基于ARDL模型的國際貿易與碳排放關系研究

李 敏，李 煒，趙成柏

(1.淮陰工學院 商學院, 江蘇 淮安 223001,2.淮陰工學院 機械工程學院，江蘇 淮安 223003)

基于ARDL模型的國際貿易與碳排放關系研究

李 敏1，李 煒2，趙成柏1

(1.淮陰工學院 商學院, 江蘇 淮安 223001,2.淮陰工學院 機械工程學院，江蘇 淮安 223003)

通過單位根、邊界值檢驗分析變量間協整關系，利用1985～2012年的樣本數據，使用ARDL模型方法對我國經濟增長、能源消耗、國際貿易和CO2排放相互關系進行了實證研究。研究發(fā)現，經濟增長、能源消費對CO2排放在長期和短期內都有顯著影響，且經濟增長與能源消耗也存在相互的影響；未發(fā)現國際貿易對CO2排放的長期影響，研究結論為制定節(jié)能減排政策提供了依據。

CO2排放；能源消費；經濟增長；國際貿易；ARDL模型

0 引言

全球氣候變暖已經成為一個關系到人類生存與發(fā)展的關鍵議題。聯合國政府間氣候變化委會(IPCC)的評估報告指出，近百年來，地球氣候正經歷一次以全球變暖為主要特征的明顯變化，而近50年的全球變暖主要是由人類活動大量排放的CO2等溫氣體造成的。全球變暖對地球的負面影響嚴重：冰川融化導致海平面升高；旱澇災害頻發(fā)；疾病流行。這些都直接威脅人類的生存與發(fā)展。國際社會逐步意識到氣候變化問題的嚴重性和緊迫性。氣候變暖實質上就是CO2、CFCs、CH4等氣體排放增加。根據IPCC測算，CO2、CFCs、CH4分別對氣候變暖貢獻分別達到56%、24%、15%?？梢钥闯?，控制氣候變暖就必須控制CO2等氣體排放，然而，我國正處在工業(yè)化時期，化石能源需求將不斷增加。化石能源消費是CO2排放的主要排放源，所以如何減緩化石能源消費排放的CO2是降低溫室氣體排放的關鍵。這就要求在保證經濟在平穩(wěn)發(fā)展的基礎上控制CO2排放量。而控制CO2排放是否阻礙經濟增長，又取決于能源消耗、國際貿易等相關因素。因此，弄清這四者之間的相互關系，確定四者之間的互動機制，是制定節(jié)能減排政策的關鍵。

關于經濟增長、能源消耗和環(huán)境污染排放研究文獻主要有三條路徑。第一條路徑主要集中研究經濟增長與環(huán)境污染之間的關系，主要檢驗EKC假設是否存在。在上世紀90年代，人們發(fā)現經濟增長與環(huán)境污染之間的關系呈“倒U型”關系，因此，EKC就成為分析經濟增長與環(huán)境質量關系的工具。許多學者驗證這個觀點，如Stern(2004)[1]，Heil和Selden(1999)[2]，以及Managi 和Jena(2008)[3]，林伯強(2009)[4]。第二條路徑主要是研究能源消耗與經濟增長的關系。經濟發(fā)展水平越高，需要更多的能源，而經濟發(fā)展水平的提高更有利于提高能源的使用效率。Kraft和Kraft(1978)[5]在這方面作出杰出的貢獻。隨后許多學者運用Granger因果關系檢驗和協整方法驗證了能源消耗與經濟增長關系。第三條路徑是研究經濟增長、能源消耗與污染排放三者的動態(tài)關系，Richmond和Kaufman(2006)[6]，和Akbostanci et al.(2009)[7]的研究表明：經濟增長——能源消耗——環(huán)境污染三者是相互影響和相互聯系的。

通過增加國際貿易等變量對上述模型進行改進，主要嘗試減少由于省略一些變量而帶來估計偏差問題。意味著一個國家在生產中產生污染與另一個國家的消費和生產相關聯。Wyckoff and Roop(1994)研究表明OCED中最大六國的13% CO2排放量來自這些國家進口的商品。Mongelli et al.(2006)的研究也得到相似結論[8]。所以，國際貿易是影響CO2排放的重要因素。

1 模型構建

ARDL模型是使用滯后的被解釋變量和解釋變量及其滯后項構建，通過這種方法可以直接估計出變量間的長期效應和短期的平衡關系。構建以下方程：

(1)

