脱碳与非合作策略：以墨西哥为例

《Energy and Climate Change》：Decarbonization and non-cooperating strategies: A case for Mexico

非合作国家在气候政策中面临投资需求与环境后果的双重挑战。墨西哥案例研究表明，虽然非合作情景的直接经济成本较低，但能源投资需求较基准情景增加8%-10%，且因农业贸易扩张导致水资源消耗激增30年。相较之下，全球协调行动虽增加11%投资，但能缓解环境风险。该研究揭示了小排放国参与全球气候治理的复杂权衡，强调需综合考虑经济投入与环境外部性。

　　

亚历杭德拉·萨拉萨尔（Alejandra Salazar）| 杰·埃德蒙兹（Jae Edmonds）| 斯特凡诺·巴蒂斯顿（Stefano Battiston）| 塞拉芬·马丁内斯-哈拉米略（Serafín Martínez-Jaramillo）| 马修·兹韦林（Matthew Zwerling）

瑞士苏黎世大学

摘要

全球排放份额较低的国家可能认为其在脱碳方面的合作不太关键，但从经济角度来看却负担较重。虽然不合作的国家可以通过降低全球排放量来获得直接利益，但它们也可能面临严重的环境后果。本文研究了一个不对称的情景：大多数国家都参与脱碳努力，而只有一个国家采取搭便车策略，以墨西哥为例进行探讨。我们的研究提供了关于采取搭便车策略的国家的投资需求与环境影响的见解。在搭便车情况下，投资需求往往高于全球减排量较低的基准情景，环境影响也显著高于最初预期。同时，在全球协调的脱碳情景下所需的额外投资可能低于预期：我们对墨西哥的研究显示，在低于2°C的情景下，投资需求比基准情景多20%，但比不对称情景多11%。这些发现突显了不合作国家面临的复杂权衡，并强调了在制定气候政策策略时需要同时考虑经济和环境因素以及全球互动。

引言

《巴黎协定》的目标是将全球平均温度升幅限制在远低于2°C的水平，并努力将其控制在比工业化前水平高1.5°C以内。根据全球排放路径，要实现这一目标，需要在本世纪下半叶实现净零二氧化碳排放[2]。转型情景的结果表明，如果没有全球合作或合作延迟，选择减少排放的国家实现《巴黎协定》所要求的减排水平的成本可能会显著增加[3]、[4]、[5]、[6]。

尽管协调行动至关重要，但一些国家可能有强烈的不合作动机。在一个广泛的国际协议下，搭便车的国家可以享受有限的升温带来的好处，而无需承担相应的成本。然而，不合作的国家可能会面临世界其他国家实施减排政策带来的意外影响。虽然一些文献探讨了在实施碳边境措施时搭便车的国内影响，但生产转移和进出口变化也会改变国内情景的评估。例如，由于排放密集型生产从减排国家转移，环境成本（如环境退化）可能会上升。投资需求也可能因贸易效应而有所不同。虽然原则上可以预期不合作国家的投资需求与当前政策情景（即所有国家仅维持现有气候政策的情景）相似，但从长远来看，由于全球范围内工厂的关闭，不合作国家也可能面临化石燃料进口减少的情况，从而需要投资来满足自身的能源需求。

尽管已有大量文献探讨了大型排放国不合作的影响[4]、[7]、[8]、[9]，但对于不合作的小型排放国的国内后果了解较少。本文的主要贡献是研究小型不合作排放国的投资需求和环境影响。我们选择墨西哥作为合适的案例研究，因为其单独的排放量不会影响全球结果[1]。

我们的研究发现，搭便车国家的投资需求通常低于完全协调的脱碳情景，但可能高于当前政策下的需求。与当前政策基准情景相比，搭便车情景下的能源供应投资需求增加了8%–10%。然而，不合作情景可能导致与水资源抽取和农业贸易相关的环境影响大幅增加。

我们的研究重点关注能源供应投资需求和非排放环境影响，因为这两种成本是无论国家在气候行动中的合作程度如何都可能面临的。超出排放范围的环境影响（如水资源使用和土地利用变化）也很重要，因为它们可能导致长期的可持续性风险。投资需求对于评估气候政策策略尤为重要，因为高昂的初始成本是采用清洁技术的主要障碍，即使这些技术可能带来净收益（例如某些可再生能源）。此外，投资需求的估计有助于了解脱碳成本，并为行动计划和投资决策提供支持，尤其是在国家层面进行分析时。

