文 | 周牧之 云河都市研究院院长
编者按：一路飙升的二氧化碳排放量导致世界各地气候异常现象和极端气候灾难频发，应对全球气候变化成为人类面临的共同挑战，没有谁能在气候危机中独善其身。在这种背景下，出席2021年4月22日“领导人气候峰会”的 40个国家和地区的首脑大多明确地提出了2030年的碳排放削减目标。
继在2020年9月22日联合国大会上承诺“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”之后，中国领导人更是在这次峰会上宣布将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。
今天全球碳排放是一个怎样的格局？影响碳排放的要素是什么？各国面临着什么样的挑战？周牧之教授特撰文在对二氧化碳排放量全球前30位国家的数据分析基础上，进行详尽解说。
21世纪是人类历史上二氧化碳排放增长幅度最快的时期。如果将今天全球碳排放总量一分为三，可以看到，①1979年为止的排放体量只占54%，②1980―1999年期间增长部分的占比为15.3%，③2000―2019年期间增长部分的占比高达30.7%。也就是说，1980年以后全球的二氧化碳排放量将近翻了一番。更加值得注意的是，2000―2019年所增长的二氧化碳排放量比1980―1999年所增长的部分又翻了一番。进入21世纪以后，全球二氧化碳排放量的增长可谓是一路飙升。
一、全球碳排放格局
目前，从能够清楚地把握二氧化碳排放量的79个国家和地区来看，这些经济体的碳排放量总计占到全球的96.7%。
2000年―2019年期间，在上述79个国家和地区中，有美国、英国、德国、乌克兰、日本、意大利、法国、希腊、委内瑞拉、西班牙、捷克、荷兰、丹麦、乌兹别克斯坦、罗马尼亚、芬兰、比利时、瑞典、葡萄牙、匈牙利、斯洛伐克、爱尔兰、瑞士、保加利亚、斯洛文尼亚、克罗地亚、北马其顿、挪威等28个国家的二氧化碳排放量有所减少。这些国家大致可以分成两类，一类是几乎囊括了所有的西方发达国家，另一类是一批经济衰败的国家。
相反，在这一期间仍然有51个国家的二氧化碳排放量持续增长，这些国家大多是发展中国家，其中以中国为首的新兴工业化国家碳排放量增长显著。特别值得注意的是，这些国家碳排放量增长的规模远高于上述28国碳排放量减少的体量，28国减少的碳排放量只占51国增长碳排放量的15.7%。可以说，正是51国二氧化碳排放量的快速增长拉动了这一期间全球碳排放量的飙升。
全球碳排放格局今天呈现以下三个特征。第一是，存在着已经实现二氧化碳排放量减少的国家和碳排放仍然在持续增加的国家这样两大群体。
第二个特征是，全球碳排放量高度集中在上位国家。2019年，中国、美国、印度、俄罗斯、日本等二氧化碳排放量排名前5位国家的碳排放全球占比高达58.3%。也就是说，全球近60%的二氧化碳排放量来自于上位5个国家。将尺度稍微扩展一下可以看到，排名前10位国家的碳排放全球占比达到67.7%，前30位国家的碳排放更是占到全球的87%。在这次“领导人气候峰会”上，美国和日本分别承诺，到2030年削减50～52%（与2005年相比）和46%（与2013年度相比）的碳排放。这两个挑战性的目标对促进美日两国能源结构和产业结构的升级迭代而言无疑是一剂猛药。
第三个特征是，中国以28.8%的全球占比，不仅位居首位，而且体量惊人。2019年中国的二氧化碳排放量，已经接近排名第2至第5位的美国、印度、俄罗斯、日本4个国家的总和。正因为如此，中国“努力争取2060年前实现碳中和”的承诺，意义重大，同时也任务艰巨。
二、碳排放六大要素
关于二氧化碳排放量的考量离不开六个基本的要素。
第一是“单位能源消费二氧化碳排放量”，也被称之为“能源碳集约度”。这个指标与能源的品质和效率相关。比如说，像中国这样目前以煤炭作为一次能源主力的能源结构，单位能源碳排放量就相对较高。今后，随着火力发电的一次能源由煤炭向天然气进行转化，风能、太阳能、水电等可再生能源比重的增加，以及核电的发展，单位能源消费二氧化碳排放量将逐渐减少。
