曲 越,秦曉鈺,汪惠青,夏友富

一、引 言

在科技革命的推動(dòng)下,世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程不斷加快,居民生活水平得到顯著提升,與此同時(shí),溫室氣體排放正逐漸成為人類面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。數(shù)據(jù)顯示,近20年全球CO2增加了40%,2019年全球碳排放量達(dá)到創(chuàng)歷史新高的343.6億噸,2020年中國(guó)碳排放量達(dá)到98.99億噸,占全球的30.7%,CO2的減排和治理已迫在眉睫。針對(duì)這一全球性環(huán)境問(wèn)題,世界近200個(gè)國(guó)家和地區(qū)在20世紀(jì)90年代共同簽署了 《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》(UNFCCC),具有法律效力的 《東京議定書》和 《巴黎協(xié)議》也相繼出臺(tái),在全球共同應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題的背景下,2020年在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上,習(xí)近平總書記向國(guó)際社會(huì)做出承諾,中國(guó)力爭(zhēng)CO2排放2030年前達(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,《十四五規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)》進(jìn)一步提出,中國(guó)到2035年要在碳達(dá)峰后實(shí)現(xiàn)CO2排放的穩(wěn)中有降,基本形成綠色和諧的生產(chǎn)和生活方式,2021年 《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》和 《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》相繼出臺(tái),把 “雙碳”目標(biāo)納入國(guó)家發(fā)展全局,加快經(jīng)濟(jì)的綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。

然而,受地理位置、自然資源和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等因素的影響,中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的不平衡性,這種不平衡同樣體現(xiàn)在CO2排放上,國(guó)家在 “十四五規(guī)劃”中也明確鼓勵(lì)地方根據(jù)具體情況制定碳達(dá)峰行動(dòng)方案,有條件的地方率先達(dá)峰。那么,具有不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征的地區(qū)和城市,其差異化碳達(dá)峰路徑是怎樣的?在碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中如何兼顧效率與公平原則?不同地區(qū)和城市在碳中和中又扮演什么樣的角色?對(duì)這些問(wèn)題的研究在中國(guó)致力實(shí)現(xiàn) “雙碳”目標(biāo)的背景下具有重要意義,各地區(qū)和城市需要群策群力,通過(guò)技術(shù)交流、要素互補(bǔ)和產(chǎn)業(yè)合作共同實(shí)現(xiàn) “雙碳”目標(biāo)。

二、文獻(xiàn)綜述

隨著世界各國(guó)對(duì)氣候變化的日益關(guān)注,CO2排放的研究也逐漸增多,碳排放核算成為被首先關(guān)注的問(wèn)題。孫建衛(wèi)等基于聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì) (IPCC)的溫室氣體清查方法,建立了中國(guó)碳排放估算體系[1]。Shan等在IPCC的基礎(chǔ)上將碳排放的測(cè)算拓展到省級(jí)層面,采用直觀能源消耗方法和更新的排放因子計(jì)算中國(guó)省級(jí)CO2排放[2]。Mi等將CO2測(cè)算理論拓展到城市層面[3],Shan等進(jìn)一步按照IPCC地域排放核算方法對(duì)排放清單進(jìn)行重新編制,并基于能源平衡表提出中國(guó)城市CO2排放清單的構(gòu)建方法[4]。另外,多區(qū)域投入產(chǎn)出表也被逐漸應(yīng)用到碳排放的研究中,王文舉等指出發(fā)展中國(guó)家為發(fā)達(dá)國(guó)家的消費(fèi)者排放了大量的CO2[5],Zheng等認(rèn)為西南和中部的崛起推動(dòng)了中國(guó)貿(mào)易隱含碳的增加[6]。

在碳排放核算方法的創(chuàng)新過(guò)程中,與CO2排放有關(guān)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素逐漸受到重視。首先,能源消費(fèi)和工業(yè)生產(chǎn)是CO2排放的主要來(lái)源,能源強(qiáng)度和能源結(jié)構(gòu)與碳排放呈現(xiàn)直接的相關(guān)關(guān)系[7],人均GDP增長(zhǎng)是CO2排放持續(xù)增加的最大驅(qū)動(dòng)因素,Panayotou首次用環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(EKC)來(lái)描述人均收入與環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系[8],EKC曲線同時(shí)也從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的角度解釋了中國(guó)區(qū)域CO2排放不均衡的原因[9]；其次,人口集聚和消費(fèi)升級(jí)使居民在生活中產(chǎn)生的CO2穩(wěn)步上升,生活領(lǐng)域碳排放的快速增長(zhǎng)已成為不可忽視的問(wèn)題[10],城市化過(guò)程中帶來(lái)的交通工具數(shù)量上升和人口大量聚集正對(duì)全球氣候變暖產(chǎn)生重要影響[11]；最后,國(guó)家的環(huán)保和低碳政策對(duì)CO2排放同樣起到引導(dǎo)作用,政策變量是EKC曲線拓展研究的重要外生變量[12],而區(qū)域稟賦、技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)碳排放產(chǎn)生一定影響[13]。

隨著 《京都議定書》的逐漸履行和 《巴黎協(xié)議》的簽訂,世界各國(guó)開(kāi)始探索合理的碳達(dá)峰路徑,并制定了一系列碳中和的戰(zhàn)略規(guī)劃。在碳達(dá)峰路徑研究領(lǐng)域,涂正革指出技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)能源強(qiáng)度下降是中國(guó)減少碳排放的核心動(dòng)力,促進(jìn)節(jié)能技術(shù)與工藝創(chuàng)新、走新型工業(yè)化道路是實(shí)現(xiàn)中國(guó)低碳發(fā)展的必經(jīng)之路[14],“雙碳”目標(biāo)的具體實(shí)施還需要充分考慮區(qū)域發(fā)展的異質(zhì)性和區(qū)域碳減排的協(xié)調(diào)性[15][16]；在碳中和路徑研究領(lǐng)域,毛顯強(qiáng)等指出生態(tài)補(bǔ)償是一種使外部成本內(nèi)部化的環(huán)境經(jīng)濟(jì)手段,補(bǔ)償支付者和接受者、補(bǔ)償強(qiáng)度以及補(bǔ)償渠道等核心問(wèn)題的解決是關(guān)鍵[17],伏潤(rùn)民等認(rèn)為中國(guó)財(cái)政分權(quán)體制下生態(tài)轉(zhuǎn)移支付為地方政府環(huán)境治理提供了激勵(lì)創(chuàng)新政策工具[18],張希良等認(rèn)為碳定價(jià)機(jī)制將在碳中和中發(fā)揮關(guān)鍵作用,為低碳、零碳和負(fù)碳技術(shù)創(chuàng)新以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供有效激勵(lì)[19]。此外,碳排放權(quán)交易制度已成為中國(guó)節(jié)能減排的重要環(huán)境規(guī)制手段[20],陸地碳匯被視為燃料轉(zhuǎn)換和減少化石燃料使用的低成本替代品,碳減排商品化和氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展也逐漸進(jìn)入碳中和方法和路徑的討論范疇[21]。

