原文信息
题目：Promoting economic and environmental resilience in the post-COVID-19 era through the city and regional on-road fuel sustainability development
作者：Chuxiao Yang, Haitao Wu, Yunxia Guo, Yu Hao, Zhaohua Wang
期刊：npj urban sustainability
时间：2022.12.15
一作单位：School of Management and Economics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
原文链接：https://doi.org/10.1038/s42949-022-00078-6
研究背景
根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的说法，将全球平均气温上升限制在1.5度，需要在2030年将二氧化碳排放量减少45%。在所有部门中，交通运输通常占石油需求的大部分，与人口密集型城市和地区的空气污染问题密切相关。由于运输排放量约占全球能源相关CO2排放总量的23%，约72%来自公路运输，因此超过12个国家计划逐步淘汰化石燃料汽车，并最终禁止销售用于运输部门脱碳。尽管自新冠肺炎疫情爆发以来，运输需求大幅下降，其需求下降在2020年排放量下降中所占份额最大，但全球运输活动的复苏是全球石油需求和全球二氧化碳排放量反弹的重要风向标。由于中国是继新冠肺炎疫情导致经济放缓后第一个出现复苏的主要经济体，因此，平衡经济增长与能源使用和二氧化碳减排仍是中国面临的一个重要问题。
研究结果
自新冠肺炎疫情爆发以来，公路运输发生了重大变化。公路运输中货物和乘客的轮换量呈不寻常的下降趋势，铁路运输量显著增加，这表明人们更倾向于避免使用公路，而选择铁路旅行。考虑到乘客和货运总量的显著下降，可以推断，与新冠肺炎之前的几年相比，人们更喜欢呆在家里而不是旅行，只有在必要时才进行旅行。便捷高效的出行比例正在增加。这也是《国民经济和社会发展第十四个五年规划》和《中华人民共和国2035年远景规划》中关于公路向铁路和水路过渡的政策的体现。尽管自新冠肺炎疫情爆发以来，运输需求大幅下降，其需求下降在2020年排放量下降中所占份额最大，但全球运输活动的复苏是全球石油需求和全球二氧化碳排放量反弹的重要风向标。未来，疫情的长期波动和疫情后经济增长的总体趋势预计将长期共存，如图1所示。这也表明了交通需求、旅游活动和经济增长之间不可分割和相互关联的关系。
通过应用马尔可夫链预测模型，我们可以预测2030年至2060年每种类型的车辆消耗与总车辆消耗的比率。预测结果如图2所示，以10年为间隔。结果表明，传统化石燃料汽车(FFV)和新能源汽车(NEV)的比率通常分别降低和增加。在新能源汽车中，电池电动汽车(BEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)需求平稳增长，而燃料电池汽车(FCV)的份额太小，无法在未来40年的车辆转型中发挥重要作用。新能源汽车的增加与中国政府近年来推出的刺激政策有关。通过在购买新能源汽车和投资充电站时使用补贴，消费者在选择新能源汽车而非新能源汽车时最关注的两个问题正在消除。
图3概述了2003年至2019年中国城市和省份的道路运输碳排放强度(CEI)。如图所示，各城市和地区的CEI水平存在明显差异。在此期间，CEI值最高的三个省份是云南、新疆和广西；其平均CEI值分别高达3.011、2.897和2.649吨/万元。CEI值最低的三个城市或省份是河北、北京和上海，平均CEI值分别为0.671、0.701和0.742吨/万元。然而，当使用相应省份或城市的GDP作为道路运输CEI计算的分母时，鉴于云南、新疆和贵州的经济发展水平相对较低，这三个省份成为CEI最高但私家车拥有率较低的地区。
此外，我们使用运输部门的GDP作为道路运输CEI的分母，结果如图4所示。使用该方法，CEI平均值最高的三个省份是云南、内蒙古和宁夏，这表明这三个省份单位GDP需要消耗更多的能源和运输能力。这也表明这三个城市或省份的交通部门的经济效益相对较低。此外，宁夏、云南和内蒙古属于中国人口稀少的地区。广阔的土地和稀少的人口或道路里程之间的差异可能会导致这三个地方比密集的城市花费更多的能源来获取便利设施。
