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基于微分博弈理论的地区间减排策略：模型构建与实践应用

一、引言

1.1研究背景

在全球经济持续发展的进程中，气候变化已成为人类社会面临的最严峻挑战之一。工业革命以来，人类对化石能源的大量消耗以及大规模的工业化活动，导致二氧化碳等温室气体排放量急剧增加。据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的系列评估报告显示，自18世纪中叶起，全球大气中的二氧化碳浓度已从约280ppm攀升至当前的超过410ppm，这种显著的增长被认为是导致全球气候变暖的关键因素。全球气候变暖引发了一系列极为严重的环境问题，如冰川加速融化、海平面不断上升、极端气候事件愈发频繁等。冰川融化使得北极熊等极地生物的生存空间大幅缩减，许多物种面临灭绝危机；海平面上升对众多沿海地区构成直接威胁，像马尔代夫、图瓦卢等岛国，国土随时可能被海水淹没，大量居民将被迫迁移；极端气候事件的频发，如暴雨引发的洪涝灾害、高温导致的干旱，给农业生产带来沉重打击，造成粮食减产，威胁全球粮食安全。这些问题不仅严重破坏生态平衡，对人类的生存环境和经济社会发展也产生了深远的负面影响。

在此严峻形势下，减少温室气体排放，推动全球向低碳经济转型，已成为国际社会的广泛共识。自1992年《联合国气候变化框架公约》签署以来，国际社会为应对气候变化开展了一系列积极行动。1997年通过的《京都议定书》，明确规定了发达国家在第一承诺期（2008-2012年）的量化减排指标；2015年达成的《巴黎协定》更是具有里程碑意义，它为全球应对气候变化设定了长期目标，即把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并努力将升温控制在1.5℃之内，同时要求各国制定并提交国家自主贡献（NDC）计划，以实现减排目标。各国纷纷依据自身发展状况，制定并公布了各自的减排目标和行动计划。欧盟提出到2030年将温室气体排放量在1990年的基础上减少至少55%；中国也积极响应，郑重承诺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，彰显了大国担当。

减排行动的实施涉及到众多复杂因素，不同地区在经济发展水平、产业结构、能源结构以及资源禀赋等方面存在显著差异，这使得减排策略的制定和实施面临重重挑战。在经济发展水平方面，发达国家经济实力雄厚，具备更充足的资金和先进的技术用于减排，但它们在历史上的累计排放量巨大；发展中国家经济发展相对滞后，在实现经济增长的同时还要兼顾减排任务，面临着资金短缺和技术落后的困境。从产业结构来看，以工业为主导的地区，其碳排放往往较高，减排难度较大；而以服务业为主的地区，碳排放相对较低，减排压力相对较小。能源结构同样影响深远，依赖煤炭、石油等化石能源的地区，碳排放量大；而大力发展太阳能、风能、水能等清洁能源的地区，碳排放则明显降低。这些差异导致不同地区在减排过程中，需要根据自身实际情况，权衡短期经济利益与长期环境效益，从而选择合适的减排路径。这也使得地区间在减排行动中，既存在合作的需求，也存在竞争的关系。

不同地区的减排决策相互影响，形成了复杂的博弈局面。一个地区采取积极的减排措施，可能会在短期内影响其经济增长速度，削弱产业竞争力，导致部分产业转移到减排要求相对宽松的地区，出现所谓的“碳泄漏”现象；但从长期来看，却能为全球气候改善做出贡献，带来积极的环境效益。相反，若一个地区为追求短期经济利益而忽视减排，虽然可能在短期内获得一定的经济优势，但会增加全球的碳排放总量，给其他地区乃至全球带来负面影响。在这种情况下，如何协调地区间的减排策略，促进各地区在减排过程中实现合作共赢，成为亟待解决的关键问题。这不仅需要考虑各地区的利益诉求，还要制定合理的激励机制和约束机制，以引导各地区积极参与减排行动。

1.2研究目的与意义

本研究运用微分博弈理论深入剖析地区间减排策略，旨在解决减排过程中面临的复杂问题，实现减排成本与效果的平衡，推动全球可持续发展。具体而言，主要有以下研究目的：一是揭示地区间减排决策的相互作用机制。不同地区的减排决策并非孤立，而是相互影响、相互制约。通过构建微分博弈模型，量化分析各地区在不同情景下的决策行为，明确其策略选择如何影响其他地区以及整体的减排效果，为理解地区间的减排关系提供理论依据。二是探寻最优的地区间减排合作策略。在全球减排的大背景下，合作是实现减排目标的关键。本研究试图通过微分博弈分析，找到能使各地区利益最大化且整体减排效果最佳的合作模式，包括减排量的分配、技术共享、资金支持等方面的合作策略，促进地区间的协同减排。三是评估不同政策对地区间减排策略的影响。政策在引导地区减排中起着重要作用。研究不同政策，如碳税、碳排放权交易等，对地区减排决策的激励和约束作用，为政策制定者提供科学依据，以制定更有效的政策，推动减排行动的实施。

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