您的当前位置:首页正文

中国二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线——基于时间序列与面板数据的经验估计

2022-10-11 来源:易榕旅网
——108—— 中国科技论坛 (2011年4月)第4期 中国二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线 ——基于时间序列与面板数据的经验估计 刘华军 , 闰庆,l兑 ,孙日瑶 250100) (1.山东财政学院经济学院,山东 济南 250014;2.山东大学经济学院,山东 济南摘 要:本文利用时间序列数据和省际面板数据,选取排放总量、人均排放量、排放强度作为二氧化碳 排放指标对中国二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线进行了经验估计。1952--2007年的时间序列协整检 验表明,排放总量、人均排放量与人均收入之间存在单调递增的关系,而单位GDP排放量与人均收入之 间支持倒U型的环境库兹涅茨曲线,拐点位于1319元。1995--2007年省际面板数据协整检验表明。排 放总量与人均收入呈单调递增关系,单位GDP排放量与人均收入之间呈单调递减关系。而人均排放量 与人均收入之间存在倒N型关系,两个拐点分别位于3304元和44049元。目前除j匕京、上海、天津外, 其他各省的人均二氧化碳排放量仍位于上升阶段。 关键词:环境库兹涅茨曲线;二氧化碳排放:碳减排 中图分类号:F205文献标识码:A Empirical Estimation of Environmental Kuznets Curve of Carbon Dioxide Emissions in China Liu Huajun ,Yan Qingyue ,Sun Yueyao (1.School ofEconomics,Shandong University ofFinance,Jinan 250014,China; 2.School of Economics,Shandong University,Jinan 250100,China) Abstract:Using China’S 1952--2007 time-seFles data and 1995--2007 provincial panel data,the paper takes respectively gross emissions,per capita emissions and emission intensity as the index of carbon dioxide emissions to estimate the environmentl Kuznets acunre of carbon dioxide emissions of China.Findings are as follows:(1)Time series data cointegration test shows that the relationship of gross emissions,per capita emissions and per capita income is monotonically increasing,while there is inverted U-type relationship between carbon dioxide emissions of the unit GDP and per capita income with the inflection point at 1319 yuan.(2)Panel data cointegration tests show that relationship between gross emissions and per capita income is monotonically increasing and the relationship between carbon dioxide emissions of unit GDP and per capita income is monotonically decreasing while there is N-type relationship between per capita carbon dioxide emissions and per capita income with two inlectfion point located at 3304 yuan and 44,049 yuan.At present,only Beijing,Shanghai,Tianjin’S per capita carbon dioxide emissions rea decreasing as their per capita GDP increase,while per capita earbon dioxide emissions of other provinces continue to rise. Key words:environmental Kuznets cuwe:carb0n dioxide emissions;carbon emission reduction 基金项目:全球战略规划项目基金(SPF)项目“不同经济条件下中国特色的低碳之路”.