(2)

(3)

(4)

b1i、b2i、b3i、b4i、b5i為模型的短期系數，b6、b7、b8、b9、b10長期系數，y表示GDP的對數，e表示能源消費量的對數，c表示二氧化碳排放的對數，f表示進出口總額的對數，b0截距項，vt為白噪聲。

2 實證結果

2.1 數據說明

改革開放之后我國經濟快速發(fā)展，進出口貿易逐步增加的同時，能源消耗和碳排放也在增加，研究的樣本期選取1985-2012年的相應數據；CO2排放量，單位為噸，計算CO2排放量(c)采用公式CO2=∑Si×Fi×E計算，其中，E，為我國一次能源的消費總量，Fi為i類能源的二氧化碳排放系數，Si為i類能源在總能源所占的比重。這里，Fi取值根據國家發(fā)展和改革委員會能源研究所提供資料，煤炭為2.745，石油為2.146，天然氣為1.629，水電、核電為0，我們可以計算出1985年至2013年期間我國每年的二氧化碳排放總量，再折算CO2；經濟增長用國內生產總值來表示，根據平減指數換算為1985年不變價格的實際GDP，單位是萬元；能源消費用能源消費表示，單位是噸標準煤；國際貿易用進出口總額表示，分別用進口價格指數和出口價格指數對進口、出口以1985年基期進行調整，計算實際進出口總額，單位是萬元。以上統計數據主要根據各年的《中國能源統計年鑒》、《中國統計年鑒》和《新中國五十五年統計資料匯編》提供的數據并進行整理。2.2 單位根檢驗

由于邊界檢驗所依賴的F統計量是基于時間序列具有I(0)或I(1)特性計算得出的，所以需要進行單位根檢驗。主要考察變量的時間序列是否存在二階平穩(wěn)，如果出現二階平穩(wěn)的序列，則邊界檢驗的統計量可能會產生偏誤。

為了使得單位根檢驗的結果比較穩(wěn)健，分別采用ADF、PP、KPSS、和DF—GLS檢驗四種單位根檢驗方法，通過AIC和SIC準則共同確定最優(yōu)滯后階數，其檢驗結果見表1，可以看出，待檢驗變量的時間序列水平值的檢驗都未拒絕原假設，而一階差分值都拒絕了原假設，這說明本文研究的經濟增長、能源消耗、國際貿易和二氧化碳排放等變量的時間序列都是一階平穩(wěn)的，可以使用ARDL模型的進行估計[9]。

表1 變量單位根檢驗

注：***、**、*分別表示1%、5%、10%的水平上顯著。

2.3 邊界值檢驗

通過軟件對(1)、(2)和(3)式分別進行回歸，并計算相應的F統計量的值，從而對邊界進行檢驗，根據結果確定變量間是否存在協整關系。運用AIC和SIC準則最終確定三個模型的最優(yōu)滯后階數為3，實證過程中的計算均通過Microfit4.1軟件模擬得出。

表2 邊界值檢驗結果

注:***、**、*分別表示1%、5%、10%的水平上顯著。臨界值取自Narayan(2005)計算的K=4，n=30所對應的值。

由表2計算的F統計量值及其與相應邊界值對比的結果顯示，當CO2排放量和GDP作為被解釋變量時，邊界檢驗的F統計量的值大于1%顯著水平的臨界值，這說明CO2排放量和GDP與其他變量間的長期協整關系，而能源消費量作為被解釋變量時邊界檢驗F統計量的值大于10%顯著水平的臨界值，說明能源消費與其他變量間也存在長期協整關系，所以國際貿易與其他變量之間不存在長期協整關系，這說明長期來說國際貿易對于能源消費，CO2排放不會產生明顯的沖擊。

2.4 模型的估計與解釋

在確定了變量間長期協整關系之后，下一步就是通過模型估計存在協整關系的變量間是否存在長期和短期影響。由于國際貿易作為被解釋變量時并不存在與其他變量之間的協整關系，故只對式(3)進行實證檢驗。在進行長期系數的估計前需要確定模型中的滯后階數，本文考慮到樣本時間序列長度和使用AIC準則確定模型中各變量的最佳滯后階數，最終確定最大滯后階數為4。研究發(fā)現CO2排放量、GDP和能源消費量作為被解釋變量時分別選用ARDL(4，4，4，3，4)、ARDL(4，4，4，2，4)和ARDL(4，4，4，4，3)的模型更為合適。對被解釋變量分別為CO2排放量、GDP和能源消費量的長期和短期的估計結果見表3、表4和表5。

