曾德珩+王霞

摘要：

城市化中期是城市化率30%～70%的階段。文章通過比較世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家與中國(guó)，發(fā)現(xiàn)城市化中期的年碳排放量與年人均碳排放量將繼續(xù)保持上升態(tài)勢(shì)。雖然各國(guó)的增長(zhǎng)速度存在較大差異，但所有對(duì)象均不會(huì)在城市化中期出現(xiàn)碳排放的峰值，碳排放下降拐點(diǎn)的出現(xiàn)應(yīng)在城市化后期。再通過格蘭杰因果檢驗(yàn)，證明各國(guó)在碳排放總量與城市化之間未必存在因果關(guān)系，但人均碳排放與城市化之間基本存在因果關(guān)系。

關(guān)鍵詞：中期城市化；碳排放；格蘭杰因果檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：F2911，F(xiàn)0622文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

10085831（2015）01004605

2009年9月，聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約第5次會(huì)議在丹麥哥本哈根召開，中國(guó)政府提出2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%的減排目標(biāo)。在中國(guó)快速城市化與工業(yè)化的背景下，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)承載著巨大的壓力與挑戰(zhàn)。截至2011年底，中國(guó)城市化率已達(dá)到51.3%，城鎮(zhèn)人口6.9億，城市的“能源消耗”和“碳排放”達(dá)到全國(guó)總消耗和總排放的85%。

對(duì)于碳排放與城市化進(jìn)程之間存在怎樣的作用機(jī)制，城市化發(fā)展到哪個(gè)階段會(huì)出現(xiàn)碳排放的峰值等問題，一直是氣候變化研究中的熱點(diǎn)問題。因此，本研究利用1800年以來的世界主要國(guó)家的城市化與碳排放數(shù)據(jù)，論證城市化中期階段與碳排放的聯(lián)系，為進(jìn)一步的研究與決策提供借鑒。

一、文獻(xiàn)綜述

對(duì)于世界不同地區(qū)城市化與碳排放的關(guān)系，特別是人口、社會(huì)發(fā)展階段與能源結(jié)構(gòu)在其中的作用，學(xué)者從不同角度進(jìn)行了大量研究。Mishra運(yùn)用1980-2005年太平洋島嶼國(guó)家的面板數(shù)據(jù)研究顯示，“在短期內(nèi)城市化是能源消費(fèi)的格蘭杰原因”。Halicioglu使用1968-2005年土耳其的數(shù)據(jù)研究認(rèn)為“長(zhǎng)期中城市化、GDP和能源價(jià)格是能源消費(fèi)的格蘭杰原因，但在短期中未通過格蘭杰因果檢驗(yàn)”。Inma Martinez Zarzos則更為直接地討論了城市化與碳排放的關(guān)系，他利用人口預(yù)測(cè)模型，采用Dietz&Rosa的計(jì)算公式，以1975-2005年不同收入水平國(guó)家的GDP、人口數(shù)量等為變量，發(fā)現(xiàn)城市化與碳排放的彈性系數(shù)在不同國(guó)家是不同的，發(fā)展中國(guó)家受到碳排放的沖擊更大，其彈性系數(shù)達(dá)到0.72，而發(fā)達(dá)國(guó)家則較小，甚至是負(fù)數(shù)。當(dāng)城市化率較低時(shí)城市化率與排放量具有正相關(guān)性，當(dāng)城市化率較高時(shí)表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)性，且這個(gè)分界點(diǎn)在城市化率60%左右。而薛冰等則以1970-2007年112個(gè)國(guó)家的面板數(shù)據(jù)為對(duì)象，認(rèn)為城市化率40%是人均碳排放實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)的拐點(diǎn)。

