术的可用性。˙Mmax(t)描述了减排图的水平标度,在此标度下,平均成本固定在c+c,我们将其视为等于BAU排放量˙Mmax(t)=˙EBAU(t)。随着BAU排放量的增加,减排的可能性被认为会成比例地扩大。

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mingdashike22 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:55
这也导致在没有政策诱导脱碳或外源性成本降低的情况下,减排成本保持不变,与DICE等模型一致(Nordhaus和Sztorc(2013))。在净负排放领域,可能会有比EBAU(t)a更高的减排量,由此产生的平均成本超过式(2)中的c+c。该模型与之前基于边际减排成本的方法相似,边际减排成本被认为是相对于BAU的减排量的一种力量,例如Emmerling et al.(2019)。它假设减排可能性与过去的减排历史无关,仅取决于BAU排放途径。2.3内生学习模型仅对边干边学建模,而非随时间变化的外生学习,影响平均成本a sγ˙M(t),M(t)=γ˙M(t)- f(M(t))h(M(t))(3)缺乏缓解措施也会对经济增长产生不利影响。引用Stern(2016)的话,“因此,与行动成本为d的衡量标准相比,照常营业的基准向政策制定者传达了一个极其错误的信息,即有一种替代选择,即化石燃料消耗量越来越大,而不会对增长本身产生任何负面影响。”用数学方法来处理这个问题超出了我们的范围。式中γ˙M(t)描述了在没有学习的情况下的成本曲线,并引入了术语f(M(t))和h(M(t))来承认不同的可能性:学习将成本曲线向下移动、缩小或两者兼而有之。如果只有一个加法项,那么f(M(t))≥ 0 and在M(t)中增加,而h(M(t))=1且固定。如果只有一个乘法项,则f(M(t))=0,且在h(M(t))时固定,满足0<h(M(t))≤ 1,是累积减排的递减函数。f函数必须满足f(0)=0和h(0)=1。

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可人4 在职认证  发表于 2022-6-10 12:49:58
例如,加性效应的形式为f(M(t))=cfM(t),cf>0,h(M(t))=1。乘法效应可以是h(M(t))=e-M(t)/Mh,恒定参数Mh>0。与此指数递减模型相反,文献中提出的幂律模型(Rubin et al.(2 004);Nagy et al.(2013))具有形式h(M(t))=(M(t)/M(t=0))-b必要时M(t=0)>0。上述影响的任何组合也是可能的。2.4气候损害模型将气候损害建模为GDPD(t)=d(t)G(t)(4)的一部分,其中,全球变暖导致的损害程度d(t)增加△ T(T),依次与累积排放量成比例△T(T)=αE(T)(5),α是“累积碳排放的瞬态气候响应”(TCRE)(Matthews et al.(2018))。将损伤分数视为时间t时温度的函数是常规的,但忽略了重要因素,如海平面上升的延迟影响和极端事件的持久影响。累积排放量是在工业化前测量的-tP IE(t)=Z-tP I˙E(s)ds+Zt˙E(s)ds(6),并且由于t,排放率E为˙E(t)=˙EBAU(t)-˙M(t)(7)其中˙EBAU(t)是“一切照常”(BAU)下的比率,我们计算的是累积排放量se(t)=EBAU(t)- M(t)(8)表示EBAU(t),即BAU下的累积排放量。就累计减排而言,全球变暖是△T(T)=α{EBAU(T)- M(t)},然后我们处理损伤函数d的交替公式(△T)。2.5约束优化框架本文的分析基于最小化减排成本现值或总减排和损害成本之和的途径。由于γ(t)是t年单位资产的平均成本,所以一年的总折旧成本为M(t),˙M(t)= γ(t)˙M(t)=γ˙M(t)- f(M(t))h(M(t))˙M(t)(9)类似地,损伤成本由等式(4)给出。

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