第二是“单位GDP能源消费量”，也被称之为“能源强度”。在工业化的初期，这一指标将会上升，但是随着工业化程度提高带来的产业结构的变化、落后产能的淘汰和工序设备的优化，能源强度将会转为降低趋势。因此从长期看，一个国家的单位GDP能源消费量曲线会在工业化的初期陡然上升，如果工业化发展顺利的话，又会在某一个时期出现下降趋势的拐点。
第三是“单位GDP二氧化碳排放量”，也被称之为“碳强度”。这个指标是衡量一国经济同碳排放量之间关系的重要指标。单位能源消费二氧化碳排放量与单位GDP能源消费量的相互作用决定了碳强度的高低。
第四是衡量经济发展水平的“人均GDP”。随着经济发展水平的提高，产业活动的扩大，以及人们在吃住行上生活模式的现代化，人均的能源消费量将会增大，导致二氧化碳排放量相应增加。
第五大要素就是“人口的总量与结构”。人口体量越大的经济体当然二氧化碳的排放量就会越大，同时人口结构对能源消费的影响也不容忽视。
第六大要素是“人均二氧化碳排放量”，以上五大要素相互影响的结果最终体现在这一指标上。其实这是衡量一个经济体碳排放的关键指标，人均二氧化碳排放量的拐点才是碳排放真正意义上的“峰值”。
一般而言，当社会经济发展达到一定水平后，首先会出现“单位能源二氧化碳排放量” 和“单位GDP能源消费量” 呈现下降趋势的拐点，人均二氧化碳排放量的峰值要相对滞后。然而只有人均二氧化碳排放量开始持续下降才意味着进入真正的转折点。
三、中国的成就和任务
加入WTO以后，中国经济在出口和城市化两大引擎的推动下，步入了大发展阶段。2000―2019年期间，中国的出口规模增长了9倍，实际城市用地面积（Urban Area：达到一定的建筑用地和基础设施用地标准的城市型用地面积）增长了1.9倍，实际GDP增长了4.2倍。
高速的经济增长将中国的人均实际GDP从2000年的2,151美元，大幅度提升到2019年的9,986美元，增长了3.6倍。大规模的产业发展、急速的城市化和庞大人口生活模式的现代化，导致能源消费量的急速增大，这是中国二氧化碳排放量增大的基本原因。
好在无论是单位能源二氧化碳排放量、单位GDP能源消费量还是单位GDP二氧化碳排放量，在中国都已经出现拐点，呈现出明显的下降趋势。从单位能源二氧化碳排放量来看，与2000年相比，2019年中国下降了10%。在此期间，单位实际GDP能源消费量和碳强度更是都下降了40%。这些成绩当然归功于近年来中国在节能减排，发展清洁能源上做出的巨大努力。中国推动绿色循环低碳发展已经取得了卓越的成效。
中国在2000―2019年期间，人均二氧化碳排放量增加了1.6倍。虽然单位能源二氧化碳排放量、单位GDP能源消费量、碳强度都已经通过拐点呈下降趋势，但是人均二氧化碳排放量还没有达到峰值。如何快速地达到人均二氧化碳排放量的拐点，并使其持续地下降是中国实现“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”承诺这一宏大挑战的关键。
四、碳排放前30位国家和地区基础数据分析
碳排放排名前30位的国家不仅排放了全球近9成的二氧化碳，同时还拥有全球69%的人口，创造了全球84%的GDP。而且，2000―2019年期间，该30国对全球二氧化碳排放增长的贡献率高达80.4%。因此，首先有必要透彻地分析这30个国家二氧化碳排放的状况。
二氧化碳排放量的增减
2000―2019年，全球二氧化碳排放量增加了40%。然而，在二氧化碳排放量前30个国家中，美国、日本、德国、英国、意大利、法国、西班牙等西方主要7个国家二氧化碳排放量有所减少。其中，英国减少了30%，德国、意大利和法国减少了20%，美国、日本和西班牙减少了10%的二氧化碳排放。
但同时，以中国、印度为首，仍然有23个国家二氧化碳排放量有所增大。而且这些国家碳排放量增大的幅度远远大于上述7国的减排效果，7国所减少的碳排放量只占到23国增加碳排放量的13.2%，结果导致了全球碳排放量的猛增。
期间，中国增长了1.9倍，印度增长了1.6倍，为两大增量巨头。中国在2005年超越美国成为全球二氧化碳排放量最大的经济体。印度也超越日本和俄罗斯，成为全球碳排放量排名第三的国度。从增长速度来看，越南以5.1倍的增长成为增速最快的国家，碳排放量全球排名第22位。
一次能源消费量的增减
