Тема 12. Эколого-экономические модели 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты- выпуск». Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты- выпуск» Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты- выпуск» 2. Пример субмодели эволюции экосистемы. Пример субмодели эволюции экосистемы Пример субмодели эволюции экосистемы 3. Модель нагрузки на окружающую среду со стороны сельскохозяйственного предприятия. Модель нагрузки на окружающую среду со стороны сельскохозяйственного предприятия Модель нагрузки на окружающую среду со стороны сельскохозяйственного предприятия 4. Учёт экологических факторов в модели II и III сфер АПК. Учёт экологических факторов в модели II и III сфер АПК Учёт экологических факторов в модели II и III сфер АПК © Н.М. Светлов, 2006Н.М. Светлов

Эколого-экономические модели2 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» Цель моделирования – обеспечить сбалансированность ресурсов на уровне национальной или региональной экономики при стратегическом планировании природоохранных мероприятий Цель моделирования – обеспечить сбалансированность ресурсов на уровне национальной или региональной экономики при стратегическом планировании природоохранных мероприятий Метод – математический анализ по схеме «затраты-выпуск» Метод – математический анализ по схеме «затраты-выпуск» Форма представления моделируемой системы – система, не обладающая свободой. Форма представления моделируемой системы – система, не обладающая свободой.

Эколого-экономические модели3 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» Переменные: x 1 – объёмы выпуска в каждой отрасли (т); x 2 – объёмы переработки загрязняющих веществ (т); Баланс ресурсов, т: x 1 – A 1 x 1 – A 2 x 2 = y 1 Баланс загрязняющих веществ, т: A 3 x 1 – x 2 = y 2 Добавленная стоимость, тыс.руб.: c 1 x 1 + c 2 x 2 = v Параметры: A 1 – квадратная матрица (порядка n) затрат каждого ресурса в каждой отрасли; A 2 – матрица порядка n m затрат каждого ресурса на переработку каждого из m загрязнителей; A 3 – матрица порядка m n выброса загрязняющих веществ отраслями экономики; y 1 – конечное потребление ресурсов; y 2 – непереработанные загрязнители; c 1, c 2 – добавленная стоимость на выпуск единицы ресурса и на переработку единицы загрязнителя; v – совокупная добавленная стоимость. Предполагается, что каждая из n отраслей выпускает один ресурс

Эколого-экономические модели4 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» B 1 = (b 1ji ) – прирост интенсивности производства в отрасли i, необходимый для увеличения конечного потребления ресурса j на единицу при условии, что выброс загрязнений не будет увеличен. B 2 = (b 2ji ) – прирост интенсивности производства в отрасли i, за которым последует увеличение выброса j на единицу. B 3 = (b 3ji ) – прирост интенсивности переработки загрязнителей, необходимый для увеличения конечного потребления ресурса j на единицу при условии, что выброс загрязнений не будет увеличен. B 4 = (b 4ji ) – прирост интенсивности производства в отрасли i, за которым последует увеличение выброса j на единицу (обычно это величина отрицательная).

Эколого-экономические модели5 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» B 1 = (b 1ji ) – прирост интенсивности производства в отрасли i, необходимый для увеличения конечного потребления ресурса j на единицу при условии, что выброс загрязнений не будет увеличен. B 2 = (b 2ji ) – прирост интенсивности производства в отрасли i, за которым последует увеличение выброса j на единицу. B 3 = (b 3ji ) – прирост интенсивности переработки загрязнителей, необходимый для увеличения конечного потребления ресурса j на единицу при условии, что выброс загрязнений не будет увеличен. B 4 = (b 4ji ) – прирост интенсивности производства в отрасли i, за которым последует увеличение выброса j на единицу (обычно это величина отрицательная).

Эколого-экономические модели6 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» B 1 = (b 1ji ) – прирост цены ресурса j, необходимый для увеличения добавленной стоимости отрасли i на единицу при неизменной экономической эффективности переработки загрязнителей. B 2 = (b 2ji ) – по абсолютной величине – прирост расходов на борьбу с загрязнителем j, необходимый для увеличения добавленной стоимости отрасли i на единицу. B 3 = (b 3ji ) –прирост цены ресурса j, необходимый для увеличения на единицу добавленной стоимости, создаваемой процессом переработки загрязнителей i. B 4 = (b 4ji ) – по абсолютной величине – прирост расходов на борьбу с загрязнителем j, необходимый для увеличения добавленной стоимости, создаваемой процессом переработки загрязнителей i, на единицу.

