关于碳减排问题解决方案的建模探讨数学建模竞赛一等奖优秀论文

江西省研究生数学建模竞赛参赛选择的题号是：B关于碳减排问题解决方案的建模探讨摘要碳减排是近年来备受关注的国际问题，由于全球各国对经济发展的侧重性，盲目地投入到对经济发展增长的问题上，忽视了环境的保护，造成了各种环境问题，尤其是温室效应，近年来已经越来越严重，温室效益主要是由于全球碳排放的增加造成的，全球气候变暖"(GlobalWarming)以及碳减排"(Carbonemissionreduction)已经成了当今世界关注的热点问题。分别对1959年到2009年全球每年平均碳排放总量进行线性拟合、二次曲线拟合、三次曲线拟合、四次曲线拟合和五次曲线拟合，建立了不减少碳排放时，全球每年平均碳排放量的数学模型，利用建立的数学模型，预测2010年到2050年全球每年平均碳排放量,发现利用三次曲线拟合预测的2010年到2013年全球碳排放量与实际2010年到2013年的碳排放量最接近，最终选用三次曲线拟合求到的方程作为不减排时，全球每年平均碳排放的数学模型，以此模型来预测不减排时，2014年到2050年全球碳排放量，预测到2050年全球二氧化碳排放量达到474Ppm，相对2010年地球表面温度将会上升3.2摄氏度，所以必须对碳进行减排。经过研究发现，要使全球温度不超过2摄氏度，全球每年二氧化碳排放量不能超过442ppm,通过控制交通运输业、电力行业、农业和其他产业的碳排放量，全球每年减排16%的碳，2050年相对2010年，全球排放的二氧化碳上升不超过8ppm,如果再增加全球绿化的面积，可以实现联合国使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标。通过对1980年到2007年美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国碳排放量进行曲线拟合，建立数学模型，预测如果不减排，碳排放量将会非常多，通过分析这些国家能源消耗结构和碳排放结构和特点，对这些碳排放主要国家提出了一些建议，希望通过碳减排，最终使全球每年碳排放减少16%,从而实现地球表面温度升高不超过2摄氏度。最后写了一个简短的报告提交给了IPCC关键词：全球变暖；温室效应；碳排量减少；碳排量预测目录TOC\o"1-5"\h\z问题重述...2二问题分析...3三模型的建立与求解...51）问题一5...基本假设5.定义符号说明5.模型建立与求解6.模型的评价112）问题二2..1.基本假设12.定义符号说明12.模型建立与求解12.模型的评价193）问题三19...基本假设19.定义符号说明20.模型建立与求解20.模型的评价304）问题四31..四模型的改进与推广...33参考文献...34问题重述“全球气候变暖"(GlobalWarming)以及“碳减排［1-5］"(Carbonemissionreduction)问题，已成为世界关注的一个热点问题。但是由于各国环境条件的巨大差异以及利益间的巨大冲突，世界各国却无法达成一个有法律约束力的“碳排放”协议。很多的国家为了追求利益，对于碳排放的控制力度不够。在落后的生产力下，工业的发展多数依赖的就是工业的发展，并且由于对高新技术的缺乏，往往工业的发展主要是靠旧能源-也就是我们常说的石油类资源。这些能源在经济不是很发达的国家内应用相当普遍，主要因为其获取容易，成本低，不用复杂的加工即可直接使用，能源的使用的工业发展的源泉。而工业的发展情况恰恰是衡量一个国家的经济发展状况的重要指标之一，但是随着碳资源的使用量越来越多，排放到大气中的碳相应的与日俱增。往往注重工业发展的国家会忽略或者轻视环境的发展，这样世界的环境越来越差，全球植被的减少，直接导致全球碳循环的下降，大量的碳被排放进大气中。作为缓解大气压力，吸收碳的植物却在下降，这更加加剧了全球大气含量的增加。为了应对气候变化，世界气象组织(WMO)和联合国环境规划署(UNEP)于1988年成立了政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange,IPCC),IPCC主要就是通过不断的检测各个国家的碳排放量，然后做出统计，并由此来分析每年碳排放对环境的影响，做出预判。通过碳排放的问题来反映经济发展的利弊，根据这些，可以提前预知以后碳排放的发展趋势，制定出一定的法案来控制经济发展与环境恶化之间的平衡，以期改变全球环境恶化的现状。瑞士科学家的研究显示，自从1950年以来，全球空气表面气温平均增加量超过了0.5摄氏度，这个数据接近于在这段时间中所观察到的实际升高气温0.55摄氏度。他们利用一种新的归因方法来分析导致变暖的人类和自然因素，他们发现，过去60年中温室气体导致气候升高0.6〜1.1摄氏度，而其中一半的温度又被气溶胶的冷却效应所抵消，太阳辐射只引起大约0.07摄氏度的气温变化；二氧化碳是最近全球变暖的罪魁祸首［2］。尽管种种的研究和现象都显示出碳排放的危害性，但是经济的发展状况对于一个国家的重要性是无与伦比的，正因为这个原因，很多国家仍然视这些负面的影响无睹。为了解决这个问题，就要对经济等各个对碳排放量有所影响的因素包括工业排放、交通工具、植被的破坏、人类生活的排放等情况作出分析，并且建立模型来反映增长趋势，预测将来的碳排放量。并由此对这些影响因素进行分析，制定出更好的解决方案。IEA的«2011世界能源展望》中450号法案提到要将全球平均增温控制在2c以内，这意味着在2017年之前，需要控制每年二氧化碳排放量不超过32.6亿吨，也就是说，只能比2011年再多出1亿吨。450号法案提到GDP和碳排放量确实有很强的关联性，但是2011年的情况却是碳排放增长量远远高于全球GDP增量[30由于以上问题的提出，对全球碳排放的研究越发紧迫起来，模型的建立可以很直观的了解未来碳排放趋势，并且反映出各个因素所占的权重，对制定出碳减排的方案有很大的用处。二问题分析问题1:在收集相关信息的基础上，对当前全世界碳排放形势作出分析，并据此建立模型预测至2030年及2050年前的碳排放情况。需要进行的是对历年各国的碳排放量进行分析，查阅相关资料了解各个国家及联合国各个法案的建立条件，对以上收集到的信息进行处理，分析。就全世界目前的碳排放量问题来说，肯定是在一直增长的，历年对植被的破坏，工业的发展已然成型，至少在未来很长一段时间内，全球碳排放量让然会增长，我们做出碳排放增长的数学模型就是为了确定这一增长量的变化趋势，对未来全球的环境做出更加可靠地评估。直观的模型将会很好的表达出碳排放量的变化，这将会更好的提示人们碳排放量增长的情况之糟糕程度。工业的不断发展，为了追求经济的发展，为了让国家更加的繁荣，于是环境被人们逼到了角落，一次次，一批批的碳排放到大气中，这些看似没有危害的气体，谁又知道当数量增加到一定的程度之后究竟会让大自然对人们做出怎样的惩罚呢，我们承受不起。纵观历年的经历，不断地呼吁人们对节能减排的重视，不断的通过各种法案来限制各国碳排的增长，可是依然不见成效，不仅没有达到预期的效果，反而增长的速度一次次创下新高。通过这些数据，ICPP统计出的各国历年碳排增长以及世界所有国家碳排总量，我们恰好通过这些数据来建立模型，拟合曲线，进而进行分析，以此来达到最接近实际增长速度的模型，然后凭借这个模型来对未来做出合理增长分析，验证该模型的准确性，最终确定模型。问题2:如果要达到联合国“使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标，给出你们认为合理、现实的解决方案，并据此预测全世界2030年及2050年的碳排放情况。联合国的气候变化目标是否可以达到？450号法案提到GDP和碳排确实有很强的关联性，但是2011年的情况却是碳排放增长量远远高于全球GDP增量。IEA首席经济学家比罗尔表示：”最新的数据提醒人们，控制全球平均增温2c的目标很有可能落空"［1］。这个信息给我们的启示是，按照目前的碳排放的增长趋势，未来是不可能完成这个目标的，这也就表示按照正常情况下，全球温度上升将会太快，因为这个原因，则必须找到相应的解决方案。对全球碳排放的控制，就必须考虑到各种影响碳排放的因素，通过分析这些因素在整个碳排放量增长中所占的比重，各个因素所能达到的最好限制，来制定出相应的解决方案。对于全球碳排量［6-10］的增长因素，那就必须考虑到经济因素，随着经济高速发展，人类由于消耗化石燃料而导致大量碳排放，引起全球变暖、冰川融化、海平面上升、植被破坏、生物锐减，致使生态系统遭到破坏，人类生存面临威胁，从行业分布来看，，由于全球化石能源的消费主要集中在工业、电力和交通运输部门。这些部门直接影响到整个国家的经济发展，尤其是其中化石燃料的应用，是最直接影响到碳排量的因素。据全球碳计划统计及研究结果显示2010年，来自化石燃料燃烧的全球二氧化碳排放量增加5.9%,达破纪录的最高水平，2009年金融危机期间碳排放量下降的趋势被逆转。瑞士研究人员在最新出版的《自然一地球科学》上报告，在所观察到的气候变暖中，人类活动导致了其中74%勺变暖。要想比较好的解决碳排量的增长问题，最主要的就是找出最佳的解决方案，让经济不致受到很大影响的前提下对某些因素进行控制，以期达到控制碳排对策增长问题，进而可以有效的控制全球变暖，可以以温度增长不超过2c为目标来作为限制目标，然后通过对各个因素的限制解决方案建立新的预测模型，推到出有效的解决方案，完成整个的问题研究。问题3:按照你们的解决方案，具体到美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国等国家，各自应承担什么义务？理由是什么？由于经济发展状况的不一，也导致不能统一的要求所有国家来做到限制的条件，这样是及其不公平也难以实现的，就好像我有3个苹果，而他有1个苹果，但是为了支援别人2个苹果我们需要没人拿出一个苹果的话，那结果可想而知，我依然还有2个他却没有了，这就是一个均衡和量力而行的问题。像美国、日本、俄罗斯这样的发达国家，对于相同的碳减排政策，他们所应承担的相应应该多一些，并且需要做到表率作用，但是面对像人数不同的这个问题，我们又需要从新的角度考虑，中国虽然经济发展不是特别好，但是人口基数相当之大，这就要从人均生活碳排量来作为出发点，在这方面，中国是绝对要做出比之其他国家更大的力度的三模型的建立与求解1)问题11基本假设(1)假设全球碳排量全部由CO2引起，CO等因素忽略不计；(2)假设附录一中1959-2009年所统计全球每年平均碳排放量数据准确，可信；(3)假设全球每年平均碳排放量的数学模型为多项式；(4)假设由表中数据建立的多项式数学模型预测的全球每年平均碳排放放量数据误差很小；(5)假设全球碳排放是以某种趋势变化的，无自然的突发因素来影响碳排放。2定义符号与说明V：全球每年平均碳排放总量；Y:利用数学模型预测的全球每年平均碳排放总量；x:1959年一2050年；X:2010年一2050年；f(X):对2010年—2050年预测的全球每年碳排放总量的数学模型；original:对1959年—2009年全球每年碳排放总量进行线性插值，所得到的原始数据曲线；linear:对1959年—2009年全球每年碳排放总量进行线性拟合，求取全球每年碳排放总量的数学模型；quadratic:对1959年—2009年全球每年碳排放总量进行二次拟合，求取全球每年碳排放总量的数学模型；cubic:对1959年一2009年全球每年碳排放总量进行三次拟合，求取全球每年碳排放总量的数学模型；4thdegree:对1959年—2009年全球每年碳排放总量进行四次拟合，求取全球每年碳排放总量的数学模型；5thdegree:对1959年—2009年全球每年碳排放总量进行五次拟合，求取全球每年碳排放总量的数学模型；ppm体积比浓度(Partspermillion),一百万体积的空气中所含碳的体积数，ppm与mg/m3之间的换算式：mg/m3=M/22.4/(273+T)X273xP/101325>ppm,M气体分子量，T气体温度，P为压力。我国规定，特别是环保部门，要求气

