主成分分析在碳排放的应用

摘要：近年来我国的碳排放量逐年增加，导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对影响碳排放量的变量进行了研究，最终得出社会经济，基础设施，人们的出行方式以及当地的科技发展情况是影响碳排放的主要因素。因此我们要根据相关因素来制定相应的方法，减少碳排放，保护环境。

关键词：主成分分析；碳排放；影响因素

一、主成分分析的概念

在我们的实际生活中，我们经常会遇到研究多个变量的问题，而这多个变量之间势必会有相关性，这在我们研究时就会产生一个弊端，因为相关性多了，问题的复杂度也会增加。而主成分分析就可以很好地解决这个问题，主成分分析简单地说就是将一组线性相关的变量经过重新组合成一组线性无关的变量。

二、主成分分析的基本思想及优缺点

（一）基本思想

主成分分析最核心的思想就是降维，减少原有的信息，是通过正交转换的方法将原来的众多指标减少的多元统计分析方法。而这些重新得到的指标就是主成分，这些主成分要尽可能多的保留原始变量的信息，并且他们之间没有相关性。通过这些主成分我们可以知道影响问题的主要因素是什么。选取主成分时要注意一个问题，那就是并不是有多少选多少，因为有些指标对于问题的研究并没有多大的影响，如果我们将这些指标选取，那便达不到主成分分析的目的了。主成分主要根据贡献率和特征值来选取，我们选贡献率大的前几个主成分，一般在80%以上，特征值一般在1以上，不过还是要根据具体情况具体分析。例如第一个成分的特征值为4.11，累积贡献率为58.7%，第二个成分的特征值为1.24，累积贡献率为76.5%，第三个成分的特征值为0.72，累积贡献率为86.9%，这时第三个成分的特征值虽然小于1，但是如果只选取前两个为主成分的话，前两个指标反映的影响因素不够全面，因为前两个指标的累计贡献率太低，当选上第三个时，累积贡献率便变高了，最终得到的结果更加真实可靠。

（二）优缺点

无论何种方法都会有优缺点，主成分分析也不例外，先从优点方面说，主成分分析在通过重新组合得到的指标之间没有相关性，这样可以排除指标间的相关性而影响结果。由此可以使我们减少指标选择的工作量，当我们选择变量时，我们要考虑变量之间的相关性，以免相关性影响了实验结果，所以选择指标时的工作量也会变大，而主成分分析可以消除这种相关性，所以选择指标的工作量变少了。虽然选择的指标减少了，但是并不影响信息的完整性，因为主成分可以通过少量指标来反映整体的情况，选取的少量指标称之为为主成分，这些主成分尽可能地保留了原有地信息，这便是主成分分析的另一优点。在函数的综合评价中，主成分的权数为贡献率，这些贡献率反映的是主成分中原有信息在全部信息中的比率，所以这个权重相对来说更加真实可靠，这就避免了权数出现的一些缺陷。最后从计算方面来说，主成分计算方便，可以在电脑上通过某些软件实现。主成分的缺点可以从四个方面来概述，首先是贡献率及特征值方面，在选取主成分时必须保证贡献率及特征值在一定水平上，否则选取的主成分没办法包含大部分的原始信息。第二从实际意义方面来说，选取的主成分必须要有一定的实际意义，不然达不到主成分分析的目的。第三是对主成分的解释，解释主成分的组成及其意义时都比较模糊笼统，没办法像原始信息那样解释得清楚。最后一点从主成分中的因子载荷来说，当主成分中的因子载荷符号有正有负时，函数的综合评价意义就不明确了。

三、主成分分析在碳排放中的应用

（一）碳排放的现状

近年来，温室效应已成为全球广泛关注的问题，而全球变暖的主要来源是19世纪的工业革命，人类生产活动所排放的二氧化碳已经使得大自然不堪重负，致使全球气温不断上升。1978年-1996年我国的碳排放处于迅速增加的阶段，1996年-2000年为平稳阶段，2000年-2012年为急速增加阶段。由此看出，我国的碳排放愈演愈烈，到了2014年，我国人均二氧化碳的排放量高达7.54万吨，而同年全球的人均二氧化碳排放量仅有4.97万吨，我国的人均碳排放量竟然是全球的1.5倍，这个数据真的是令人叹为观止。而到了2018年，碳排放量的情况继续创新高，比起2017年，2018年的全球碳排放量增长了1.7%，而中国增长了2.5%，所以解决碳排放量的问题不仅对于我国，甚至是全球都是一件刻不容缓的事情。

