当国会就如何削减导致气候变暖的排放进行辩论时，从欧洲碳市场中汲取的见解可以提供帮助。（由于这个问题的时效性，《大众科学》的编辑决定在12月刊发表之前在线发布这篇文章。）
人类很可能在本世纪将地球气候变暖到令人担忧的程度。尽管化石燃料燃烧是导致大气中改变气候的二氧化碳（CO2）积累的主要原因，但有效的解决方案不仅需要设计更清洁的能源。同样重要的是建立机构和策略——特别是市场、商业法规和政府政策——为经济体提供激励措施，以应用减少二氧化碳和其他温室气体排放的创新技术和实践。
挑战是巨大的。传统的化石燃料能源如此丰富且廉价，以至于在没有强有力的政策支持的情况下，气候友好的替代品几乎没有被接受的希望。同时，近二十年来，关于限制全球排放的具有约束力的条约的谈判一直举步维艰。但是，欧洲和其他对气候变化问题最关注的地区的政策制定者已经实施了重要的举措来限制二氧化碳的排放。从这些努力中汲取的教训可以帮助各国政府和世界机构制定更有效的策略来保护地球的气候。美国在历史上产生的二氧化碳排放量比其他任何国家都多，但在控制排放方面做得相对较少。通过研究欧洲最近的经验，美国的政策制定者尤其可以学到很多关于创建可行的碳减排市场的方法。基于这些见解，我们对美国应如何构建有效的国家气候政策提出了一些具体建议。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
全球性方法 直到最近，几乎所有关于建立机构以保护地球气候的政策辩论都集中在全球层面。分析师、活动家和政治家认为，成功的气候政策取决于签署具有约束力的国际条约，因为导致气候变化的行为在全球范围内发生。需要这种方法是因为传统的观点认为，如果各国政府仅仅是单独行动，而没有全球协调，那么各行业将简单地迁往监管较为宽松的地区。
这种全球主义理论是1992年联合国气候变化框架公约谈判的基础，该公约呼吁所有国家本着诚意解决气候问题，并设立了一个新的组织来监督其实施。该条约引发了旨在达成更严厉协议的谈判，最终达成了1997年的《京都议定书》。根据《京都议定书》，包括美国、欧盟、日本和俄罗斯在内的工业化国家原则上同意承担各自量身定制的义务，如果实施，这些义务将使工业排放量平均比1990年水平减少约百分之五。但是，发展中国家将经济增长放在更高的优先级，拒绝接受对其排放量的限制。他们认为，温室气体污染的责任完全落在工业化世界身上。
清洁发展机制 由于没有任何切实可行的方法来迫使发展中国家控制其排放量，《京都议定书》的签署国达成了一项被称为清洁发展机制的妥协方案。根据该计划，投资者可以从发展中国家减少排放的项目中获得积分，即使东道国对其这些气体的排放量没有受到任何具有约束力的限制。例如，一家在本土面临严格（因而成本高昂）排放限制的英国公司可能会投资在中国建造风力涡轮机。然后，该公司将获得“基线”排放量与风力发电场排放的近零排放量之间的差额的积分。如果中国燃烧煤炭来发电，就会产生“基线”排放。中国将获得外国投资和能源基础设施，而英国公司可以以更低的成本履行其环境义务，因为在海外获得的积分通常比在本土减少排放的成本更低。
清洁发展机制信用的市场规模此后爆炸式增长，约占世界温室气体排放量的三分之一，年价值约为44亿美元。
使协议有效 尽管《京都议定书》的进程迅速达成了一项书面协议，但对全球变暖的实际影响却很小。工业化国家（义务最严格的国家）以不均衡的方式实施了限制。关键国家——特别是美国，还有澳大利亚和加拿大——无视《京都议定书》的规定，因为它们发现这些规定成本太高或在政治上不方便。例如，美国经济在1990年代后期快速增长，这提高了其排放量，使得实现《京都议定书》的目标更加困难[见图1]。