綜上所述,有關(guān) “雙碳”方面的國(guó)內(nèi)外研究有了一定的積累,但城市層面碳排放核算方法的拓展和核算數(shù)據(jù)的應(yīng)用還需要深化,中國(guó)城市層面EKC曲線的具體形態(tài)還有待驗(yàn)證,處于不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段、具有不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征的城市群體,如何根據(jù)自身的情況制定合理的碳達(dá)峰和碳中和路徑也需要研究和探討。與現(xiàn)有文獻(xiàn)相比,本文的邊際貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在:(1)將碳排放的測(cè)算從省級(jí)拓展到城市層面,下沉了碳排放測(cè)度的空間尺度,使碳排放測(cè)度結(jié)果較為科學(xué)全面；(2)放寬了EKC曲線的基本假設(shè),拓展了EKC曲線在中國(guó)城市層面的適用性,并將門限閾值思想融入碳排放機(jī)制的研究中,研究方法更加合理；(3)采用PSTR模型對(duì)碳排放的閾值點(diǎn)進(jìn)行平滑轉(zhuǎn)換處理,使碳達(dá)峰異質(zhì)性路徑的研究更加貼近經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)實(shí)；(4)從效率與公平的視角,提出中國(guó) “雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的城市協(xié)調(diào)路徑,為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和環(huán)境經(jīng)濟(jì)的交叉研究提供新的思考。

三、理論機(jī)制

(一)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與碳排放

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中,CO2作為工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的產(chǎn)物,其排放數(shù)量的變化也逐漸成為衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段的重要指標(biāo)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初期,隨著工業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大,經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí),CO2排放呈現(xiàn)快速攀升趨勢(shì),此階段的CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈現(xiàn)直接的正向關(guān)系,伴隨著環(huán)境問(wèn)題的日益惡化和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變,CO2排放在第二階段的增長(zhǎng)速度逐漸趨緩,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高水平階段,CO2排放量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間呈現(xiàn)較為明顯的負(fù)相關(guān)系,碳排放與經(jīng)濟(jì)社會(huì)之間實(shí)現(xiàn)了和諧發(fā)展的目標(biāo)。

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與CO2排放之間的關(guān)系存在多重作用機(jī)制。首先,從經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式角度來(lái)看,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式越合理,CO2排放量越小,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期的粗放型增長(zhǎng)模式下,對(duì)增長(zhǎng)速度的追求使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)建立在大量資源和要素投入的基礎(chǔ)上,當(dāng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式從粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型時(shí),經(jīng)濟(jì)從單純的高數(shù)量和高速度增長(zhǎng)轉(zhuǎn)向高質(zhì)量增長(zhǎng),CO2排放將達(dá)到峰值,并逐漸下降,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和增長(zhǎng)理念的變化直接決定了碳排放的規(guī)模[12]；其次,從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)視角來(lái)看,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理與否也直接決定了CO2排放量,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從一、二產(chǎn)業(yè)向第三產(chǎn)業(yè)的演變過(guò)程,也是碳排放從快速增長(zhǎng)到增速放緩再到逐漸下降的轉(zhuǎn)變過(guò)程,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的差異性也導(dǎo)致了區(qū)域、省際和城市間碳達(dá)峰時(shí)間和路徑的異質(zhì)性[22]；再次,從技術(shù)進(jìn)步方面來(lái)看,技術(shù)進(jìn)步?jīng)Q定了碳排放的強(qiáng)度,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整都離不開(kāi)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng),技術(shù)進(jìn)步不僅改變了傳統(tǒng)能源和電力等高耗能產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)效率,同時(shí)也為太陽(yáng)能、風(fēng)能和氫燃料等新興能源產(chǎn)業(yè)的興起提供了重要支撐,技術(shù)進(jìn)步的速度和水平與CO2排放息息相關(guān)[10]。

綜上所述,CO2排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)在不同發(fā)展階段存在直接的相關(guān)關(guān)系,這種關(guān)系通過(guò)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)的進(jìn)步三種機(jī)制發(fā)揮著作用,在現(xiàn)實(shí)研究的過(guò)程中,往往采用EKC曲線來(lái)描述和刻畫環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系,EKC曲線也是本文研究的機(jī)制基礎(chǔ),該曲線國(guó)別層面的基本公式為:

其中,Yit表示國(guó)家i在t時(shí)期的CO2排放數(shù)量,Xit表示國(guó)家i在t時(shí)期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,Zit表示影響國(guó)家i在t時(shí)期CO2排放的其他解釋變量,如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人口規(guī)模等。

(二)EKC曲線的拓展

EKC曲線在實(shí)際應(yīng)用中也在不斷地拓展和完善。一方面,世界各國(guó)家和地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境質(zhì)量方面存在較大差異,應(yīng)用具體國(guó)別數(shù)據(jù)進(jìn)行EKC關(guān)系驗(yàn)證時(shí),還需要考慮政策、人口、基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)等方面的因素,同時(shí),區(qū)域和城市層面的不均衡發(fā)展也為EKC機(jī)制的研究增加了異質(zhì)性方面的難度；另一方面,EKC曲線本身的公式和基準(zhǔn)研究也存在一定不足,一般意義上的EKC曲線標(biāo)準(zhǔn)形式固化地將環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之間的關(guān)系確定為二次項(xiàng)或三次項(xiàng)的參數(shù)估計(jì)形式,但現(xiàn)實(shí)情況中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境質(zhì)量之間呈現(xiàn)的倒 “U”型或者倒 “N”型關(guān)系并不規(guī)則[7],更多的EKC曲線并非嚴(yán)格的中間對(duì)稱型,且拐點(diǎn)轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換趨勢(shì)也呈現(xiàn)多樣化的特征[23]。

