曲申：以跨学科模型体系支撑经济社会绿色低碳发展
2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，承诺我国将提高国家自主贡献力度，采取更有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，于2060年前实现碳中和。实现“双碳”目标的关键在于控制化石能源消费，而能源是经济发展的物质基础，节能降碳措施将为我国经济发展带来显著压力。今后一段时间内，我国将面临节能减排与后疫情重建的双重挑战，亟须开展相关理论与实证研究，为绿色低碳发展提供科学依据。
党中央指出，实现碳达峰与碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。这表明，相关科学研究不仅应着眼于能源或环境系统本身，更需从能源、环境、经济系统间的复杂关联入手，立足全局，通盘考虑，探索出一条使各系统之间、系统内各要素之间相互协同促进的发展之路。特别是需要以多元异构数据的互联共享为基础，表征并模拟环境—能源—经济—社会复杂系统的演化，评估全球环境系统与社会经济系统的互动，实现不同模型的校准、对比与融合，探索最优的绿色低碳转型路径。下面从三个方面探讨支撑经济社会绿色低碳发展的跨学科评估模型。
（1）目前，国际社会主流的气候变化综合评估模型多用于评估长期发展路径。各模型适用范围与工作机理不尽相同，但主要用于评估气候变化对社会经济的影响，量化不同政策与技术路径对地球系统与经济社会的作用，探索减缓气候变化的最佳应对措施。具体而言，这类模型可模拟社会经济系统和地球系统的交互作用及各系统达到相互平衡的动态过程，包含社会经济模块、气候系统模块、气候损失模块、技术模块等。例如，北京理工大学基于自主研发的“中国气候变化综合评估模型”（China’s Climate Change Integrated Assessment Model，C3IAM），在综合考虑技术发展和气候变化不确定性的条件下，对各国应对气候变化可能带来的经济收益和可以避免的气候损失进行了评估，为编制后《巴黎协定》时代实现温控目标的国家自主减排贡献（NDC）改进方案、NDC目标更新，以及国家间资金和技术转移提供了科学支撑[1]。
（2）传统的环境经济系统建模基于“均衡”范式难以表征和模拟系统短期突发性的变化，近年来涌现的基于主体的产业网络模型填补了相关空缺。在此框架中，行为主体（如企业、个人）脱离了新古典经济学的“理性预期”的范式，以更现实的方式进行互动，并适应自然环境或政策环境的变化[2]。例如，在北京理工大学最新研发的环境经济系统多主体模型（Climate-Resilient and Low- Carbon Unfolding Economic Scenarios，CLUES）中，企业可通过调动过剩产能、存货、调整贸易对象、改变生产技术、灾后重建等行为，在一定程度上适应外部环境的冲击。从宏观角度观察，具有适应能力的行为主体在关系网络中相互作用，整个环境—经济—社会系统往往呈现非线性的变化。
（3）上述模拟并评估能源与气候变化政策的研究都是基于复杂系统的理论思想，而厘清社会经济发展与环境排放之间的简单基本规律，对于政策制定仍然至关重要。环境库兹涅茨曲线（Environmental Kuznets Curve，EKC）是描述经济增长与环境影响关系的经典假说[3]：在工业化阶段，经济增长意味着大规模的资源消耗，导致大量的污染物排放；在后工业化阶段，清洁能源的渗透、低碳技术的推广、产业结构的变革，均可促进生产活动绿色转型，对环境产生正面影响。因此，一个国家的排放水平与国民收入的关系呈现出倒U形曲线。就我国现状而言，在持续稳定的经济增长需求下，碳达峰目标意味着我国碳排放量随时间的推移逐渐上升，在2030年之前达到峰值；之后为实现气候变化减缓和环境质量改善，碳排放量持续下降，到2060年之前实现净零排放。由此可见，“双碳”目标的实现过程符合经济发展与环境质量之间的基本规律：随着我国社会经济的高质量发展，能源结构将由化石能源主导向清洁能源主导转变，产业结构将由以重化工为主向战略性新兴产业转变，各领域综合施策、标本兼治，经济增长与碳排放的脱钩有望实现。