表3 估計的自回歸分布滯后模型的長期系數和

表3是CO2排放量作為被解釋變量通過ARDL模型得出的GDP、能源消費量和進出口對其長期和短期的影響系數?？梢园l(fā)現，經濟增長、能源消費和國際貿易的影響均是顯著的。在長期過程中CO2與經濟增長呈“倒U型”關系，能源消費的影響要明顯大于國際貿易對CO2排放的影響，降低1%的能源消費量，要降低1.144%的CO2排放量。而進出口總額變動1%，CO2排放量變動0.026%。在短期中，CO2與經濟增長仍然呈“倒U型”關系，而且“倒U型”更為明顯，能源消費對CO2排放影響更為明顯，降低1%的能源消費，要降低1.316%的CO2排放量，這說明要想降低CO2排放，首先要提高能源效率，降低能源消費，而國際貿易對CO2排放的影響比長期有所降低，進出口總額變動1%，CO2排放量變動0.017%。從上面分析可知，無論是長期還是短期，CO2與經濟增長呈“倒U型”關系，能源消費是CO2排放主要影響因素，國際貿易對CO2排放影響是顯著的，但效應不是很明顯。誤差修正項系數是-2.506，并且是顯著的，這說明短期經濟系統向長期均衡的調整的力度為2.5059，屬于超調型調整。

表4 估計的自回歸分布滯后模型的長期系數和

表4是GDP作被解釋變量通過ARDL模型得出的CO2排放、能源消費量和進出口對其長期和短期的影響系數。可以發(fā)現，CO2排放、能源消費和國際貿易的影響均是顯著的，并且系數均是正的。在長期過程中CO2排放增加1%引起GDP增長1.488%，能源消費的影響要明顯大于國際貿易對CO2排放的影響，增加1%的能源消費，引起GDP增長1.68%。而進出口總額變動1%，GDP變動0.037%。在短期中，CO2排放、能源消費和國際貿易的影響不及長期那么明顯，增加1%的CO2排放、能源消費和進出口，GDP增長分別為0.043%、0.039%和0.004%，影響很小。誤差修正項系數是-0.145，這說明短期經濟系統向長期均衡的調整的力度為0.145，屬于同向調整。表5是能源消費量作為被解釋變量通過ARDL模型得出的GDP、CO2排放和進出口對其長期和短期的影響系數。

表5 估計的自回歸分布滯后模型的長期系數和

表6 格蘭杰因果關系結果

注：***、**、*分別表示1%、5%、10%的水平上顯著。

從表5中可以發(fā)現，CO2排放、經濟增長國際貿易的影響均是顯著的。在長期中CO2排放與能源消費關系最為明顯，回歸系數達到0.874，大于GDP的0.527和進出口的0.0229，從估計結果發(fā)現能源消費與進出口之間的關系是負的。在短期中，能源消費與經濟增長更為明顯，回歸系數達到1.699，大于CO2排放的0.739和進出口的0.013，能源消費與進出口之間的關系是負的。誤差修正項系數是2.177，并且是顯著的，說明短期經濟系統向長期均衡的調整力度為2.177，屬于同向超速型調整。

2.5 因果關系檢驗

根據表2邊界值檢驗結果，通過協整檢驗(c│y，y2，e，f)、(y│c，y2，e，f)、(e│c，y，y2，f)存在協整關系。因此，按照式(4)進行格蘭杰因果關系檢驗時帶有誤差修正項，而(y2│c，y，e，f)、(f│c，y，y2，e)由于不存在協整關系，在格蘭杰因果關系檢驗時，就不帶有誤差修正項。表6是長期和短期格蘭杰因果關系檢驗結果。在長期，(c│y，y2，e，f)、(y│c，y2，e，f)、(e│c，y，y2，f)存在因果關系。在表6中還可以看出，能源消費與CO2排放之間存在雙向格蘭杰因果關系，經濟增長與CO2排放、能源消費，國際貿易與能源消費之間存在單向格蘭杰因果關系。

