金砖五国生态足迹随机收敛检验——基于长记忆分式单整模型的分析.pdf
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1、数量经济研究The Journal of Quantitative Economics第 14 卷 第 2 期Vol.14 No.22023 年2023金砖五国生态足迹随机收敛检验*基于长记忆分式单整模型的分析吴锦顺1,2 吴路遥3*(1.桂林理工大学 商学院,广西 桂林 541006;2.华东交通大学 经济管理学院,江西 南昌 330013;3.上海财经大学 经济学院,上海 200433)摘要:本文使用局部 Whittle(LW)方法及各种改进的 LW 方法检验 1961 2017 年金砖五国相对人均生态足迹是长记忆均值回复过程(尽管非常持久,但仍然是随机收敛过程),还是永久的发散过程。而且
2、,借助两种方法检验相对人均生态足迹序列的缓慢收敛或者完全缺乏收敛是由于确定性过程发生结构变化还是由于真实的长记忆过程导致。为了便于比较,本文也评估了金砖国家相对人均生态承载能力的随机收敛性。本文研究认为,金砖五国相对人均生态足迹是非随机收敛的,而且中国和俄罗斯相对人均生态足迹存在断点;相对人均生态承载能力的单整阶数明显比相对人均生态足迹小,是均值回复的收敛过程。通过比较发现,相对人均生态足迹的收敛性与经济发展水平密切相关。一般而言,发展程度高的国家相对人均生态足迹随机收敛的比例更大。关键词:金砖五国 生态足迹 分式单整模型 随机收敛 结构断点中图分类号:F124 文献标识码:A*基金项目 本文
3、受到国家自然科学基金项目“考虑不确定性的动态随机一般均衡模型参数识别方法和应用研究”(批准号:71863008)的资助。作者简介 吴锦顺(1969-),男,经济学博士,华东交通大学经济管理学院副教授,桂林理工大学商学院副教授,研究方向为长记忆时间序列分析。吴路遥(1996-),男,上海财经大学经济学院博士研究生,研究方向为资源环境经济与政策评估。Testing the Stochastic Convergence of EcologicalFootprints in BRICKSAn Analysis Based on the Fractionally Integrated Time Seri
4、es ProcessesWu Jinshun1,2 Wu Luyao3(1.School of Business,Guilin University of Technology,Guilin 541006,China;2.School of Economics and Management,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China;3.The School of Economics,Shanghai University of Financeand Economics,Shanghai 200433,China)Abstract:
5、This paper assesses the stochastic convergence of relative per capita ecological foot-prints within BRICKS during the period of 1961-2017.Using the local Whittle estimator andsome of its variants,it assess whether relative per capita ecological footprints are long memoryprocesses which,although high
6、ly persistent,may revert to their mean/trend in the long runthereby indicating evidence of stochastic convergence,or divergent processes in the longrun.Furthermore,it tests whether(possibly)slow convergence of the relative per capita foot-print series or the complete lack of it may be the result of
7、structural changes to deterministicprocesses or the real long-memory processes,by two kinds of means.For the ease of compari-son,this paper assesses the stochastic convergence of relative per capita ecological capacitieswithin BRICKS as well.The results show relatively strong evidences against stoch
