蒋颖 陈瑞 林学星 谭艳祥

摘要：首先详细分析了气候变化对中国脆弱国家指数影响的相关背景，然后用主成分分析建立的模型来对中国的脆弱性指标进行分析，分析了中国目前的脆弱性程度，中国能够改善气候变化影响的可行性，以及相应的气候变化所应采取的干预措施（比如减碳，南水北调）。

关键词：脆弱国家指数；主成分分析；干预措施

0.引言

气候变化带来的影响，包括干旱增加、冰川萎缩、动植物的运动分布范围变化、海平面的上升，这些变化随地区而异。政府间气候变化专业委员会建议，气候变化很可能是具有深远意义和影响的。这些影响将改变人类的生活方式，可能会导致社会和政府结构的衰弱和崩溃，而不稳定的政府体系，可能导致国家增加脆弱性，而陷入危机。对于脆弱的国家，如果遭受如自然灾害、减少耕地、不可预测的天气和气温升高等气候冲击的脆弱性，可能使国家脆弱性进一步加剧。[1]

本文以2018年美国大学生数学建模竞赛E题为背景，用主成分分析来针对气候变化对脆弱国家指数的影响问题，进行内在因素相关性研究。

1.问题背景

据统计，中国是世界13个贫水国家之一，尤其在人口稠密的东部季风区，水资源供需矛盾突出，旱涝灾害频繁。在气候变暖背景下，过去30多年中国北方旱情加重，南方极端洪涝灾害增多，加剧了水资源供需矛盾，严重制约经济社会的可持续发展。由于中国季风区气候和地理分异特性，水资源脆弱性研究的关键是要识别影响水资源系统脆弱性变化的关键调控变量，具体分析有如下几个方面：

①气候变化导致海平面上升，将使中国陆地领土面积减少，并威胁中国沿海大城市及其海域疆界。沿海地区经济较为发达，人口稠密。大规模的人口往内陆迁移，将会大大增加内陆的人口压力，环境容纳量超载，增加矛盾和冲突；

②气候变化对中国水资源和粮食生产产生负面影响，随着气候变暖，人为因素对粮食的影响程度由突变前的49.7%增加到53.4%。就自然因素而言，不断增加的极端气候事件的频率和强度对中国国民产生严重影响。不断增大的人口压力，将造成粮食的短缺，食物匮乏，增加了国家的不稳定性。

2.中国的FSI主成分分析

为制定一个数学模型来衡量一个国家的脆弱性，可通过SPSS软件进行主成分分析来对2017年的FSI数据进行分析，从而把各地国家12个指标的原始数据代入4个主成分的表达式，然后分别以4个主成分的贡献率为权重，构建主成分综合评价，即用Z来衡量一个国家的脆弱性程度，其数学模型如下：

Z=0.087738x1+0.080538x2+0.139580x3+ 0.039476x4+0.059623x5+ 0.028736x6+0.053606x7+0.065519x8+0.066971x9+0.063946x10+

0.131791x11+0.051713x12

其中x1， x2， x3， ……， x12分别表示每个指标相应的原始数据。

观察上式的每一项系数，可知，气候变化对一个脆弱国家指数的指标C1（安全机制），C3（集体申诉）和S2（难民和国内流离失所者）的影响程度比较大，所以要尽量减少这三个指标的影响。从表1的2017年的中国脆弱指数来看，这三个指标数值相对来说不大，结合这几年来各方面发展比较好的中国来说，有足够能力去改善这三个方面的不足。

3.中国对气候变化的干预措施

由于气候变化会在水利、农业、工业、能源业和旅游业的几方面产生直接影响，同时也会对政治、经济等方面产生间接影响，因此国家调控措施主要分为两个方面，一方面是税法调控，一方面是工程调控，以中国为例进行分析。

税法干预主要是完善相应的法律法规，從立法的高度保障低碳经济的有序进行。强化法规的贯彻执行，尤其是钢铁、化工、建材等高耗能行业，同时加强工业企业的能源审计。目前，征收碳税是一种基于市场的激励手段来减少二氧化碳排放的一种比较有效的方法。碳税以“庇古税”为经济学原型，是根据化石燃料中的碳含量或排放的二氧化碳量征收的一种产品消费税。由于目前在现实中，直接监测二氧化碳排放量的技术成本较高，因此目前实施碳税的国家基本采用根据化石燃料的投入量来确定二氧化碳的排放量的方法。

工程干预主要是建立完善水利规划体系、防洪抗旱减灾体系以及能源结构优化。尤其是对气候变化脆弱性能力低的地区，需采取应急措施，对干旱、大风、洪灾、低温等极端自然灾害的预防措施不断完善。

由于中国的特殊地理位置及气候条件，中国的水资源分布极不均匀，南方水资源丰富，北方水资源匮乏，汛期洪涝，枯水期干旱。加上全球气候变化问题越来越严重，水循环、水资源时空分布和水资源总量也都发生了变化。大力发展水利基础设施建设，最大程度解决国家水资源供需矛盾问题。南水北调工程优化水资源配置、促进区域协调发展的基础性工程，通过改善水资源条件来促进潜在生产力，形成经济增长；改善北方当地饮水质量，有效解决北方一些地区地下水因自然原因造成的水质问题，如高氟水、苦咸水和其他含有对人体不利的有害物质的水源问题；改善因缺水而恶化的环境，使中国北方地区逐步成为水资源配置合理、水环境良好的节水、防污型社会。

4.总结

面对内忧外患，国家只会变得更加脆弱。随着温室效应等气候变化的不可逆转，气候变化对各个国家的影响日益明显，其在一定程度上也促进了国家的脆弱性。国家应当加强相关方面的措施，提高对气候变化的适应能力，从而降低自身的国家脆弱指数。在全球化的社会中，我们应从战略意义上，提出相应的干预措施，如征收碳税和工程干预，来削减气候变化对国家和地区稳定性的影响。我们必须找到一条出路来面对日益改变的气候和生存环境。

参考文献：

[1]2018年美国大学生数学建模竞赛E题，http：//www.comap.com/.

作者简介：

蒋颖（1997-）女，长沙理工大学，本科学生；

谭艳祥（1980-）男，长沙理工大学，讲师。