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宏观经济学分析中考虑的生产力要素多为以劳动力与资本等为代表的生产要素；自然要素多作为外在给定条件。然而，在气候变化背景下，自然因素，尤其是气候条件对劳动生产力或资本回报率有着重要的影响力，不可忽略。这就意味着，在生产力分析中，气候的生产力需要受到关注。在现有文献中，相关的研究多为气候对粮食、畜牧业和林业的产出影响，鲜有针对气候生产力的经济学分析。
气候变化是一个具有不确定性但又有着巨大风险的科学问题，涉及利益格局，需要理性行动，因而经济学探析就成为认知和实践的理论和方法学基础。然而，经济学理论体系宏大，学说庞杂。所以要建立气候变化经济学体系，首先需要从经济生产的角度来厘清气候变化的症结所在，并重构气候变化经济学的理论研究框架。
经济系统中的生产，自然因子是基础条件或投入。而自然的主要影响或决定因子，与气候条件直接关联。生态承载力或土地承载能力，其基础的自然要素显然是气象因子，因而气候容量决定生态承载力或环境容量。环境就是生产力，气候因素是本底条件。
那么，如何认知气候生产力，气候生产力的要素有哪些，气候生产力与经济学中的生产力要素及测度又有什么关系？要解答这些问题，首先要对生产力概念中的自然要素进行辨析，其次考察生态系统生产力的内涵，生态承载力的界定，以及自然生产力的供给与人类社会经济的关系。在此基础上，分析气候生产力的内涵和要素及其对于气候变化经济学范式转型的意义。
18世纪80年代亚当·斯密《国富论》，强调“看不见的手”和基于比较优势的自由贸易，重在静态的财富。19世纪40年代德国历史学派经济学的代表人物李斯特 [1] ，在其经典著作《政治经济学的国民体系》中第一次提出生产力理论，表明财富的生产力比之财富本身，会重要许多倍，这一生产力不但可以使已有的和已经增加的财富获得保障，而且可以使已经消失的财富获得补偿。
李斯特认为生产力是创造财富的源泉，包括物质、精神和自然生产力。李斯特的自然生产力，主要指的是作为劳动对象的特定地区的“现存的天然资源”。对农业而言，指土地资源的富饶程度；对工业来说，指风力、水力、矿产等工业所需要的各种资源。自然生产力并不是一个恒量，它随精神生产力、科技和工业的发展而发展。对于一个国民经济体的生产力，李斯特界定为政治生产力（即国家整合和协调的能力）、精神生产力（即科技文化教育艺术）、自然生产力（即特定地区的天然资源）、物质生产力（即工具力或物质资本）和个人生产力（个人进行劳动创造的能力）而形成的总体生产力。李斯特的经济思想及理论重视的是生产力，而不是交换价值或财富。李斯特用动态的生产力概念置换静态的财富，把动态分析引入成本—收益分析模型之中。
马克思主义的政治经济学所考察的生产力，是生产满足人们需要的产品的能力，体现着人们适应、利用和改造自然的能力 [2] 。其中生产力要素和我们日常所讲的“生产要素”是一致的。马克思所讲的劳动过程的简单要素是劳动、劳动对象和劳动资料。马克思把自然力也作为生产力发展的要素，认为“大工业把巨大的自然力和自然科学并入生产过程”，如利用水力、风力发电，利用太阳能等。马克思在资本论中对生产力的分析，侧重点不在于生产力的测度，而在于生产力与生产关系之间的相互作用，即前者对后者的决定性作用以及后者对前者的反作用。
在现代经济学分析中，生产力所描述的是生产效率的各种测度，表示为单位投入的产出比，包括要素例如劳动、资本生产力；对于单个要素集合不能解释的那一部分生产力，则称之为多要素生产力“Multifactor Productivity”（MFP）或全要素生产力“Total Factor Productivity”（TFP）。Abramovitz [3] 认为TFP只是一个“无从知晓的测度”，因为数学分析中它只是一个残差，可能包括期望的因素诸如技术和组织创新，也涵盖一些并不是期望的因素，例如测度误差、遗漏变量、加总偏差、模型偏误等。因此TFP与生产力的关系并不完全清晰。
从前文的分析中可见，无论是古典经济学、马克思主义经济学，还是当代经济学，或将自然作为财富的一种表现形式，或作为生产力的一个核心要素，但在量化分析和测度中，多考虑劳动、资本和总体的生产力，将自然要素作为外在因子。不仅如此，在传统的经济学分析中，并未将自然因子与气候关联起来，对于气候在自然要素中的关键和决定性地位几乎没有涉及。但是，有关生产力的理论和分析测算方法，对于气候生产力的认知和要素分析，有着重要的理论和方法论意义。
生态系统的生产力分析，考察的是自然要素，将社会经济因子作为给定条件，讨论自然条件下的产出能力或水平，所涉及的自然因子，涵盖了决定性的气候要素。在生态学中，生产力是指生态系统中生物量的生成速率。它通常以单位时间单位面积（或体积）的质量单位表示，例如每年单位平方米克数（g/m 2 ·yr）。质量单元计量采用干物质或生成的碳质量。植物的生产力被称为初级生产力，而以植物为营养来源的生物例如食草动物的生产力，称为二级生产力。