山东省自然科学基金项目“我国低碳经济发展与政策责任研究” (ZR2O1OGM016)。 收稿日期:2010—09—20 作者简介:刘华军(1979一),男,山东广饶人,经济学博士,副教授,硕士生导师;研究方向:品牌经济、低碳经济等。 第4期(2011年4月) 中国科技论坛 一1O9— 1 引言 2009年哥本哈根全球气候大会前夕,中国政府 宣布到2020年单位GDP碳排放强度比2005年下 降40% 45%,并采取切实措施减缓碳排放。这不仅 检验和协整检验技术,而多数文献则采用直接回归。 然而直接回归忽视了数据存在单位根的可能性,因 此容易导致伪回归。第四,研究结论。现有研究对二 氧化碳环境库兹涅茨曲线假说的经验证据是非常混 乱的l 6l,换言之,二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线 存在多种形态。例如,一些研究已经证实了二氧化碳 存在倒U型的环境库兹涅茨曲线 3。而另一些研究 展现了中国作为一个高度负责任大国的形象,也保 证了中国未来发展的碳排放空间,同时也使中国大 力推进低碳发展的任务变得更加紧迫。然而,中国作 为一个发展中大国,在完成减排承诺的同时必须要 却发现二氧化碳排放与人均收入之间呈单调递增的 充分考虑到自身的经济发展,因此研究二氧化碳排 放与经济发展之间的关系对于中国经济和环境政策 的制定具有重要的意义。 环境库兹涅茨曲线(EKC)作为研究环境污染与 经济发展之问关系的一个重要工具,实证地观察中 国二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线,是了解中国 经济发展与二氧化碳减排可行性关系的重要途径。 精确地估计二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线,进 而对其形态和拐点进行正确判断,对于中国二氧化 碳减排政策的制定具有重要意义。本文借鉴国内外 关于二氧化碳排放环境库兹涅茨曲线的理论与经验 研究成果,利用中国1952--2007年的时间序列数据 和1995--2007年的省际面板数据,分别选取排放总 量、人均排放量、排放强度作为二氧化碳排放指标对 中国二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线进行经验估 计,得到更多关于二氧化碳排放与经济发展之间关 系的有用结论,为中国碳减排提供参考。 2 文献综述 现有研究在以下四个方面体现出明显差异。第 一,碳排放指标的选择。现有文献采用的二氧化碳排 放指标包括三类:排放总量指标I1]、人均排放量指 标l 2l、排放强度指标_3_。应该说,以上三种指标各有利 弊,总量排放指标无法刻画人口规模以及经济发展 水平,而人均排放量指标和排放强度指标则可以弥 补总量排放指标的不足。第二,样本选择与数据。现 有的经验研究大多采用跨国截面数据或跨国面板数 据,仅有少数几篇文献是针对单个国家,如加拿大川 等。第三,计量模型的设定。在环境库兹涅茨曲线的 经验研究中,对计量模型的恰当设定问题一直在讨 论当中 。现有文献采用的计量模型包括参数估计、 非参数估计、半参数估计等。目前大多数文献是利用 参数估计方法对二氧化碳环境库兹涅茨曲线进行实 证检验。在参数估计过程中,有的文献采用了单位根 线性关系。此外,还有大量研究得出了N型的二氧 化碳环境库兹涅茨曲线 ]。当然,二氧化碳环境库兹 涅茨曲线除了存在以上三种形态外,有的研究表明 二氧化碳与人均收入之间根本不存在长期关系,当 然也就不存在倒u型的环境库兹涅茨曲线。 3数据与模型 3.1数据来源选择及处理 (1)二氧化碳排放数据。本文的全国层面及省际 层面的二氧化碳数据均采用IPCC方法估算的数据。 其中国家层面数据跨度为1952--2007年。在省际排 放量估算中,由于将重庆并入四川省计算,同时因为 数据缺失,样本中不包括海南、宁夏、西藏及港澳台 地区,全部样本为1995--2007年27个省。 (2)其他数据。中国1952--2007年的人口数及 各省1980--2007年的人口数来源于历年《中国统计 年鉴》。