除了探讨搭便车行为如何影响国内成本和环境影响外，我们还对国家层面的投资需求文献做出了第二个贡献。虽然模拟全球互动的转型情景通常会报告主要排放国或区域的总结果（经常将墨西哥归类为拉丁美洲），但我们专门为墨西哥计算了能源供应投资需求，提供了在全球框架下的更新假设评估。先前的研究表明，在拉丁美洲，实现低于2°C的目标需要在能源部门增加大约15%的投资[2]，而仅考虑能源供应的话，需要增加0%–5%的投资[10]、[11]。

然而，与拉丁美洲大部分地区不同，墨西哥仍然严重依赖化石燃料，这突显了针对墨西哥的具体预测的重要性。

为此，我们评估了墨西哥在四种不同全球和国内目标下的情景：两种情景反映了国内行动有限但全球政策不同的情况（一种是全球当前政策下的情景，另一种是搭便车情景）；另外两种情景设定了低于2°C的目标，但政策实施时间不同（立即实施与延迟10年）。

实证研究结果表明，墨西哥在能源供应方面的投资缺口大于区域平均水平。然而，如果考虑到全球脱碳措施，这一缺口可能会缩小，即与搭便车情景相比。这一结果表明，考虑世界其他国家的政策会对投资缺口评估产生重大影响。

本文的其余部分安排如下：第2节介绍了与本研究相关的文献。第3节描述了政策情景的预测方法和投资计算方法。第4节描述了政策情景在排放、能源使用和技术方面的预测结果。第5节展示了土地利用和水资源使用的预测结果。第6节展示了投资计算的结果。第7节总结了各情景下的投资和环境结果。

相关研究

相关工作

一些转型情景探讨了部分合作在减排努力中的影响（例如[6]；基于Riahi等人[12]的SSP3模型的碎片化情景；Richters等人[13]提出的碎片化世界情景）以及全球行动延迟的影响（例如[7]、[14]；Richters等人[13]提出的延迟转型情景）。这些情景的结果强调了及时、协调的政策在降低减排成本方面的重要性。

气候政策情景

本研究使用全球多部门、多区域综合评估模型（IAM）比较了墨西哥的四种政策情景。我们在很大程度上遵循了“绿化金融系统网络”（NGFS）第四阶段（Network for Greening the Financial System）中中央银行和监管机构使用的气候情景的叙述和假设[13]。NGFS是一个由中央银行和金融当局组成的联盟，旨在支持金融系统中的气候风险管理并调动低碳发展所需的资金。

气候政策情景的结果

本节概述了每种情景下的GCAM预测结果，包括能源使用和排放来源。

土地利用和水资源抽取

农业出口的增加导致了水资源使用和土地利用变化的显著增加。不对称情景显示，这些变化在基准情景下要等到30年后才会出现（见图6(a)）。额外的水资源来自地下水资源。虽然粮食作物消耗的水量最大，但肉类和乳制品的用水量增加最为显著。这令人担忧，因为该国已经面临水资源压力。

投资计算结果

与环境成本不同，我们通过计算每种情景下的投资需求来评估一种类型的经济成本。估算结果显示，转型所需的能源供应（电力产能和化石燃料开采及转换）投资需求在最初几十年内与不对称情景和基准情景的需求相当。这部分是因为将投资从化石燃料领域重新分配到电力产能领域可以提供资金支持。

按情景总结的结果

所有情景都显示，为满足工业、住宅和商业需求，电力产能投资需求都在增加。在转型情景中，这一增长尤为显著，主要是由于交通运输、精炼石油产品的替代以及工业部门的电气化。同时，转型情景下的化石燃料开采和转换投资随时间减少，使得总能源供应投资的规模与非转型情景更为接近。

讨论

本文探讨了墨西哥在考虑初级能源和农业贸易影响下的气候政策情景。不对称情景突显了像墨西哥这样的小型开放经济体在采取搭便车气候政策时面临的关键权衡：尽管能源投资可能低于合作脱碳情景，但同时也会带来与排放无关的额外环境风险。

CRediT作者贡献声明

亚历杭德拉·萨拉萨尔（Alejandra Salazar）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，研究，概念化。杰·埃德蒙兹（Jae Edmonds）：概念化，方法论，软件，监督。斯特凡诺·巴蒂斯顿（Stefano Battiston）：方法论，监督，撰写 – 原稿，撰写 – 审稿与编辑。塞拉芬·马丁内斯-哈拉米略（Serafín Martínez-Jaramillo）：概念化，形式分析，方法论，项目管理，监督。马修·兹韦林（Matthew Zwerling）：形式分析，方法论，软件。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。