历史表明，广泛的国际条约通常无法找到解决难题的办法。这是因为这些条约通常反映了它们最不积极的成员的利益，并且通常通过软弱的承诺来编纂，为不愿遵守协议的政府提供容易的逃避条款。对不情愿的政府施加更严格的约束很少奏效，因为不情愿的国家可以像大多数发展中国家和美国在《京都议定书》进程中所做的那样保持冷淡。（相比之下，保护地球臭氧层的成功努力是在美国领导下创造的。它们还依赖于一个特殊的融资计划，以支付不愿接受减排的发展中国家实施大幅减排的成本，这对于解决气候变化问题至关重要，但由于其价格标签要高得多，因此更难实施。）
在一些国际合作领域，例如促进货物和服务贸易自由化，这条令人沮丧的规则并未站住脚，因为各国政府已量身定制协议，以便为所有主要参与者带来切实利益，并在过去几十年中继续合作。这些例子为创建更有效的减缓气候变化措施提供了一些指导。例如，世界贸易组织（WTO）最初是各国之间一系列旨在扩大贸易的实际承诺的集合。随着经验和对该系统的信心增强，这些国家邀请其他国家加入。他们一起建立了更强大的监测和执法结构以及更完善的协议，这反过来又使坚持每个成员遵守所有承诺（甚至那些被证明有问题的承诺）变得更加容易。世贸组织的记录绝非完美，但其过程的相对成功令人鼓舞。经过50年的持续制度建设，它如今在大多数国家之间执行有关复杂且具有分裂性的经济问题的具有约束力的义务。事实上，世贸组织名称中的“组织”一词直到1990年代才出现，当时距离各国政府谈判第一项贸易协议已经过去了四十年。早在1940年代，这些国家就曾试图建立一个强大的全球贸易组织，但它们的努力失败了，原因与今天的《京都议定书》进程非常相似——当强大的国家发现不方便时，要求的潜在协议就崩溃了，使得新生的机构无力强制执行。
评估气候政策 各国政府建立世贸组织的扩展的、循序渐进的过程在气候变化领域才刚刚开始。有效的政策正在从最致力于监管排放的一批核心国家的努力中产生。尽管几乎所有这些国家都加入了《京都议定书》，但每个国家都制定了不同的控制温室气体排放的策略，这与大多数分析师所倡导的综合、全球方法形成了鲜明对比。多种计划并没有使许多国际政治学者感到惊讶，因为它反映了一个事实，即各国政府在管理排放的最佳方式方面存在着深刻的不确定性，而且它们的实力和风格也大相径庭。同样不足为奇的是，大多数气候政策都是嫁接到现有的监管机构上的。例如，日本通过依靠其协调关键部门（特别是经济产业省）的传统程序来制定政策目标。与此同时，挪威采取了不同的道路，对其大型石油和天然气行业征收碳税，考虑到挪威政府拥有该国大部分石油业务，这是一个相对简单的任务。
欧盟内部为限制温室气体排放所做的努力是关键，因为美国的退出使欧盟成为继一项全面的监管计划之后最大的政治实体。当然，欧盟对其计划进行了调整，以适应其现有的监管能力。对于占其总排放量55％的建筑物、交通运输和其他难以监测的分散部门，欧盟及其成员国已经扩展了一系列现有的政策。这些规则包括，例如，与汽车制造商谈判达成的自愿（即将具有约束力）的汽车燃油经济性目标。到明年，在欧洲销售的新车，汽油动力汽车的平均行驶里程至少达到每加仑41英里，柴油汽车的平均行驶里程至少达到每加仑44英里。（相比之下，美国的汽车目前只需要在2010年达到每加仑27.5英里，而卡车和运动型多功能汽车的每加仑行驶里程甚至更少。由于标准中的各种漏洞，美国实际的平均行驶里程甚至更低。）
剩下的欧盟排放源——定义为“工业排放”的生产者，包括发电厂——更少更大，因此更容易控制。对于这些商业部门，欧盟监管机构设计了一个排放交易计划——也称为总量管制和交易系统——该计划以1990年代美国成功的酸雨减排计划为模型。根据此安排，每个欧盟政府都会向其工业工厂分配排放信用额度，每个信用额度代表每年一吨二氧化碳气体。然后，公司单独决定是减少排放（这将释放出额外的许可证以供出售）还是在公开市场上从其他人那里购买许可证更便宜。如果减排成本高昂，则对许可证的需求将会增加，其价格也会上涨。或者，如果出现降低二氧化碳排放的低成本技术，或者经济增长放缓削弱了排放二氧化碳的行业，则价格会下降。通过限制许可证的总数，欧盟监管机构可以固定污染水平，而市场可以设定价格。