综上，耦合环境系统与社会系统的研究存在不同范式，从短期与长期、政策与技术、复杂性与简单性等不同角度，勾勒出绿色低碳转型路线图的不同部分。那么，如何融合各种模型评估与数据分析？一种想法是，建立以数据共享、模型共存为核心的“虚拟实验室”。如图1所示，在“虚拟实验室”中，研究者结合微观行为规律、多元数据融合以及并行计算模拟，以社会科学中发掘历史数据的“自然实验”以及小规模行为实验的“社会实验”为基础，进行复杂系统的“虚拟实验”[2]，即针对政策或技术方面的潜在改变，模拟社会经济系统的相应变化。各种模型在虚拟实验室中构成一个“多模型生态系统”，如同真实生态系统中的不同物种，不同模型之间也存在着竞争、寄生、互利共生等关系[4]。因此，整个多模型系统能够不断适应外部世界的环境变化，充分利用已有的数据资源与计算能力，与时俱进地提供支撑绿色低碳转型的精准评估。
本期“绿色低碳发展”专题选取的六篇论文，反映了国内相关领域科研团队在环境—能源—经济复杂系统建模、排放清单大数据分析方面的积极探索。曲申等[5]利用非均衡的环境经济系统多主体模型，模拟分析了不同疫情持续时间、财政刺激政策以及行业减排策略相耦合的情境下的中国碳排放趋势；唐葆君等[6]利用中国能源与环境政策分析模型，量化了疫情后启动全国碳市场对能源消费、碳排放与碳价的影响；李明煜等[7]融合地区、企业、过程等不同尺度的数据，分析了中国重点行业的碳减排现状与趋势；尹自华等[8]检验了各省份的电气化EKC关系，发现各省份均已处于电气化显著降低碳强度的EKC拐点右侧；吴郧等[9]利用气候变化综合评估模型，分析了碳中和背景下电力系统转型的技术路线与投资需求；王春艳等[10]通过设计、分发、分析大量家庭调查问卷，识别了降低北京市居民水—能消费活动所产生碳排放的关键领域。汇总并融合不同尺度与范式的定量研究，使之形成一个有机的整体，将有力促进我国经济社会的绿色低碳转型。
参考文献
[1] WEI Y M, HAN R, WANG, C，et al. Self-preservation strategy for approaching global warming targets in the post-Paris Agreement era[J]. Nature communications 2020, 11, (1): 1-13.
[2] FARMER J D，FOLEY D. The economy needs agent-based modelling[J]. Nature，2009, 460(7256): 685-686.
[3] DINDA S. Environmental Kuznets curve hypothesis: a survey. Ecological economics 2004, 49(4): 431-455.
[4] BOLLINGER L A，NIKOLIĆ I，DAVIS, C. B， et al. Multimodel ecologies: cultivating model ecosystems in industrial ecology[J]. Journal of Industrial Ecology, 2015, 19(2): 252-263.
[5] 曲申，陈炜明，刘丽静，等. 后疫情重建阶段的碳排放趋势与减排策略研究[J]. 中国环境管理，2021,13（3）：8-18.
[6] 唐葆君，吉嫦婧，王翔宇，等. 后疫情时期全国碳市场政策对经济和排放的影响[J]. 中国环境管理，2021，13（3）：19-27.
[7] 李明煜，张诗卉，王灿，等. 重点工业行业碳排放现状与减排定位分析[J]. 中国环境管理，2021,13（3）：28-39.
[8] 尹自华，成金华，陈文会，等. 我国低碳转型进程中碳强度与电气化环境库兹涅茨倒U形关联的检验与政策启示[J]. 中国环境管理，2021,13（3）：40-47.
[9] 吴郧，余碧莹，邹颖，等.碳中和愿景下电力部门低碳转型路径研究[J].中国环境管理，2021,13（3）：48-55.
[10] 王春艳，周雨澎，尤恺杰，等.北京市居民家庭水—能消费活动碳核算及影响因素分析[J].中国环境管理，2021,13（3）：56-65.