当温度巨大增加时,使用损害函数就要注意。在0至3℃的范围内的损害估计,损害方程已被校准。在现实中,估计是几乎不存在损害函数为3°C以上的温度升高。还请注意,式(5)中的函数形式,损害比位于分母,旨在确保的损害不超过100%的产出,这限制了这种方法在灾难性的气候变化中的实用性。损害函数需要仔细检查或在高温或灾难性的损害情况下指定。
方程(6)中显示出减排成本函数的决定因素,就是减排成本产出比。减排成本方程(6)是一种简化形式模型,其中,减排成本是排放削减率μ(T)的函数。减排成本函数假定减排成本与产出成正比,与减少率的一个多项式函数成正比。该成本函数估计为高度凸状的,表明减排的边际成本与削减率从零上升超过线性。DICE-2013模型明确包括逆止器技术,这种技术可以取代所有化石燃料。逆止器技术是
一个从大气中去除碳或一个通用的对环境无害的零碳排放能源技术。这可能是太阳能发电,或是碳吸收树木或风力发电,或是一些尚未未被发现的源。逆止价格被认为是最初很高,随着时间的推移与碳节能技术变革而下降。在整个区域模型中,视地区2005年的价格计算,逆止器技术取代100%的碳排放量的成本为每吨二氧化碳$230到$540之间 。在全球DICE-2013模型中,逆止器技术100%去除碳的成本是每吨二氧化碳$344。逆止器技术成本假设为按每年0.5%下降。通过设置减排成本公式(6)中参数的时间路径,逆止器技术被引入模型, 这样减排边际成本控制率达到100%,并且等于每年的逆止器价格。 接下来的三个方程是标准的会计等式。方程(7)中,产出包括消费加投资。方程(8)定义人均消费。公式(9)指出,动态资本存量依据永续盘存法,呈指数折旧率。
二氧化碳排放量预计是总产出的函数,是随时间变化的排放产出比,排放控制率。排放产出比是按照地区估计,然后汇总为全球的比例。排放控制率是由气候变化的政策决定。减排成本通过对数线性函数进行参数化,通过EMF-22报告的校准,包含在这些模型中(Clarke等,2010年)。
早期版本的DICE和RICE的模型使用排放控制率作为控制变量进行优化,因为它是最容易使用的线性规划算法。在最近的版本中,我们也将碳税作为一个控制变量。这可以通过使用Excel规划版本求解,
运用修正牛顿法找到最佳。它也可以用GAMS版本,前提是如果碳价格明确得到解决(可以在当前版本中完成)。
经济模块中最后两个方程是排放方程和对碳燃料的资源约束方程。不加控制的工业二氧化碳排放量公式(10)是通过碳强度水平给出,σ(t)的时间产出。实际排放量是1减去减排率,[1-μ(t)]。
碳强度是外生的,是建立在12个区域的排放量估算值上的,而在不同的实验中,排放减少率是控制变量。基准碳强度的估计是类似于全要素生产率的Logistics方程。
在目前的规范中,σ(2010)设置为等于2010年的碳排放强度,为0.489吨CO2每1000美元GDP;
每年,
每
五年,本规范导致碳强度的变化率(没有气候变化政策)在2010年至2100年为每年-0.95%,从2100年到2200年为每年-0.87%。 方程11为碳燃料总资源的限制。该模型假设增量开采成本为零,随着时间的推移,市场对碳燃料有效地分配,产生最优的霍特林租金。与早期版本相比,DICE-2013模型中该限制并没有改变,即为6000吨碳含量。
(三)地球物理部分
DICE-2013模型继续包括几个地球物理关系,链接经济与影响气候
变化的不同力量。这些关系包括碳循环,辐射强迫方程,气候变化的方程,以及气候损害的关系。综合评估模型的一个主要特点是:模块以综合的方式运作,而不是采取从其他模型或假设外部输入的输入。 方程(12)-(18)连结经济活动、温室气体排放和碳循环,辐射强迫以及气候变化。这些关系已被证明一个重大的挑战,因为需要把本质上是复杂的动态简化成一个小数量的方程,以此用于一个集成的经济地球物理模型。与经济学一样,地球物理关系哲学模型一直使用吝啬的规范,从而使理论模型是透明的,这样优化模型经验上和计算上易于处理的的。
DICE-2013模型中,唯一的温室气体是工业二氧化碳。这反映了一个事实,CO2是全球变暖的主要来源,其他温室气体可能以不同的方式来控制(氯氟烃通过“蒙特利尔议定书”作为一个有用的例子)。其他温室气体是在辐射强迫中作为外生包含的,这些主要包括土地利用变化,其他混合温室气体以及气溶胶(aerosols)产生的二氧化碳排放量。当前模型的预测表明,在2100年约80%的辐射强迫来自二氧化碳,而约15%预计将来自甲烷。
回想一下,方程(10)生成的工业二氧化碳排放量。方程(12)生成工业和土地使用排放的二氧化碳总和。从土地利用变化所产生的二氧化碳是外生,是基于其他模型的研究预计的。目前估计土地利用变化每年产生约1亿吨二氧化碳,但DICE-2013模型采用粮农组织近期的估计数字(每年1.57亿吨二氧化碳)。