体浓度以质量浓度的单位（如：mg/m3）表示，我们国家的标准规范也都是采用质量浓度单位（如：mg/m3）表示。3模型建立与求解碳排量模型的建立，应该需要通过过去相当的一段时间内的数据进行分析，并由这些可靠地数据进行初始数据的处理，对于历年的碳排放总量进行的处理将是最为可信的前期处理，这些数据时已经得到的准确数据，无需考虑准确性问题，在这些数据的基础之上可以请过MatLab进行处理分析，在通过不同的方程及曲线拟合得出各个曲线模型，由于我们只对1959年—2009年的数据先进行了处理与建模，在得到的各个数学模型中，可以通过这些模型预测2010年—2013年这四年的碳排放总量，再以此来与2010年—2013年真实的碳排放总量进行对比，通过这些模型预测所得的数据和真实数据的误差进行取舍，可以筛选出最理想的数学模型，再通过此模型对2013年—2050年的全球碳排放总量进行预测即可预测至2030年及2050年前的碳排放情况。首先通过附录一中1959年—2009年的碳排放总量进行线性插值得出原始数据的曲线：P量总放排碳均平年每球全O23P量总放排碳均平年每球全O23380ooooO76543333331950196019701980199020002010年份图1全球每年平均碳排放总量其中图中蓝色小圈代表的是1959年-2009年全球每年的碳排放总量，蓝色曲线是通过线性插值法得出的数学模型。根据这曲线的走势大概可以看出重1959年以来大致呈现增长趋势，期间在1965年、1974年、1992年以及1998年出现过比较明显的变动，其余年份基本呈现持续增长。并且纵观全图可以发现，曲线

的斜率（即全球总碳排放总量增长率）不断增加，这种现象直接体现了现阶段全球碳排总量的形势严峻性，也间接提示了对于摊派总量的控制已经刻不容缓，由图中分析，从1959年一1990年这段时间内，全球碳排放总量由1959年的315.98ppm增长至1990年的354.16ppm,总增长量为38.18ppm；但是再次对1990年一2009年的数据进行分析，1990年354.16ppm增长至I2009年的397.35ppm,总增长量为43.19ppm；由此可见在1959年—1990年这31年期间碳排增长仅仅为38.18ppm,平均年增长1.23ppm,从1990年一2009年仅仅19年的时间内碳排增长却达到43.19ppm之多，平均年增长更是达到了2.27ppm,相比于59年至90年几乎快翻到了一倍，这更加直接反应现阶段碳排增长速度之可怕程度，如果再不加以控制其增长情况可见一斑。综合到近几年来进行分析，2007年一2008年，碳排量增长量为1.86ppm,2008年一2009年碳排量增长量为1.78ppm,也就是在2008年这一年以后碳排量增长量有所下降，最近的其他几年内碳排放依然呈现增长趋势，而2008年之所以会呈现增长率下降的情况最主要的原因就是2008年金融危机，美国的次贷危机波及全球，直接导致全球经济增长水平有所降低，如果经济规模或者经济产出效应是影响碳排放水平的主要因素，也就是说引起碳排放量增大的主因是由于经济的增长，那么碳排放将随GDB曾加而线性增长［6］。然后对这些原始数据建立数学模型，通过对这些数据进行线性拟合可以得如下的数学模型：量总放排碳均平年每球全350—original—量总放排碳均平年每球全350—original—linearY=f(X)y=1.4*x-2.5e+00325025019501960197019801990200020102020203020402050年份图2全球每年平均碳排放总量的线性拟合图中较短曲线就是原始曲线，较长曲线就是原始数据通过线性拟合得到的数学模型，也就是相应的预测碳排增长曲线，小菱形则是代表经过数学模型所预测到的2010年—2050年的每一年碳排放总量的数据。其中由此数学模型得到的数