启动困难 在欧盟碳市场的短暂历史中，出现了一些初期问题。各国在分发可交易的资产（任何市场的关键起点）时遇到了困难。各国政府制定的许多分配计划都来得太晚，而且不完整。在某些情况下，这些计划充满了政治上的操纵，旨在使受青睐的公司或商业部门受益。一些政府还在市场上注入来自清洁发展机制的廉价信用额度，这降低了价格，因此使工业界更容易遵守限制。
欧盟在确保交易员获得关于碳信用额度供需的准确信息方面也遇到了麻烦。在排放交易计划的试行期（始于2005年，将于今年晚些时候结束）期间，市场混乱导致价格从每吨二氧化碳近40美元波动到今天的约1美元。价值的损失发生在人们清楚地意识到政府大量向市场超额供应许可证时，这就像管理不善的中央银行通过印发过多的货币导致通货膨胀一样。布鲁塞尔收紧了下一个交易期（2008年至2012年）的螺丝，这使得这些许可证的价格上涨到每个约25美元。
最具争议的是向工业界分配许可证。例如，德国政府热衷于保护其煤炭工业。它向燃煤电厂免费授予信用额度，这些电厂的所有者随后向客户收取他们从未支付过的碳“成本”。欧洲的大部分电力市场都不具有竞争力，这使得公用事业公司能够找到这种方法来为自己保留这些额外收入。类似的渎职行为也发生在其他国家，包括荷兰、西班牙和英国。原则上，欧盟会审查各国政府的信用额度分配，以确保受青睐的公司不会获得不公平的补贴。然而，在实践中，成员国掌握着大部分政治牌，并且毫不犹豫地按照他们认为合适的方式打出这些牌。
凭空产生的资产 碳市场的建立，就像任何涉及授予新的产权的市场一样，取决于政治选择。一些经济学家正确地认为，更好的方法是简单地对二氧化碳排放者征税，从而避免政治上敏感且容易腐败的分配有价值的产权的过程，同时使合规成本透明化。然而，这种税收方法遭到了许多环保主义者和大多数现有产业的批评。环保主义者抱怨说，税收制度（按设计）使得难以预测实际的排放减少量。但实际上，监管机构可以根据需要调整税收。更令人费解的是来自产业界的反对。理论上，税收的主要好处来自于排放成本的确定性，这使得规划发电厂和其他大型长期基础设施项目的投资变得容易得多。
尽管投资逻辑倾向于税收，但相关的产业通常会争取交易市场而不是税收。他们这样做是因为他们知道政客倾向于将排放信用额度免费赠送给现有的排放者，这构成了巨大的意外之财，使政治组织良好的机构受益。过去，一些交易系统拍卖了部分许可证，但“大型碳企业”——包括煤矿公司和燃煤电厂的所有者——正在组织起来抵制这种尝试。在欧盟体系中，法律禁止政府拍卖超过十分之一的碳许可证。与此同时，美国立法者准备接受类似的限制。在2006年夏季美国参议院讨论潜在排放交易系统设计的听证会上，几家美国公用事业公司敦促，如果使用拍卖，应将其限制在总许可证的5%至15%之间。
在政府向私人实体授予产权的其他情况下——例如，新所谓的第三代手机的许可证——管理者并没有遇到如此严重的政治反对拍卖，因为产业界尚未开发公共资产。但是，污染市场不同于其他交易商品，如玉米和铜，它们是法律上的命令；也就是说，它们被指定为有价值的资产，而之前并不存在。这种情况与19世纪的情况类似，当时美国骑兵和《宅地法》的监督者正式将之前无人认领的大片土地授予美国西部的定居者。当涉及到为已经持有的资产分配产权时，政治上的利益输送是通常的规则。
其中一些利益输送在政治上是权宜之计，因为它们有助于启动一个市场，否则，根深蒂固的利益集团——例如煤炭游说集团——会阻止进展。但是，如果所有的信用额度都被赠送出去，根深蒂固的利益集团就会变得更加危险。欧盟系统设想可能每五年重新分配一次许可证，这将在每一轮中提供新的利益输送，使其更难以驱逐那些产生大部分排放的产业。