作為新興經(jīng)濟(jì)體的中國(guó)，其碳排放與城市化的關(guān)系同樣引人關(guān)注，包括對(duì)中國(guó)不同地區(qū)在同一時(shí)間段內(nèi)二者的關(guān)系，以及同一城市在某一時(shí)間序列中二者的變化讓許多研究者感興趣。Shobhakar通過對(duì)1985-2006年的數(shù)據(jù)分析，歸納了中國(guó)城市化對(duì)碳排放的貢獻(xiàn)率。Zhang等則采用更長(zhǎng)時(shí)間段，即1960-2007年的數(shù)據(jù)，利用VCR與ECM模型，證明中國(guó)的碳排放與固定資產(chǎn)投資、城市人口正相關(guān)，與GDP增長(zhǎng)符合單向格蘭杰因果關(guān)系。Zhang等研究者在對(duì)不同時(shí)期中國(guó)30個(gè)省區(qū)的類似研究中，發(fā)現(xiàn)中國(guó)東西部地區(qū)由于發(fā)展階段的不同，其增長(zhǎng)相同GDP的碳排放存在差異。對(duì)此，中國(guó)科學(xué)院將中國(guó)城市化進(jìn)程中的碳排放基本劃分為4個(gè)階段：第一階段，碳排放強(qiáng)度不斷上升階段；第二階段，碳排放強(qiáng)度高峰到人均碳排放量高峰階段；第三階段，人均碳排放量高峰到碳排放總量高峰階段；第四階段，碳排放總量穩(wěn)定下降階段。

以上研究中，研究者多傾向于選擇同一時(shí)段內(nèi)的不同國(guó)家或地區(qū)來進(jìn)行比較，但在這一時(shí)間段內(nèi)的國(guó)家與地區(qū)卻并不處于相同發(fā)展階段，所以造成諸多研究結(jié)果往往與EKC假說 EKC假設(shè)又稱環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線，該假說沒有給出明確的時(shí)間長(zhǎng)度或者階段劃分的標(biāo)準(zhǔn)，而是反映在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，某些經(jīng)濟(jì)、社會(huì)要素經(jīng)歷不同階段的發(fā)展軌跡，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)影響過程的總結(jié)，即在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最初階段，環(huán)境污染上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定拐點(diǎn)后，則隨之下降。的倒U形曲線相悖。對(duì)此，Chimeli認(rèn)為更好的研究途徑是采用時(shí)間序列的方法，采用計(jì)量與定性分析的方式對(duì)各個(gè)國(guó)家或地區(qū)的歷史經(jīng)驗(yàn)單獨(dú)檢驗(yàn)，或?qū)ν话l(fā)展階段橫向比較，才會(huì)更接近于EKC的假設(shè)狀態(tài)。對(duì)此，本次研究選擇對(duì)中國(guó)等國(guó)家的相同城市化階段進(jìn)行比較研究，在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度考察不同國(guó)家在加速城市化階段與碳排放之間的關(guān)系。

二、數(shù)據(jù)來源與分析

（一）數(shù)據(jù)來源

本研究利用美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室二氧化碳信息分析中心（Carbon Dioxide Information Analysis Center，CDIAC）提供的1850-2006年世界各國(guó)化石燃料CO2排放數(shù)據(jù)，并以聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）2006年提供的技術(shù)報(bào)告和方法指南，計(jì)算2006年以后的碳排放數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充。城市化數(shù)據(jù)來源于聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)事務(wù)部（Department of Economic and Social Affairs，DESA），結(jié)合美國(guó)人口調(diào)查局與Populstat人口統(tǒng)計(jì)網(wǎng)，并對(duì)1900年前缺失的數(shù)據(jù)作拉格朗日插值處理得出。

（二）碳排放指標(biāo)的選取

為分析中期城市化與碳排放的關(guān)系，主要選擇碳排放總量與人均碳排放量指標(biāo)來衡量CO2的變化。碳排放總量是指某國(guó)或某一地區(qū)所有人為的二氧化碳排放源和碳匯。人均排放量是指一國(guó)人口（生產(chǎn)和消費(fèi)）活動(dòng)排放的二氧化碳總量除以該國(guó)人口。本文中碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)均為單純的碳分子的數(shù)值，即等于二氧化碳重量的12/44。另外，未選擇排放強(qiáng)度指標(biāo)（即單位GDP的碳排放量）的原因在于，相比于前兩個(gè)指標(biāo)的絕對(duì)性，碳排放強(qiáng)度指標(biāo)受到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、匯率、一次能源品種構(gòu)成等多方面的影響，不同國(guó)家之間有很大的不可比性，難以完全反映不同國(guó)家在經(jīng)濟(jì)效益與碳排放關(guān)系上的差異。

