• 气候危机反映市场经济对地球系统的破坏，传统经济发展假设资源无限且能无限吸收废弃物，需根本改变经济模式实现减排与生态恢复 [page::0][page::1][page::2]。

- 现有的碳税和国际协定（京都议定书、巴黎协定）效果有限，放弃统一协调转而依赖适应和减缓策略，但仍难以有效解决气候紧急问题 [page::1][page::2]。

• 报告核心创新是将自然资本内生于金融市场，设计以生态系统恢复为基础资产的股票期权，使金融资产价值与生态系统服务改善挂钩 [page::3][page::8][page::9]。

- 利用经典的Black-Scholes-Merton模型定价此类期权，股票价格以对生态系统影响的行星边界（Planetary Boundaries, PB）参数H的变化为依据，价格公式为：$S(t)=S_0 - \alpha \Delta H$，其中$\Delta H = H(T)-H(t)$ 代表影响改善，$\alpha$为调节系数 [page::3][page::4][page::7]。

• 行星边界涵盖九个关键环境参数（生物圈丧失速率、土地利用变化、淡水使用等），可构建综合影响度量$H$，包括各参数及其二次交互项，模拟人类活动对地球系统的影响复杂性 [page::5][page::6][page::7]。

- 物理模型结合Landau-Ginzburg相变理论，将地球系统状态看作从全新稳定态向不可控状态转变，揭示可能的气候系统动态（包括“温室地球”恶化路径）及其伴随的政策意义 [page::6]。

• 两个示例说明期权价值提升机理：① 直接降低大气二氧化碳浓度的碳捕集行动，塑造正反馈提升期权价；② 海洋酸化与气候变量的交互修复，即通过降低海洋酸度，提高碳吸收能力，增厚资产价值[page::7][page::8]。

- 该金融产品定位为盈利导向的生态恢复活动融资工具，与现有非盈利恢复项目有本质区别，通过市场机制激励生态修复并助力气候目标，实现市场与生态的利益对齐 [page::8][page::9]。

• 报告指出，该方案不替代但可补充国际协定，鼓励社区级生态恢复，促进跨学科能力融合推动综合应对气候危机，同时强调监管和“托管”措施必要，以维持金融市场和生态社会的平衡 [page::9]。

报告详尽分析报告

《Natural Capital as a Stock Option》
作者：O. Bertolami
发布机构及单位：葡萄牙波尔图大学物理与天文学系，波尔图及明霍大学物理中心
发布时间：2025年3月4日
研究主题：地球系统破坏与自然资本的金融化，即通过股票期权的衍生工具实现生态系统服务的内部化与可持续投资

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一、元数据与报告概览

本报告聚焦于当前因高强度化石燃料消耗引发的气候危机以及对地球生态系统（Earth System，简称ES）稳定性的破坏。核心议题是重新定义和定价自然资本（natural capital），即地球系统及其生态服务对人类居住环境的支持，不再将其视为经济外部性，而是将其纳入经济活动内部。作者提出将自然资本视为类似金融市场中“股票期权”的衍生工具，以激励资金流向生态系统修复和维持，从而促进生态经济转型。该研究强调传统社会消费模式的不可持续性和市场对碳排放及生态破坏的忽视，呼吁通过金融工具实现生态系统服务的直接经济内涵化以应对气候危机 [page::0] [page::1] [page::3]。

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二、逐节深度解读

1. 地球系统遭受系统性破坏（第1节）

关键论点：

• 地球系统正面临广泛且加剧的气候异常事件（干旱、热浪、洪水、野火），这些曾经罕见的现象现已成为常态。

- 根源在于人类活动的高强度资源掠夺和生态系统规制机制的破坏，导致大气中温室气体异常累积并改变气候模式。

• 国际社会对碳减排和气候行动的共识虽有，但实际执行困难重重，且市场经济运作逻辑基于错误的资源无限假设，无法从根本改变现状。

- 当前的应对手段限于适应和减缓，如能源转型、生态恢复等，但时间紧迫，亟需长期且根本的社会经济转型。

推理依据：报告引用了IPCC第六次评估报告及相关气候文献，明确指出气候变化的紧迫性是物理和社会经济双重挑战，强调现阶段适应和减缓措施只是权宜之计 [page::1]。

数据点和假设：尽管无具体数值，此节强调人类活动对ES压力参数的总体趋势为恶化，且用“气候紧急状态”定位危机。

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2. 经济去增长与生态系统价值的内涵化（二种可选方案，第二节）

关键论点：

• 为实现地球可持续性，理论上可选择经济“激进去增长”，但当今全球政治经济环境难以实现这一理想方案。

- 另一选择为将生态系统服务规制功能（如碳税）完全内涵化至经济体系中，但现行碳社会税对碳排放减少效果甚微。

• 相关气候经济模型（如Nordhaus的DICE和RICE）虽然在学术界广泛研究，但其实际政策转化有限。

- “韧性”概念获得重视，尝试融入传统模型中，促进社会-生态系统的适应潜力。

推理依据：通过回顾气候经济学发展历程及政策实施经验，作者强调市场机制对环境外部性的忽视导致碳税等措施失败，也指出韧性模型的探索以求更具实操性的解决方案 [page::2]。