目前尚不清楚欧盟的交易系统是否会减少足够的排放量，以使欧洲能够遵守其在《京都议定书》下的承诺。许多欧盟国家，特别是南部那些监管机构薄弱、履行《京都议定书》条款的政治意愿较弱的国家，都没有按计划实现其目标。现在，欧盟增加了12个新的、不那么富裕的成员（如保加利亚和罗马尼亚），情况会如何也不清楚。它们中很少有国家具备管理排放交易系统的能力。这些国家中的一些现在甚至在法庭上挑战排放交易计划，因为他们声称该计划的要求对经济增长构成拖累。我们的感觉是，最坚定的政府将努力确保欧盟整体上遵守其《京都议定书》承诺，特别是通过从清洁发展机制以及允许各国在俄罗斯和其他“转型”国家获得信用额度的类似系统中购买海外排放信用额度。正如国际环境法中的惯例一样，加入《京都议定书》的所有国家都可能在纸面上遵守，即使形式上的遵守实际上对解决根本问题没有多大作用。
全球市场增长 欧盟的经验表明，交易系统与所有市场一样，并非自发产生。经济史学家已经确定，市场需要强大的基础机构来分配产权、监督行为和强制合规。欧盟长期以来一直在追踪同一工业来源排放的其他污染物。同样，欧洲行政法院在有效执法方面有着悠久的历史。如果没有这些机构，欧洲的排放信用额度将一文不值——正如坏钱会把好钱赶出流通一样，经济学家经常观察到这一点。然而，即使是欧盟也发现，创建一个有效的污染控制市场所需的强大监管机构是困难的。欧洲货币联盟（欧元货币的母体组织）在法国和德国等主要国家通过运行巨额预算赤字和积累大量债务来贬值共同货币时，也面临着类似的挑战。尽管监管机构比促进欧洲碳排放总量控制与交易系统的监管机构更强大，但事实证明，当承诺变得不方便时，欧洲货币联盟在约束其强大的成员方面相对无效。
机构和地方利益的核心作用解释了为什么现实世界中发展出许多不同的碳交易系统[见图2]。从这些不同的市场中，最终可能会出现一个全球交易系统。但是，演变过程将从下往上发生，而不是通过《京都议定书》等国际条约授权从上往下发生。由于各国的国情差异很大，这种演变可能需要几十年才能展开。整合不同的国家碳市场类似于创建共同货币——这项任务需要密切合作和目标一致。欧盟花了四十年才创建了欧元；世界可能需要更长的时间才能发明一种在世界各地具有法律效力且价值相等的单一碳信用额度。
就目前而言，欧洲排放交易系统已成为一个新兴的全球市场的核心，因为它具有最强大的机构和最大的信用额度交易量。然而，在未来几年，美国公众可能会越来越意识到温室气体排放对我们气候造成的危险，国会将寻求政治妥协来阻止这种威胁。如果美国为此建立一个联邦交易系统，美国的排放交易规模可能会取代欧盟在新兴全球碳市场中的主导地位。
美国市场将如何发展将受到两个因素的制约。一个问题出现的原因是，东北部和西部的几个州对联邦政府的不作为感到厌倦，正在着手建立自己的碳交易系统[见图3]。我们怀疑一旦联邦计划到位，这些州系统将能够完好无损地幸存下来，尤其因为发电（产生大量的二氧化碳）在全国大部分地区是可以互换的，而不是很容易适应州对州的方法。尽管如此，一些州可能会保留更严格的规则，这可能会导致交易系统形成一个拼凑的局面。另一个复杂之处在于，碳排放和投资不仅受到明确的碳法规和价格的影响，还受到各种其他政策指令的影响。例如，25个州和哥伦比亚特区已经采用了可再生能源标准，这些标准部分基于减少二氧化碳排放的目标。忧思科学家联盟的分析师说，到2020年，这些现有的可再生能源组合标准将每年减少1.08亿吨的二氧化碳排放量。仅从碳减排的角度来看，可再生能源组合标准是减少碳排放的一种代价高昂的方式，因为它们将投资集中在少数几种发电技术上。一些专家明智地主张采用更智能的“碳组合标准”，这将奖励更广泛的低碳技术，例如先进的燃煤电厂。
争取不情愿者 尽管存在各种缺点，但自下而上涌现的排放交易系统在保护气候的努力中发挥着关键作用。它们通过价格上涨和有价值的碳信用额度的授予发出信号，表明工业经济必须摆脱对碳的依赖。