對(duì)于碳排放總量與強(qiáng)度指標(biāo)的演變，一般認(rèn)為其部分遵循庫(kù)茲涅茲的倒U形曲線的規(guī)律，即圖1中S1—S2—S3構(gòu)成的三個(gè)階段，S1為人均碳排放強(qiáng)度高峰期，S2為碳排放總量高峰期，S3為二者同時(shí)下降期。對(duì)于中期城市化中碳排放的發(fā)展趨勢(shì)，是否會(huì)出現(xiàn)指標(biāo)下降拐點(diǎn)，將在下文中分析。

圖1碳排放指標(biāo)的階段劃分

（三）數(shù)據(jù)分析

1.各國(guó)中期城市化的時(shí)間跨度

由于各國(guó)的中期城市化經(jīng)歷的時(shí)間跨度與所處時(shí)代不同，需要對(duì)其時(shí)間起止點(diǎn)加以說明（表1）。從中可以發(fā)現(xiàn)，英、法、德等西歐國(guó)家的中期城市化均歷時(shí)百年以上，較完整地經(jīng)歷了第一次與第二次工業(yè)革命，是一個(gè)長(zhǎng)期積累與發(fā)展的過程。美國(guó)的中期城市化與第二次工業(yè)革命時(shí)間上一致，而日本則與其戰(zhàn)后工商業(yè)的“黃金十年（1960-1970年）”基本同步，且耗時(shí)最短。中國(guó)的中期城市化尚在進(jìn)行中，但通過比較可以發(fā)現(xiàn)，從城市化率30%到50%的耗時(shí)相對(duì)較短，英法德都在60年以上，美國(guó)40年，日本歷時(shí)最短為10年。

2.中期城市化階段的碳排放指標(biāo)的變化

圖2給出了各國(guó)城市化中期階段的年碳排放總量與年人均碳排放量，從圖中可以看出以下特點(diǎn)。

城市化中期階段碳排放保持持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，未出現(xiàn)碳排放總量或人均碳排放量的下降拐點(diǎn)，即未達(dá)到上文所提到的倒U形曲線中的峰值。從年度碳排放總量看，西歐國(guó)家中英國(guó)增長(zhǎng)18.79倍，法國(guó)增長(zhǎng)22.36倍，德國(guó)增長(zhǎng)72.74倍。但由于西歐三國(guó)的碳排放起點(diǎn)低，且城市化中期完整地經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命，所以其增長(zhǎng)倍數(shù)較大，但絕對(duì)數(shù)量比美國(guó)小。美國(guó)城市化中期與二次工業(yè)革命緊密相連，年碳排放總量從0.54PgC增長(zhǎng)到7.97PgC，雖然僅增長(zhǎng)14.69倍，但其從1890年起一直保持年碳排放總量世界第一的位置，直到2007年被中國(guó)超過。人均碳排放則從1900年前后位居世界第一，直到現(xiàn)在。日本城市化中期歷時(shí)最短，碳排放總量增長(zhǎng)9.87倍。中國(guó)碳排放總量在城市化率接近40%（2002年）時(shí)，增速明顯加快，在城市化率40%～50%階段，平均增速達(dá)到9.6%，但近年來增速有逐步放緩的趨勢(shì)。

對(duì)于碳排放峰值的出現(xiàn)，發(fā)達(dá)國(guó)家是在1980年后才出現(xiàn)人均碳排放的峰值，然后呈現(xiàn)出緩慢下降的態(tài)勢(shì)，接近1990年才出現(xiàn)碳排放總量的峰值。而在這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家均已進(jìn)入城市化后期。因此，在城市化中期階段，碳排放總量與人均碳排放量呈現(xiàn)出雙增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

同時(shí)，各國(guó)的碳排放量明顯受到某時(shí)間段政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響。如圖2所示，英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)在

1915-1920年受第一次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后衰退，1929-1932年時(shí)受大蕭條，德國(guó)、日本在1945-1948受第二次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)后衰退，中國(guó)在1998-2000年受亞洲金融危機(jī)等影響，碳排放指標(biāo)都呈現(xiàn)出急劇下降的趨勢(shì)。但暫時(shí)性影響消退以后，碳排放量會(huì)恢復(fù)到正常水平。

