世界碳排放预测模型 数学建模.docx

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GD P (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f(x) 。 规定完成目标时f(x)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f(x) 。 规定完成目标时f(x)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2