本文從EKC曲線的不足和中國(guó)城市層面的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)實(shí)出發(fā),對(duì)EKC曲線進(jìn)行了拓展?？紤]中國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡性和碳排放水平的階段性特征,放寬EKC曲線的拐點(diǎn)對(duì)稱假設(shè),不再機(jī)械地將EKC曲線設(shè)定為二次或三次項(xiàng)的固化形式,將對(duì)稱拐點(diǎn)退化為一般性兩階段之間的平滑拐點(diǎn),將經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系進(jìn)行隨機(jī)化處理,分階段來(lái)描述經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系,并著重分析不同階段拐點(diǎn)的平滑轉(zhuǎn)換關(guān)系,引入轉(zhuǎn)換函數(shù)對(duì)不同階段的曲線特征進(jìn)行銜接,最終確定EKC曲線的具體形狀和轉(zhuǎn)換趨勢(shì),更大限度上描述和分析經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間的現(xiàn)實(shí)關(guān)系和一般規(guī)律。因此,在公式 (1)的基礎(chǔ)上,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境質(zhì)量之間的多階段關(guān)系刻畫如下:

式 (2)中,c1和c2為EKC曲線的兩個(gè)拐點(diǎn),鑒于經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境質(zhì)量之間關(guān)系的連續(xù)性特征,進(jìn)一步對(duì)拐點(diǎn)按照不同階段之間的變化速度ω進(jìn)行平滑連續(xù)處理,將影響EKC曲線趨勢(shì)和形狀的核心變量 (經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平Xit)作為轉(zhuǎn)換變量Q,并進(jìn)行滯后一期處理 (Xit－1),同時(shí)引入閾值c的平滑轉(zhuǎn)換函數(shù)G(Q；ω,c),改進(jìn)后的二階段EKC曲線表達(dá)式為:

進(jìn)一步,三階段的EKC曲線表達(dá)式為:

其中,轉(zhuǎn)換函數(shù)G(Q；ω,c)取對(duì)數(shù)形式,取值為0和1,即:

各式中,ωi為i階段轉(zhuǎn)換函數(shù)的轉(zhuǎn)換速度,ci為i階段轉(zhuǎn)換變量的位置參數(shù),Q為轉(zhuǎn)換變量。當(dāng)Xit處于最小值和c1之間時(shí),G1＝0,G2＝0,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與環(huán)境質(zhì)量之間呈現(xiàn)單一線性關(guān)系,影響度為β1；當(dāng)Xit處于c1和c2之間時(shí),G1＝1,G2＝0,Xit與Yit之間呈現(xiàn) “U”型或者倒 “U”型關(guān)系,二階段影響度變?yōu)棣?＋β2；當(dāng)Xit處于c2和最大值之間時(shí),G1＝1,G2＝1,EKC曲線呈現(xiàn)“N”型或者倒 “N”型趨勢(shì)特征,三階段影響度進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)棣?＋β2＋β3。

四、模型構(gòu)建與變量選擇

(一)城市級(jí)碳排放的核算

目前,國(guó)別層面的碳排放主要由各國(guó)統(tǒng)計(jì)局或國(guó)際機(jī)構(gòu)依據(jù)IPCC的清單指南和能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算,這一層面的數(shù)據(jù)相對(duì)夯實(shí),而城市層面碳排放核算的難點(diǎn)在于如何處理各地區(qū)的差異性,同時(shí)城市層面數(shù)據(jù)的獲取對(duì)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性和處理技術(shù)性要求更高,因而目前城市層面的碳排放核算數(shù)據(jù)較少。本文依據(jù)CEADs編纂的中國(guó)城市級(jí)碳排放清單,整理計(jì)算出中國(guó)247個(gè)代表性城市的CO2排放量。

一般而言,CO2排放的核算包括兩部分:能源燃燒相關(guān)排放 (CO2energy),以及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放 (CO2process)[24]。根據(jù)IPCC發(fā)布的清單編制指南,CO2排放量等于不同能源參數(shù)下(NCV、EF、O)活動(dòng)水平數(shù)據(jù) (AD)乘以排放因子 (EF)。具體計(jì)算方法如下:

其中,ADij表示行業(yè)j使用能源i的數(shù)量,NCVi表示能源i的排放凈熱值,EFi表示能源i的排放因子,Oij表示行業(yè)j使用能源i的氧化效率。ADt表示工業(yè)產(chǎn)品t的產(chǎn)量,EFt表示產(chǎn)品t的排放因子。根據(jù)CEADs的方法,通過(guò)收集能源平衡表、工業(yè)分行業(yè)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)、工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量,以及地級(jí)市的人口、GDP、重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)產(chǎn)值等社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),計(jì)算出城市尺度的CO2排放量。

(二)PSTR模型

通過(guò)對(duì)EKC曲線的分析和拓展可知,在不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,CO2排放的增長(zhǎng)呈現(xiàn)差異化的多機(jī)制特征,同時(shí)在不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段之間呈現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)換的關(guān)系,鑒于此,本文選用面板平滑轉(zhuǎn)化模型 (PSTR)來(lái)分析中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和CO2排放的非線性關(guān)系。PSTR模型的基本公式為:

式中,Xit是解釋變量,包含核心解釋變量和控制變量?jī)刹糠?Yit是被解釋變量,β為自變量的解釋系數(shù),Gk(Qit；ωk,ck)是轉(zhuǎn)換函數(shù),采用對(duì)數(shù)函數(shù)形式,核心解釋變量會(huì)在不同的階段受到轉(zhuǎn)換函數(shù)的影響,G在 [0,1]之間連續(xù)有界,k為轉(zhuǎn)換函數(shù)G的個(gè)數(shù),取值為 [1,n],Qit是轉(zhuǎn)換變量,是非線性機(jī)制存在的引導(dǎo)變量,ω是平滑轉(zhuǎn)換參數(shù) (ω＞0),ω越大意味著模型以越快的速度完成機(jī)制之間的轉(zhuǎn)換,反之亦然,c為門限閾值,即位置參數(shù),是機(jī)制之間的轉(zhuǎn)換拐點(diǎn),且c1≤c2≤…≤cz,εit是滿足獨(dú)立同分布的隨機(jī)干擾項(xiàng)序列,j是位置參數(shù)c的個(gè)數(shù),取值為 [1,m]。