初级生产力（Primary Productivity）是指绿色植物利用太阳光辐射能进行光合作用，即太阳光+无机物质+H 2 O+CO 2 →热量+O 2 +有机物质，把无机碳（CO 2 ）固定、转化为有机碳（如葡萄糖、淀粉等）这一过程的能力。一般以每天、每平方米有机碳的含量（克数）表示。初级生产力又可分为总初级生产力和净初级生产力。
CO 2 +H 2 O+光+N→CH 2 O+P+O 2
式中，CO 2 是大气重要组分，是气候变化温室效应的关键气体。H 2 O是气候循环的主要因子，是生命之源。光则是决定地球气候带的决定性因子，四季周而复始，也源于太阳辐射的变化。N代表自然界中的营养元素，也包括各种微量矿物元素，既来自土壤，也来自大气。绿色植物通过光合作用所形成的，则是生命有机体的含有蛋白质（P）和蛋白质微量元素的组织结构碳水化合物（CH 2 O）和释放出来的氧气（O 2 ）。荒漠之所以初级生产力低下，制约因素是水的严重短缺；而冻土带的生产力偏低，则是因为太阳辐射偏弱，温度过低，植物光合作用，能量严重不足。只有辐射（温度）和降水（水分）适宜的地区，才能有较高的生产力（见表2-1）。
表2-1 生态系统生产力水平与气候要素特征
续表
生态系统生产力，显然取决于气候要素的水平和要素的组合状况。但是，经济学意义上的生产力所关注的社会总产出、劳动生产力、资本产出，以及技术进步等，在这一系统中并没有得到体现。我们所说的气候生产力，不仅仅是一个自然科学概念，在气候变化的态势下，更需要揭示的是其经济学，或政治经济学内涵。
经济学意义上的生产力视气候要素为外生，而生态学意义上的生产力又视经济要素为给定。从静态意义上看，经济学意义上的生产力和生态系统生产力中的气候要素所决定的，是一种容量或承载力概念。潘家华等 [4] 在考察社会经济系统的发展边界时，得出的结论表明，各种承载力或容量，最终均取决于气候要素所决定的气候容量。
容量或承载力（Capacity，Carrying Capacity）强调特定生态环境系统所能承载人类活动的能力或水平，尽管承载力是一个以资源禀赋为约束变量的静态指标，但与技术手段、社会选择和价值观念等关联密切，因而这一概念也有相对属性。容量的研究主要包括两种视角，一种是基于生态系统生产力的生物承载力，如土地承载力、水资源承载力、生态承载力、环境容量等；另一种是考虑社会经济系统消费或需求与生态系统生产力的关系，探讨生态环境和自然资源对人类发展的约束，多采用人口承载力或生态足迹的测度。
气候容量的内涵或基础不仅包括温度、光照、降水、蒸发量等气候资源要素，还包括气候风险，如干旱、暴雨、台风等极端气候事件，海平面上升等，因为气候风险也是影响特定地区综合承载力的重要因素之一。气候容量的承载对象不仅局限于土地、水资源、生态系统及人口承载力，还包括特定产业（如农业）或特定地区的社会经济系统。
通常讨论的生态、水资源、土地、环境承载力，从严格意义上讲只是表征，最终都受制于，或取决于主要由辐射和降水所组合而形成的气候容量，因而准确讲，应该称为气候衍生容量。这些衍生容量或承载力在很大程度上受制于气候要素的水平或组合，但诸如技术进步和科学管理等人为的技术、经济和社会活动可以使一定气候容量下的生态系统、水资源、土地、环境对人口和社会经济系统的承载力得以提升（见表2-2）。例如，人工生态系统的承载能力，可以通过植树造林、草场改良、湿地重建、水坝灌渠等资本、技术和劳动力投入，而提升系统的产出水平，例如提升生物质产量、增加载畜量、提高生物多样性水平等。一个地区降水而形成的地表水、地下水累积所形成的水资源总量是一定的，但是，农业节水、工业提升循环用水率，也可以提高水资源承载力。单位土地面积的产出所支撑的土地承载力，也可以通过灌溉、改良土壤、培育新品种而得以提高。大气环境容量理论上不可以提高，但是，可以通过技术手段减少排放，从而维系或提高气候要素的生产力水平。
需要强调的是，一旦社会经济的投入或干扰终止，生态系统的初级生产力经过一定（或长或短）时间的自我调整，会恢复到自然状态。这也是为什么中东的石油财富可以建造世界第一高楼，却不能建造热带或温带森林生态系统并具有相应气候容量下的初级生产力的原因。
如果说容量或承载力是从供给方面考察自然约束，生态足迹则是从需求侧来看需要多大的容量或承载力。生态足迹被定义为生物生产性区域面积，用以满足人们所需的各种产品和服务，包括水果和蔬菜、鱼、木材、纤维、化石燃料燃烧所排放的二氧化碳的吸收以及建筑和道路的空间。生物承载力是能够再生人们对自然所需产品和服务的生产性的区域面积 [5] 。
表2-2 气候容量的要素及测度指标
生态足迹分析方法被广泛使用在地球的可持续发展评估。它可以用来衡量和管理资源的利用和评估个人、社区、国家或地区生活方式的可持续性，考察的对象包括商品、服务、组织、产业部门、社区、城市、地区和国家。目前每一个世界公民平均有约2.7的全球平均公顷生态足迹，但是，地球上具有生物生产力的土地和水资源，人均只有2.1全球公顷。这意味着，人类已经超过全球生物承载力的30%，当前地球村居民的生活正在不可持续的耗竭“自然资本”。