学函数模型为y1.4x2500.对这些原始数据进行二次拟合所得到的数学模型如下:mF量总放排碳均平年每球全O45-15009O131960197019801990201020402000年份mF量总放排碳均平年每球全O45-15009O131960197019801990201020402000年份y=0.012*x-46*x+4.5e+00420202030originalquadraticY=f(X)2050图3全球每年平均碳排放总量的二次曲线拟合图中较短曲线就是原始曲线，较长曲线就是原始数据通过二次拟合得到的数学模型，也就是相应的预测碳排增长曲线，小菱形则是代表经过数学模型所预测到的2010年—2050年的每一年碳排放总量的数据。其中由此数学模型得到的数学函数模型为y0.012x246x45000.对这些原始数据进行三次拟合所得到的数学模型如下:ooO505443mDP/量总放排碳均平年每球全originalcubicooO505443mDP/量总放排碳均平年每球全originalcubic+0.41*x2-8.3e+002*x+5.7e+005Y=f(X)300111J1111119501960197019801990200020102020203020402050年份图4全球每年平均碳排放总量的三次曲线拟合图中较短曲线就是原始曲线，较长曲线就是原始数据通过三次拟合得到的数学模型，也就是相应的预测碳排增长曲线，小菱形则是代表经过数学模型所预测到的2010年—2050年的每一年碳排放总量的数据。其中由此数学模型得到的数学函数模型为y6.7105x30.41x2830x5.7105.对这些原始数据进行四次拟合所得到的数学模型如下:

oooooooo0505050576655443mDP/量总放排碳均平年每球全oooooooo0505050576655443mDP/量总放排碳均平年每球全3001950——4thdegreeY=f(X)y=1.2e-005*x4-0.096*x3+2.9e+002*x2-3.8e+005*x+1.9e+00819601970198019902000y=1.2e-005*x4-0.096*x3+2.9e+002*x2-3.8e+005*x+1.9e+008年份图5全球每年平均碳排放总量的四次曲线拟合图中较短曲线就是原始曲线，较长曲线就是原始数据通过四次拟合得到的数学模型，也就是相应的预测碳排增长曲线，小菱形则是代表经过数学模型所预测到的2010年一2050年的每一年碳排放总量的数据。其中由此数学模型得到的数学函数模型为y1.2105x40.096x3290x23.8105x1.9108.oooooooooo87654mpp/量总放排碳均平年每球全y=1.2e-007*x5-0.0012*xoooooooooo87654mpp/量总放排碳均平年每球全y=1.2e-007*x5-0.0012*x4+4.8*x3-9.4e+003*x2+9.3e+006*x-3.6e+009—original——5thdegreeY=f(X)19501960197019801990200020102020203020402050年份图6全球每年平均碳排放总量的五次曲线拟合图中较短曲线就是原始曲线，较长曲线就是原始数据通过四次拟合得到的数学模型，也就是相应的预测碳排增长曲线，小菱形则是代表经过数学模型所预测到的2010年一2050年的每一年碳排放总量的数据。其中由此数学模型得到的数学-75343269函数模型为y1.210x1.210x4,8x9400x9.310x3.610.通过对各个数学模型的分析有1959年一200处的数据建立的各个模型中预测2010-2013年的全球碳排放量的预测然后与2010年到2013年这四年的真实统计数据进行比较进而可以确定哪种数学模型更接近真实数据来评判哪种数学模型更加接近真实的碳排曲线模型，对比情况见下表1:表1根据各个数学模型预测到的2010年—2012年各年碳排总量年份线性拟合得到的预测值(ppm二次曲线拟合得到的预测值(ppm三次曲线拟合得到的预测值(ppm四次曲线拟合得到的预测值(ppm五次曲线拟合得到的预测值(ppm2010384389.51389.01P390.43390.662011385.44391.59390.98392.94393.32012386.89393.7392.96P395.56396.082013388.33395.83394.95398.29399.01利用附录一中1959年到2009年全球每年平均碳排放总量的数据，对这些数据分别利用线性拟合、二次曲线拟合、三次曲线拟合、四次曲线拟合和五次曲线拟合。求出拟合曲线的方程，从而建立了数学模型，并且通过查找资料，发现2010年二氧化碳的浓度为390ppm2011年二氧化碳的浓度为391Ppm2012年二氧化碳的浓度为392.52ppm,2013年二氧化碳的浓度为393.1ppm。通过这些值与预测的值对比发现，利用三次曲线拟合得到的预测值与这些值最接近。所以，认为三次曲线拟合得到的数学模型最好，利用此模型对2014年到2050年的全球每年平均碳排放量进行预测。预测值见表1所示。利用三次曲线对2014年—2029年每年全球碳排放总量的数据预测如下表2所示：表22014年—2029年每年碳排放总量三次曲线预测值年份20142015201620172018201920202021碳排量/ppm396.96398.97401403.04405.09407.15409.22411.3年份20222023202420252026202720282029碳排量/ppm413.39415.49417.59419.71421.83423.96426.09428.23上表2可以分析2014年碳排量为396.96ppm,而到2029年碳排量达到了428.23ppm,平均每年增长的碳排量为1.95ppm,以这个增长速度的话最终将达到难以控制的程度，其情况十分不够乐观。再次利用三次曲线对2030年一2050年每年全球碳排放总量的数据预测如下表3所示，2030年—2050年的全球碳排放总量的预测数据可以反映出这些年碳排放总量的持续增长，直至2050年碳排放总量的增长趋势越来越不容乐观，增长速率不断升高，这直接导致全球大气循环系统中碳含量的一场增高，对全球气温将带来不可估量的影响，这样会导致冰JI融化等一系列的自然灾害，面临如此严峻的形势，我们需要迫切的寻找到一个有效的解方案来改善直至解决这一人类面临的难题。表32030年一2050年每年全球碳排量年份20302031203220332034203520362037碳排放总量/ppm■430.38432.53434.69436.86439.02441.2443.37445.55年份20382039204020412042204320442045碳排放总量/ppm■447.73449.92452.1454.29456.48458.67460.86463.04年份20462047204820492050碳排放总量/ppm■465.23467.42469.61471.79473.984模型评价通过对1959年到2009年共51年全球每年碳排放总量进行曲线拟合，分别利用建立的数学模型来预测2010年到2050年全球每年平均碳排放量，通过查阅资料，2010年二氧化碳的浓度为390Ppm2011年二氧化碳的浓度为391Ppm2012年二氧化碳的浓度为392.52ppm,2013年二氧化碳的浓度为393.1ppm。发现利用三次曲线拟合得到的数学模型预测到2010年到2013年的数据更加准确，最后选用三次曲线拟合得到的方程作为全^每年碳排放量的数学模型，对2014年到2050年全球碳不减排时,全球每年碳排放量进行预测，发现2050年碳排放量达474ppm,地球表面温度相对于2010年将会上身3.2摄氏度。所以必须进行碳减排。实际全球每年碳排放量并不是三次曲线，而是与三次曲线最为接近，所以，利用此模型预测以后全球每年碳排放量会存在一定的误差，但是此模型相对于其它模型准确性较高。2)问题21基本假设(1)假设空气中二氧化碳浓度从2010年的390Ppm上升到2050年的450Ppm时,地球表面温度上升2.3摄氏度正确；(2)假设温度升高主要是由温室气体造成的；(3)假设未经减排时，全球每年平均碳排放量的数学模型为三次多项式；(4)假设各个国家都能很好的执行减排工作；(5)假设全球碳排放来源中，煤炭占43%石油占33%、天然气占18%、水泥占5.3%、其他占0.7%数据可靠；(6)假设全球碳排放中，交通运输占23%电力彳T业占40%农业餐饮等其他行业占37喊据可靠。(7)假设全球碳排放是以某种趋势变化的，无自然的突发因素来影响碳排放。2定义符号说明ppm体积比浓度(Partspermillion),一百万体积的空气中所含碳的体积数，ppm与mg/m3之间的换算式：mg/m3=M/22.4/(273+T))273XP/101325ppm,M气体分子量，T气体温度，P为压力。我国规定，特别是环保部门，要求气体浓度以质量浓度的单位(如：mg/m3)表示，我们国家的标准规范也都是采用质量浓度单位(如：mg/m3)表示。其它符号说明和问题一相同。3模型建立与求解碳排放和我们每天的衣食住行息息相关。至于碳排放量有多少，有关专家给出碳排放的计算公式：家居用电的二氧化碳排放量(公斤尸耗电度数X0.785;开车的二氧化碳排放量(公斤尸油耗公升数＞0.785;坐飞机的二氧化碳排放量(公斤)：短途旅行：200公里以内二公里数＞0.275;中途旅行：200至1000公里=55+0.105X公里数-200);长途旅行：1000公里以上二公里数＞0.139;火车旅行的二氧化碳排放量二公里数＞0.04;家用天然气二氧化碳排放量(千克)=天然气使用度数M.19;家用自来水二氧化碳排放量(千克)=自来水使用度数刈.91;