(三)變量選擇

CO2排放除了取決于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平之外,還受到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口密度等因素的影響,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平越合理的城市,CO2排放相對(duì)越低,第二產(chǎn)業(yè)在整個(gè)經(jīng)濟(jì)中所占的比重與CO2排放有直接關(guān)系[25],另外,常住人口密度的高低也從生活層面影響著CO2的排放規(guī)模[26]。鑒于此,在公式 (7)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建中國(guó)城市層面的CO2增長(zhǎng)模型:

被解釋變量CO2it表示城市i在t年的CO2排放量,數(shù)據(jù)來(lái)源于CEADs的CO2排放清單子庫(kù)。三個(gè)核心解釋變量中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展變量PGDPit表示城市i在t年的人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值,數(shù)據(jù)通過(guò)2005年不變價(jià)格計(jì)算整理后獲得,單位為萬(wàn)元,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變量IPit表示城市i在t年的工業(yè)生產(chǎn)總值占比,人口變量POit表示城市i在t年的常住人口密度,單位為百人/平方公里,三個(gè)變量數(shù)據(jù)均來(lái)源于中國(guó)各城市歷年 《城市統(tǒng)計(jì)年鑒》?？紤]到PGDP與CO2之間的連續(xù)作用關(guān)系,同時(shí)為了降低模型的內(nèi)生性問(wèn)題,模型轉(zhuǎn)換變量PGDPit－1選取的是人均GDP的滯后一期數(shù)據(jù)。

(四)數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計(jì)

基于中國(guó)城市CO2數(shù)據(jù)的可得性,在CEADs數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,選取2005至2017年共13年為模型的時(shí)間跨度,選取中國(guó)247個(gè)代表性城市為模型的研究對(duì)象,在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中對(duì)個(gè)別數(shù)據(jù)的缺失問(wèn)題采取了遞歸處理,最終模型3 211個(gè)樣本數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 PSTR模型的全樣本描述性統(tǒng)計(jì)

五、機(jī)制檢驗(yàn)與模型結(jié)果

(一)機(jī)制的非線性檢驗(yàn)

PSTR模型運(yùn)行首先要滿足非線性的前提假設(shè),即檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?(9)中的轉(zhuǎn)換效應(yīng)是否存在,若不存在 (ω＝0),則自變量和因變量之間為單一線性關(guān)系,若存在 (ω≠0),則自變量和因變量之間為至少存在兩個(gè)機(jī)制的非線性關(guān)系。因此,設(shè)立模型非線性檢驗(yàn)的原假設(shè)H0:ω＝0,備擇假設(shè)H1:ω≠0,并分別在轉(zhuǎn)換函數(shù)的門限參數(shù)數(shù)量m為1和2的識(shí)別機(jī)制下,對(duì)PSTR模型進(jìn)行Wald、Fisher和LRT檢驗(yàn)。另外,在ω≠0的備擇假設(shè)下模型存在非線性機(jī)制,不滿足三個(gè)檢驗(yàn)的經(jīng)典假設(shè),在檢驗(yàn)過(guò)程中存在參數(shù)識(shí)別問(wèn)題無(wú)法解決,影響檢驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。鑒于此,在非線性檢驗(yàn)過(guò)程中構(gòu)造輔助函數(shù)來(lái)替換原轉(zhuǎn)換函數(shù),輔助函數(shù)選用轉(zhuǎn)換函數(shù)在ω＝0處的泰勒展開(kāi)式,具體形式為:

(二)模型的剩余機(jī)制檢驗(yàn)——轉(zhuǎn)換函數(shù)個(gè)數(shù)n

非線性檢驗(yàn)結(jié)果表明PSTR模型至少存在兩個(gè)機(jī)制,但轉(zhuǎn)換函數(shù)的個(gè)數(shù)n以及門限參數(shù)的數(shù)量m需要進(jìn)一步確定。首先確定轉(zhuǎn)換函數(shù)的個(gè)數(shù)n,依然采用Wald、Fisher和LRT三個(gè)檢驗(yàn),從n＝1開(kāi)始依次進(jìn)行檢驗(yàn),直到檢驗(yàn)結(jié)果接受原假設(shè)為止,設(shè)定原假設(shè)H10:n＝1,備擇假設(shè)H11:n＝2,然后檢驗(yàn)兩個(gè)模型參數(shù)是否拒絕原假設(shè),如果拒絕則進(jìn)一步設(shè)定原假設(shè)H20:n＝2,備擇假設(shè)H21:n＝3,直到三個(gè)檢驗(yàn)均接受原假設(shè)為止,此時(shí)的n數(shù)量即為轉(zhuǎn)換函數(shù)的最優(yōu)數(shù)量。

如表2所示,PSTR模型在m＝1和m＝2的識(shí)別機(jī)制下均無(wú)法通過(guò)Wald、Fisher和LRT三個(gè)檢驗(yàn),不能拒絕n＝1的原假設(shè),由此可以確定轉(zhuǎn)換函數(shù)G的數(shù)量為1,模型至少存在兩個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)制。

表2 剩余機(jī)制檢驗(yàn)

(三)模型剩余機(jī)制的進(jìn)一步檢驗(yàn)——位置參數(shù)個(gè)數(shù)m

進(jìn)一步對(duì)轉(zhuǎn)換函數(shù)G中的位置參數(shù)個(gè)數(shù)m進(jìn)行檢驗(yàn),從而確定m的具體數(shù)量,m通過(guò)PSTR模型的AIC(赤池信息)準(zhǔn)則和BIC(貝葉斯信息)準(zhǔn)則來(lái)確定,采用縱向比較法,將三組假設(shè)檢驗(yàn) (H10:m＝1和H11:m＝2；H20:m＝2和H21:m＝3；H30:m＝3和H31:m＝4)下的AIC和BIC值進(jìn)行縱向比較。結(jié)果顯示,PSTR模型在n＝1的情況下,當(dāng)m取1時(shí),AIC和BIC值均普遍小于m取2和3的情況,因此可以確定模型的最佳機(jī)制組合為1個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)和1個(gè)位置參數(shù),即n＝1,m＝1。綜上所述,非線性和剩余機(jī)制的系列檢驗(yàn)最終確定模型 (9)存在一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)和兩個(gè)機(jī)制的非線性特征。

