主成分分析在碳排放的應用
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摘要：近年來我國的碳排放量逐年增加，導致碳排放量增加如此迅速的原因究竟是什么呢，本文利用主成分分析對影響碳排放量的變量進行了研究，最終得出社會經濟，基礎設施，人們的出行方式以及當?shù)氐目萍及l(fā)展情況是影響碳排放的主要因素。因此我們要根據(jù)相關因素來制定相應的方法，減少碳排放，保護環(huán)境。
關鍵詞：主成分分析；碳排放；影響因素
一、主成分分析的概念
在我們的實際生活中，我們經常會遇到研究多個變量的問題，而這多個變量之間勢必會有相關性，這在我們研究時就會產生一個弊端，因為相關性多了，問題的復雜度也會增加。而主成分分析就可以很好地解決這個問題，主成分分析簡單地說就是將一組線性相關的變量經過重新組合成一組線性無關的變量。
二、主成分分析的基本思想及優(yōu)缺點
（一）基本思想
主成分分析最核心的思想就是降維，減少原有的信息，是通過正交轉換的方法將原來的眾多指標減少的多元統(tǒng)計分析方法。而這些重新得到的指標就是主成分，這些主成分要盡可能多的保留原始變量的信息，并且他們之間沒有相關性。通過這些主成分我們可以知道影響問題的主要因素是什么。選取主成分時要注意一個問題，那就是并不是有多少選多少，因為有些指標對于問題的研究并沒有多大的影響，如果我們將這些指標選取，那便達不到主成分分析的目的了。主成分主要根據(jù)貢獻率和特征值來選取，我們選貢獻率大的前幾個主成分，一般在80%以上，特征值一般在1以上，不過還是要根據(jù)具體情況具體分析。例如第一個成分的特征值為4.11，累積貢獻率為58.7%，第二個成分的特征值為1.24，累積貢獻率為76.5%，第三個成分的特征值為0.72，累積貢獻率為86.9%，這時第三個成分的特征值雖然小于1，但是如果只選取前兩個為主成分的話，前兩個指標反映的影響因素不夠全面，因為前兩個指標的累計貢獻率太低，當選上第三個時，累積貢獻率便變高了，最終得到的結果更加真實可靠。
（二）優(yōu)缺點
無論何種方法都會有優(yōu)缺點，主成分分析也不例外，先從優(yōu)點方面說，主成分分析在通過重新組合得到的指標之間沒有相關性，這樣可以排除指標間的相關性而影響結果。由此可以使我們減少指標選擇的工作量，當我們選擇變量時，我們要考慮變量之間的相關性，以免相關性影響了實驗結果，所以選擇指標時的工作量也會變大，而主成分分析可以消除這種相關性，所以選擇指標的工作量變少了。雖然選擇的指標減少了，但是并不影響信息的完整性，因為主成分可以通過少量指標來反映整體的情況，選取的少量指標稱之為為主成分，這些主成分盡可能地保留了原有地信息，這便是主成分分析的另一優(yōu)點。在函數(shù)的綜合評價中，主成分的權數(shù)為貢獻率，這些貢獻率反映的是主成分中原有信息在全部信息中的比率，所以這個權重相對來說更加真實可靠，這就避免了權數(shù)出現(xiàn)的一些缺陷。最后從計算方面來說，主成分計算方便，可以在電腦上通過某些軟件實現(xiàn)。主成分的缺點可以從四個方面來概述，首先是貢獻率及特征值方面，在選取主成分時必須保證貢獻率及特征值在一定水平上，否則選取的主成分沒辦法包含大部分的原始信息。第二從實際意義方面來說，選取的主成分必須要有一定的實際意義，不然達不到主成分分析的目的。第三是對主成分的解釋，解釋主成分的組成及其意義時都比較模糊籠統(tǒng)，沒辦法像原始信息那樣解釋得清楚。最后一點從主成分中的因子載荷來說，當主成分中的因子載荷符號有正有負時，函數(shù)的綜合評價意義就不明確了。
三、主成分分析在碳排放中的應用
（一）碳排放的現(xiàn)狀
近年來，溫室效應已成為全球廣泛關注的問題，而全球變暖的主要來源是19世紀的工業(yè)革命，人類生產活動所排放的二氧化碳已經使得大自然不堪重負，致使全球氣溫不斷上升。1978年-1996年我國的碳排放處于迅速增加的階段，1996年-2000年為平穩(wěn)階段，2000年-2012年為急速增加階段。由此看出，我國的碳排放愈演愈烈，到了2014年，我國人均二氧化碳的排放量高達7.54萬噸，而同年全球的人均二氧化碳排放量僅有4.97萬噸，我國的人均碳排放量竟然是全球的1.5倍，這個數(shù)據(jù)真的是令人嘆為觀止。而到了2018年，碳排放量的情況繼續(xù)創(chuàng)新高，比起2017年，2018年的全球碳排放量增長了1.7%，而中國增長了2.5%，所以解決碳排放量的問題不僅對于我國，甚至是全球都是一件刻不容緩的事情。