与此同时，所谓的 新兴国家（如中国和印度）对扩大排放交易系统构成了最严峻的障碍。这些国家之所以重要，是因为它们的二氧化碳排放量正以大约是工业化世界三倍的速度增长。新兴国家的总产出将在未来十年内超过工业化西方国家；中国已经是世界上最大的单一排放国。新兴国家之所以重要，还因为它们的经济通常依赖于过时的技术，如果应用较新的排放控制措施，至少在理论上可以节省资金。当然，问题在于这些国家拒绝接受对其碳排放的限制。
试图说服欠发达国家加入一个全面的国际排放交易体系是不明智的。这些国家既担心经济上的制约，又不确定未来的排放水平和遏制排放的成本，它们很可能会要求有充足的增长空间。虽然这种策略的出发点是好的，但同意这种策略就等于给它们宽松的排放上限，这就像印制过多的钞票一样。这将削弱其他地方控制排放的努力，因为过剩的许可证会涌入市场。《京都议定书》的管理者为了说服俄罗斯和乌克兰加入，就与它们达成了这样的协议；这两个国家都拒绝加入，除非给予它们大量的免费许可证。结果，欧盟不得不设置特殊的壁垒，以防止过多的纸面信用额度损害欧洲市场内实际的减排量。
与其试图将新兴经济体中的所有排放货币化，清洁发展机制在理论上提供了一个更好的折衷方案，因为它承诺将交易限制在发展中国家实际减排的领域。而且，由于欧盟是排放信用额度最大的市场，清洁发展机制的价格已经与那里的价格趋同。
玩弄系统 然而，在现实中，支撑清洁发展机制的概念也有其阴暗面。投资者发现很难确定许多项目的基准排放值——即与新项目排放量进行比较的“一切照旧”情景。因此，他们转而关注安装边缘的“末端管道”技术的项目，而不是能源系统的更根本性变革。大约三分之一的清洁发展机制信用额度来自旨在控制一种工业气体三氟甲烷（HFC-23）的项目，HFC-23 是一种工业过程的副产品，其温室效应是二氧化碳的 12,000 倍。
所有人都同意必须停止 HFC-23 的排放；争论的焦点是如何最好地做到这一点。发达世界的所有工厂都自愿安装了廉价的设备来去除这种化学物质，并且领先的公司已经与所有来者分享了这项技术。但是，发展中国家的制造商发现，推迟安装可以让他们抬高基准值。通过这样做，他们可以获得丰厚的清洁发展机制信用额度，其价格设定在较高的欧洲水平——这些价格与 HFC-23 升级的实际成本无关。结果，据我们在斯坦福大学的同事、律师迈克尔·瓦拉称，这些行业到 2012 年为止获得了高达 127 亿美元的收益，而只需要 1.36 亿美元就可以支付 HFC-23 去除技术的费用。
处理 HFC-23 和其他工业气体的一个更好的方法是直接支付必要的设备费用。成功的《蒙特利尔议定书》就采用了这种方法来保护臭氧层。欧盟进一步加剧了清洁发展机制的灾难，因为它兑现了该机制规则下批准的任何信用额度，这些规则是通过《京都议定书》下的一个繁琐的委员会程序制定的。由于 HFC-23 项目产生了大量容易核实的信用额度，欧洲各国政府争先恐后地购买这些信用额度，即使他们知道这些信用额度所代表的减排量是可疑的。与此同时，这种做法已经盖过了更有效、设计和监测更复杂的项目。随着美国发展自己的碳市场，它应该制定自己更严格的规则，以管理参与者是否可以从清洁发展机制的许可证和其他此类“抵消”计划中获得信用额度。
更好的方法
仅靠改进的清洁发展机制不足以鼓励发展中国家参与，而推动这些国家限制其排放量会适得其反。更好的方法是关注这些国家现有利益与减排目标一致的领域。例如，出于对能源安全的担忧，中国已采取行动提高能源效率，到 2020 年，这项努力每年可减少约 3 亿吨的碳排放量。同时，我们的研究项目计算表明，印度扩大民用核电项目的举措可使碳排放量每年减少多达 1.5 亿吨。相比之下，欧盟为实现《京都议定书》目标所做的全部努力每年仅减少约 2 亿吨的排放量，而最大的 100 个清洁发展机制项目每年总共仅减少 1 亿吨的排放量。最终，这些国家必须投资明确减少碳排放。然而，在此之前，仍然存在大量未开发的潜力，可以推行其他符合它们利益同时也减少碳排放的项目。
