【摘 要】
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气候变化对基础设施部门产生重大影响。其中,污水处理部门是重要的环境基础设施,对缓解水资源短缺起到关键作用。同时,该部门也是重要的用能单位和较大的温室气体排放源。但由于污水处理对温度变化比较敏感,气候变化可能导致污水处理厂处理效率下降、能耗上升,进而还可能引发温室气体排放量上升。因此,研究气候变化对污水处理部门的影响以及这些影响对气候的反馈非常重要。本研究评估气候变化对污水处理能耗的影响,以及这些影
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气候变化对基础设施部门产生重大影响。其中,污水处理部门是重要的环境基础设施,对缓解水资源短缺起到关键作用。同时,该部门也是重要的用能单位和较大的温室气体排放源。但由于污水处理对温度变化比较敏感,气候变化可能导致污水处理厂处理效率下降、能耗上升,进而还可能引发温室气体排放量上升。因此,研究气候变化对污水处理部门的影响以及这些影响对气候的反馈非常重要。本研究评估气候变化对污水处理能耗的影响,以及这些影响通过温室气体排放形成的气候反馈。由于气候条件存在巨大的地区差异,基础设施在当地气候环境的长期作用下,会形成具有地区差异的运行策略。本研究也探讨了污水处理厂对气候变化响应关系的区域差异。本文基于2006-2015年共6,998座中国城镇污水处理厂微观统计面板数据,以及2006-2015年共699座气象站点每日观测面板数据,构建年均气温、短期气温波动、极端高温天数和极端低温天数等四个维度的气候变量,采用固定效应计量模型,构建污水处理厂对气候变化的响应关系。在此基础上,结合21个全球气候模型（Global Climate Models,GCMs）在RCP4.5和RCP8.5气候情景下,2006-2100年的气候预测数据,预测未来气候变化为污水处理能耗的影响幅度。并结合能源的碳排放强度,计算用电量变化引发的温室气体排放量。最后从气候适应策略的优先级和气候减缓措施的重要性两方面提出政策建议。研究结果表明,年均气温和短期气温波动对污水处理厂用电量表现出显著影响,影响存在区域差异。低温区（例如东北、内蒙、西藏等地）年均气温每升高1℃,污水处理用电量上涨11.40%;高温区（例如广东、广西、重庆等地）年均气温每升高1℃,污水处理用电量上涨19.10%;而中温区（例如江浙沪、山东、湖南等地）年均气温在统计上未表现出对污水处理厂用电量的显著影响。短期气温波动方面,中高温和高温区,短期气温波动每增加1%,两气候区的污水处理厂用电量分别上涨0.88%和0.97%。未来气候变化将导致中国污水处理部门的用电量大幅上涨,相比于RCP4.5,RCP8.5情景下的用电量增长幅度和不确定性更大。在RCP4.5和RCP8.5情景下,全国近地面年均气温每升高1℃,污水处理部门的全年用电量将分别增长7.68%和9.34%。与2006年相比,在RCP8.5情景下,全国污水处理部门年度用电量将在2050s增长16.69%（5.66-33.41%）,在2090s增长44.01%（18.61-83.50%）;在RCP4.5情景下,全国污水处理部门年度电力消耗量将在2050s增长11.15%（2.57%-26.92%）,在2090s增长15.74%（5.24%-31.09%）。气候变化对污水处理能耗的影响存在显著的空间差异。我国南部和西南部面临最大幅度用电量上涨,北部次之,中部总体受影响程度较低。在RCP8.5气候情景下,到2090s,南部和西南部的污水处理厂（集中在高温区）用电量平均增长144.00%（81.48%-190.77%）;北部的污水处理厂（集中在低温区）用电量平均增长83.54%（69.45%-96.04%）;中部以南的污水处理厂（集中在中高温区）用电量平均增长3.29%（-4.41%-7.75%）;中部以北的污水处理厂（集中在中低温区）总体上不受气候变化影响。在RCP8.5和RCP4.5气候情景下,能源结构的发电碳强度分别为0.77 kg CO2当量/k Wh和0.65kg CO2当量/k Wh。RCP8.5情景下的用电量增大,将导致2090s的温室气体排放量比2006年增长3.31Mt CO2当量/年（1.36-5.88Mt CO2当量/年）;RCP4.5情景下的用电量增大,将导致2090s的温室气体排放量比2006年增长0.91Mt CO2当量/年（0.22-1.88Mt CO2当量/年）。RCP8.5情景下,温室气体排放增长量为RCP4.5情景下的3.62倍,相较于两个情景之间2.80倍的能源差距,意味着两个情景之间的潜在损害差异被扩大了。本文给出如下政策建议:（1）根据污水处理厂气候变化影响的地区差异确定开展适应措施的优先级。优先针对我国北部和南部地区设计相应的气候适应措施,增强这些地区污水处理厂对气候变化的适应能力,降低未来气候变化造成的损失。（2）积极开展广泛的气候变化减缓措施,争取实现更低浓度的气候路径。气候变化减缓带来的收益十分可观,但同时也需考虑更严格的减排措施面临的更大边际减排成本。
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