1、减排5%勺假设据日本对各种运输方式的二氧化碳排放比例调查结果表明，小轿车52%货运汽车31%航运6%铁路3%航空3%其他5%在运输方式中，公路和航空运输耗油量大，而铁路是耗油量最少的运输方式，测算表明，在等量运输下，铁路、公路和航空的能耗比为1.9:3:18.6。2008年我国铁路单位运输工作量综合能耗5.6吨标准煤/百万换算吨公里,同比减少3.1%。从2003至2008数据表明，我国铁路运输工作量单耗呈现了逐年减少的趋势。研究表明，在2008年之前的十年中，欧盟大部分工业领域都做到了成功减排，但交通工具碳排放量却在此期间增加了21%这一方面是由于汽车、航空减排难度大；另一方面是由于公路与航空运输的快速发展。同时，这也更加凸显了铁路运输的低碳优势，铁路必将被更多的国家所重视，铁路的发展前景也必然更加广阔。针对上述问题，我们将减排的重点放在汽车方面。对汽车数量的控制，主要包括包括数量控制和技术控制两种。数量控制数量控制方法可以直接、准确、方便地将汽车污染物排放总量控制在允许范围内。可以限制牌号，单双号分开上路，也可以控制汽油的使用权以及抬高油价。技术控制对汽车的生产技术作出规定，制造新型汽车、新生产汽车必须满足相应的排放标准才可以出厂。第二，针对在用汽车实行排放标准管制。第三，提升油品质量，减少汽油中硫、铅的含量，研发高品质汽油。技术控制方法不仅可以从源头上减少汽车污染物排放，还能促进我国技术创新沿有经过碳减排，前涮的仝球每年碳排放总曷mDP/量总放排碳均平年每球全35未经过减排一沿有经过碳减排，前涮的仝球每年碳排放总曷mDP/量总放排碳均平年每球全35未经过减排一经过碳减排5%|195019601970198019902000201020201950196019701980年份图7全球每年碳减少排放5%

由于汽车行业是交通运输的重点，上面已经提出了关于汽车减排的措施，结合假设里面的内容。如果实施的合理，将每年的碳排放降低5%是可行的，再根据问题一中的三次拟合曲线得到如图7所示的图线由图7可以看出，在2013年以后，全球每年碳平均排放减少5%。到2050年球每年平均碳排放总量达到450.5ppm.比问题1中的预测值474Ppm减少了24Ppm结合假设1,可以得出2050年的温度比2014年高了2.3摄氏度。进而得出该假设的可行性，但是5%勺减少量，并非我们的最终目标，因此下面进行进一步减排探讨。2、减排10%勺假设结合5%咸排的政策，可以进一步加大力度，对航空产业进行改革，因为航空也是占了很大的比重。节省的部分主要来自进场和降落。因为现今的系统不够精确，飞机锁定跑道、一步步缓慢下降的过程中，空中交管员必须给飞机留有余地。次世代可允许飞机采取被称国持续降落进场（CDA）的动作，从而事实上关匝1擎，节约燃料，减少污染物排放。|不减排oO5O44O5不减排oO5O44O53mDP/量总放排碳均平年每球全未经过减排一经过减排10%全球每年碳减排10%19501960197019801990200020102020203020402050年份图8全球每年碳减少排放10%联合包裹（UPS）在肯塔基州路易斯维尔机场进行的基于卫星导航系统的试验表明，运输机能够采用CDA降落，并随时保持最大进场飞机数。联合包裹估算，这套系统为每个航班节约了250到465英磅燃料，约合110到210千克。结合假设里面的内容。可以将每年的碳排放降低10%,再根据问题1中的三次拟合曲线得到如图8所示的图线。由图8可以看出，从2013年开始到2050年，全球每年碳平均排放减少10%。到2050年球每年平均碳排放总量达到426.6ppm.比问题1中的预测值474Ppm减少了47.4ppm。结合假设1,可以得出2050年的温度比2014年高了1.6摄氏度。与图7进行对比，发现温度有降低的趋势。所以有必要进行进一步的减排。3、减排16%勺假设在上述部分中，仅仅对交通行业进行了减排，达到了10%勺效果，因此在这个环节，我们继续对其他行业进行减排。电力行业目前是碳排放的主要来源，因此我们对电力行业进行减排。电力行业节能减排的成效可以体现在电力结构、供电煤耗、二氧化硫/氮氧化物等污染物的排放情况、单位发电量用水量和废水排放量及固体废物综合利用率等。发展可再生能源，调整电力结构几年来全国电力建设投资规模继续保持较快增长，电源投资结构不断优化，非化石能源所占比重有所上升。火电投资比例大幅下降，核电、风电投资比例较大幅度增加，推进上大压小，调整火电结构由于我国以煤为主的电力结构短期内还不可能发生根本改变，因此，要调整整个火电的结构，减少能耗高、污染重的小火电机组，是我们电力工业可持续发展的一个重点任务。控制电力工业二氧化硫的排放“十一五”期间共安排约1?37亿千瓦现有燃煤机组实施烟气脱硫。由于燃煤电厂烟气脱硫设施的大规模建成投运，电力企业控制二氧化硫排放的能力大为增强。2007年，在火电发电量增长14?6%勺情况下，电力二氧化硫排放量降低了9?1%截至2008年底，全国二氧化硫排放量在2005年的基础上下降了8?95%其中，电力二氧化硫排放量减排成绩尤为显著。电力行业和交通运输业的碳排放都得到控制以后，可以实现降低16%的设想，如图9所示。如图9所示，由图9可以看出，从2013年开始到2050年，全球每年碳平均排放减少16%。到2050年球每年平均碳排放总量达到398Ppm比问题1中的预测值474Ppm减少了76Ppm结合假设1,可以得出2050年的温度和2013年相比，几乎没有上升趋势，达到了我们的基本预期效果。但是还会不会进一步降低呢，我们做假设4。50量总放排碳均平年每球全40|一L未经过减排一经过减排16%393.1ppm不减排474ppm398ppm50量总放排碳均平年每球全40|一L未经过减排一经过减排16%393.1ppm不减排474ppm398ppm।全球每年碳减排16%19501960197019801990200020102020203020402050年份图9全球每年碳减少排放16%4、减排20%勺假设农业是全球范围内举足轻重的产业，同时农业也是重要的碳排放源农业碳排放主要包括5个方面：反刍动物排放的CH4、土壤排放的N2O、水稻种植排放CH4、粪肥排放CH4和N2O,以及生物物质燃烧排放CH4和N2O。因此，有必要对农业进行减排措施。具体方法如下：加强宣传、转变思想、形成低碳农业意识、调整农业产业结构，大力发展低碳农业、加大低碳农业投入,提高农业科技含量、提高农资利用效率、政府扶持，典型模式引导。结合前面三个假设，在实施合理的情况下，将排放降低20%在理论上是可行的。如图10所示。ooO505443mp量总放排碳均平年每球全一未经过减排经过减排ooO505443mp量总放排碳均平年每球全一未经过减排经过减排20%没有减排474ppm卜393.1pps全球每年碳减排20%379.2ppm19501960197019801990200020102020203020402050年份图10全球每年碳减少排放20%由图10可以看出，从2013年开始到2050年，全球每年碳平均排放减少20%。到2050年球每年平均碳排放总量达到379.2ppm.比问题1中的预测值474ppm®少了94.8ppm。结合假设1,可以得出2050年的温度和2013年相比，有下降趋势。但是还会不会进一步降低呢，我们做假设5。

