太阳能地球工程威胁下的国际气候协定（英）

太阳能地球工程威胁下的国际气候协议大卫 · M · 麦克沃伊、马修 · 麦金蒂、托德 · L · 切里和斯蒂芬 · 克罗尔工作文件 23 - 362023 年 9 月 未来的资源i关于作者David M. McEvoy是阿巴拉契亚州立大学经济系的教授兼系主任。马修 · 麦金蒂是密尔沃基麦迪逊大学经济系的教授。托德 · L · 樱桃是怀俄明大学商学院的教授和 John S. Bugas 主席 ， 他也是研究生课程的主任。Stephan Kroll是科罗拉多州立大学农业资源经济系的副教授。关于项目未来太阳能地球工程研究项目采用来自多个社会科学研究学科的工具，以更好地了解太阳能地球工程的风险，潜在利益和社会影响，作为一种可能的方法，以帮助减少气候风险以及积极和必要的缓解和适应努力。该项目始于 2020 年，在 SRM 跨大西洋对话下召开了一系列专家研讨会。这些会议在 2021 年的《科学》杂志上发表了一篇文章，列出了一系列与太阳能地球工程研究和潜在部署相关的关键社会科学研究问题。该项目随后进行了其他赞助研究，包括旨在解决科学文章中强调的研究领域的竞争性招标。本文是该竞赛产生的八篇研究论文之一，并得到了两个作者研讨会的支持。A.征集和整个项目的主要目标是与来自世界各地的更广泛的研究人员 ， 越来越多的感兴趣的利益相关者和公众接触。 太阳能地球工程威胁下的国际气候协议ii关于 RFF未来资源 (RFF) 是华盛顿特区一家独立的非营利性研究机构。其使命是通过公正的经济研究和政策参与来改善环境、能源和自然资源决策。工作文件是作者为提供信息和讨论而分发的研究材料。它们不一定经过正式的同行评审。这里表达的观点是个别作者的观点 ， 可能不同于其他 RFF 专家、官员或董事的观点。分享我们的工作我们的工作可在归因 - 非商业 - NoDerivatives 4.0 国际 （ CC BY - NC - ND 4.0 ） 许可证下进行共享和改编。您可以以任何媒介或格式复制和重新分发我们的材料 ； 您必须给予适当的信用，提供许可证的链接，并指出是否进行了更改，并且您可能不会应用其他限制。您可以以任何合理的方式这样做，但不得以任何方式暗示许可方认可您或您的使用。您不得将材料用于商业目的。如果在材料上重新混合、变换或构建 ， 则不得分发修改后的材料。有关更多信息 ， 请访问https: / / creativecommons. org / licenses / by - nc - nd / 4.0 / 太阳能地球工程威胁下的国际气候协议David M. McEvoy 、 Matthew McGinty 、 Todd L. Cherry 和 Stephan Kroll 2022 年 11 月 13 日Abstract超过全球排放目标的可能性引发了关于太阳能地球工程 （ SGE ） 的公开辩论 - 使用技术将太阳辐射反射到远离地球的地方 - 可能在管理气候变化中发挥的作用。一个主要的担忧是 SGE 技术相对便宜，并且可能由一个可以有效控制全球气候的国家 （ “免费司机 ” ） 部署。另一个问题是，SGE 的机会可能会改变各国在减排方面进行合作的动机。在这里，我们开发了一个博弈论模型，以分析部署 SGE 的机会如何影响全球减排以及国际环境协议 （ IEA ） 对气候变化的有效性。我们表明，在 SGE 的威胁下，非合作减排水平可能会增加或减少，具体取决于自由驾驶员的部署水平对其他人的损害程度。我们还表明，管理减排的 IEA 的稳定性受到两个相互竞争的战略激励措施的挑战。一种是熟悉的搭便车激励措施，这是一个国家通过退出协议并降低减排量而获得的利益。另一个激励措施是一个国家通过加入一项协议和增加减排以激励自由推动者降低其部署水平而获得的利益。我们介绍这个术语。反驾驶员最终 ， 我们发现 ， 如果反驱动激励足够高 ， 与没有 SGE 的世界相比 ， SGE 的威胁可以扩大稳定 IEA 的深度 （ 即减排水平 ） 和广度 （ 即参与水平 ） 。