当然，并非所有政策都会自动帮助改善情况。中国正在投资生产煤制油的新技术，这是一种碳密集型制造液体燃料的方式。随着越来越多的国家寻求能源安全，需要做出特别努力来开发相关技术，使其能够在不损害地球气候的情况下实现这些目标。
即使采取行动的政治压力越来越大，能源市场的最新发展在某些方面使得驯服碳排放变得更加困难。例如，石油价格上涨鼓励了更高的能源效率，从而减少了碳排放量。但是，石油价格上涨也推高了天然气的价格。随着天然气价格变得昂贵，世界各地的公用事业公司都选择建造燃煤电厂，而不是燃气电厂。在能够安全地捕获和储存在地下的先进燃煤燃烧技术得到广泛应用之前，转向煤炭对气候变化来说是一个坏消息，因为燃煤电厂每千瓦时的二氧化碳排放量通常是燃气电厂的两倍左右。
四步计划 鉴于气候挑战的规模和拖延的后果，需要采取四个步骤来动员更有效的战略。
首先，美国应制定强制性税收政策来控制温室气体的排放。政治因素很可能会倾向于碳排放总量管制与交易系统，但我们出于以下几个原因支持征税。税收提供了清晰、长期的价格信号，使公司更容易做出明智的投资以减少碳排放，而碳排放总量管制与交易系统的价格波动会阻碍明智的规划。税收系统也更透明。虽然并非没有漏洞和其他扭曲，但它们为政治偏袒和腐败提供的机会更少。而且，由于税收不依赖于产权，因此在需要时更容易调整。
令人失望的是，看到许多美国政策制定者如此迅速地接受了碳排放总量管制与交易方法，而没有就税收的使用进行适当的辩论。如果国会更喜欢碳排放总量管制与交易系统，一个明智的折衷方案是创建一个“安全阀”，为价格设置上限，以便行业对合规成本有一定的确定性。这个价格，实际上将交易计划转化为税收，必须足够高，才能发出可信的信号，即排放者必须投资于降低碳排放的技术和实践。而且，在任何碳排放总量管制与交易系统下，至关重要的是所有信用额度都必须通过拍卖获得。从政治上讲，将一小部分信用额度交给关键利益集团可能是必要的。但是我们星球的大气是一种公共资源，绝不能赠予用户。每当这个原则被忽视时，污染市场就会变得政治化，公司会把注意力集中在玩弄许可证分配过程上。
其次，发达国家必须制定更明智的战略来吸引新兴市场。清洁发展机制信用额度的购买者（尤其是欧盟和日本）需要游说该机制的执行委员会进行全面改革。如果他们还限制其国内市场接受来自清洁发展机制的、具有明确基准和真正减排的信用额度，那么他们的游说将更加有效。随着美国计划制定气候政策，它应该制定自己更严格的规则来管理此类信用额度。
认真地吸引发展中国家将需要根据每个国家的情况量身定制的复杂的政策改革方案。大多数需要的政策将在各国国内制定，但一些国际合作努力也是必不可少的，例如分享技术或为转向碳密集度较低的燃料提供资金的新计划。十几个左右的最大的排放国应在《京都议定书》框架之外召开一个论坛，以制定必要的战略。一旦开始，这个过程的成功也将使更广泛的《京都议定书》进程活跃起来。
第三，各国政府必须承认，真正控制排放量需要将基于市场的气候政策（如碳税和更明智的交易计划）与支持间接但有效且经济的减排和采用新技术的措施结合起来。例如，鼓励更有效地利用能源不仅需要提高能源价格，还需要制定设备标准和强制措施，因为许多能源用户（尤其是住宅用户）仅对价格信号的反应不够灵敏。
最后，各国政府必须采取积极的战略来发明和应用新技术。制定此类计划必须直面我们所说的“价格悖论”。根据电力研究所的一项研究，如果将当今欧洲的碳价格应用于美国，大多数公用事业公司不会自动安装新的发电技术。在美国的大部分地区，传统的燃煤电厂仍然比核电、风电场或天然气轮机更便宜。将碳价格提高到每吨二氧化碳 40 美元甚至更高可能会鼓励更多地采用新技术，但这种选择在政治上似乎不太可能。最终，认为单靠价格就能解决气候问题的观点根植于一个虚构的故事，即大型和长期的能源基础设施投资者坐在栅栏上，等待更高的碳价格来影响他们的决策。事实上，许多因素阻碍了新型低碳政策的实施。