(四)PSTR結(jié)果

由于分段轉(zhuǎn)移機(jī)制的存在,使c和ω依然存在參數(shù)識(shí)別問(wèn)題,因此,位置參數(shù)c和轉(zhuǎn)換速度ω的確定采用網(wǎng)絡(luò)格點(diǎn)法,分別對(duì)不同c和ω的組合進(jìn)行檢驗(yàn),以尋找與PSTR模型變化趨勢(shì)一致的最優(yōu)組合,并采用去組內(nèi)均值的方法確定轉(zhuǎn)換函數(shù)G的最終形式,并求出不同機(jī)制下的擬合參數(shù)。結(jié)果如表3所示。

表3 PSTR模型的基準(zhǔn)結(jié)果

表3的結(jié)果表明,PGDP、IP和PO三個(gè)解釋變量與城市CO2排放之間呈現(xiàn)顯著的兩機(jī)制非線性關(guān)系,兩機(jī)制結(jié)果的顯著性水平均能達(dá)到5%及以上,且以人均GDP等于5.962萬(wàn)元為拐點(diǎn),兩機(jī)制之間以11.962的速度實(shí)現(xiàn)了快速平滑轉(zhuǎn)換。一機(jī)制為不含轉(zhuǎn)換效應(yīng)的線性機(jī)制,此時(shí)人均GDP的取值區(qū)間為 [0.240,5.962],轉(zhuǎn)換函數(shù)G＝0,PGDP的影響系數(shù)為4.442,表明人均GDP每增加1單位,CO2排放量會(huì)增長(zhǎng)4.442單位,IP和PO兩個(gè)變量的線性影響系數(shù)也分別達(dá)到9.691和0.704,說(shuō)明人均GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是影響城市CO2排放的主要因素。二機(jī)制增加了轉(zhuǎn)換函數(shù)的轉(zhuǎn)換效應(yīng),此時(shí)人均GDP的取值區(qū)間為 [5.962,29.124],轉(zhuǎn)換函數(shù)G＝1,當(dāng)轉(zhuǎn)換變量超過(guò)臨界值時(shí),人均GDP對(duì)城市CO2的影響系數(shù)從4.442下降了1.954,此時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,CO2的排放量開(kāi)始越過(guò)峰值呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。二機(jī)制下產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響系數(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大了38.451,而常住人口密度對(duì)CO2排放的影響在這一階段也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。綜合PSTR的兩階段機(jī)制結(jié)果來(lái)看,人均GDP對(duì)城市CO2排放的影響呈現(xiàn)出先上升后下降的倒 “U”型關(guān)系,兩階段非線性機(jī)制的拐點(diǎn)即為碳峰值點(diǎn),這與EKC曲線的關(guān)系描述一致。

六、城市異質(zhì)性分析

(一)城市聚類分析

K-means分析法是一種迭代求解的綜合聚類分析算法,具有數(shù)據(jù)迭代、自動(dòng)識(shí)別和強(qiáng)關(guān)系簇的顯著特征,能夠?qū)颖緮?shù)據(jù)按照一定屬性關(guān)聯(lián)度進(jìn)行聚類劃分[27],很好地滿足了本文對(duì)中國(guó)不同城市類別的精準(zhǔn)分類。在聚類分析過(guò)程中,以產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段作為數(shù)據(jù)簇類劃分的指標(biāo)依據(jù),以相對(duì)成熟的歐幾里得距離函數(shù)來(lái)描述數(shù)據(jù)之間的相似度,通過(guò)以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的依次迭代分類,最終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)最優(yōu)或迭代次數(shù)最大為止,函數(shù)表達(dá)式為:

式中,(X1,X2,…,Xn)T表述無(wú)標(biāo)簽的樣本數(shù)據(jù)矩陣,X∈Rnj表示數(shù)據(jù)的n維向量,K為數(shù)據(jù)簇?cái)?shù)量,Cj為第j個(gè)數(shù)據(jù)簇的中心點(diǎn),Dis(Cj,X)表示X到中心C的距離,距離越近,數(shù)據(jù)和中心質(zhì)點(diǎn)的相似度越高。

另外,本文在對(duì)中國(guó)247個(gè)代表性城市按照產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段進(jìn)行分類時(shí),還汲取了GDP占比分類法的優(yōu)勢(shì)[28],并應(yīng)用到K-means聚類分析中。首先,以中國(guó)247個(gè)城市的部門工業(yè)總產(chǎn)出數(shù)據(jù)為依托,將工業(yè)生產(chǎn)部門分為能源行業(yè)、重工業(yè)、輕工業(yè)和高科技工業(yè)四類[29],分別計(jì)算各城市四類工業(yè)部門的產(chǎn)出占比；然后,按照四類工業(yè)占比對(duì)247個(gè)城市分別進(jìn)行排序,由此獲得每個(gè)城市在不同工業(yè)類別中的排名；接著將城市的具體排名轉(zhuǎn)化為百分位,由此得到各城市的工業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo),并根據(jù)各城市不同工業(yè)類別的數(shù)值進(jìn)行聚類區(qū)分；最后,從高新技術(shù)工業(yè)類別的城市群當(dāng)中,提取服務(wù)業(yè)占GDP比重大于50%的城市,并劃分為服務(wù)業(yè)主導(dǎo)型城市群。

最終,通過(guò)K-means聚類分析將247個(gè)城市劃分為五個(gè)數(shù)據(jù)簇群,其中以大慶和鄂爾多斯等為代表的能源型城市32個(gè),以馬鞍山和包頭為代表的重工業(yè)型城市81個(gè),以汕頭和紹興為代表的輕工業(yè)型城市68個(gè),以寧波和揚(yáng)州為代表的技術(shù)型城市37個(gè),以北京和上海為代表的服務(wù)型城市29個(gè)。

(二)城市異質(zhì)性模型的機(jī)制檢驗(yàn)

首先,對(duì)五個(gè)城市異質(zhì)性模型分別在門限參數(shù)數(shù)量m為1和2的識(shí)別機(jī)制下進(jìn)行非線性檢驗(yàn),結(jié)果顯示,五個(gè)模型在m＝1和m＝2的識(shí)別機(jī)制下,P值均等于或接近0,Wald、Fisher和LRT檢驗(yàn)值足夠大,模型能夠在1%的顯著性水平下拒絕線性原假設(shè),說(shuō)明五類子樣本城市群的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和常住人口密度與CO2排放之間存在顯著非線性關(guān)系,滿足PSTR的基本條件。其次,繼續(xù)采用Wald、Fisher和LRT三個(gè)檢驗(yàn),分別設(shè)定原假設(shè)H10:n＝1,備擇假設(shè)H11:n＝2,然后檢驗(yàn)兩個(gè)模型參數(shù)是否拒絕原假設(shè),如果拒絕則進(jìn)一步設(shè)定原假設(shè)H20:n＝2,備擇假設(shè)H21:n＝3,然后再次進(jìn)行檢驗(yàn),直到三個(gè)檢驗(yàn)均接受原假設(shè)為止,此時(shí)的n數(shù)量即為模型轉(zhuǎn)換函數(shù)的最優(yōu)數(shù)量 (如表4所示)。