关键字:太阳能地球工程; 太阳辐射管理; 国际环境协定; 自我执行协定; 全球公益物JEL 分类: C7, D7, F5, H41 1Introduction随着全球温室气体 （ GHGs ） 排放量的持续增长，许多人担心，专注于缓解的国际努力不足以避免过度变暖。超过排放目标的可能性引发了一场关于气候干预 — — 如太阳能地球工程 — — 在管理全球变暖方面可能发挥的作用的公开辩论。太阳能地球工程 （ SGE ） - 也称为太阳辐射管理 - 描述了通过反射太阳辐射远离地球来冷却地球的过程。研究和部署这些技术有很多问题，其中一个主要问题是国际治理。SGE 技术相对便宜，可以由一个可以有效控制全球气候的国家部署。此外，SGE 机会的可用性可能会改变各国在减排方面进行合作的动机。在本文中，我们转向博弈论来帮助我们了解 SGE 机会如何影响减排努力以及国际环境协议 （ IEA ） 对气候变化的总体有效性。SGE 一词描述了一系列气候干预技术，这些技术有意将阳光反射出地球 （ Keith 等人。2010).虽然 SGE 可以采取不同的形式 (e 。Procedre， 海洋云增亮，天基镜 ） 最关注的是平流层气溶胶散射 （ Keith 2000 ； Crtze 2006 ； 国家研究委员会 2015 ； Smith 和 Wager 2018 ； Wager 2021 ），这是向高层大气注入气溶胶的过程。估计这种形式的 SGE 是降低全球平均温度的最便宜，最快的方法 （ Keith 等人。2010).SGE 在学术界受到越来越多的关注 (Aldy 等人。2021)，政策辩论 (Keith 2021 ； Bierma 等人。2022 年 ） 和政府间气候变化专门委员会 （ IPCC 2022 ） 的最新报告。SGE 技术有可能减少由于大气中温室气体排放的积累而导致的气候变化的一些有害影响。这些技术也带来了艰巨的挑战。平流层气溶胶散射估计是廉价的; 足以让一个富裕的国家可以单方面部署 SGE 计划 (巴雷特 2008) 。这意味着单个参与者有可能确定全球平均温度。Wager 和 Weitzma （ 2012 ） 引入了 “免费驱动程序 ” 一词来描述这种可能性。“免费 ” 部分夸大了技术的廉价程度，而“ 驾驶员 ” 则抓住了这样的想法，即单个演员可以驱动全球温度。由于各国可能对理想温度有不同的偏好，因此过多或过少的 SGE 可能会付出高昂的代价。因此，根据部署水平的不同，SGE 通常被认为是 “好坏 ” （ GoB ） （ Weitzma 2015; Abatayo 等人。2020 年 ； 瓦格纳 2021 年 ） 。SGE 的另一个潜在挑战是，它可能会影响减轻温室气体排放的激励措施 (Reyolds 2019) 。在某种程度上，减排和 SGE 是政策替代品，因为这两项活动都可以减少气候变化的破坏性影响。但是，SGE 的影响是暂时的，如果部署停止，则会很快消失。此外，SGE 不能。 2完全抵消温室气体积聚造成的损害。例如，SGE 不会解决 （ 并且可能加剧 ） 与温室气体相关的海洋酸化问题 （ Williamso 和 Trley 2012 ） 。由于 SGE 是一项新兴技术，它也可能带来昂贵和意想不到的副作用。鉴于这些技术的有效性存在不确定性，最突出的问题是，SGE 的可用性可能会降低各国减轻温室气体排放的动力，从而导致温室气体存量增加。这种担忧通常被称为 “道德风险 ”，但更准确地定义为“ 挤出 ” 缓解的激励措施 (Wager 2021，第118).我们的总体目标是更好地了解 SGE 技术的可用性如何影响各国减少温室气体排放的激励措施以及国际气候变化协议的整体有效性。我们开发的模型从关于全球温室气体排放协议的博弈论文献中熟悉的功能形式开始 （ 例如Procedre， Barrett 1994 ； Fis 和 McGity 2019)，我们将 SGE 的可用性添加到决策空间。