中国1952--2007年及各省1995--2007年的 真实GDP,根据历年《中国统计年鉴》统计数据按照 2005年不变价进行平减而得到。 3.2计量模型设定 本文采用参数估计模型来检验中国的二氧化碳 环境库兹涅茨曲线。参数估计采用简化的环境库兹 涅茨曲线回归模型,如下式所示: = “ +/32x2 ̄+/33x3.+ ☆ (1) 其中,Y表示二氧化碳排放。 表示人均收入(用 GDP/P表示);下标 表示省份(在检验国家层面的 数据时,可以将其去掉)。t表示时间; 为常数; 是 第 个解释变量的系数; 为随机误差项。为了消除 原始数据的异方差性,对所有变量取自然对数,用 Ln表示。该模型可以检验二氧化碳排放与经济发展 之间存在的不同关系即二氧化碳环境库兹涅茨曲线 的不时形态和拐点。为了综合检验中国的二氧化碳 环境库兹涅茨曲线,我们在经验分析中分别采用排 放总量(用CO:表示)、人均排放量(用C02/P表示) 一110一 中国科技论坛 (2011年4月)第4期 和单位GDP排放量(用COJGDP表示)作为二氧化 GDP及其平方、立方项进行回归。 碳排放指标。 (3)时间序列的回归估计结果。我们根据模型 4经验估计 (1)分别将全国二氧化碳排放量、人均二氧化碳排放 4.1中国二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线 量和单位GDP二氧化碳排放量三个排放指标作为 图1描述中国1952--2007年的二氧化碳排放 被解释变量对人均GDP及其平方项和立方项进行 OLS回归(见表1)。在实际估计中采用White稳 粤 健标准差来得到系数的t统计值。同时,由于对 一三这三个方程进行直接回归时的DW都比较小, n蓦 表明回归残差存在较强的序列相关,因此我们在 娄 回归方程中加入了AR(1)、AR(2)项,残差的LM 毒霉 检验的F统计值和伴随概率表明成功消除了序 西 er 列自相关。 t, 从回归结果看.三个方程的系数在5%的显 哥 。螽 著性水平下均通过检验,回归方程调整后的Rz 分别达到0.995897、0.992970、0.982193,说明拟 合良好。此外,从回归方程的人均GDP及其平方 项、立方项的系数看,均满足若卢 >0, <0, >0, 说明二氧化碳排放总量、人均二氧化碳排放量和 的变动趋势,由图中可以看出,全国二氧化碳排放量 单位GDP二氧化碳排放量与人均GDP之间均 与人均二氧化碳排放量走势基本保持持续增长的走 存在N型关系。但是N型的环境库兹涅茨曲线是否 势。然而,与排放总量和人均排放量 相比。单位GDP二氧化碳排放量从 总体上呈现M型的走势,特别地,在 旦三墨 篓 里 塑 号兰 1978年之后,我国的单位GDP二氧 化碳排放量总体上呈现持续减少的 趋势,但是在2002年之后又呈现出 小幅攀升的态势。 (2)时间序列的单位根检验与协 整关系检验。使用ADF检验和PP检 验方法对变量进行单位根检验(PP检 验中所使用的模型设定均和ADF检 验中相应的变量完全一致),检验结 果(限于篇幅,略去)表明所有原始序 列均为非平稳序列,且它们的一阶差 分均为平稳序列。所以原始序列均为 一阶单整序列。同时我们使用 Johansen协整检验技术对变量间的协 整关系进行了检验,检验结果(限于 篇幅,略去)表明,在5%的显著性水 平下均拒绝了变量之间不存在协整 关系的原假设,因此可以对LnCO 、 Ln(cojP)、Ln(C02/GDP)分别人均 注:1. 、 、 分别代表1%、5%、10%的显著性水平。2.t统计值位于回归系数下的括号内。 第4期(2011年4月) 中国科技论坛 存在拐点,还需要进一步结合拟合图形来说明。图2 到,图3中单位GDP排放量与人均GDP的拟合曲 分别描述了排放总量、人均排放量和单位GDP排放 线图的尾部出现了上翘的态势,这说明最近几年我 量与人均GDP之间的拟合曲线关系。由图2可知, 国的单位GDP排放又出现了抬头的趋势。 尽管回归结果表明全国二氧化碳排放总量、人均排 4.2 中国二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线 放量与人均GDP之间存在N型关系,但是这种N 环境库兹涅茨曲线不仅具有时间序列特性,而 型关系是非常微弱的,换言之,随着人均GDP的不 且也体现截面特征_9],同时考虑到单纯的时间序列 断提高,二氧化碳排放总量、人均排放量均呈现出不 数据存在一定的缺陷,如样本容量小、不能体现区域 断增长的态势。因此,以二氧化碳排放总量和人均排 空间差异,而面板数据兼有时间序列数据和截面数 放量作为排放指标,二氧化碳环境库兹涅茨曲线不 据的特征,因此下面我们利用中国27个省l995— 存在拐点。