5减排25%勺假设上面已经对交通运输、电力工业以及农业方面进行了分析。在这个环节，我们继续对其他行业进行分析，包括餐饮、旅游、建筑等行业。如果将酒店厨房的蒸柜的旧式燃烧系统改造成节能系统，那么这将至少节省40%勺燃气资源及减少40犯上的污染物排放。在我们的饮食习惯中，也要注意节约，提倡“光盘行动”。旅游行业也要提倡减排，对星级景点的用水用电应该进行限制。游客在客房等地方的消费也应该限制，而不是无限制地使用。另一方面，选择旅游的方式应环保，集体出行，尽量不要开私家车，用步行代替机动车。建筑行业主要是水泥的使用，水泥在碳排放中占有5%勺份额。所以在建筑行业中，应尽量使用环保水泥，进行材料转型。综上所述如果实施的合理，将每年的碳排放降低25%是可行的，再根据问题一中的三次拟合曲线得到如图11所示的图线474ppm4393.1pps—未经过减排——经过减排474ppm4393.1pps—未经过减排——经过减排25%00^053mDP/量总放排碳均平年每球全没有减排355.5ppm全球每年碳减排25%19501960197019801990200020102020203020402050年份图11全球每年碳减少排放25%由图11可以看出，从2013年开始到2050年，全球每年碳平均排放减少25%。到2050年球每年平均碳排放总量达到355.5ppm.比问题1中的预测值474ppm®少了118.5ppm。结合假设1,可以得出2050年的温度和2013年相比，又有下降趋势。但是全球碳排放会不会像我们预测的那样呢？不难发现，我们的预测都是在所有政策实施合理的前提下进行的，但是现实总是充满问题：对于汽车而言，汽车制造行业是现阶段我国社会经济发展的支柱产业，控制汽车数量，不仅影响了汽车行业的发展，也限制了相关产业的发展。第二，扭曲资源配置效率，因为数量控制使一些更有效率的、效用更高的人无法使用汽车和汽油，而已拥有汽车及用油权的一些人的效率和得到的效用可能较前者要低，这带来资源低效配置的福利损失。第三，虽然可以通过汽车牌照和用油权的交易来克服，但仍有新的问题，即缺乏公平。技术的发展并不是一蹴而就的，这是一个漫长的过程，并且新技术的获得也存在着限制。其次，随着新技术的不断推出，其研发成本也在递增，当边际成本过高时，提升技术的方法便不再适用。对于电力行业而言，在制定节能减排方案时，应正确处理依法达标与成本控制之间的关系，正确处理节能与减排的关系,正确处理节能减排与资源节约之间的关系，加强污染治理设施管理、优化污染治理设施的设计和运行，实现节能减排与经济效益双赢。同时脱硫副产品综合利用率尚需提高。总之，节能减排对电力行业是一项长期而艰巨的任务，通过制定相关政策措施调动和推进行业内部节能减排工作的实施。在节能的同时减少电厂废水、废气、废渣的排放，从而节约资源，保护环境，促进国民经济的可持续发展。对于餐饮行业而言，节能减排的社会性共同意志尚未形成，限制高耗与鼓励节能的政策和组织机构欠缺设计，中小企业节能技术和产品缺乏与国家节能减排战略的有效结合，社会竞争秩序不利于创新型企业的发展，行业资质管理标准欠缺。以上种种迹象表明，很多时候，碳排放的限制不是我们能主观臆断的。结合以上分析，我们确定每年降低16%的方案较为合理。对16%的方案进行如下分析：表42014年—2029年每年减排16淅碳排放总量三次曲线预测值年份20142015201620172018201920202021碳排量/ppm333.45335.13336.84338.55340.28342.01343.74345.49年份20222023202420252026202720282029碳排量/ppm347.25349.01350.78352.56354.34356.13357.92359.71上表是根据1959年到2010年的全球每年平均碳总排放量，全球每年减排16%后，预测2014年到2029年的全球每年平均碳总排放量。从上表4可以分析2014年碳排量为333.45ppm,而到2029年碳排量达到了359.71ppm,平均每年增长的碳排量为1.6ppm,以这个增长速度，其情况十分不够乐观。再次利用三次曲线对2030年一2050年每年全球碳排放总量的数据预测如下表5所示，2030年—2050年的全球碳排放总量的预测数据可以反映出这些年碳排放总量的持续增长，直至2050年碳排放总量的增长至398.14ppm。表52030年—2050年每年减排16新碳排放总量三次曲线预测值年份20302031203220332034203520362037碳排放总量/ppm361.52363.33365.14366.96368.78370.61372.43374.26年份20382039204020412042204320442045碳排放总量/ppm376.09377.93379.76381.6383.44385.28387.12388.95年份20462047204820492050碳排放总量/ppm390.79392.63394.47396.3398.14回到问题二中，如果要达到联合国“使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标，到2050年碳排放不能超过442Ppm而我们的预测是398.14,相对于2010年只上升了8Ppm加上全球绿化面积增加，可以实现碳排放量不上升，使地球表面温度上升不超过2摄氏度，符合联合国的要求。4模型评价通过对全球碳排放量构成和能源消耗结构模型分析，全球每年碳排放量主要由交通运输业、电力行业、农业和其它行业组成，通过对这些行业采取一些减排措施，如果全球碳排放量每年减少16%加上增加绿化面积，可以实现达到联合国“使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标。建立模型的时候进行了一系列的假设，再加上全球每年碳排放量的不确定性，对全球碳排放量统计存在误差，对各行业碳排放量比率存在误差，所以，建立的全球每年碳排放减少16摩可以使全球变暖不超过2摄氏度存在一些误差，但是利用此种模型已经能很好地指导全球碳减排。3)问题31基本假设(1)假设各个国家碳排放量数据准确；(2)假设各个国家每年的碳排放总量的结构稳定，不发生特别大的变动，依旧保持原有结构；(3)假设世界碳排放来源稳定，没有突发事件照成波动；(4)假设全球各国的碳排放数据来源可靠；(5)假设问题1、2中由数据所得到的数学模型正确，由模型预测的碳排放量以及解决方案合理正确。2定义符号说明Millionmetrictons:百万公吨；其它符号的含义与前面相同。3模型建立与求解面对这些年来全球碳排［11-14］的严峻形势，以及大气中碳含量的异常增加，这一问题越来越受到广泛的关注，并且在过去的几十年里，全球大气中碳含量的增高所导致的问题日益显现，全球气候变暖、冰川加剧融化、土地沙漠化等等问题都逐渐显现出来。并且伴随这些环境破坏性的现象，带来的还有其他更多的自然灾害，种种的现象都在警示大家炭排问题不容忽视，如果放任其增长的话后果将不堪设想，所以我们必须找出具体的解决方案，并且按照各个国家的碳排放量来具体到责任承担上面，保证在绝对公平的前提下做出对世界碳排放量直接有利的选项。工业革命到1950年，发达国家排放的二氧化碳排放量，占全球累计排放量的95%1950年—2000年，发达国家碳排放量也占到全球的77%而1904年一2004年的100年问，中国二氧化碳排放量只占全球的8%就是在当下，中国人均排放量也不高，2004年我国人均排放二氧化碳3.6吨，只有世界人均值的87流右，为发达国家人均量的1/3,仅及美国的1/5。现在已经完成工业化和城市化任务的发达国家，却要求尚未完成这些任务的中国等发展中国家承担同样的减排量，这岂非是对西方一直鼓吹的人权、自由的极大讽刺。像上述所述问题就是各国迟迟不能达到一个炭排责任标准问题所在，由于各个国家的人口基数不一，经济发展状况不同，而且在近年来国内的经济体系不一样，直接导致了在炭排承担问题上照成了结论的分歧，本问题就是重点在于各个国家应该承担的责任问题，保证在公平与均衡的基础上来分配碳减排责任的分担量，这需要充分的考虑到各个国家的主要炭排结构，经济体制以及能源结构和人口基数问题，进行综合的分析和量化来建立可靠地数学模型。在对全球各国炭排数据分析之后发现美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中