2000―2019年，全球一次能源消费量增长了50%。其中，中国以2.3倍的增长成为这一期间增长体量最大的经济体，并在2009年超过美国成为一次能源消费量全球排名第一的国家。其次是印度以1.6倍的增长，成为一次能源消费量全球排名第3位的国家。越南以4.5倍的增长，成为这一期间是增速最快的国家，一次能源消费量排名第22位。
相反在这一期间，全球有22个国家实现了一次能源消费量的减少。其中，按一次能源减少幅度的多寡顺序排列，日本、英国、法国、德国、意大利、美国6个国家是二氧化碳排名前30名中的国家。这6个国家都是西方发达国家，特别是美国在此期间还实现了实际GDP50%的增长。换句话说，西方国家在节能减排上的努力还是卓见成效的。
单位能源消费二氧化碳排放量
2000―2019年，在全球二氧化碳排放量排名前30位国家和地区中，除印度、日本、印度尼西亚、南非、越南、哈萨克斯坦以外，单位能源消费二氧化碳排放量都有所降低。其中，英国、泰国降低了20%，中国、美国、俄罗斯、德国、伊朗、沙特阿拉伯、加拿大、巴西、澳大利亚、土耳其、意大利、波兰、法国、阿联酋、中国台湾地区、西班牙、新加坡降低了10%的单位能源消费二氧化碳排放量。
美国从克林顿总统期间起就开始着手发展新能源和削减碳排放政策，虽然随着领导人的更替，这些政策几经起伏，但能源结构其实一直都在不断优化。到2017年，美国西部11个州再生能源发电量已经占到总发电量的42%，相反煤炭火电已经日益凋落。特别是发展小型天然气发电的政策源于卡特总统时代，到2002年，小型天然气发电已经成为该国占比最大的电源。
在发达国家中，日本是一个特例，由于2011年核电事故造成全国核电机组停运，不得不大量启动火力发电，特别是煤炭火电占比被提升到电源结构的三分之一，致使单位能源消费二氧化碳排放量升高。
在发展中国家，煤炭火力发电更是一个比重较大的电源。例如，在东南亚地区，煤炭火力发电在电源结构中所占的比重就高达46%。
当今，如何迅速关停煤炭火力发电，已经成为全球实现碳中和最重要的一个步骤。2021年4月21日，联合国秘书长安东尼奥古特雷斯在《日本经济新闻》上撰文主张：到2030年，发达国家必须全面关停煤炭火力发电，到2040年，其他国家也需要全面关停煤炭火力发电。
中国在电源结构中对煤炭火力发电依赖严重，中国单位能源消费二氧化碳排放量虽然有所下降，但在一次能源消费结构中，目前煤炭占比仍然高达57.7%，能源结构亟待优化。
在4月22日的“领导人气候峰会”上，中国领导人承诺：“中国将严控煤电项目，“十四五”时期严控煤炭消费增长、“十五五”时期逐步减少”。 这意味着中国的一次能源转型真正步入了加速期。
从对以上30个国家和地区单位能源消费二氧化碳排放量的分析可以看到，随着技术进步、设备投资、能源结构优化，大部分国家都实现了单位能源消费二氧化碳排放量持续的下降。但是有像日本这样由于核电事故造成的能源结构急促变化，也有像印度、印度尼西亚、越南等这样近年快速工业化等原因，导致单位能源消费二氧化碳排放量恶化的情况。
单位GDP能源消费量
2000―2019年期间，在全球二氧化碳排放量排名前30位国家和地区中，除伊朗、沙特阿拉伯、巴西、泰国、越南、阿联酋以外，单位GDP能源消费量都有所降低。其中，中国、俄罗斯、英国、波兰下降了40%，美国、日本、德国、韩国、法国、中国台湾地区、哈萨克斯坦下降了30%，印度、印度尼西亚、加拿大、南非、澳大利亚、意大利、西班牙、马来西亚下降了20%，墨西哥、土耳其、新加坡、埃及、巴基斯坦下降了10%的单位GDP能源消费量。
可以看到，随着技术进步、设备投资、能源结构优化，大部分国家的能源效率不断提高。结果，2000―2019年期间，全球单位GDP能源消费量大幅度地下降了20%。当然也有例外，例如伊朗受美国制裁导致经济状况衰败，越南的快速工业化，都造成了能源效率的恶化。伊朗和越南的单位GDP能源消费量分别上升了50%和60%。
单位实际GDP二氧化碳排放量的变化