對(duì)于城市化中期碳排放的增速變化，在排除異常時(shí)間段的情況下，英國(guó)與德國(guó)的年碳排放總量增長(zhǎng)速率平穩(wěn)，保持在年1.17%的水平；法國(guó)在城市化率40%以前較慢，增長(zhǎng)速率為年0.66%，后期（1946年以后）較快，為年2.6%；日本、美國(guó)、中國(guó)增長(zhǎng)速率較快，日本為年6.6%，美國(guó)為9.04%，中國(guó)為9.54%。西歐國(guó)家增長(zhǎng)速率較低與其城市化中期時(shí)間段較長(zhǎng)有直接關(guān)系，而中、日、美三國(guó)的城市化中期歷時(shí)相比西歐國(guó)家較短，也使其增長(zhǎng)速率能保持較高水平。

三、城市化與碳排放的格蘭杰因果關(guān)系分析

（一）方法選擇

由于時(shí)間序列數(shù)據(jù)往往都是非平穩(wěn)的，如果直接對(duì)非平穩(wěn)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，會(huì)產(chǎn)生“偽回歸”問題。第一步需判斷序列的平穩(wěn)，常用的方法是進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，來考察時(shí)間序列是否為單整序列。如果一個(gè)時(shí)間序列均值隨時(shí)間而變化，要么方差隨時(shí)間而變化或二者同時(shí)發(fā)生變化則稱之為非平穩(wěn)時(shí)間序列，如果序列為非平穩(wěn)時(shí)間序列，可通過差分的方式檢驗(yàn)其是否為單整序列。

其次，進(jìn)行協(xié)整性檢驗(yàn)。如果變量之間存在協(xié)整關(guān)系，進(jìn)行回歸，并保留殘差，同時(shí)對(duì)殘差進(jìn)行單位根檢驗(yàn)，如殘差是單整的則證明二者存在協(xié)整關(guān)系。協(xié)整檢驗(yàn)把時(shí)間序列分析中短期動(dòng)態(tài)模型與長(zhǎng)期均衡模型的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，探求非平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)變量間蘊(yùn)含的長(zhǎng)期均衡關(guān)系，避免了用差分后的序列進(jìn)行建模時(shí)產(chǎn)生的長(zhǎng)期調(diào)整信息丟失的問題。本文采用Engle-Granger兩步檢驗(yàn)法。

最后，對(duì)于通過協(xié)整檢驗(yàn)檢測(cè)變量的長(zhǎng)期均衡關(guān)系中變量在波動(dòng)中到底孰因孰果的問題，采用Granger因果關(guān)系檢驗(yàn)，目的在于當(dāng)兩個(gè)變量之間暫時(shí)存在先導(dǎo)和滯后關(guān)系時(shí)，是否能從統(tǒng)計(jì)上查明其因果關(guān)系。

（二）結(jié)果分析

在對(duì)6個(gè)國(guó)家城市化率、年碳排放量與年人均碳排放量取自然對(duì)數(shù)后，根據(jù)上述步驟，運(yùn)用EVIEW5.0軟件，顯示結(jié)果如下。

第一，平穩(wěn)性檢驗(yàn)。利用單位根（ADF）檢驗(yàn)，在城市化中期階段，6個(gè)國(guó)家的城市化率與年碳排放量及年人均碳排放量都是I（1）序列，即均為一階單整序列，表明城市化水平與碳排放總量及年人均碳排放量，可能存在長(zhǎng)期穩(wěn)定的比例關(guān)系，且可進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)。

第二，協(xié)整檢驗(yàn)結(jié)果顯示，從城市化中期的時(shí)間段看，6個(gè)國(guó)家碳排放及城市化之間均存在協(xié)整關(guān)系。