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3. 将生态系统修复活动作为金融资产（第三节）

关键论点：

• 作者倡议：将生态系统修复活动直接转化为具有经济价值的金融资产，并置入股票期权市场中交易。

- 该方式超越绿色综合经济与循环经济，仅绿化生产流程和废物处理，强调生态系统服务的“市场化价值”评估与投资。

• 生态系统恢复是一项资本与知识密集型活动，理应通过衍生工具方式设计，赋予其类似期权的金融属性。

推理依据：

• 以期权交易机制为框架，采用Black-Scholes-Merton模型对期权定价原理进行介绍，为后续将自然资本“期权化”提供理论基础。

- 期权作为一种衍生工具，可在未来特定时间以商定价格购买或出售标的资产，该资产则为自然资本相关生态服务的表现改进。

金融术语解读：

• 股票期权：赋予持有者在未来某期限以固定价格买卖资产的权利（非义务）。

- Black-Scholes公式：基于资产价格波动率、时间、风险无套利原则的期权理论定价公式，通过Itô微积分求解偏微分方程。

• 公式说明（见第4页）：作者详细描述了标准期权定价方程及边界条件，结合股票价格、执行价格、无风险利率和波动率计算期权价值 [page::3] [page::4]。

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4. 利用行星边界系统参数定价生态股票（第五节）

关键论点：

• 生态系统损害程度以行星边界（Planetary Boundaries, PB）参数评估，包括九大环境负载因子（生物多样性丧失、陆地系统变化、淡水利用、氮磷循环、海洋酸化等）。

- 这些参数不仅量化了生态系统承载极限，也提供了精准的指标体系用于金融资产定价参考。

• 作者提出生态股票价格与减少这些人类驱动因子（$H$）的效果正相关，意在激励资本流向生态修复。

推理依据：

• 通过构造变量$H=\sum hi + \sum g{ij} hi hj + \dots$考虑PB各指标及其交互影响。

- 矩阵$g{ij}$象征不同环境因素间的相互作用，模型曾发现如气候变化与海洋酸化之间存在显著相互影响。

• 建立该统计框架可以帮助设计理性的生态金融产品，并通过科学模型辅助投资决策。

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5. 地球系统的物理阶段转变模型（第六节）

关键论点：

• 报告基于Landau-Ginzburg理论（LGT）将生态系统转变视作类似热力学相变过程。

- 地球系统状态通过自由能$F$和序参数$\psi$（归一化相对于全新世平均温度）描述。

• 人类活动$H$被引入系统作为外场变量，控制系统从稳定的全新世转变到不稳定的人类世状态。

- 该框架允许对地球系统动态相空间的分析，预测潜在的“温室地球”吸引态，或在高人类活动增长率下出现非线性混沌行为。

模型背景及意义：

• 该理论模型界定气候变化的临界点和可能的稳定态，提供生态系统修复决策时的重要定量基础。

- 特别是通过物理模型辅助理解政策对于系统稳定的潜在影响和风险。

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6. 将生态股票价格与PB指标变化直接挂钩（第七节）

核心公式：

$$
S(t) = S0 - \alpha \Delta H,
$$

其中$S0$为初始股票价格，$\alpha>0$为常数，$\Delta H = H(T) - H(t)$表示未来时间内人类活动指标的变化。

含义解析：

• 该公式表达生态股价格因生态系统人类压力下降（$\Delta H<0$）而上升的理念。

- 价格提升，将推动交易增长，促进资金流入生态修复。

• 允许以分项（单一或组合PB参数）原因设计和定价各种生态股或期权，灵活处理不同生态风险领域。

具体案例举例（综合PB指标交互项）：

• 直接捕碳案例：减少$h1$（CO2浓度），降低$H$，股票价格和期权价值均升高。

- 海洋酸化案例：考虑$h1$与$h2$（海洋酸度）交互，满足特定数学条件使得碳捕集且修复海洋酸化成为“赢利”且生态正面行为。

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7. 扩展讨论与倡议（第八至第九节）

• 当前已有生态修复企业，但很少以盈利为目的或基于金融市场的股票期权机制运作。

- 报告呼吁将生态系统服务定价商业化，使市场机制主动支持生态保护，弥补国际协议执行乏力的缺口。

• 强调多学科协同（科学、工程、金融、行政等）重要性，有助于构建应对气候危机的综合方案。

- 提出生态金融内涵化不能完全替代治理和管理，但作为实际可行的金融激励，为对抗气候危机提供另类路径，特别是在经济去增长难以实现的当下。

• 同时指出生态金融资产设计与国际法治理、数字合同等技术工具结合的潜力，促进社会公平、环境正义与经济效益的融合。

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三、图表与公式深度解读

报告内无一般意义上的图形或表格，但给出了诸多关键公式：

• Black-Scholes-Merton定价模型（第4页）：

通过偏微分方程描述期权价格$V(S,t)$，核心变量包括：

- $\sigma$：股票或资产价格波动率，反映价格不确定性；
- $r$：无风险利率；
- $S$：标的资产当前价格；
- $K$：执行价格或行权价格；
- $T$：期权到期时间；
- $N(x)$：累计正态分布函数，连接统计概率与定价。