Эколого-экономические модели7 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» Модель даёт возможность балансировать ресурсы при прогнозируемых изменениях их конечного потребления, поддерживая выброс загрязнений в заданных пределах: например, не допуская их роста вообще или сверх определённого норматива. например, не допуская их роста вообще или сверх определённого норматива. Пример 1: Если необходимо увеличить чистый выпуск зерна на 10 млн.т при неизменном выбросе загрязнителей, то для этого потребуется: изменение объёмов производства в соответствующих отраслях на 10 7 ·b 1 зерн, где b 1 зерн =(b 1 зерн,i ); изменение объёмов производства в соответствующих отраслях на 10 7 ·b 1 зерн, где b 1 зерн =(b 1 зерн,i ); изменение объёмов переработки отходов каждого вида на 10 7 ·b 3 зерн, где b 3 зерн =(b 3 зерн,i ). изменение объёмов переработки отходов каждого вида на 10 7 ·b 3 зерн, где b 3 зерн =(b 3 зерн,i ). Плани- руем капиталь- ные вложения Плани- руем капиталь- ные вложения

Эколого-экономические модели8 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» Аналогичным образом можно балансировать ресурсы при запланированном изменении выброса, например, CO на 3 млн.т. Для этого потребуется (пример 2): изменение объёмов производства в соответствующих отраслях на 3·10 6 ·b 2 CO, где b 2 CO =(b 2 CO,i ); изменение объёмов производства в соответствующих отраслях на 3·10 6 ·b 2 CO, где b 2 CO =(b 2 CO,i ); изменение объёмов переработки отходов каждого вида на 3·10 6 ·b 4 CO, где b 4 CO =(b 4 CO,i ). изменение объёмов переработки отходов каждого вида на 3·10 6 ·b 4 CO, где b 4 CO =(b 4 CO,i ). Точно так же можно балансировать ресурсы при технологических изменениях например, если при выпуске 70 млн.т зерна расход удобрений на его производство сократится, согласно прогнозу, на 1 кг/т, то это равносильно сокращению конечного потребления удобрений на 70 тыс.т. (см. пример 1); например, если при выпуске 70 млн.т зерна расход удобрений на его производство сократится, согласно прогнозу, на 1 кг/т, то это равносильно сокращению конечного потребления удобрений на 70 тыс.т. (см. пример 1); если при выпуске 700 тыс.т мяса выброс метана сократится на 10 м 3 /т, то это равносильно сокращению выбросов непереработанного метана на 7 млн. м 3 (см. пример 2). если при выпуске 700 тыс.т мяса выброс метана сократится на 10 м 3 /т, то это равносильно сокращению выбросов непереработанного метана на 7 млн. м 3 (см. пример 2). Плани- руем капиталь -ные вложени я Плани- руем капиталь -ные вложени я

Эколого-экономические модели9 1. Эколого-экономическое моделирование по схеме «затраты-выпуск» Модель также позволяет: определить цены, балансирующие финансы всех отраслей, и потери экономики, обусловленные борьбой с загрязнениями, вычислив (c 1 |c 2 )A -1 ; определить цены, балансирующие финансы всех отраслей, и потери экономики, обусловленные борьбой с загрязнениями, вычислив (c 1 |c 2 )A -1 ; прогнозировать влияние изменения добавленной стоимости (например, в связи с изменившейся потребностью в капитальных вложениях) на цены; прогнозировать влияние изменения добавленной стоимости (например, в связи с изменившейся потребностью в капитальных вложениях) на цены; определить влияние ожидаемых изменений в ценах на величины добавленной стоимости в отраслях и, следовательно, на условия воспроизводства при той или иной природоохранной стратегии. определить влияние ожидаемых изменений в ценах на величины добавленной стоимости в отраслях и, следовательно, на условия воспроизводства при той или иной природоохранной стратегии.

Эколого-экономические модели10 2. Пример субмодели эволюции экосистемы Субмодель экосистемы Субмодель экономической системы Переменные, описывающие взаимовлияние двух систем Одна и та же субмодель экологической системы может использоваться в самых разных эколого- экономических моделях. Часто она оказывается самым сложным компонентом эколого- экономической модели.

Эколого-экономические модели11 2. Пример субмодели эволюции экосистемы (заимствован с 1. Модель круговорота углерода в лесном биоценозе A – атмосферный углерод; W – углерод в древесине и корнях деревьев; V – углерод в подстилке; U – углерод в гумусе; P – показатель загрязнения; S – темп возобновления лесных массивов посадками; F – темп вырубки лесов; В целях упрощения далее полагаем Q Z = Q W Q – скорости накопления соответствующих ресурсов углерода.

Эколого-экономические модели12 2. Пример субмодели эволюции экосистемы (заимствован с 1. Модель круговорота углерода в лесном биоценозе A – атмосферный углерод; W – углерод в древесине и корнях деревьев; V – углерод в подстилке; U – углерод в гумусе; P – показатель загрязнения; S – темп возобновления лесных массивов посадками; F – темп вырубки лесов; В целях упрощения далее полагаем Q Z = Q W Q – скорости накопления соответствующих ресурсов углерода.