国等国家所占的全球炭排比例相当之大，是“当之无愧”的炭排大国，所以本次所讨论的解决方案，具体就这几个国家进行重点分配对象，以这几个国家为例来具体说明每个国家需要实施的具体的解决发，由附录可以对这几个国家进行炭排的对比如下图11。行CHEMnfm量放排碳的成造耗消源能球全100008000——美国—日本——印度巴西―中国―俄罗斯60004000200001980行CHEMnfm量放排碳的成造耗消源能球全100008000——美国—日本——印度巴西―中国―俄罗斯60004000200001980198519901995年份20002005I美国俄罗斯*-*-*[****/4।巴西।I日本卜图11从1980年到2007年全球部分国家能源消耗造成的碳排放量由上图可以看出美国、中国、俄罗斯、日本、印度和巴西从1980年到2009呈现的总体趋势均是在增长，对于美国，在1980年—2000年这些年内炭排放量远远超过其他国家，并且一直呈现缓慢增长的趋势，但是由于美国初始炭排量大并且并没有明显的下降趋势，这也是使他在这30年的时间里一直是处于全球炭排总量的前列；中国在1980年—2000年这期间炭排增长趋势只是略高于美国，并且知道2000年中国的炭排总量依然远远低于美国，也就是在2000年一2009年这9年期间炭排增长却达到了相当之恐怖的程度，远超各国，并且在2009年成功的超越美国成为全球第一炭排大国，这对中国是一个严峻的警告，如果再不加以限制将会达到什么样的程度将不堪设想，但是由于中国人口基数大，并且正值经济飞速发展时期，实际上中国的人均炭排量是很小的，远远低于美国，并且经济发展也必然导致炭排增长；俄罗斯一直以来是全球炭排第三大国，在1992年一1997年期间还呈现处较明显的下降，并且之后虽然呈现缓慢的增长，但是一直没有超越1992年这一峰值，可见俄罗斯队炭排控制的很有成效，这也与其能源结构有很大关系，地处北方其主要能源来自天然气的提供，天然气相较于其他化石燃料所释放的碳比较少；日本从1980年一2009年期间一直处于一个相当平稳的形势，并没有明显的升高或降低，虽然炭排总量一直并不怎么高，但是这却是语气经济结构地理环境有关，作为岛国，其国内可利用的化石燃料资源相当之少，因此，日本注重新能源的开发和利用，并且其经济主要以高新技术为重点，

只有很少的工业与制造业的发展，这对其炭排量的控制起到了很好的作用，但是日本人口基数小，由于其属于发达国家行列炭排已趋于稳定，人均炭排也是毫无疑问的处在了世界前列；印度在这些年里的增长也可以说比较平稳，但是近年问随着印度经济的发展，对于同处于发展中国家的情况，不可避免的和中国一样也是在经济不断的发展加快下炭排呈现严峻的增长形势；巴西相对于前几个国家炭排远远没有可比性，但是据统计巴西在近几年内炭排也逐渐不受控制，增长量在不断攀升，具也在不断地寻求解决方案，人均碳排见图12。中国19%美国18%其它国家中国19%美国18%其它国家46%巴西日本印度俄罗斯3%4%5%5%图122012年部分国家人均碳排放量若要分析各个国家应该承但的碳减排责任需要通过分析各个国家的炭排问题和其对全球炭排的贡献度问题，对于各个国家炭排量在全球炭排中所占的炭排比例如下图132012年部分国家碳排放总量比例□中国■美国□俄罗斯口印度■日本口巴西■其它国家图132012年部分国家碳排放总量比例分析上图可以很清楚的看出在2012年这一年间中国、美国、俄罗斯、印度、日本和巴西的总炭排量已经超过全球炭排总量的50%,仅仅6个国家的碳排量却能占有全球220多个国家炭排总量的54%,这是多么可怕的现象，如果这些国家仍然不加以遏制，其后果不堪设想，尤其是中国和美国，所占的比例超乎想象，这两个国家一个是因为经济高度发达人口基数小一个是因为经济高速发展人口基数大，都将面临巨大的挑战解决碳减排问题，还应考虑到全球炭排来源的问题，面对这些来源我们需要从不同的方面做出努力，完成温度上升不超过2c这一目标，世界碳排放来源如下图14。2012年全球碳排放来源其它1%图142012年全球碳排放来源由上图分析可以很清晰的得到化石燃料的燃烧是最大的因素，煤炭是所有因素中最有影响力的一项，仅此一项就占全球炭排总量的43%,石油次之。所以未来对全球炭排的解决问题将是主要以化石燃料为突破口，摒弃过多的化石燃料利用尤其是煤炭这种会产生大量碳的能源将是重点问题，未来能源结构需要向天然气这种炭排较少的燃料，并且要大力发展太阳能、风能、水利和核能的利用，逐步取代旧式的能源结构，这样对全球炭排的控制一定能得到很好的控制。具体到这些国家需要承担的义务，就需要相应的对这些国家的炭排或能源结构进行分析，这样才能更好的找出最佳的解决方案，对与美国的炭排情况可见下图16。美国，当之无愧的世界第一强国，其经济的发达程度可见一斑，也正是由于这些年来美国高度发达的经济体系，导致了其碳排量居高不下的情况，由于高度发达的经济需要的是各种产业的支持，近年来美国为了摆脱大量的工业和制造业对自己国家的炭排和环境照成不可估量的影响开始瞄准世界各个发展中国家来作为自己的加工厂，但是这种转移的做法终归不是长久之计，一个国家在没有完全的经验和良好的工作循环体制下是不可能完全的摆脱制造业的，这样将直接导致国内的实业率的不平衡，所以美国近年来也重新开始重视起制造业。发展的历史中炭排问题还未得到充分的解决，这又给美国带来了新的挑战，并且现在美国为了自己经济的发展，对于IPCC所作出的炭排问题表现的更是消极态度，把炭排主要问题归结于像中国这种发展中国家。oooooOoooooO050505766554SOOT^urteMno-M/量放排碳的国美origin6thdegree1980oooooOoooooO050505766554SOOT^urteMno-M/量放排碳的国美origin6thdegree1980198519901995年份200020052010y=0.00037*x6-4.5*x5+2.2e+004*x4-5,9e+007*x3+8,9e+010*x2-7.1e+013*x+2.3e+016图15不减排时美国的碳排放量模型从图中美国近年来的数据进行数学模型建立为六次拟合所得模型为4654731021316y3.710x4.5x2.2105.910x8.910x7.110x2.310,根据此数学模型可以估算出美国2050年的碳排量为9647492MillionMetricTons,增长量匪夷所思，所以必须进行减排图162009年美国可再生能源占一次能源总消费量的份额从上图所显示的美国能源结构中也可以看出，美国也是没能逃脱化石燃料带来大量的炭排的宿命，但是美国在核能和可再生能源上也确实表现出强大之处,其煤炭所占能源比例仅为21%,这也是很好的现象，美国需要做的就是控制石油的燃烧消耗，大力发展可再生能源，由于美国科技的高度发达，在这方面是具有