能源研发投资 值得清醒地注意的是，真正解决碳问题的方案需要大规模部署新的、碳排放极低甚至零排放的能源系统，同时这些系统在价格上还要与当前的方法具有合理的竞争力 [参见 Robert H. Socolow 和 Stephen W. Pacala 的文章《控制碳排放的计划》，《大众科学》，2006 年 9 月]。将这些新技术投入使用需要的不仅仅是价格信号，因为没有公司会独自投资于必要的、投机性和高成本的研发概念。为了解决这个困境，联邦政府必须资助公司、大学和联邦实验室的必要研究和工程项目。从历史上看，这种由公共部门主导的投资为社会带来了巨大但难以量化的回报。其他有用的计划包括研究税收抵免和减少因不确定和不断变化的法规带来的风险的特殊机制。
不幸的是，目前美国政府对能源研究的投资滞后。联邦政府对能源研发的支持在 20 世纪 80 年代初达到顶峰，约为每年 80 亿美元（以 2002 年美元计）。此后，这一数字急剧下降，并稳定在每年 30 亿至 40 亿美元左右——仅占美国公共研发总 funding 约 1000 亿美元的很小一部分。对能源研究的公共支持现在正在缓慢增加，但这一努力仍不足以应对气候挑战。私人能源研发支持也在略微增加——硅谷对新兴“清洁技术”公司的投资就是证明。然而，投资者往往专注于那些接近商业应用和潜在利润的技术。过去，联邦研发税收抵免鼓励公司在新技术上投入更多资金，但国会未能更新必要的立法。
为了有效解决气候问题，需要在上述所有四个方面取得进展。《京都议定书》的后续协议需要更加灵活，以适应每个国家在制定各自方法时不可避免地出现的差异，同时为各国实施真正能大幅减少温室气体排放的政策创造强大的激励措施。尽管我们需要在科学和工程方面做得正确，但全球气候变化领域最大的危险在于构建能够胜任这项工作的人类制度的艰难任务。
更多探索 能源与可持续发展项目，气候变化研究平台：pesd.stanford.edu/climate/
协议架构：后京都世界如何应对全球气候变化。Joseph E. Aldy 和 Robert N. Stavins（编辑）。剑桥大学出版社，2007 年。
全球碳市场在运作吗？Michael Wara。《自然》，第 445 卷，第 595-596 页；2007 年 2 月 8 日。
加利福尼亚州碳排放总量管制与交易系统的设计。加利福尼亚空气资源委员会市场咨询委员会，2007 年 5 月 23 日。http://www.climatechange.ca.gov/policies/market_advisory.html
促进低碳电力生产。Jay Apt、David W. Keith 和 M. Granger Morgan，《科学与技术问题》，2007 年春季：www.issues.org/23.3/apt.html
插图
图 1：化石燃料二氧化碳排放量与京都挑战 化石燃料的二氧化碳排放量随着时间的推移而增加，但各地区和情况下的增长率各不相同。这些模式有助于解释为什么美国退出了京都条约，而欧盟和日本仍致力于履行其条约义务。美国在过去几十年里经历了快速的经济增长和化石燃料消费的增加，导致二氧化碳排放量相应大幅增加。对于欧盟和日本来说，由于经济扩张速度较慢、能源系统出现的偶然变化以及社会选择更有效地利用能源，国家排放量的增长速度要慢得多。尽管它们的京都目标已近在眼前，但欧盟和日本都需要购买国际碳信用额，特别是通过清洁发展机制从发展中国家购买，以加强其国内减排努力。
京都议定书管制所有二氧化碳来源以及其他温室气体，但各国只有燃烧化石燃料产生的二氧化碳的可靠长期数据（这约占人类对全球变暖贡献的三分之二）。欧盟的排放量显示的是 1997 年京都协议最终确定时作为一个整体进行谈判的 15 个成员国的排放量，尽管此后又有 12 个国家加入了欧盟 —D.G.V. 和 D.C.