3 結束語

通過計量經濟學方法分析我國CO2排放、經濟增長、能源消費和國際貿易的動態(tài)關系。

首先，通過邊界值檢驗發(fā)現CO2排放、經濟增長和能源消費與其他變量之間存在長期的協整關系，并未發(fā)現國際貿易與其他變量之間存在長期協整關系，這說明國際貿易與CO2排放、經濟增長和能源消費之間存在單向因果關系。

其次，經濟增長與CO2排放之間的相互影響是顯著的，經濟增長對CO2排放的影響長期比短期更為明顯，而CO2排放對經濟增長則相反。能源消費與CO2排放之間的相互影響也是顯著的，這兩者的關系短期比長期更為明顯。能源消費與經濟增長的關系也是顯著的，能源消費對經濟增長影響長期比短期明顯，而經濟增長對能源消費影響是相反的。國際貿易對CO2排放、經濟增長和能源消費的影響是不明顯的。

最后，通過格蘭杰因果關系檢驗發(fā)現，能源消費與CO2排放之間存在雙向因果關系，經濟增長與CO2排放、能源消費，國際貿易與能源消費之間存在單向因果關系。

為了實現節(jié)能減排目標，需要制定新環(huán)境保護政策來阻止環(huán)境惡化。目前，經濟高增長會導致環(huán)境惡化，但經濟低增長也會導致失業(yè)率上升等社會經濟問題。所以，節(jié)能減排應該是建立在我國經濟保持一定的水平之上。在制定環(huán)境保護政策應該注重提高能源利用效率，開拓新能源，降低能源強度，減少CO2排放，轉變經濟增長方式，促進經濟又好又快發(fā)展。

[1]SternDI．TheriseandfalloftheenvironmentalKuznetscurve[J]．WorldDevelopment， 2004(32)：1419-1439．

[2]HeilMT，SeldenTM．Panelstationaritywithstructuralbreaks：carbonmissionsandGDP[J]．AppliedEconomicLetters,1999(6)：223-225．

[3]ManagiS，JenaPR．EnvironmentalproductivityandKuznetscurveinIndia[J].EcologicalEconomics,2008(65)：432-440．

[4] 林伯強．中國CO2的環(huán)境庫茲涅茨曲線預測及影響因素分析[J].管理世界，2009(4)：27-36．

[5]KraftJ，KraftA．OntherelationshipbetweenenergyandGNP[J].JournalofEnergyDevelopment，1978(3)：401-403．

[6]RichmondAK，KaufmanRK．Isthereaturningpointintherelationshipbetweenincomeandenergyuseandcarbonemissions?[J].EcologicalEconomic，2006(56)：176-189．

[7]AkbostanciE，Turut-AsikS，TuncGI．TherelationshipbetweenincomeanenvironmentinTurkey：IsthereanenvironmentalKuznetscurve?[J].EnergyPolicy，2009(37)：861-867．

[8]MongelliI，TassielliG，NotarnicolaB．Globalwarmingagreements，internationaltradeandenergycarbonembodiments：aninput-outputapproachtotheItaliancase[J]．EnergyPolicy，2006(34)：88-100．

[9] 高鐵梅．計量經濟分析方法與建模：應用及實例[M].北京：清華大學出版社,2006.

(責任編輯：尹曉琦)

Research on the Relationship between Foreign Trade and CO2Emissions Based on ARDL Model

LI Min1，LI Wei2，ZHAO Cheng-bai1

(1.Faculty of Business，Huaiyin Institute of Technology，Huai'an Jiangsu 223001,China;2.Faculty of Mechanical Engineering，Huaiyin Institute of Technology，Huai'an Jiangsu 223003，China)

The interrelationship between the variables was tested using root test and the bounds testing to co-integration procedure. According to sample data through 1985-2012, the relationship among economic growth, energy consumption, foreign trade and carbon emission was empirically investigated with ARDL model. We concluded that economic growth and energy consumption had significant impact on carbon emission both in the long and short terms, interdependence existed between economic growth and energy consumption, and foreign trade had no long terms impact on carbon emission. The results provided important policy recommendation.

CO2emission; energy consumption; economic growth; foreign trade; ARDL model

2015-09-12

江蘇省教育廳高校哲學社會科學基金資助項目(2014SJB684)；淮陰工學院科研基金項目(xgc1331)；淮陰

李敏(1979-)，女，江蘇淮安人，講師，博士，主要從事環(huán)境資源經濟學、生態(tài)經濟研究。

C812

A

1009-7961(2015)05-0073-06

工學院重點學科建設資助