2000―2019年期间，在全球二氧化碳排放量排名前30位国家和地区中，除伊朗、沙特阿拉伯、越南、阿联酋以外，单位实际GDP二氧化碳排放量都有所降低。其中，英国、波兰下降了50%的单位实际GDP二氧化碳排放量，是碳强度下降幅度最大的国家。中国碳强度下降的幅度也很大，达到40%。同样，美国、俄罗斯、德国、法国、中国台湾地区也下降了40%的碳强度。韩国、加拿大、澳大利亚、意大利、西班牙、哈萨克斯坦下降了30%，印度、日本、南非、土耳其、马来西亚、新加波、埃及下降了20%，印度尼西亚、墨西哥、泰国、巴基斯坦下降了10%的碳强度。
在碳强度不降反升的4个国家中，沙特阿拉伯和阿联酋提高了10%，伊朗提高了40%，越南提高了80%的单位实际GDP二氧化碳排放量。
主要碳排放国家的碳强度大幅度下降的结果，导致在2000-2019年期间，全球单位实际GDP二氧化碳排放量下降了 18.1%。
中国在降低碳强度的努力上取得了巨大的成就，今天的碳强度只有印度的76.1%、俄罗斯的64.9%、越南的60.3%。但是与发达国家相比还存在较大的差距，目前中国的碳强度分别是美国和日本的2.8倍、德国的3.6倍、英国的5.5倍、法国的6倍。因此“十四五” 提出“实施以碳强度控制为主、碳排放总量控制为辅的制度”。如何迅速地降低碳强度，实现低碳发展模式还是一个艰巨的任务。
五、碳排放前30位国家和地区碳排放峰值分析
为了科学地分析碳排放的峰值，避免单年度异常值带来的紊乱，本报告导入“移动平均”概念，针对“移动平均线”进行二氧化碳排放的峰值分析。所谓移动平均分析是将一定时期内的数据加以平均，并对把不同时间的平均值连接起来的移动平均线进行趋势分析的手法，被广泛用于金融、经营等领域的趋势分析，最近在国际上还被应用于对新冠疫情扩大亦或是收敛的分析。
本文以5年为单位计算平均值，对1980—2019年期间各国的人均二氧化碳排放量、二氧化碳排放量两大指标进行移动平均线分析，以对拐点和趋势更准确的判断来评价各国在碳排放和节能减排上的表现。
人均二氧化碳排放量峰值分析
从对人均二氧化碳排放量的移动平均线分析来看，在二氧化碳排名前30位的国家和地区中已经有美国、俄罗斯、日本、德国、沙特阿拉伯、加拿大、南非、墨西哥、巴西、澳大利亚、英国、意大利、波兰、法国、西班牙、马来西亚、埃及等17个国家通过了拐点，人均二氧化碳排放量呈现持续下降趋势。
相反在这一期间，中国、印度、伊朗、韩国、印度尼西亚、土耳其、泰国、越南、阿联酋、中国台湾、哈萨克斯坦、新加波、巴基斯坦等13个国家和地区的人均二氧化碳排放量还仍然处在增长状态。
全球人均二氧化碳排放量在2011年达到峰值，之后一直持续下降的趋势。全球人均二氧化碳排放量的下降首先得益于发达国家减排努力的效果。
在2000―2019年期间，英国减少了40%，美国、意大利、法国、阿联酋减少了30%，德国、西班牙减少20%，日本、加拿大、澳大利亚减少了10%的人均二氧化碳排放量。西方主要发达国家在节能减排上的成就显著。
然而，以中国为代表的新兴工业化国家，由于工业化、城市化和生活模式提高，造成能源消费增长导致二氧化碳排放量扩大。在这一期间，中国和印度的人均二氧化碳排放量分别增长了1.6倍和1倍，越南更是飙升了4倍。哈萨克斯坦增长了90%，印度尼西亚增长了80%，伊朗增长了70%，泰国增长了60%，土耳其、马来西亚、新加波增长了40%，韩国、沙特阿拉伯、埃及、巴基斯坦增长了30%，巴西增长了20%，俄罗斯、中国台湾地区增长了10%的人均二氧化碳排放量。新兴工业化国家和地区的人均二氧化碳排放量大多都有所增长。
特别值得注意的是，今天中国的人均二氧化碳排放量已经高于英国和法国。尽早实现人均二氧化碳排放量的拐点应该成为政策目标。
二氧化碳排放量峰值分析
从对二氧化碳排名前30位的国家和地区的二氧化碳排放量的移动平均线分析来看，美国、俄罗斯、日本、德国、南非、墨西哥、巴西、英国、意大利、波兰、法国、西班牙等12个国家的二氧化碳排放量已经通过峰值呈现下降趋势。与人均二氧化碳排放量通过峰值的17个国家相比，沙特阿拉伯、加拿大、澳大利亚、马来西亚、埃及等5个国家不在其中。这5个国家虽然人均二氧化碳排放量通过峰值，但是二氧化碳排放量还没有通过峰值。其主要原因是由于人口的大幅度增加。在2000―2019年期间，沙特阿拉伯增长了70%、加拿大增长了20%、澳大利亚增长了30%、马来西亚增长了40%、埃及增长了50%的人口。大幅度的人口增长滞后了二氧化碳排放量的峰值。