先天优势的中国，作为全球最大的发展中国家，注重的当然是经济的发展，并且现阶段中国的经济正处于高速的发展，炭排的增长也是经济发展不可避免的问题，这对与中国将是很大的挑战。-WBTMno—量放排碳的国中900080007000-WBTMno—量放排碳的国中90008000700060005000400030002000originalcubicy=0.77*x3-4.6e+003*x2+9.1e+006*x-6e+0091000

1980198519901995200020052010年份图17减排时中国的碳排放量模型从图中中国近年来的数据进行数学模型建立为三次拟合所得模型为y0.77x34.6103x29.1106x6109,根据此数学模型可以估算出中国2050年的碳排量为165810MillionMetricTons,增长量太多，所以必须进行减排。2007年中国一次能源消耗所占比例□煤炭■□煤炭■石油口天然气口可再生资源图182007年中国一次能源消耗比例中国的能源结构中煤炭所占的比例过大，可再生资源过少。这也是因为中国的技术发展过慢，难以解决由高速发展的经济所带来的能源需求问题，加之中国国土广大，煤炭资源丰厚，自然带来的就是用煤炭资源来缓解经济高速发展与能源供应之间的矛盾，大量煤炭的燃烧直接导致了中国炭排的增长，尤其是2000年至如今这段时间内，中国的经济得到空前的发展，经济发展与能源需求又结合资源结构的相互作用，带来的就是中国炭排的大量增加。在全球呼吁碳减排的形势下，中国需要优化自己的产业结构，调整能源结构，大力发展高新技术产业，

对能源技术的发展需要进一步提高，减少煤炭资源的直接燃烧，进而达到限制炭排的目的。日本，继美国之后的又一大经济强国，具高新技术产业的发展和科技的发达程度毋庸置疑，作为世界经济体系中的巨头，也相应的需要承担其义务，为世界炭排做出应有的努力。13001200——origin——4thdegree1100一10009008001—13001200——origin——4thdegree1100一10009008001—19801985y=0.0053*x4-42*x3+1,3e+005*x2-1,7e+008*x+8,4e+0101990199520002005年份2010图19不减排时日本的碳排放量模型从图中日本近年来的数据进行数学模型建立为四次拟合所得模型为y5.3103x442x31.3105x21.7108x8.4101°,根据此数学模型可以估算出日本2050年的碳排量为43742MillionMetricTons,增长量太多，所以必须进行减排。口碳排放量口碳排放量(MillionMetricTons)图20日本能源消耗造成的总碳排放量由图20中可以看出日本的碳排放量总体呈现增长趋势，期间偶尔会出现波动，但是碳排量还是比较大的，作为世界又一大经济体，日本也应该对其碳排量

进行控制。由于近年来日本对低碳的宣传与一系列措施的采取，起到了卓有成效的成果，日本也逐渐在推行低碳生活的发展，日益重视环境的重要性。日本的主要能源结构主要是以电力为主，而日本的电力主要是靠核能和太阳能，其中化石燃料消耗最多的是天然气的使用，日本对煤炭的使用极少，这也是日本经济虽然极为发达，但是碳排量却不是很高的原因。日本应该继续发展其新能源战略，并且加强其低碳生活的发展力度，以太阳能的可再生能源来替代化石燃料的使用，总而言之日本的碳排放政策做的很好，由于其人口基数小，人均碳排量还是相当之高，这要求日本应呼吁广大人民，从没个人的生活抓起，来解决碳减排严重问题。俄罗斯，地处北方，天气寒冷，其主要能源结构就是天然气资源，俄罗斯地广人稀，十分注重环保的发展。210020001900180017001600150014001一1iir।।originalquadratic-1一1iir।।originalquadratic-■-y=6.2*x2-2.5e+004*x+2.5e+007-1iiiIdii\lsnoTMn^ur12^<量放排碳的斯罗俄年份图21不减排时俄罗斯的碳排放量模型从图中俄罗斯近年来的数据进行数学模型建立为二次拟合所得模型为y6.2x22.5104x2.5107,根据此数学模型可以估算出俄罗斯2050年的碳排量为16736MillionMetricTons,增长量太多，所以必须进行减排。2008年俄罗斯燃料结构□天然气□天然气・石油产品□煤和煤炭产品口其它能源图222008年俄罗斯燃料结构从2008年俄罗斯燃料结构可以看出，其中以天然气为主，这也是俄罗斯这些年来碳排量只呈现出缓慢的增长，但是却没有超过1992年的峰值的原因，大力的推广使用环保能源，对煤炭产品的使用极少，俄罗斯在炭排控制的问题上做出了很好的榜样，并且也取得了很成功的结果，在人均炭排量上也并没有特别高的突出，因此俄罗斯需要做的就是继续推广自己的低碳政策，加快新能源的发展，注重环保的发展，为其他国家做出榜样。印度，也是除中国外又一大发展中国家，现在经济全球化的作用下，发展中国家得到了很大的发展，作为发展中国家，发展经济当然是目前最受重视的目标，但是发展中国家最大的问题就是科技不够发达，好的能源结构需要的是科技的支持，落后的科学技往往就达不到高新能源的开发和利用效果，但是伴随发展中国家快速发展的经济对能源的需求量之大，直接导致矛盾的产生，为了解决这一矛盾，唯有利用低成本不需要较高技术就能实现的煤炭和石油资源，这样就导致碳排量的增加，处理好经济和能源的问题将是发展中国家的重点。original4thdegreeoriginal4thdegree1600140012001000800y=0.0055*x4y=0.0055*x4-44*x3+1,3e+005*x2-1,7e+008*x+8,7e+0104002001980198519901995200020052010年份图23不减排时印度的碳排放量模型从图中印度近年来的数据进行数学模型建立为四次拟合所得模型为