由表4的剩余機(jī)制檢驗(yàn)結(jié)果可知,技術(shù)型和服務(wù)型城市在m＝1和m＝2的識(shí)別機(jī)制下均無(wú)法通過(guò)檢驗(yàn),不能拒絕n＝1的原假設(shè),由此可以確定這兩類模型轉(zhuǎn)換函數(shù)G的數(shù)量為1,模型至少存在兩個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)制。能源型、重工業(yè)型和輕工業(yè)型城市在三個(gè)檢驗(yàn)下均顯著拒絕n＝1的原假設(shè),三類城市同時(shí)接受n＝2的原假設(shè),由此可以確定這三類城市模型轉(zhuǎn)換函數(shù)G的數(shù)量為2,模型至少存在三個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)制。進(jìn)一步,通過(guò)PSTR模型的AIC準(zhǔn)則和BIC準(zhǔn)則來(lái)確定位置參數(shù)的數(shù)量m,檢驗(yàn)結(jié)果顯示,能源型、重工業(yè)型和輕工業(yè)型三類城市在m＝1時(shí)的AIC和BIC值明顯小于m＝2和m＝3的情況,因此可以確定這三類城市群的每個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)G中只存在一個(gè)位置參數(shù)c,技術(shù)型和服務(wù)型城市的AIC和BIC值在m＝2的情況下達(dá)到最小,因此這兩類城市的轉(zhuǎn)換函數(shù)G中存在兩個(gè)不同的位置參數(shù)c1和c2。

表4 城市異質(zhì)性PSTR模型的剩余機(jī)制檢驗(yàn) (轉(zhuǎn)換函數(shù)個(gè)數(shù)n)

綜合以上對(duì)五類不同城市群的非線性機(jī)制檢驗(yàn)結(jié)果,可以確定不同城市群的異質(zhì)性機(jī)制數(shù)量,即能源型、重工業(yè)型和輕工業(yè)型城市為m＝1,n＝2,技術(shù)型和服務(wù)型城市為m＝2,n＝1,說(shuō)明在不同轉(zhuǎn)換函數(shù)和位置參數(shù)下,五類城市的CO2排放均呈現(xiàn)三機(jī)制的非線性特征。

(三)城市異質(zhì)性的PSTR結(jié)果

能源型城市的CO2排放在人均GDP為5.839萬(wàn)元和12.391萬(wàn)元處實(shí)現(xiàn)了兩次平滑轉(zhuǎn)換,兩次轉(zhuǎn)換的速度分別為1.707和0.322,以兩個(gè)位置參數(shù)為拐點(diǎn),能源型城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)CO2排放的影響主要存在三個(gè)不同的作用機(jī)制,該類城市的CO2排放呈現(xiàn)前兩階段上升、第三階段下降的明顯倒 “U”型特征,在人均GDP為12.391萬(wàn)元左右時(shí)達(dá)到碳排放峰值點(diǎn)。一機(jī)制為初始線性階段,當(dāng)人均GDP介于0.32萬(wàn)元和5.839萬(wàn)元之間時(shí),兩個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)G1和G2的取值均為0,此時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)CO2排放產(chǎn)生了顯著影響,影響系數(shù)在1%的顯著性水平下達(dá)到13.809,工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)CO2排放的影響系數(shù)也達(dá)到22.305；隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,當(dāng)人均GDP介于5.839萬(wàn)元和12.391萬(wàn)元之間時(shí),轉(zhuǎn)換函數(shù)G1取值為1,人均GDP對(duì)CO2排放的影響開(kāi)始出現(xiàn)轉(zhuǎn)換趨勢(shì),從13.809減緩為10.496,工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)CO2排放的影響也下降為15.553,但經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)CO2排放的影響仍然顯著為正,二機(jī)制相對(duì)于一機(jī)制來(lái)說(shuō)仍然處于EKC曲線的拐點(diǎn)前端；當(dāng)人均GDP超過(guò)12.391萬(wàn)元時(shí),在兩個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)G1和G2的共同作用下,能源型城市的CO2排放超過(guò)峰值點(diǎn),開(kāi)始出現(xiàn)下降趨勢(shì),經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)結(jié)構(gòu)的影響系數(shù)變?yōu)椋?5.129和－27.159,此時(shí)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)已經(jīng)達(dá)到EKC曲線的拐點(diǎn)后端 (如表5所示)。綜合來(lái)看,工業(yè)結(jié)構(gòu)決定了能源型城市的CO2排放路徑,該類城市要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)還需要一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程,常住人口密度對(duì)能源型城市CO2排放的影響并不顯著,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是能源型城市發(fā)展的必經(jīng)之路。

重工業(yè)型城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與CO2排放之間的關(guān)系趨勢(shì)與能源型比較相似,CO2的排放路徑呈現(xiàn)出前兩階段上升、第三階段下降的三階段倒 “U”型特征,兩個(gè)人均GDP拐點(diǎn)分別為6.340萬(wàn)元和21.404萬(wàn)元,轉(zhuǎn)換速度分別為5.057和0.07,說(shuō)明重工業(yè)城市在一個(gè)相對(duì)較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上達(dá)到碳峰值點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)結(jié)構(gòu)仍然是影響重工業(yè)型城市CO2排放的主要因素,人均GDP在三個(gè)不同作用機(jī)制下顯著性水平均能達(dá)到1%,影響系數(shù)分別為30.803、0.692和－34.766,從作用度上領(lǐng)先于其他各類城市,工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)CO2的影響也分別為26.202、7.37和－49.287,影響度同樣位列各城市類型中的第一位,常住人口密度的影響相對(duì)于能源型城市有了一定程度上升,但顯著性總體不強(qiáng) (如表5所示)。綜合來(lái)看,重工業(yè)型城市雖然在CO2排放總量上略低于能源型城市,但是高污染、高排放的重工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)該類城市的持續(xù)碳排放產(chǎn)生了顯著性影響,如何將固化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和升級(jí)成為重工業(yè)型城市的主要問(wèn)題,要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)任重而道遠(yuǎn)。