第三，格蘭杰因果檢驗(yàn)結(jié)果見表2。從結(jié)果中可以看出，在城市化中期階段，沒有國(guó)家呈現(xiàn)出城市化與碳排放的雙向因果關(guān)系。在碳排放總量方面，法國(guó)、日本、中國(guó)表現(xiàn)為城市化是碳排放的影響因素，但后者不是前者的原因。英國(guó)存在碳排放總量對(duì)城市化的單向因果關(guān)系，美國(guó)與德國(guó)的碳排放總量與城市化沒有因果關(guān)系。在年人均碳排放方面，美國(guó)、德國(guó)表現(xiàn)為人均碳排放的增長(zhǎng)是城市化的原因，其他國(guó)家則是相反。

四、結(jié)論與展望

第一，中期城市化是碳排放持續(xù)增長(zhǎng)的過程。無論各國(guó)中期城市化時(shí)間長(zhǎng)短和增長(zhǎng)量的差異，碳排放量均保持增長(zhǎng)。中期城市化與碳排放之間存在穩(wěn)定的關(guān)系，雖然會(huì)受到短期沖擊的影響，但從長(zhǎng)期看將很快回復(fù)到正常位置。在中國(guó)中期城市化完成以前，實(shí)現(xiàn)總量與人均碳排放的數(shù)量降低，是不符合發(fā)展規(guī)律的，這也是中國(guó)承諾降低碳排放強(qiáng)度，而不是其他碳排放指標(biāo)的原因。

第二，不同國(guó)家在城市化中期階段表現(xiàn)出碳排放與城市化的不同關(guān)系。通過格蘭杰因果檢驗(yàn)的結(jié)果看出，中期城市化階段，不同國(guó)家不存在單一、精準(zhǔn)的因果關(guān)系，即使是同一地區(qū)的國(guó)家，如英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)同屬于西歐地區(qū)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、資源稟賦等的差異使城市化與碳排放之間的關(guān)系也存在較大不同。

第三，中國(guó)正處于城市化中期階段，中國(guó)的城市化發(fā)展與二氧化碳排放量之間不具有理論上的雙向因果關(guān)系，只存在城市化對(duì)碳排放的單向影響，城市化的發(fā)展對(duì)于碳排放量具有一定的滯后性。主要原因在于中國(guó)城市化的發(fā)展并未實(shí)現(xiàn)與主要碳排放源，即工業(yè)的同步協(xié)調(diào)發(fā)展的狀態(tài)。特別是本文研究的1996年以來，雖然由于戶籍制度與行政建制的改變，有大量農(nóng)村人口變?yōu)槌鞘腥丝?，但由于?guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中第二產(chǎn)業(yè)所占比值一直保持在40%以上的水平，所以吸納新增城市人口的工業(yè)所消耗的能源增長(zhǎng)迅速，其速度超過了城市人口增長(zhǎng)的速度。從其他國(guó)家的發(fā)展歷程看，進(jìn)入城市化40%以后，人均碳排放將呈現(xiàn)更高的排放水平，從而促使總量進(jìn)一步上升，這對(duì)中國(guó)下一步的減排帶來更大的壓力與挑戰(zhàn)。

本研究由于數(shù)據(jù)來源的限制，沒有剔除兩次世界大戰(zhàn)對(duì)6國(guó)的影響，同時(shí)人均碳排放也并非基于城市人口的人均碳排放，因此并不能完全反映城市化與碳排放之間的關(guān)系，這在一定程度上影響了檢驗(yàn)的結(jié)果。如何將各國(guó)的發(fā)展模式、能源結(jié)構(gòu)、城鄉(xiāng)差距等因素考慮進(jìn)去，將是下一步研究的重點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：

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Comparative Study of Relationship between Carbon Emission and Mediumterm Urbanization in Different Countries

ZENG Deheng， WANG Xia

（School of Construction Management and Real Estate， Chongqing University， Chongqing 400044， P. R. China）

Abstract：

The mediumterm urbanization stage means the urbanization rate between 30% to 70%.Comparing with the worlds major developed countries and China during this stage， the annual carbon emissions and carbon emissions per capita will keep rising trend， but national growth rate has huge difference. The peak of carbon emissions will not appear in stage of mediumterm urbanization， but in its maturity period. The results based on Granger Causality Test show that corelation Granger causality between urbanization rate and carbon emission may not exist in all countries， but which between carbon emissions per capita and urbanization rate exists.

Key words： mediumterm urbanization； carbon emission； Granger Causality test

（責(zé)任編輯傅旭東）