排放数据来自橡树岭国家实验室的二氧化碳信息分析中心和美国能源信息署。京都目标和基线来自联合国气候变化框架公约。
图 2：碳市场、价格和交易量 最初，新兴的碳市场相互独立交易，价格水平各不相同。随着清洁发展机制的碳信用额被应用到欧盟的排放交易计划中，这两个市场的价格开始趋同。价格和交易量反映了许多因素，包括排放上限的严格程度、执法标准、项目监控和审计方面的差异。像货币一样，纸张本身是毫无价值的：碳信用额的价值仅取决于支持它们的组织的信誉。[在此图中，圆圈的面积代表全球五大碳市场的交易量，纵轴表示价格。]
更多的变化已经在进行中。英国自己的排放交易系统已经结束，现在被欧盟的排放交易计划所取代；在本文撰写之时，澳大利亚刚刚开始一个新的国家市场；加拿大可能很快就会出现一个市场，并且美国东北部和西海岸各州正在开发两个州级交易系统。
关于数据的说明：新南威尔士州市场不公布价格；相反，我们从系统中不合规的处罚中推断出一个价格上限，即市场参与者为购买碳信用额所愿意支付的最大金额。清洁发展机制不公布所有项目的价格，因此我们仅显示可以从行业组织 PointCarbon 获取价格估计的项目子集。清洁发展机制数据点代表单个清洁发展机制项目；所有其他市场数据均为月度交易量和加权价格。—D.G.V. 和 D.C.
价格和交易量的数据来自各个市场、世界银行碳金融部门和私营部门碳市场分析师 PointCarbon。
图例
E.U. ETS = 欧盟排放交易计划，一个具有法律约束力的区域市场。
CDM = 京都议定书清洁发展机制，一个国际抵消市场。
U.K. ETS = 英国排放交易计划，一个自愿市场。
N.S.W. = 新南威尔士州温室气体减排计划，一个自愿市场。
CCX = 芝加哥气候交易所，一个自愿的美国市场。
图 3：美国各州的气候和可再生能源政策
25 个州和哥伦比亚特区独立颁布了可再生能源组合标准 (RPS)，要求该州一定比例的能源消耗来自可再生能源。RPS 要求的规模以及“可再生”的定义因州而异，但在大多数情况下，这些政策鼓励了对新能源形式的大量投资。特别是风力发电，受益于这些政策；其他发电技术，如生物质能、太阳能热和太阳能光伏系统，也准备好利用 RPS 要求。
在缺乏有意义的联邦行动的情况下，两个州的团体已经超越 RPS 并颁布了直接的气候政策。美国东北部的 10 个州组成了区域温室气体倡议 (RGGI)，这是一个强制性的温室气体排放上限计划。成员州将分配排放信用额，就像欧盟的碳交易计划中所做的那样，并在彼此之间进行交易。与此同时，由加利福尼亚州领导的几个西部州最近宣布了西部气候倡议 (WCI)。这项新兴计划旨在建立一个类似于 RGGI 的区域碳交易市场。WCI 还包括加拿大的两个省份，不列颠哥伦比亚省和马尼托巴省。这两项努力仍在制定将管理其运作的规则，包括关于诸如清洁发展机制之类的海外“抵消”是否为法定货币的规则。—D.G.V. 和 D.C.
州 RPS 政策的数据来自北卡罗来纳州太阳能中心的可再生能源和效率州激励数据库 (DSIRE)。图中的地图由美国地质调查局国家地图集的 GIS 数据提供。关于州气候政策的信息来自这些团体的网站，以及皮尤全球气候变化中心的 Joshua Bushinsky。