各个生物地球物理和生物地球化学对不同经济条件国家的经济影响及组合如图6所示，LULCC在很大程度上受到生物地球化学气候变暖的调节，使许多人均国内生产总值较高的经济发达国家受益，但也损害了许多人均国内生产总值较低的经济发展不利的国家。相比之下LULCC的生物地球物理有冷却作用虽然被生物地球化学主导的变暖所抵消但有利于许多经济上处于不利地位的温暖气候国家。
图5描述了2004年至2019年每五年的城市和省级人均二氧化硫排放量趋势。从比较的角度来看，中国30个省份的二氧化硫排放强度显著增加。2009年，浓度限制为每万人不到0.05吨，而2019年，这一限制增加到每万人0.16吨。2003年，有三个省份的SO2浓度高于每万人0.01吨：河北、广东和广西壮族自治区。2019年，有16个省份SO2浓度高于每万人0.01吨，其中两个省份甚至高于每万人口0.05吨。进一步分析表明，这一增长趋势是当地经济增长和汽车总拥有量迅速增加的结果。化石燃料汽车占汽车总保有量的大部分，尤其是在城市地区。SO2排放可能对城市或省份的当地居民健康状况产生负面影响，并提高相应的健康成本。
如图6所示，使用道路总里程(左侧)和行政区划总土地面积(右侧)作为分母计算道路运输SO2强度。两个子图显示了每个城市随时间的相似趋势，这表明使用这两个变量作为分母来获得道路运输SO2强度是合理的。与其他三个城市相比，上海和广州的二氧化硫浓度最大。对于每个城市，道路运输SO2强度随时间变化不大，这表明经济增长率、道路建设、城市扩张和FFV增加之间存在复杂的联系。这五个城市的样本可以清楚地反映出这些变量之间复杂的联系。
2003年至2019年，中国道路运输CO2排放总量和SO2排放总量的区域(30个城市和省份)分布趋势(见图7)显示出类似的趋势。沿着x轴，所有30个城市和省份的总体趋势随着时间的推移呈现上升趋势。这与区域经济发展的趋势是一致的。
图8描述了在无政策(照常营业，BAU)和能源税(ET)情景下变量对外生冲击的脉冲响应。一般而言，与BAU情景相比，ET情景下的变量在相应水平上的增长率较低，这意味着任何政策工具都会在一定程度上抑制经济发展。在能源税情景下，道路运输能耗的波动小于BAU情景下的波动，这表明，虽然能源价格冲击的一个单位标准差将减少经济系统中的每个变量，但由于在征收能源税时总能耗将减少，因此波动将相应地平滑。由于能源消耗总量已经减少，外生冲击的影响在一定程度上得到了缓解(与BAU情景相比)。这与预期方向一致。可以合理推断，随着新能源汽车对化石燃料汽车替代率的提高，道路燃料消耗将减少，从而增强经济体适应不利的意外冲击影响的能力。
如图9所示，比较了中国、美国、欧盟、日本和印度的化石燃料汽车产生的道路运输CO2排放量与经济发展的全景图。很明显，美国的道路运输二氧化碳排放总量是其他国家中最高的，这与美国作为一个车轮上的国家的想法密切相关。y轴和z轴的投影表示经济发展与道路运输CO2排放之间的联系。随着经济发展，印度的公路运输二氧化碳排放量增长率最高，中国的增长率位居第二。考虑到中国和印度经济增长的快速发展及其庞大的总人口，可以推断道路运输CO2排放总量将快速增长。
在图10中，对中国、美国、日本和印度之间的化石燃料车辆产生的道路运输SO2排放量和道路里程发展进行了比较。这四个国家的能源消耗量相对较大，并对世界其他国家产生影响。很明显，美国的道路运输SO2排放总量是其他国家中最高的，这与拥有最多私人汽车的美国密切相关。y轴和z轴的投影表示道路开发和道路运输SO2排放之间的联系。随着公路里程的增加，中国公路运输产生的二氧化硫排放总量增长速度最快，印度的增长速度第二快。这与快速的经济增长和庞大的人口有关。由于土地面积有限，日本的公路里程数在所有这些年中几乎保持在同一水平。然而，道路运输SO2排放总量呈增长趋势，这表明日本的道路运输燃料也在增长，而美国则呈下降趋势。事实上，只有当化石燃料车辆在公共道路，这对人口密度高的地区的环境质量有着深刻的影响。因此，从减少人口密集的城市地区的SO2排放和改善城市环境质量的角度来看，与美国和其他每千人拥有大量汽车的发达国家相比，逐步淘汰和禁止销售化石燃料汽车最终将产生巨大的内在动力。
编者按
本研究通过将马尔可夫链模型与动态随机一般均衡(DSGE)模型相结合，评估了道路运输部门逐步淘汰化石燃料车辆导致的道路能源结构变化的影响。考虑到城市、地区和国家之间的差异，评估了汽车排放对环境的影响。未来，新冠肺炎疫情的长期波动与疫情后经济增长的总体趋势将长期共存，导致对交通的强烈需求，可以通过适当的政策鼓励车辆替代，在满足居民出行需求的情况下，缓解交通部门这一大幅碳减排战略可能出现的波动。
转自：“西农RE学术社”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