（二）影響碳排放的因素
影響碳排放的因素有很多，若把這些所有的變量都進行研究，既費時最終得到的結果也并不一定正確，因為相關變量過多時，變量之間的相關性也會影響結果，此時就需要利用主成分分析對相關變量進行降維而得到影響碳排放的主要影響因素。通過主成分分析可以得到，社會經濟，基礎設施，人們的出行方式以及當?shù)氐目萍及l(fā)展情況都是影響碳排放的主要因素。從社會經濟方面來說，經濟發(fā)展的越好，相對的能源使用也會大大增加，最終導致碳排放量也相應地增加?；A設施主要指標是交通運輸基礎設施，這與人們的出行方式導致碳排量增加有著異曲同工之處?？萍及l(fā)展情況顯而易見是影響碳排放的一個重要因素，因為在發(fā)展科技的同時必定會對環(huán)境造成影響，這其中就有碳排放對空氣造成的污染。這四方面是所有地區(qū)影響碳排放的共同因素。而基于地區(qū)來說，不同地區(qū)的碳排放量肯定是不同的，在工業(yè)經濟相對發(fā)達的地區(qū)，會排放出更多的二氧化碳。東部的沿海地區(qū)就是典型的代表，在東部沿海地區(qū)，經濟發(fā)展的比其他地區(qū)早，因此經濟相對來說也更好一些，人們的生活水平也更高一些，例如空調，私家車等設施都會使得碳排放量提高。但是優(yōu)越的生活條件使得東部的人們的素質也得以提升，人們懂得在享受生活的同時保護環(huán)境。而在經濟相對落后的中西部，理論上來說碳排放量應該比東部少，但實際并不是這樣，因為中西部蘊涵大量資源，采掘業(yè)，重工業(yè)都聚集在這里，這使得二氧化碳的排放量也是大量的增加，而且這兒的人的環(huán)保意識并不強烈，他們的主要目的是將經濟發(fā)展起來，這就更加導致碳排量的增加。所以根據(jù)碳排放量，可以將我國分為東部，中部和西部。
四、針對碳排放量提出的建議
中國所有人都在為我們的中國夢而努力，但是犧牲環(huán)境為代價的中國夢并不是我們想看到的，我們不能再走“先發(fā)展，后治理”的老路了，這也會讓我們的環(huán)境承受更多本不應該承受的后果，我們要堅持“發(fā)展治理”兩不誤的原則，而這就需要我們全社會的共同努力。（1）對政府來說，政府需要加大對環(huán)境的管理，出臺相關的法律法規(guī)。研究碳排放，經濟增長以及能源消耗三者之間的關系，以此制定一套相關的方案來平衡好這三者的關系，將經濟發(fā)展最大化，碳排放以及能源消耗最小化，同時政府可以組織一支團隊開發(fā)新能源來代替會產生二氧化碳的能源，例如太陽能。政府還可以對碳排放量嚴重的地區(qū)進行綠化，多種植一些可以吸收二氧化碳的植物。（2）對企業(yè)來說，在發(fā)展經濟的同時要考慮環(huán)境，盡量減少重工業(yè)產業(yè)的發(fā)展，在排放二氧化碳的同時要想辦法解決環(huán)境污染的問題?？梢詫で笮庐a業(yè)，在保護環(huán)境的同時能夠發(fā)展經濟。制定減少碳排放的制度，對于不執(zhí)行制度的員工予以一定的處罰。（3）對個人來說，改變出行方式，盡量以公交、地鐵出行，若有急事需要處理時，可以選擇新能源汽車出行，一些路程近的還可以使用自行車，不僅保護環(huán)境還鍛煉身體。當氣溫沒有很高或者很低時，盡量不要使用空調，經常待在空調房里，因空氣不流通，也會損害人的身體。家里的電燈選擇節(jié)能燈，不使用一次性筷子，合理消費等等。在三大產業(yè)中，第二產業(yè)造成了主要的碳排放量，因此我們要大力發(fā)展第一和第三產業(yè)，適度發(fā)展第三產業(yè)，同時對城市進行科學合理地規(guī)劃，將綠色規(guī)劃實施在產業(yè)以及城市中。
五、結語
解決碳排放問題已迫在眉睫，我們應當盡自己所能減少碳排放。本文對碳排放的影響因素做了一個初步的分析，我們可以從影響因素方面入手，做自己力所能及的事情來減少二氧化碳的排放量，以身作則帶動周圍的人和我們共同努力。
參考文獻
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［4］陳志芳.基于主成分回歸的我國碳排放量影響因素分析［J］.經濟論壇,2012（6）.
作者：胡航英 單位：浙江萬里學院