此外,结合图3我们发现,与二氧化碳排 2007年的面板数据对中国二氧化碳排放的环境库 放总量和人均排放量不同,单位GDP排放量与人均 兹涅茨曲线进行经验估计,作为上面时间序列估计 GDP之间存在较为明显的倒U型关系,拐点位于人 的补充。 均GDP=1319元,换言之,到1975年(人均GDP= (1)面板数据的单位根检验与协整关系检验。本 1708.17元,2005年不变价)我国的单位GDP的二 文使用LL检验和IPS检验方法对面板数据进行单 氧化碳排放量达到峰值,此后单位GDP排放量随着 位根检验(在两者结论不一致时,则认为变量为非平 人均GDP的不断提高而逐渐下降。但是我们也注意 稳,继续进行差分检验)。检验结果(限于篇幅,略去) 表明,所有变量为一阶单整。值得注意的 是,人均GDP平方项和立方项的单整阶 数和人均GDP是一致的,这一结果支持 & 了格兰杰和豪尔曼的研究,即如果人均 GDP为一阶单整,则其平方也是一阶单 整|l0]。同时我们使用面板数据协整检验 技术对变量之间的协整关系进行了检 验,检验结果(限于篇幅,略去)表明,所 有检验的统计值在5%的显著性水平下 均拒绝了面板数据之间不存在协整关系 ∞00 10000 15000 20∞f ∞∞ 10∞ 5∞0 捌0 50脯 {0 15000 20L00 的原假设,因此可以进行面板数据回归。 拍 A均GDP:(2005霉元 丸均GOP(2oos第元) A均GDP f2∞5年竞 (2)模型设定检验。环境库兹涅茨曲 图2 中国二氧化碳环境库兹涅茨曲线拟合图 线的形态和拐点在很大程度上取决于估 计方法正确与否,因此对估计模型的设 酶 定进行检验至关重要。本文通过如下检 验来确定面板数据的模型形式:首先构 造F统计量判断是否所有个体效应为 零,进行固定效应和齐性参数的筛选:然 后通过BP拉格朗日乘数检验(Breusch— Pagan LM test)进行随机效应和齐性参数 检验;最后用Hausman检验进行固定效 应与随机效应之间的筛选。另外,由于面 板数据往往容易存在异方差和自相关问 题,所以还须要对残差是否存在异方差 。 越 e2 受 嘞 。 豫 f 趱 谣 )舶 和自相关进行Modified Wald检验和 图3中国二氧化碳环境库兹涅茨曲线拟合图 Wooldridge检验。检验结果表明,被解释 一l12一 中国科技论坛 (2m1年4月)第4期 变量为LnCO:的回归方程适用于固定效应模型,但 碳排放量和人均GDP之间的关系呈现出倒N型,与 方程的残差存在异方差性。被解释变量为Ln(COJ 参数估计结果一致,拐点有两个,其中上拐点位于 P)、Ln(COJGDP)的回归方程适用于随机效应模型, 3304元,下拐点位于44049元。下拐点具有重要的 但方程的残差存在异方差性。 意义,因为下拐点的存在表明二者在一定区间内(人 (4)估计结果。对于被解释变量为LnCO:的回 均GDP大于3304元)存在倒U型关系。从各省的人 归方程,我们采用Stata软件中可以得到固定效应模 均GDP数据看,到2007年,所有省份的人均GDP 型的稳健型标准误并同时纠正异方差问题的xtscc 均超过3304元,而只有北京、上海、天津的人均 命令来对其进行参数估计。对于被解释变量为Ln GDP超过44049元,由此表明,目前只有北京、上 (COJP)、Ln(COJGDP)的回归方程,我们采用能够 海、天津的人均二氧化碳排放量随着人均GDP的的 消除异方差问题的可行广义最小二乘法(FGLS)来 增加而降低,而其他各省的人均排放量仍位于上升 对其进行参数估计。表2报告了面板数据的回归结 的阶段。而从单位GDP排放量与人均GDP的拟合 果。在回归过程中,由于被解释变量为LnCO 回归 曲线图来看,二者呈现出L型关系,换言之,单位 方程的人均GDP的平方项和立方项不显著,因此将 GDP二氧化碳排放量随着人均GDP的增加而不断 其剔除后重新回归,结果显示人均GDP的系数/3 递减,因此不存在拐点,当然参数估计的结果也无法 在1%的显著性水平下显著,且/3 >O,这表明二氧化 得到拐点(因为 一3/3。卢。<0)。 碳排放总量与人均GDP之间存在单调递增关系,因 5 结论 此不存在拐点。而被解释变量为Ln(COJP)、Ln(COJ 研究结论如下:①时间序列协整检验表明二氧 GDP)的回归方程所有变量在1%显著性水平下均显 化碳排放总量、人均排放量与人均收入之间存在单 著,从回归估计结果来看,人均GDP及其平方项、立 调递增的关系。然而。单位GDP二氧化碳排放量与 方项的系数均满足/3 <0, >0, <0,说明人均排放量 人均收入之间存在尾部微微上翘的倒U型关系,拐 和单位GDP排放量与人均GDP之间均存在倒N型 点位于13l9元。②面板数据协整检验表明二氧化碳 关系。但是倒N型的二氧化碳环境库兹涅茨曲线是 排放总量与人均收入呈现单调递增关系,单位GDP 否存在拐点,还需进一步结合拟合曲线图形来说明。 