表5 城市異質(zhì)性的PSTR結(jié)果

輕工業(yè)型城市雖然CO2的排放路徑也呈現(xiàn)明顯的倒 “U”型趨勢(shì),但碳峰值出現(xiàn)在第一個(gè)拐點(diǎn),即人均GDP為4.892萬(wàn)元時(shí),之后出現(xiàn)了先緩后急的兩階段下降趨勢(shì),另一個(gè)拐點(diǎn)為9.013萬(wàn)元,兩個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)的轉(zhuǎn)換速度分別為7.121和0.513,說(shuō)明輕工業(yè)城市在較低的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰目標(biāo)。當(dāng)人均GDP水平處于0.24萬(wàn)元和4.892萬(wàn)元之間時(shí),經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工業(yè)結(jié)構(gòu)和常住人口密度對(duì)CO2排放的影響均顯著為正,系數(shù)值分別為5.386、22.309和1.256,常住人口密度的顯著性相對(duì)于前兩類城市有了較大增強(qiáng)；當(dāng)人均GDP水平處于4.892萬(wàn)元和9.013萬(wàn)元之間時(shí),人均GDP和工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)CO2排放的影響轉(zhuǎn)為負(fù)向,常住人口密度的影響度進(jìn)一步上升到7.059；在第三機(jī)制下,即人均GDP超過(guò)第二個(gè)拐點(diǎn)之后,各解釋變量的影響度均為負(fù)向 (如表5所示)。綜合來(lái)看,輕工業(yè)城市相對(duì)于能源型和重工業(yè)型城市較早實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰目標(biāo),但這一目標(biāo)是在一種低經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下實(shí)現(xiàn)的,且日益增加的常住人口密度將從生活領(lǐng)域逐漸對(duì)輕工業(yè)城市的碳排放產(chǎn)生影響,因此,在正確處理CO2排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間關(guān)系的同時(shí),尋找新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)成為輕工業(yè)城市的發(fā)展重心。

技術(shù)型城市的CO2排放以1.232的速度在人均GDP為5.421萬(wàn)元和8.923萬(wàn)元兩個(gè)拐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了不同機(jī)制之間的轉(zhuǎn)化,在人均GDP達(dá)到5.421萬(wàn)元之后,經(jīng)濟(jì)發(fā)展與CO2排放的關(guān)系達(dá)到了EKC曲線的下降部分。在一機(jī)制和三機(jī)制中,轉(zhuǎn)換函數(shù)G取值為1,人均GDP的影響系數(shù)分別在1%的顯著性水平下達(dá)到6.626和－5.293,工業(yè)結(jié)構(gòu)的影響度也達(dá)到23.758和22.987,當(dāng)模型處于中間機(jī)制時(shí),轉(zhuǎn)換函數(shù)G取值為0,兩個(gè)解釋變量的顯著性水平也達(dá)到5%,說(shuō)明人均GDP和工業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)技術(shù)型城市CO2排放的影響依然穩(wěn)??；與此同時(shí),隨著人口在技術(shù)型城市的集聚,常住人口密度對(duì)CO2的影響度正在逐步上升,三個(gè)機(jī)制的影響系數(shù)分別為3.564、6.426和－4.933(如表5所示)。綜合來(lái)看,在技術(shù)型城市發(fā)展中,雖然生產(chǎn)性碳排放仍然是CO2的主要來(lái)源,但生活領(lǐng)域的碳排放也逐漸成為不可忽視的問(wèn)題,在維持穩(wěn)健CO2排放水平的前提下實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量生產(chǎn)和生活的平衡是技術(shù)型城市的發(fā)展目標(biāo)。

服務(wù)型城市的CO2排放趨勢(shì)與技術(shù)型城市類似,但碳峰值點(diǎn)的人均GDP水平更高,不同機(jī)制之間的轉(zhuǎn)換速度相對(duì)緩慢,以人均GDP 6.146萬(wàn)元和11.518萬(wàn)元為閾值,以0.393為轉(zhuǎn)換速度,服務(wù)型城市的CO2排放呈現(xiàn)一機(jī)制上升、二和三機(jī)制逐漸下降的三機(jī)制倒 “U”型特征。當(dāng)人均GDP處于0.908萬(wàn)元和6.146萬(wàn)元之間時(shí),人均GDP、工業(yè)結(jié)構(gòu)和常住人口密度對(duì)CO2的排放均有顯著性影響,影響度分別達(dá)到6.246、6.241和7.652,常住人口密度的影響大于其他各類城市,成為影響碳排放的重要指標(biāo)；當(dāng)人均GDP處于6.146萬(wàn)元和11.518萬(wàn)元之間時(shí),轉(zhuǎn)換函數(shù)G的取值為0,轉(zhuǎn)換效應(yīng)在二機(jī)制中不發(fā)生作用,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響度變?yōu)椋?.721；在第三機(jī)制中,轉(zhuǎn)換效應(yīng)繼續(xù)發(fā)揮作用,當(dāng)人均GDP超過(guò)11.518萬(wàn)元時(shí),三個(gè)解釋變量的影響度轉(zhuǎn)變?yōu)椋?.115、－0.091和－6.846,常住人口密度成為三機(jī)制中的主導(dǎo)變量 (如表5所示)。由此可見(jiàn),服務(wù)型城市在一個(gè)較高的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo),受到常住人口密度所帶來(lái)的生活碳排放的影響,CO2的峰值水平也相對(duì)較高,在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高水平、低碳發(fā)展的基礎(chǔ)上,降低生活中的碳排放成為服務(wù)型城市下一步的發(fā)展重心。

綜合五類城市的CO2排放路徑來(lái)看 (如圖1所示),均符合EKC曲線的倒 “U”型特征,但受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和常住人口密度的影響,不同類型城市碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑差異性非常明顯。首先,能源型和重工業(yè)型城市碳達(dá)峰點(diǎn)的CO2數(shù)值相對(duì)較高,是中國(guó)CO2的主要來(lái)源,且受工業(yè)結(jié)構(gòu)的制約,這兩類城市需要在經(jīng)歷兩階段CO2排放不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)之后,才能實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)；其次,輕工業(yè)型、技術(shù)型和服務(wù)型三類城市的碳峰值點(diǎn)明顯優(yōu)于全國(guó)的平均碳峰值水平,且三類城市均在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第一階段末期實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰目標(biāo),之后兩階段CO2排放開(kāi)始呈現(xiàn)遞減趨勢(shì),但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升,生活領(lǐng)域逐漸成為三類城市中CO2不可忽視的來(lái)源；最后,技術(shù)型城市較好地協(xié)調(diào)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和CO2排放之間的關(guān)系,輕工業(yè)型城市在維持CO2較低水平同時(shí),經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也相對(duì)滯后,人口的大量積聚使服務(wù)型城市保持較高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的同時(shí),也面臨較為嚴(yán)峻的生活領(lǐng)域碳排放問(wèn)題。