（二）影响碳排放的因素

影响碳排放的因素有很多，若把这些所有的变量都进行研究，既费时最终得到的结果也并不一定正确，因为相关变量过多时，变量之间的相关性也会影响结果，此时就需要利用主成分分析对相关变量进行降维而得到影响碳排放的主要影响因素。通过主成分分析可以得到，社会经济，基础设施，人们的出行方式以及当地的科技发展情况都是影响碳排放的主要因素。从社会经济方面来说，经济发展的越好，相对的能源使用也会大大增加，最终导致碳排放量也相应地增加。基础设施主要指标是交通运输基础设施，这与人们的出行方式导致碳排量增加有着异曲同工之处。科技发展情况显而易见是影响碳排放的一个重要因素，因为在发展科技的同时必定会对环境造成影响，这其中就有碳排放对空气造成的污染。这四方面是所有地区影响碳排放的共同因素。而基于地区来说，不同地区的碳排放量肯定是不同的，在工业经济相对发达的地区，会排放出更多的二氧化碳。东部的沿海地区就是典型的代表，在东部沿海地区，经济发展的比其他地区早，因此经济相对来说也更好一些，人们的生活水平也更高一些，例如空调，私家车等设施都会使得碳排放量提高。但是优越的生活条件使得东部的人们的素质也得以提升，人们懂得在享受生活的同时保护环境。而在经济相对落后的中西部，理论上来说碳排放量应该比东部少，但实际并不是这样，因为中西部蕴涵大量资源，采掘业，重工业都聚集在这里，这使得二氧化碳的排放量也是大量的增加，而且这儿的人的环保意识并不强烈，他们的主要目的是将经济发展起来，这就更加导致碳排量的增加。所以根据碳排放量，可以将我国分为东部，中部和西部。

四、针对碳排放量提出的建议

中国所有人都在为我们的中国梦而努力，但是牺牲环境为代价的中国梦并不是我们想看到的，我们不能再走“先发展，后治理”的老路了，这也会让我们的环境承受更多本不应该承受的后果，我们要坚持“发展治理”两不误的原则，而这就需要我们全社会的共同努力。（1）对政府来说，政府需要加大对环境的管理，出台相关的法律法规。研究碳排放，经济增长以及能源消耗三者之间的关系，以此制定一套相关的方案来平衡好这三者的关系，将经济发展最大化，碳排放以及能源消耗最小化，同时政府可以组织一支团队开发新能源来代替会产生二氧化碳的能源，例如太阳能。政府还可以对碳排放量严重的地区进行绿化，多种植一些可以吸收二氧化碳的植物。（2）对企业来说，在发展经济的同时要考虑环境，尽量减少重工业产业的发展，在排放二氧化碳的同时要想办法解决环境污染的问题。可以寻求新产业，在保护环境的同时能够发展经济。制定减少碳排放的制度，对于不执行制度的员工予以一定的处罚。（3）对个人来说，改变出行方式，尽量以公交、地铁出行，若有急事需要处理时，可以选择新能源汽车出行，一些路程近的还可以使用自行车，不仅保护环境还锻炼身体。当气温没有很高或者很低时，尽量不要使用空调，经常待在空调房里，因空气不流通，也会损害人的身体。家里的电灯选择节能灯，不使用一次性筷子，合理消费等等。在三大产业中，第二产业造成了主要的碳排放量，因此我们要大力发展第一和第三产业，适度发展第三产业，同时对城市进行科学合理地规划，将绿色规划实施在产业以及城市中。

五、结语

解决碳排放问题已迫在眉睫，我们应当尽自己所能减少碳排放。本文对碳排放的影响因素做了一个初步的分析，我们可以从影响因素方面入手，做自己力所能及的事情来减少二氧化碳的排放量，以身作则带动周围的人和我们共同努力。

参考文献

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［2］赵亚亚.基于主成分分析的Laplace变换降维及其应用［D］.兰州大学,2018.

［3］马金玲,刘永红,李丽,姚岢,曾雪兰,戴剑军.基于主成分分析法的城市客运交通碳排放影响因素研究［J］.环境污染与防治,2018（10）.

［4］陈志芳.基于主成分回归的我国碳排放量影响因素分析［J］.经济论坛,2012（6）.

作者：胡航英 单位：浙江万里学院