Эколого-экономические модели13 2. Пример субмодели эволюции экосистемы (заимствован с и упрощён) Динамика углерода в древесине: dW/dt = Q W – Q K + S – F Q W – скорость накопления углерода в древесине вследствие естественного прироста; Q K – скорость разложения биомассы деревьев. Динамика углерода в подстилке: dV/dt = Q G + Q K – Q H – R V Q G – скорость накопления углерода в травянистой растительности; Q H – скорость разложения подстилки; R V – скорость смыва подстилки; Динамика углерода в гумусе: dU/dt = Q H – Q A – R U Q A – скорость разложения гумуса с выделением углерода в атмосферу (CO 2 ); R U – скорость смыва гумуса.

Эколого-экономические модели14 2. Пример субмодели эволюции экосистемы (заимствован с и упрощён) Темп накопления углерода в древесной биомассе: Q W Q 0 W = [1 + a W (U/U 0 – 1) + b W (W/W 0 – 1) – β W P Q W /Q W 0 ] θ(V – V 0 ). Q W / Q 0 W = [1 + a W (U/U 0 – 1) + b W (W/W 0 – 1) – β W P Q W /Q W 0 ] θ(V – V 0 ). Q 0 W – скорость накопления углерода в древесине вследствие естественного прироста в нормальных условиях; U 0 – средний запас углерода в гумусе; V 0 – запас углерода в подстилке, минимально необходимый для роста древесной растительности; a W – параметр влияния запаса углерода в гумусе на темп его накопления древесной растительностью; b W – параметр влияния объёма углерода, связанного древесной растительностью, на темп его накопления; β W – параметр влияния загрязнения окружающей среды на темп накопления биомассы; θ(x) = 1 при x > 0, θ(x) = 0 при x 0. Аналогичное по смыслу соотношение (без последнего члена) описывает накопление углерода травянистой растительностью. Измеряются непосредственно либо определяются в процессе параметрической идентификации

Эколого-экономические модели15 2. Пример субмодели эволюции экосистемы (заимствован с и упрощён) В простейшем случае скорости накопления углерода в компонентах экосистемы можно считать постоянными. По форме аналогичны соотношению для расчёта темпов накопления углерода в древесной биомассе Для достижения большей точности они рассчитываются по соотношениям, зависящим от состояния компонентов экосистемы, в том числе от величины загрязнения P, а также от переменных среды (например, уровень солнечной радиации, годовая сумма активных температур и т.п.). В субмодели могут присутствовать дополнительные ограничения (например, по максимально возможной площади лесов). Требование к субмодели экономической системы, взаимодействующей с данной субмоделью: величины P, S и F, являющиеся входными для субмодели экологической системы, должны зависеть от существенных параметров функционирования экономической системы.

Эколого-экономические модели16 3. Нагрузка сельхозпредприятия на окружающую среду 1. За основу берём подходящую модель производственной структуры (долгосрочную или краткосрочную) в зависимости от требуемого периода планирования. 2. Определяем множество контролируемых параметров окружающей среды. Например, {связанный азот; пестициды; метан}. Например, {связанный азот; пестициды; метан}. 3. Добавляем в модель соответствующие ограничения. Это подход упрощённый, не учитывающий возможных эффектов взаимодействия. например, снижение продуктивности животных или сортности продукции животноводства из-за токсичности кормов, загрязнённых пестицидами. например, снижение продуктивности животных или сортности продукции животноводства из-за токсичности кормов, загрязнённых пестицидами.

Эколого-экономические модели17 3. Нагрузка сельхозпредприятия на окружающую среду В модели краткосрочного планирования производственной структуры: Баланс связанного азота, ц: a nE1 x 01 + a E2 x n3 b E1 Баланс пестицидов, ц: A nE1 x 01 b E1 Баланс метана, м 3 : a E3 x n3 b E2 Обозначения: x 01 – площади посевов (га); x n3 – содержание животных на различных рационах (кормо-лет) при погодных условиях n; b E1, b E2, b E3 – предельно допустимая эмиссия связанного азота (ц), пестицидов (по видам, ц) и метана (м 3 ); a nE1, a E2 – эмиссия связанного азота с 1 га культуры каждого вида при погодных условиях n и за 1 кормо- год содержания животных, ц; A nE1 – эмиссия пестицидов (по видам) с 1 га культуры каждого вида, ц, при погодных условиях n; a E3 – эмиссия метана в расчёте на 1 кормо-год содержания животных на данном рационе, м 3.