该模型允许将自然资本与股票期权等价，形成计算定价的理论基础。

• 生态系统PB指标价格挂钩模型（第7页）

$S(t) = S0 - \alpha \Delta H$公式明确价格与生态压力指标改变的关系，将自然资本的定价系统化、量化，便于构建金融产品。

• PB交互条件（二阶导数不等式）

用数学形式刻画生态系统变量交互对价格影响的局部极值条件，确保设计可靠且激励明确的金融工具。

上述数学模型为报告的方法论核心，创新点在于将生态科学指标和经典金融数学模型融合，首次完整提出了“自然资本作为股票期权”理论框架。

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四、估值分析

尽管报告非公司价值评估性质，但其核心估值思想即以Black-Scholes期权定价模型为基础，将自然资本对应的生态服务表现当作标的资产。

• 标的资产价格通过生态系统健全指标下降量$\Delta H$进行调整，拟合生态修复成效。

- 关键假设：自然资本价值波动性可量化且符合期权定义条件；生态系统指标可实时监测且用于金融市场交易；

• 使用期权核算能提供对未来不确定生态环境状况的风险管理和利润预期预测。

- 该模型内嵌风险利率和波动率 两个重要参数，反映市场环境和生态不确定性。

这为未来商用生态金融产品设计、风险管理和投资决策提供了理论依据和计算框架。

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五、风险因素评估

报告涵盖了多维风险：

• 市场风险：生态金融产品是新兴领域，生态指标难以标准化，可能影响流动性及估值准确性。

- 生态风险：生态系统表现受多因素影响，有非线性、可能突变的风险，估值时需要考虑模型带来的误判。

• 制度风险：国际环境政策执行不力，市场激励机制尚未完善，监管政策变动或国际合作缺位可能威胁该机制实效。

- 操作风险：生态修复活动自身存在技术和管理难度，投入产出不确定。

• 社会风险：生态金融如果促使贫富分化或忽略弱势社区利益，可能引发社会反弹。

缓解上，作者提及多学科协同治理、数字合同和多样化金融工具设计，增强弹性和公平性。

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六、批判性视角与细微差别

• 报告的创新性与局限：提出生态股票期权思路新颖，将物理模型与金融工具结合，但在数据可量化、生态指标实时交易、市场接受度上存在显著难题和不确定。

- 对经济去增长的立场虽然认同其必要性但指出现实不可行，可能预设市场机制仍将主导，因此将生态资本金融化为必经之路，存在一定前提假设。

• 模型假设依赖：$H$参数及其二阶矩阵交互项需精准测算，然而生态系统复杂，相关指标之间互动复杂且非线性，模型简化风险仍需深入实证验证。

- 实践落地挑战尚未具体揭示如何实现全球统一的指标标准和交易所设立，并涉及监管、法律、跨国合作等难题。

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七、结论性综合

本文系统论述了因人类经济活动导致的地球系统生态功能崩溃及气候紧急状态，提出通过将自然资本作为衍生股票期权资产进行金融市场交易和估值的新策略以激励生态系统修复。采用行星边界参数综合衡量生态系统状况，并利用Black-Scholes期权定价模型将生态资本量化成为投资资产，给出具体数学模型及其价格决定机制。

此方法既规避了经济“激进去增长”社会难以接受的局限，也超越传统以绿税等间接手段治理挫败的困境，旨在直接通过市场机制促使资本向生态修复倾斜，形成利益驱动的正循环。报告详细阐述了生态修复资本内涵化方法、物理模型支撑的生态统计基础以及相应的金融定价机制，且通过生态指标交互案例展示价格激励的可操作性。

这种跨学科整合了生态科学、物理学和金融工程的方法，提出了应对气候危机的新范式，具有重要理论创新意义和潜在现实应用价值。未来落地实施仍需生态指标标准化、市场机制设计、国际合作及风险管理等深入研究和配套措施。

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以下为部分关键公式的图示示意（Markdown格式），便于理解数学结构：

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参考文献和出处

所有内容均基于原始报告全文解读，页码标示为对应引用页码，具体详细参考文献见第10页附录部分。

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综上，报告以“将自然资本作为股票期权”这一前沿设想，剖析了气候危机经济驱动根源，提供了理论框架及实用模型，有助于推动生态系统金融化，是解决环境破坏与经济成长矛盾的创新探索。虽然实践中存在挑战，但无疑为应对全球气候与生态困境开拓了新的思路边界。

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