二氧化碳排放量与人均收入之间存在单调递减关 图3分别描述了各省二氧化碳排放总量、人均 系。而人均二氧化碳排放量与人均收入之间存在明 排放量和单位GDP排放量与人均GDP之间的拟合 显的倒N型关系,两个拐点分别位于3304元和 曲线关系。从拟合曲线的形态我们发现,人均二氧化 44049元。到2007年,只有北京、上海、天津的人均 二氧化碳排放量随着人均GDP的的增 表2中国二氧化碳环境库兹涅茨曲线的面板数据模型估计结果 加而降低,而其他各省的人均二氧化碳 解释变量\ LnCO2 Ln(CO2/P) Ln(CO2IGDP) 排放量仍位于上升的阶段。 120.1473"** 129.3576*** 选取不同的二氧化碳排放指标以及 .6.551671*** C (-6.52) (522) (5I62) 使用不同的估计方法得出的不同的二氧 O.7478753 ・ .39.41688*** .40.41685*** Ln(GDP/P、 化碳排放的环境库兹涅茨曲线也充分说 .91) (.5.33) (-5.47) 4.275418*** 4.275415*** 明了二氧化碳排放比其他本地污染物与 【n《 /P)】 (5.42) (5I42) 经济发展之间关系的更具复杂性。尽管 [Ln(GDe/P)] .0.1516443*** .0.1516442*** 我们的时间序列数据经验研究表明,单 、 (.5.43) (-5.43) F统计值 47.79 位GDP二氧化碳排放量随着人均收入 Ⅵ d 1154.12 598.77 的提高而不断下降,但是二氧化碳排放 R 0.7514 总量、人均GDP排放量都是不断增加 喇线形态 线性 倒N型 倒N型 EKC拟合图曲线形态 线性 倒N型 L型 的,因此政府必须对二氧化碳减排做出 拐点 不存在 上拐点:3304元 不存在 积极的政策反应,况且时间序列的单位 下拐点:44049元 GDP二氧化碳排放的环境库兹涅茨曲线 注:书丰 表示l%的显著性水平。 尾部出现了上翘的态势,如果不采取积 第4期(2011年4月) 中国科技论坛 l13 极的二氧化碳排放政策,那么不但二氧化碳排放总 量无法达到拐点,而且我国政府所做出的到2020年 单位GDP碳排放降低40%~45%的承诺也难以兑 现。同时,根据面板数据的经验研究结论,尽管人均 二氧化碳排放量与人均收入之间存在倒U型的关 数省份的二氧化碳在未来很长一段时期内将继续增 加,这无疑增加了二氧化碳减排政策落实的难度,因 为降低二氧化碳排放必然要对这些省份的经济发展 提出巨大挑战,这也要求我国政府在制定和实施二 氧化碳减排政策的同时,考虑到我国不同的对经济 发展的不同要求,从而因地制宜地制定减排政策。 系,但是只有少数几个省份位于下降区间,而绝大多 参考文献: [1]Narayan P.K.,Narayan,S—Carbon dioxide emissions and economic growth:panel data evidence from developing countires[J]. Energy Policy,2010,(1):661—666. [2]Auffhammer M.,Carson R.T..Forecasting the path of China’s CO2 using province-level information[J].Journal of Environmental Economics and Management,2008,(3):229—247. [3]Focacci A..Empiircal analysis of the environmental and energy policies in some developing countires using widely employed macroeconomic indicators:the case of Bazil,China and India[J].Energy Policy,2005,(4):543—554. [4]He J.,Richard P..Environmental Kuznets CHIVe for CO2 in Canada[J].Ecological Economics,2010,doi:10.1016 ̄. [5]Wagner M..The Carbon Kuznets curve:a cloudy picture emitted by bad economitircs[J].Resource and Enery Economigcs, 2008,(3):388—408. [6]Galeotti M.,Lanza A.,Pauli F—Reassessing the environmental Kuznets curve for CO2 emission:a