Эколого-экономические модели18 3. Нагрузка сельхозпредприятия на окружающую среду Если имеется возможность покупки/продажи квот: Баланс связанного азота, ц: a nE1 x 01 +a E2 x n3 b E1 + x nE1 – x nE2 Баланс пестицидов, ц: A nE1 x 01 b E1 + x nE1 – x nE2 Баланс метана, м 3 : a E3 x n3 b E2 + x nE3 – x nE4 Обозначения: x n E1, x n E1, x n E3 – покупка квот на эмиссию связанного азота (ц), пестицидов (по видам, ц), метана (м 3 ) при погодных условиях n. Эти переменные входят также: в неравенство по расчёту текущих производственных затрат в неравенство по расчёту текущих производственных затрат в баланс оборотных средств в баланс оборотных средств с коэффициентом, равным цене квоты (тыс.руб./ц, тыс.руб./м 3 ). x n E2, x n E2, x n E4 – продажа квот на эмиссию связанного азота (ц), пестицидов (по видам, ц), метана (м 3 ) при погодных условиях n. Эти переменные входят также в неравенство по расчёту выручки от реализации с коэффициентом, равным выручке от продажи квоты (тыс.руб./ц, тыс.руб./м 3 ).

Эколого-экономические модели19 3. Нагрузка сельхозпредприятия на окружающую среду Источники данных: Источники данных: b E1, b E2, b E3 – устанавливаются нормативно- правовыми актами. b E1, b E2, b E3 – устанавливаются нормативно- правовыми актами. a nE1, a E2, A nE1, a E3 – a nE1, a E2, A nE1, a E3 – по данным научно-исследовательских учреждений; по данным научно-исследовательских учреждений; по данным опытных станций; по данным опытных станций; лабораторным методом (при наличии соответствующей технической базы на предприятии). лабораторным методом (при наличии соответствующей технической базы на предприятии). Цена квот, выручка от продажи квот – Цена квот, выручка от продажи квот – устанавливается нормативно-правовыми актами; устанавливается нормативно-правовыми актами; при наличии рынка квот – определяется на основе данных фактических сделок. при наличии рынка квот – определяется на основе данных фактических сделок.

Эколого-экономические модели20 4. Учёт экологических факторов в модели взаимодействия двух сфер АПК Цель моделирования – определить перспективное направление развития сырьевой базы пищевой промышленности при условии, что экологическая нагрузка со стороны АПК не должна возрастать. Цель моделирования – определить перспективное направление развития сырьевой базы пищевой промышленности при условии, что экологическая нагрузка со стороны АПК не должна возрастать. Метод: дополнение модели ограничениями по балансу загрязнителей и по выбытию сельхозугодий. Метод: дополнение модели ограничениями по балансу загрязнителей и по выбытию сельхозугодий.

Эколого-экономические модели21 4. Учёт экологических факторов в модели взаимодействия двух сфер АПК Выбытие сельхозугодий, га: Выбытие сельхозугодий, га: a Es x 1s – x E b Es, s S Переменная x E также входит в уравнение по расчёту совокупной прибыли с отрицательным коэффициентом, равным величине затрат на предотвращение эрозии на площади 1 га. Баланс загрязняющих веществ, тонн: Баланс загрязняющих веществ, тонн: A Es x 1s A Es i, s S Обозначения: x E – площадь, на которой предотвращено выбытие почвы за счёт мероприятий по предотвращению эрозии, га. a Es =(a Esi ) – среднегодовой размер выбытия сельхозугодий на предприятии i, га. i I s – множество предприятий на территории s; s S – множество территорий. b Es – среднегодовой (или максимально приемлемый) размер выбытия сельхозугодий на территории s, га. a Es =(a Esie ) – среднегодовой выброс загрязнителя e предприятием i, тонн. e E – множество загрязнителей. Баланс загрязняющих веществ, выбрасываемых перерабатывающими предприятиями, запишите самостоятельно.

Эколого-экономические модели22 Литература Леонтьев В. Воздействие на окружающую среду и экономическая структура: подход «затраты-выпуск» // Экономические эссе. М.: Политиздат, – с Леонтьев В. Воздействие на окружающую среду и экономическая структура: подход «затраты-выпуск» // Экономические эссе. М.: Политиздат, – с Лотов А.В., Петров А.А. и др. Концепция математического обеспечения новых информационных технологий оценки экологических последствий экономических решений. Москва, Переславль-Залесский, Лотов А.В., Петров А.А. и др. Концепция математического обеспечения новых информационных технологий оценки экологических последствий экономических решений. Москва, Переславль-Залесский, Оленев Н.Н. Модель государственного регулирования экологических последствий экономического роста. М.: ВЦ АН СССР, Оленев Н.Н. Модель государственного регулирования экологических последствий экономического роста. М.: ВЦ АН СССР, 1991.Модель государственного регулирования экологических последствий экономического роста.Модель государственного регулирования экологических последствий экономического роста. Презентация: Презентация: