快 讯
第 51 卷 第 14 期
2006 年 7 月
一个经济-气候新模型的构建
丑洁明①② 董文杰③ 叶笃正①
(① 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室, 北京 100029; ② 中央民族大学, 北京 100081; ③ 中国气象局国家 气候中心, 北京 100081. E-mail: choujm@tea.ac.cn)
摘要
将气候变化研究和农业经济研究相结合, 构建了一个经济-气候新模型, 用来评价全球气候变化
对粮食产量影响的问题. 提出在经济模型 C-D 生产函数中添加气候变化因子, 建立一个新的评价模型, 作为连接气候变化因素和经济变化因素的桥梁, 并对该模型的性能及合理性进行了初步的模拟和验证.
关键词 经济-气候模型 气候变化 农业经济 经济评价 生产函数
气候变化对农业发展特别是粮食产量影响的研 究, 正在引起人们的极大关注
[1]
因子(Climate Change), 将其作为一个重要的投入因 子加进模型, 就可以建立一个新的"经济-气候模型", 简称为 C-D-C 模型. 设反映气候因素的参数为 C, 我们将模型写为
β β γ Y i = x 1β 1 x 2 2 x 3 3 C μ ,
. 目前气象学关于气
候变化对粮食产量影响的评估, 一类是通过作物模 型或作物生长的动态模拟 [2~6], 研究其"气候生产潜 力", 一类是运用经验数据的统计方法, 得出气候因 子导致的产量波动 [7~9], 一般不涉及社会经济因素 [10]; 经济学家则把生产过程中气候变化一类的自然因素 视为既定不变的条件加以忽略. 而实际上, 粮食产量 受到社会经济因素和气候因素的共同影响, 需要把 经济学理论, 经济现实与全球气候变化的研究成果结 合起来进行交叉科学的研究. 本文试图在经济学生 产函数模型的基础上, 添加气候因子, 构建一个经 济-气候新模型, 作为评价气候变化影响粮食产量的 工具. 我们选择在经济研究中普遍运用的柯布-道格拉 斯生产函数, 作为研究的起点. 这一模型是数学家柯 布(Cherles Cobb)与经济学家道格拉斯(Paul Dauglas) 于 1928 年首先提出的, 简称C-D生产函数模型, 经过 不断的修改和完善, 至今 [11~13] 在经济学生产函数模 型中仍占有重要的地位. 它的一般表达式为
b b b Y = ax 1 1 x 2 2 x 3 3 .
x1, x2, x3 分别代表劳动力,播种面积,肥料等投入要 素, β1, β2, β3 为各要素的产出弹性, 这里我们用 β1, β2,
β 3 来区别 C-D 生产函数模型中的 b1, b2, b3, 来表示不
同模型的不同产出弹性, C 代表气候变化影响的参数, C 为选取的气候变化投入因子(参数), γ 为选取的气 候变化因素 C 的产出弹性. 在研究气候变化对粮食 产量影响时, 我们的重点是要分析气候变化因素 C 的投入带来的影响. 气候变化投入因子 C 的选取, 可以有多种指标, 如温度,降水等, 这些指标均可当成自然气候投入因 子加入模型进行分析. 在本文我们先初步检验的是逐年产量与逐年关 键月份的干旱指数之间的关系, 先简单选取了月气 候干旱指数, 即月降水量与月降水量的气候值的差 值除以月降水量的气候值, 作为引进模型的气候指 标, 进行初步的模拟与验证. 将模型线性化, 选择对数线性为模型的数学形 式, 即 ln(Y) = β1ln(x1)+β2ln(x2)+β3ln(x3/x2)+γ lnC+μ. 这里, 经济数据资料来源于《中国农业年鉴》和 《中国统计年鉴》 1981~1995 共 15 年, 气候指标选取 的是中国 160 个站点的 1981~1995 年的月干旱指数平 均值, 我们分别计算加入各月的干旱指数平均值, 作 为气候因子. 这里的模拟中, 各月的干旱指数对产量 的贡献是独立的. 图 1 给出了不考虑气候因子的 C-D 生产函数模
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1961 年, 经济学家索洛提出并论证了 C-D 生产 函数具有下述推广形式: Y = ae
δ tt
b b x1 1 x 2 2 b xnn
.
C-D生产函数模型具有经济学家所关心的许多 性质, 同时具有参数求取方便等特点, 其推广形式可 以将需要讨论的诸多因子引入模型进行分析 [14,15], 这为我们改进和新建模型提供了理论基础. 既然C-D 生产函数模型的推广形式已经证明可以将可变的经 济投入因子引进模型, 我们也就可以把气候变化因 子当成一个"经济"的投入因子引进模型. 在 C-D 生产函数模型的基础上, 添加气候变化

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