robustness exercise[J]. Ecological Economics,2006,(1):152—163. [7]Cole M.A.US environmental load displacement:examining consumption,regulations and the role of NAFTA[3 1.Ecological Economics,2004,(4):439—450. [8]Panayotou T..Demystifying the environmental Kuznets curve:Turning a black box into a policy tool[J].Environment and Development Economics,1 997,(4):465—484. [9]Dinda S.Environmental Kuznets curve hypothesis:A survey[J].Ecological Economics,2004,(4):431—455. [10]Granger C.W.J.,Hallman J.J.Nonlinear transformations of integrated time series[J].Journal of Time Series Analysis,1991, (12):207—224. (责任编辑胡琼静) (上接第96页) [6]郭庆旺,贾俊雪.中国全要素生产率的估计:1979--2004[J].经济研究,2005,(5):15—23. [7]Raymond W Goldsmith.A perpetual Inventory of National Wealth[J].Studies in Income and Wealth,1951,14(3):5-74. [8]王小鲁,樊纲.中国经济增长的可持续性[M].北京:经济科学出版社,2000. [9]贾雨文,李荣平,王国贞,宋艳涛.弹性系数调整和贡献率算法的改进[J].数量经济技术经济研究,1997,(4):21—24. [10]李宾,曾志雄.中国全要素生产率变动的再测算:1978--2007[J].数量经济技术研究,2008,12(8):37—42. [11]曹吉云.我国总量生产函数与技术进步贡献率[J].数量经济技术经济研究,2007,11(8):l1—17. [12]黄勇峰,任若恩,刘晓生.中国制造业资本存量永续存盘法估计[J].经济学(季刊),2002,(3):21—29. [13]张军.对中国资本存量K的再估计[J].经济研究,2003,(7):8-19. [14]Schuhz T W.Investnmnt in human capital[J].American Economic Review,1961,51(1):l一17. [1 5]Gerlach S,M Yiu.Estimating output gaps in Asia:a cross-country study[J]_Joumal of the Japanese and International Economies, 2004,1(8):1 15—136. [16]李治国,唐国兴.资本形成路径与资本存量调整[J].经济研究,2003,(5):33—41. [17]Kydland F and E Prescott.Time to Build and Aggregate Fluctuations[J].Ecomomentrica,1982,10(5):1354—1370. [18]World Bank.The East Asian Miracle:Economic Growth and Public Policy『M1.New York:Oxford University press。1993. [19]Musso A and T Westermann.Assessing potential output rowtgh in the Euro area-a growth accounting perspective[h1.European Central Bank,Discussing Paper Series[C],2005,22(3).1 99—2 14. [20]Scheibe J.The Chinese Output Gap During the Reform Period 1978--2002[R].Oxford:Department of Economics Discussion Paper No.1 79,University of Oxford. (责任编辑刘传忠) 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容