世界碳排放预测模型 数学建模

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1、减少碳排放方案摘要本文应用系统聚类分析、BP神经网络、二分法等模型对碳减排问题进行分析。针对问题一，考虑到影响碳排放的因素多且复杂。于是应用系统聚类分析方法，把影响碳排放因素分为4个大类10个小类。通过世界银行数据资料利用SPSS软件分析得到三类影响因素，其中总人口（X4）、耗电量（X5）、人均GDP（X1）、化石燃料（X8），占主导地位。把这些因素作为BP神经网络的输入层，同时根据世界银行碳排放量的数据对当今世界碳排放形式作出分析，建立系统聚类分析和BP神经网络融合模型，预测2030-2050年的碳排放量。针对问题二，“使全球变暖不超过2摄氏度”这一目标

2、是一个模糊的概念，无法和具体的措施联系起来，于是我们参照二分法解方程的思想建立气象评价方程fx。规定完成目标时fx>0反之则<0，恰好完成目标为零点，这样就把减排问题转化为寻找函数零点的问题。根据在减排5%到减排20%之间有最佳减排计划的假设，应用二分法寻找。最后得出12.5%的减排比例时合理可行的结论。针对问题三，因为不同国家的发展水平不同，每个国家的碳排放方式不同。把世界上的国家分为美国、金砖四国、发达国家、其他国家四类。建立碳守恒、能源消耗及碳排放分配模型分析各个国家未来碳排放走势，分别计算每个国家的碳排放量，联系每个国家的国情给出各个国家应

3、该承担的义务。针对问题四，依照世界银行碳排放数据，结合前面三问的模型，把我们研究的成果写成报告，提交给IPCC。关键词：系统聚类分析、BP神经网络、二分法、碳守恒模型、能源消耗预测模型、碳排放分配模型一、问题重述1.1引言随着世界工业的不断发展，“全球气候变暖”以及“碳排放”问题，已经成为世界关注的一个热点问题。但是由于故国环境条件的巨大差异以及利益间的巨大冲突，世界各国却无法达成一个有效的法律约束的“碳排放”协议，相应IPCC的要求，对世界未来碳排放量建立模型。解决未来可能的问题。1.2问题的提出问题1：首先收集相关信息，对当今世界碳排放形式作出分析，据

4、此建立模型预测2030年以及2050年前的碳排放情况问题2：为了可以达到联合国“使全球变暖不超过2度”的气候目标，根据问题一中的模型，设计合理可以实现的解决方案。并且预测2030到2050年的碳排放情况。并判断联合国的气候变化目标能否实现。问题3：依照问题2中的解决方案，分别结合美国、日本、俄罗斯、印度、巴西、中国的国情，具体分析分别应该承担的义务，陈述理由问题4：把研究结果写成不超过两页的报告，提交给IPCC。二、问题分析问题1的分析：由于问题一要求建立模型预测2030-2050年的碳排放情况，首先应收集当今世界碳排放量的数据，分析碳排放的形式。同时考虑

5、到影响世界碳排放的因素很多，无法分析各项指标对碳排放的影响程度。于是把世界碳排放大致分为4大类10小类，建立系统聚类模型对各影响因素进行研究。选出影响程度大的最为下面BP神经网络的输入层。建立具有很强非映射能力的BP神经网络模型来预测2030年以及2050年前世界碳排放量情况。问题2的分析：对于“使全球变暖不超过2摄氏度”的气候变化目标，是一个模糊的概念，无法和具体的措施联系起来，于是我们参照二分法解方程的思想建立气象评价方程fx。规定完成目标时fx>0反之则<0；依次算出5%、20%和中点12.5%减排计划下的预碳测浓度并判断可行性，最后给出具体

6、的方案。问题3的分析：每个国家的发展情况，各国的碳排放量存在众多差异。发达国家的碳排放量在全球碳排放总量中占有很大的比重，发展较快的国家碳排放量也在日益增大。所以必须得找到合适的方法，才能准确的估算各个国家碳排放量的情况，明确各自承担的义务。在问题二的方案基础之上，首先从英国石油公司的网站下载了每个国家过去的能源消耗数据，并依照数据把国家分为四类：美国、金砖四国、发达国家、其他国家；再根据联合国政府间气候变化专门委员会IPCC给出的计算国家碳排放量公式计算各个国家的碳排放量；最后制定出各个国家应承担的义务。问题4的分析：根据世界银行碳排放数据，对以往三十年

7、全球碳排放来源进行分析，找出在碳排放方面所占比重较大的来源，并给出合理化建议，进行有效减排。其次，预测出未来2030-2050年全球碳排放量的走势，并具体到各个不同国家，同时有针对性地提出不同措施，从而减少碳排放。将我们研究的成果写成报告，提交给IPCC。三、模型假设1.假设碳排放量是以某种趋势变化的，无自然的突发因素影响碳排放；2.假设本文所有数据来源均真实可靠；3.假设根据公式换算，全球碳排放从2017年的21737.百万吨上升到2050年的57498.31百万吨时，地球表面温度上升2摄氏度成立；4.假设各国家每年的碳排放总量结构稳定，不发生大的变动；

8、四、符号说明序号符号符号说明1.GtC碳排放百万吨的符号单位2.e