模型中 SGE 的表征遵循了当前文献中关于技术将如何影响个人和集体福利的理解。最重要的是，任何国家部署 SGE 都会影响所有国家的温度，并且假定各国对其理想的 SGE 水平具有不同的偏好 （ 例如Procedre， Rice 等人。2013 ； Weitzma 2015 ； Heye 等人。2019) 。其他研究已经开发了博弈论模型来分析 SGE 背景下国家之间的战略互动。本文献的一个分支探讨了在不包括缓解决策的情况下部署 SGE 的决策，因此这些研究无法探索两种类型的投资之间的相互作用。Rice 等人。(2013) 引入了一个模型，在该模型中可以部署 SGE 来减少即将到来的气候变化造成的损害。各国对 SGE （ 这是 GoB ） 的偏好水平具有异质性和外在确定，他们探索设定 SGE 水平以最大化成员联合收益的联盟的有效性。联盟可以故意排除其他人加入，只有联盟成员才能确定 SGE 的部署方式。他们发现大型联盟可以在这种环境中维持，但是他们的方法通过假设非成员无法部署 SGE 来避免自由驱动问题和相关的治理挑战。Weitzma （ 2015 ） 还探索了一种模型，在该模型中，SGE 被部署以最大程度地减少气候损害，并且各国已经外生确定了首选水平。Weitzma 表示，拥有最高首选水平 （ 或最低首选温度 ） 的国家将充当设定全球温度的自由驾驶员。他的模型考虑了投票架构，在某些条件下，可以导致 SGE 的有效部署。Abatayo 等人。（ 2020 ） 使用一个简单的模型和一组实验来测试自由驱动假设，在这些实验中，像 Weitzma （ 2015 ） 这样的国家已经外生确定了 SGE 的首选水平。Abatayo 等人。找到支持自由驱动假设的证据，并发现 SGE 和反 SGE 投资的低效率。Heye 等人。(2019) 也模拟了一个具有异质性的世界。 3SGE 的首选项和基本的免费驱动程序问题。它们表明，当各国有机会投资于反 SGE （ 以抵消那些偏好较高的国家的 SGE 部署 ） 时，可以激励国家集团合作寻求更有效的解决方案。重要的是要重申，所有这些研究 (Rice 等人。2013 ； Weitzma 2015 ； Heye 等人。2019 年 ； Abatayo 等人。2020 年) 专注于 SGE 决策，而不考虑减排机会。文献的另一个分支直接探讨了减排与 SGE 部署之间的联系。Moreo - Crz （ 2015 ） 提出了一个有缓解和 SGE 决策的两国模型，并且这两种投资都是不完善的政策替代品。它们还从 SGE 部署的意外后果中引入了昂贵的副作用。SGE 和缓解都被建模为全球公共产品，而在偏好水平上没有异质性 (i 。Procedres.， SGE 未建模为 GoB)，但各国可能因其遭受的潜在损害而有所不同。他们表明，SGE 的可用性可以导致总体减排水平降低 （ 挤出 ） 或增加 （ 拥挤 ），这取决于这些国家在遭受的损害方面有多相似。Cherry 等人。(2022) 使用缓解和 SGE 决策的实验室实验探索道德风险猜想。平均而言，他们发现 SGE 的威胁增加了缓解努力 (i 。Procedres.， 挤进去) 。请注意，Morea - Crz (2015) 和 Cherry 等人。(2022) 不探索管理缓解或 SGE 决策的协议。Millard - Ball （ 2012 ） 也许是与我们最接近的总体研究问题的研究。他们在单边 SGE 部署的威胁下开发了一个全球缓解模型，并用它来探索管理缓解的 IEA 的稳定性和有效性。像 Moreo - Crz (2015) 一样，减排和 SGE 被建模为不完美的政策替代品。Millard - Ball （ 2012 ） 对 SGE 进行建模的方法与其他研究有很大不同，在解释其结果时，他们的建模选择具有重要意义。首先，他们对具有相同偏好的同质国家进行建模 （ i 。Procedres.， SGE 不是 GoB ）