y5.5103x444x31.3105x21.7108x8.710,根据此数学模型可以估算出印度2050年的碳排量为6796.4MillionMetricTons,增长量较多，所以必须进行减排。□碳排放量(MillionMetricTons)图24印度能源消耗造成的总碳排放量印度和中国一样，需要寻求新能源来代替煤炭资源的利用，不断的改善能源结构来达到减排的目的，并且要加大对环境的保护力度，植树造林，减少环境破坏，提倡低碳生活，尤其是在家庭用能源中要广泛推广太阳能及天然气的使用，减少煤炭使用。巴西，巴西的炭排增长较为缓慢，巴西属热带，国内树木较为繁盛，但是由于人们对环境缺乏保护意思，导致乱砍滥伐，使其森林面积锐减，这直接导致了碳循环能力的下降，并且这些树木一部分作为燃料来使用，更加加大了炭排量，巴西作为足球的圣地，世界杯的举办也是导致炭排增加的一个重大因素。-wed-Mco—量放排碳的西巴400350300-250--wed-Mco—量放排碳的西巴400350300-250-——original——4thdegree200-150।1—19801985y=0.0011*x4-8,7*x3+2,6e+004*x2-3,5e+007*x+1,7e+010LIII_I19901995200020052010年份图25不减排时巴西的碳排放量模型从图中巴西近年来的数据进行数学模型建立为四次拟合所得模型为1.1103x48.7x32.6104x23.5107x1.71010,根据此数学模型可以估算出巴西2050年的碳排量为8660.5MillionMetricTons,增长量太多，必须减排口碳排放量(MillionMetricTons)图26巴西能源消耗造成的总碳排放量巴西作为发展中国家，金砖四国之一，对与碳排量也应该要承担一定的义务，尤其近年来巴西的炭排增长率在逐渐升高，逐渐显现出其经济发展的弊端，巴西需要更加注重环保意思，加大环保的宣传力度，对能源结构也要继续优化，减少石油的使用，应多注重太阳能等可再生资源的利用，对于原始森林要加大保护措施，避免过分的砍伐，倡导绿色运动，世界杯也要进行绿色化处理，向中国推广绿色奥运一样，呼吁人民低碳生活。未来的全球炭排靠的是每个国家乃至没人所共同努力的结果，只有每个国家尽到了应尽的义务，努力减排，我相信我们会有一个美好的地球，优美的环境，让我们从自己做起，从今天起，一起低碳生活吧。4模型的评价通过对1980年到2007年美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国碳排放量进行曲线拟合，选出最好的数学模型，预测出如果不减排，这些碳主要排放国家2014年到2050年每年碳排放量，得出需要减排的迫切性。对这些国家碳排放量进行了对比，对全球碳排放量来源和结构进行了分析，最后分别对美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国碳排放量进行了分析，根据他们碳排放的特点，得出他们应该承担的义务。1980年到2007年美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国碳排放量数据存在一定的误差，各国碳排放量存在一定的不确定性，造成利用曲线拟合求取的数学模型存在一定的偏差，对各国以后若干年碳排放量的预测存在一定的偏差，但是预测方向总体是正确的，相对于其它模型，具有预测较准确的特点。4)问题四关于碳减排问题解决方案的研究尊敬的IPCC:全球气候变暖"(GlobalWarming)以及碳减排"(Carbonemissionreduction问题，已成为世界关注的一个热点问题。为了应对上述问题，我们通过分析历年数据进行了一些研究，并且提出了我们自己的见解，希望你们能够采纳。2012年全球的碳排放来源如图27所示，煤炭依然是碳排放的主要源头，石油和天然气紧随其后18%5%煤炭43%18%5%煤炭43%201人全球碳排放来源其它1%图272012年全球碳排放来源如图28所示，我们通过收集数据，对1958年到2013年的全球每年的碳排放进行了三次拟合。根据此拟合曲线，可以预测出2013年到2050年的碳排放曲线。由图28可以看出如果不实施碳减排政策，在2050年全球每年的碳排放将达到474Ppm。届时全球温度将上升3.2摄氏度，已经使全球变暖超过2摄氏度”的气候变化目标。因此节能减排已经迫在眉睫，结合图27所示。我们将减排的重点放在煤炭、石油和天然气方面。电力行业无疑是煤炭消费的重头，因此很有必要对电力行业进行改革。而这并不是简单的能源结构调整，如果将煤的使用比重降低1个百分点，代之以天然气，CO2的排放量会减少0.74%,而GDP会下降0.64%,各部门生产成本普遍提高，其中电力部门受影响最大；如果气代煤”的比例为5%,CO2的排放量会减少4.9%,而GDP会下降2.0%,居民福利减低2.0%,电力部门平均成本提高2.4%。因此，能源结构调整的后果是，一方面CO2排量会显著降低，另一方面GDP增长速度会放缓，居民福利受到一定的影响。我认为技术和提高能源利用效率是最有效的途径。能效技术不仅减少能源利用、减少排放、提高成本效益，还能通过技术转移发挥更大潜力。对于石油方面，我认为必须推出新政额，鼓励新能源汽车的研发与生产，提倡低碳交通。倘若发达国家和发展中国家能积极配合，以上建议都能有效实施，可以将每年的碳排放降低16%。图28中的曲线可以看出，经过减排，到2050年全球的碳排放为398ppm。和2013年相比，变化很小。也就是说全球气温得以有效控制。

005量总放排碳均平年每球全450O403505000193474ppm不减排398ppm全球每年碳减排16%一L未经过减排一经过减排16%393.1ppm005量总放排碳均平年每球全450O403505000193474ppm不减排398ppm全球每年碳减排16%一L未经过减排一经过减排16%393.1ppmO9798099000O2O0223020O042O052图28全球每年碳减少排放16%据权威统计，全球每年碳排放排名靠前的国家分别是美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国。要在全球范围内进行减排政策，上述国家必须做出模范带头作用。如图29所示，美国的碳排放量最大，而且曲线比较平稳。中国在21世纪后，出现大幅度的提高，这与建设发展速度有关。俄罗斯、日本和巴西比较稳定。snoTFeMnfW量放排碳的成造耗消源能球全10000800060004000200004snoTFeMnfW量放排碳的成造耗消源能球全10000800060004000200004**I**I印唐।I巴西I——美国一日本—印度—巴西U中国俄罗斯198019851990199520002005年份图29从1980年到2007年全球部分国家能源消耗造成的碳排放量作为发达国家的美国、日本和俄罗斯，他们必须为环保支付大部分账单，而且他们国内科技发达，应该承担节能汽车等产品的研发。作为发展中国家的巴西、印度和中国，也要为减排做出自己的贡献。巴西的滥砍滥伐现象比较严重，政府应该大力整治这一现象，严厉打击此种行为，同时对公民宣传环保，增强国民环保意识。印度的制造业比较发达，在生产过程中，要注重减排，多运用高科技。中国是世界上人口最多的国家，也是矿产资源最多的国家。因此中国必须利用新能源，而不能一直依靠传统的煤炭、石油等。以上就是我的一些研究和建议，为了我们的地球，将节能减排降到最低。此致敬礼四模型的改进与推广通过查找更多资料，通过全球近百年碳排放量进行分析，分析出更加准确的数学模型，利用数学模型对未来几十年碳排放量进行预测，使得预测的更加准确。同事，对地球表面温度上升与碳排放量进行建模，对它们之间的关系更加准确的了解，得出使地球表面温度不超过2摄氏度对应二氧化碳浓度相对2010年上升不能超过的值，对全球碳排放量的来源和全球能源结构进行更加准确地分析，并且对碳排放主要国家进行更加详细的分析，根据它们碳排放的特点，得出它们应该承担的义务。根据建立的模型，得出达到联合国关于地球表面温度升高不超过2摄氏度的目标，对应全球每年碳应该减少排放的百分比，根据碳排放主要国家的碳排放特点，分别制定详细和可行的计划，最终实现全球每年碳排放下降。在减少全球每年碳排放量的同时，还应该增加吸收二氧化碳，增加地球绿化面积，退耕还林，植树造林，加强对海洋藻类的保护，最终大气中的碳，实现地球表面温度不超过2摄氏度的宏伟目标。参考文献[1]郝海青.欧美碳排放权交易法律制度研究[D].中国海洋大学,2012.[2]冷雪.碳排放与我国经济发展关系研究[D].复旦大学,2012.[3]汪臻.中国居民消费碳排放的测算及影响因素研究[D].中国科学技术大学,2012.[4]姜晓川.我国碳排放权初始分配制度研究[D].江西财经大学,2012.[5]于天飞.碳排放权交易的市场研究[D].南京林业大学,2007.[6]王毅刚.中国碳排放交易体系设计研究[D].中国社会科学院研究生院,2010.[7]赖力.中国土地利用的碳排放效应研究[D].南京大学,2010.[8]范英英.基于碳排放总量控制的低碳经济发展优化模型研究[D].华北电力大学,2012.[9]梁朝晖.上海市碳排放的历史特征与远期趋势分析[J].上海经济研究,2009,07:79-87.[10]李艳梅，张雷，程晓凌.中国碳排放变化的因素分解与减排途径分析[J].资源科学,2