萨和雅, 王路航, 恩和巴图, 扎其劳

(1.内蒙古师范大学 数学科学学院,内蒙古 呼和浩特 010022; 2.内蒙古师范大学 应用数学中心,内蒙古 呼和浩特 010022; 3.蒙古科学院 数学与数字技术研究所,蒙古国 乌兰巴托 210620)

数学模型是预测碳达峰、碳中和时间及减排决策的基础。“十四五”时期是我国碳达峰的关键期,也是碳中和的基础期,碳达峰、碳中和工作是2020年中央经济工作会议确定的“十四五”开局之年八项重点任务之一。碳达峰、碳中和目标的实现,需要运用科学的方法进行系统治理,利用数学建模将碳达峰中的预测、决策、能源替代方案等问题转化为数学模型,使用数学方法求解,进而得到原问题的有效解决方案。

“碳达峰”是指温室气体排放量函数C(t)达到最大值点,是温室气体排放量由增加变为减少的极值点。“碳达峰”目标包括其最大值Cmax和对应的年份t*两个值。“碳中和”则是指在一段时间内,排放到大气中的二氧化碳与从大气中移除的二氧化碳的量相互抵消,从而达到碳净排放量为零的状态。碳达峰、碳中和的数学模型主要有碳排放与全球温度关系、碳排放预测、碳减排等。

1 估计大气温度的数学模型

文献 [1-2]根据能量守恒定律,构造了一类分子分母均为线性函数的有理函数模型,刻画大气温度变化。

其中: ΔT是相比工业前大气温度的增量;β≈5.84,k≈5.84;r是工业前大气二氧化碳浓度和当时大气二氧化碳浓度的比值。该模型给出估计大气温度增量的一种简单计算方法,只要给出大气二氧化碳浓度的估计值就能够根据该模型计算大气温度增量。……