同样的情况在美国也有出现。2000―2019年期间，美国人口增长了4,735万，庞大的新增人口造成两个峰值之间出现了滞后。虽然美国2000年就通过了人均二氧化碳排放量的峰值，但直到2007年才通过二氧化碳排放量的峰值。
目前，中国二氧化碳排放量的增长已经放缓，但还没有达到峰值。在2030年前碳排放达峰的目标下，各行各业各地都在制定达峰行动方案，期待这一目标能够如期，甚至提早实现。
六、中美：全球化最大的推手和受益国
步入21世纪以后，世界进入了全球化的新阶段，全球的贸易、投资、技术交易、人员交往急剧增大。以出口为例，如果将2019年全球的出口总额一分为三，可以发现，1979年全球出口额的体量只占今天的10.8%。1980―1999年，期间净增长的部分就比1979年的水平翻了一番多，占到今天全球出口总额的23.2%。2000—2019年，出口更是爆发性增长，期间增量达到今天出口总额的69.1%。换句话说，今天全球出口总量的70%是在进入21世纪以后增长出来的。由此可见，财富机制正在急速地从国民经济向全球经济转型。
是全球化推动了全球财富实现爆发性增长。2000―2019年，全球实际GDP增长了70%。期间，中国的实际GDP增长了4.2倍，成为对世界经济增长贡献最大的国家。美国虽然增长率不算高，这一期间实际GDP只增长了50%，低于全球平均水平。但美国作为全球最大的经济体，基数庞大，财富增长的体量巨大。
结果在这一期间，全球实际GDP增量的近半，49.6%为中国和美国所贡献。其中，中国占到全球增量的32.2%，美国占17.4%，为GDP增量的全球首位和第2位。第3位到第10位分别是印度5.4%、英国2.4%、韩国2.3%、德国2.1%、俄罗斯1.9%、印度尼西亚和日本1.8%、巴西1.7%。可以看到，与中美相比，第3位以后国家这一时期在全球GDP增量所占的份额都很小。
可以说，正是中美两国的分工与合作，推动了全球化的进程，缔造了人类历史上一段财富大爆发的时代。中美两国既是全球化大发展时代最大的推手，也是最大的受益国。
那么这一阶段经济增长与二氧化碳排放的关系又是如何呢？从实际GDP增长率和二氧化碳排放量的增长率来看，全球二氧化碳排放量排名前30位国家和地区可以分成三个群体。
第一个群体是实际GDP低增长，碳排放负增长的国家，美国、日本、德国、英国、意大利、法国、西班牙7个主要发达国家属于这个群体。
第二个群体是经济中低速增长，二氧化碳排放量低增长的国家和地区。这一群体有俄罗斯、伊朗、韩国、沙特阿拉伯、加拿大、南非、墨西哥、巴西、澳大利亚、土耳其、波兰、泰国、阿联酋、中国台湾地区、马来西亚、新加坡、埃及、巴基斯坦18个国家和地区。
第三个群体是经济中高速增长，二氧化碳排放量快速增长的国家和地区，主要有印度、印度尼西亚、越南、哈萨克斯坦4个亚洲国家，其中越南的二氧化碳排放量增长幅度特别突出。
第四个群体是中国，实现了全球一枝独秀的持续高速经济增长，二氧化碳排放量的增速与前一个群体的平均水平基本相当。
图 实际GDP增长与CO2排放量增长（2000-2019年）
从以上分析可以看到，21世纪的第一个20年是借力科技进步和全球化，推动国际分工合作，实现全球性财富爆发性增长的20年。这20年可以说是人类历史上一个极其特殊的时期，大分工了实现大发展，同时也带来了二氧化碳的大排放。
下一个20年，人类需要通过推动全球合作，快速推进大幅度节能减排，实现绿色循环经济增长，通过提高发展品质来应对气候变化，保住来之不易的繁荣。
4月15―16日，中国气候变化事务特使解振华与美国总统气候问题特使约翰克里在上海举行了关于气候危机问题的会谈。会谈结束后双方发表的联合声明强调：中美致力于相互合作并与其他国家一道解决气候危机，两国坚持携手并与其他各方一道加强巴黎协定的实施。
国际能源署（IEA）预计，2021年全球二氧化碳排放量将比去年增加4.8%，碳排放增长压力依然严峻。中美作为21世纪前20年国际分工合作的最大推手和财富爆发性增长的最大受益者，在下一个20年责无旁贷地应该成为引领全球绿色循环经济增长的旗手。
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