圖1 五類城市的人均GDP(萬(wàn)元)與CO2(百萬(wàn)噸)非線性趨勢(shì)的異質(zhì)性比較

七、結(jié)論與政策建議

(一)研究結(jié)論

通過(guò)文章的理論和實(shí)證分析,得出如下研究結(jié)論:

1.經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定了城市CO2排放的規(guī)模和變化軌跡。人均GDP對(duì)中國(guó)城市CO2排放的影響呈現(xiàn)出先上升后下降的倒 “U”型特征,曲線的拐點(diǎn)即為碳峰值點(diǎn),碳峰值點(diǎn)之前,人均GDP與CO2排放呈現(xiàn)明顯的正向關(guān)系,碳峰值點(diǎn)之后,CO2的排放量開(kāi)始越過(guò)峰值呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。

2.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和常住人口密度也是影響中國(guó)各城市CO2排放的主要因素。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)城市CO2排放的影響在倒 “U”型曲線的拐點(diǎn)前后均較為顯著,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和升級(jí)也是CO2排放軌跡轉(zhuǎn)移的重要驅(qū)動(dòng)力；常住人口的集聚和城市化進(jìn)程的加快正從生活領(lǐng)域?qū)O2排放產(chǎn)生影響。

3.受經(jīng)濟(jì)社會(huì)因素的影響,中國(guó)不同類型城市的碳達(dá)峰路徑存在明顯異質(zhì)性。能源型和重工業(yè)型城市碳達(dá)峰點(diǎn)的CO2數(shù)值相對(duì)較高,是中國(guó)CO2的主要來(lái)源,且受工業(yè)結(jié)構(gòu)制約,這兩類城市需要在經(jīng)歷兩階段CO2排放不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)之后,才能實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)；輕工業(yè)型、技術(shù)型和服務(wù)型三類城市的碳峰值點(diǎn)明顯優(yōu)于全國(guó)的平均碳峰值水平,且三類城市均在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的第一階段末期實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰目標(biāo),之后兩階段CO2排放開(kāi)始呈現(xiàn)遞減趨勢(shì),但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的逐漸提升,生活領(lǐng)域逐漸成為三類城市中CO2不可忽視的來(lái)源；技術(shù)型城市較好地協(xié)調(diào)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和CO2排放之間的關(guān)系,輕工業(yè)型城市在維持CO2較低水平的同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也相對(duì)滯后,人口的大量集聚使服務(wù)型城市保持較高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的同時(shí),也面臨較為嚴(yán)峻的生活領(lǐng)域碳排放問(wèn)題。

(二)政策建議

基于以上研究結(jié)論,文章針對(duì)中國(guó)城市 “雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑給出政策啟示:

1.各城市應(yīng)當(dāng)因地制宜,分梯次有序?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)。在碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,不能一刀切,需要針對(duì)各城市的具體經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和CO2排放情況,結(jié)合本地區(qū)資源環(huán)境稟賦、產(chǎn)業(yè)布局、發(fā)展階段等因素,科學(xué)合理制定差異化的碳達(dá)峰時(shí)間表,并采取適當(dāng)?shù)恼狭Χ群陀嗅槍?duì)性的實(shí)現(xiàn)路徑,堅(jiān)持分類施策、因地制宜、上下聯(lián)動(dòng)、梯次有序推進(jìn)碳達(dá)峰。

2.國(guó)家碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要各城市準(zhǔn)確定位、協(xié)同推進(jìn)。不同城市群應(yīng)根據(jù)自身技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展情況找準(zhǔn)在碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的角色定位,既要追求效率也要兼顧公平,各城市要優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享,在區(qū)域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)下堅(jiān)持全國(guó)一盤棋,共同實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

3.碳排放情況比較樂(lè)觀的發(fā)達(dá)地區(qū)要鞏固碳減排成果,在率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低碳排放。技術(shù)型和服務(wù)型城市在 “雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)中需要扮演主導(dǎo)者的角色,這兩類城市是碳補(bǔ)償過(guò)程中的 “補(bǔ)償主體”,在控制生活領(lǐng)域CO2排放的基礎(chǔ)上率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo),同時(shí)還要為其他城市群提供CO2減排領(lǐng)域的技術(shù)支撐,碳中和領(lǐng)域新技術(shù)、新方法和新手段的研究和開(kāi)發(fā)是技術(shù)型和服務(wù)型城市的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。

4.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較輕、能源結(jié)構(gòu)較優(yōu)的輕工業(yè)型地區(qū)要堅(jiān)持綠色低碳發(fā)展,力爭(zhēng)率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。以汕頭和紹興為代表的輕工業(yè)型城市,要在保持CO2低水平排放的同時(shí),通過(guò)與技術(shù)型和服務(wù)型城市的產(chǎn)業(yè)合作和交流,尋找綠色經(jīng)濟(jì)的新增長(zhǎng)點(diǎn),推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全面綠色轉(zhuǎn)型,加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),提升資源綜合利用效率和綠色低碳發(fā)展水平,擴(kuò)大綠色產(chǎn)品供給和消費(fèi),倡導(dǎo)低碳生活方式。

5.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重、資源主導(dǎo)型的中西部地區(qū)要把節(jié)能降碳擺在突出位置,大力優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。工業(yè)結(jié)構(gòu)決定了能源型和重工業(yè)型城市的碳達(dá)峰目標(biāo)任重道遠(yuǎn),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)迫在眉睫,這兩類城市是碳補(bǔ)償過(guò)程中的 “受償主體”,主要任務(wù)是通過(guò)技術(shù)型和服務(wù)型城市在技術(shù)、資金方面的支持,盡快完成對(duì)高污染、高排放產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí),同時(shí)利用自身資源優(yōu)勢(shì),發(fā)展新能源和綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè),逐步實(shí)現(xiàn)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤,力爭(zhēng)與全國(guó)同步實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。