8、astic conver-gence of relative per capita ecological footprints within BRICKS.Furthermore,with regard toChina and Russia,there are structural breaks in the relative per capita ecological footprint se-ries.In addition,we can conclude whether the convergence of relative per capita ecologicalfootprints
9、 or not is dependent on the level of economic development,and the stochastic conver-gence occurs in those rich countries more probably.Keywords:BRICKS Ecological Footprint Fractionally Integrated Processes Stochastic Con-vergence Structural Break001数量经济研究 1 引言新古典增长模型设想的收敛是,如果各个国家具有相同的储蓄率、人口增长率和技术进步率
10、,国家间的收入水平差距就会逐渐消失。由于大多数商品和服务生产需要消耗煤、天然气和石油等能源,而能源生产需要对自然资源的开发。于是,许多自然资源可以低成本获取,就增强了各国经济发展模式的脆弱性。考虑到经济增长和环境污染之间具有这种紧密联系,Grossman 和 Krueger(1991)最先引入环境库兹涅茨曲线(EKC)。EKC 表明随着人均收入的增加,环境恶化程度将会提高,但是在人均收入达到某一临界点后环境质量将开始提高。这意味着人均收入(经济增长)和环境影响指标之间存在倒 U 形关系。同时,在某个临界点后,经济增长将促进环境改善的观点一直在许多研究中得到讨论。许多研究认为,发展中国家的收入水
11、平还没有达到临界点。随着收入水平的提高,环境污染将持续加重。另外,发达国家更加成功地减少了环境污染,由于它们更高的收入水平可能超过临界点,或者它们采用了更清洁的能源技术。Brock 和 Taylor(2003)把环境污染指标与 EKC 假说联系起来。他们提出的环境追赶(catch-up)假说意味着,穷国有更多的环境污染。而且,在初始阶段穷国与富国之间的环境污染是发散的。这种差异根源于两类国家初始资本存量的差异。但是,随着收入水平的提高,一旦穷国开始使用保护环境的先进技术,两类国家之间的环境质量差异就会缩小,各种环境污染指标就会收敛。尽管在经济增长初期环境会被破坏,但是环境质量最终会得到改善。以
12、往采用大气污染物排放量作为衡量环境质量的单一指标不能全面反映环境质量改善情况。如今出现了生态足迹这种更加综合的环境指标。Rees(1992)首先提出了“生态足迹”(ecological footprint,EF)概念,然后由 Wackernagel 和 Rees(1996)进行完善。生态足迹是衡量人类对自然资源和服务需求的指标,揭示人类生活方式、消费模式和被消费的自然资本之间的关系(Rees,1992),能够综合评价一个国家达到可持续发展目标的可行性。全球生态足迹网描述生态足迹为:生态足迹就是能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生态生产力的地域空间(biologically productiv
13、e areas),其含义就是维持一个人、地区、国家的生存所需要的或者容纳人类所排放的废物的、具有生态生产力的地域面积。生态足迹由 6 个子足迹构成:耕地足迹、草原足迹、森林足迹、渔场足迹、建筑足迹和碳足迹。生态足迹反映出某国的自然资源拥有量,以及已经使用的具有生态生产力的地域面积,能够综合地反映环境问题。碳足迹占了生态足迹的一半多,充分反映了温室气体排放的效应。而且,生态足迹是资源核算工具,衡量生物圈有多少可再生能力能够被人类活动所使用。此外,生态足迹也能够用于衡量自然提供给人类的商品和服务的生态成本和给定地区的最大能够承载的人口数。总之,生态足迹表示环境极限和人类超过自然极限的程度,能够辅助
14、各国评价生态资源状况。环境指标收敛,尤其是 CO2排放收敛构成了国际上几个气候变化框架的基础。人均环境指标的分布状况对于在排放权上的公正和平等判断是一个重要的标准,有助于更101金砖五国生态足迹随机收敛检验 加容易地在减排义务分担上达成协议。分析环境指标(如 CO2排放和生态足迹)有利于研究者和行政管理者监视环境保护政策的效果及其发挥作用的速度。本文的研究关注金砖国家,有如下原因。首先,与许多其他新兴国家相比,金砖国家已经经历了快速的从生态盈余到生态赤字的转变。这主要归因于这些国家过去十年高速的经济增长。金砖国家贡献了 21%的全球 GDP,拥有全球 41%的人口。这些国家的年均经济增长率为
15、6.5%(世界银行2019 年的数据)。而且,2005 2016 年,金砖国家的 GDP 总量从 21870 亿美元增长到162660 亿美元。经济高速增长导致这些国家消耗了全球能源总量超过 40%的份额,而且是全球 CO2排放的主要大国(Danish and Wang,2019)。有鉴于此,为了逆转 CO2排放不断增长的趋势,需要合理的政策,保证在经济发展的同时不对生态环境造成巨大的破坏。其次,尽管具有可再生能源方面的巨大潜力,金砖国家仍然过度依赖于化石燃料来满足能源需求,而这对环境构成了巨大的威胁。同时,它们在追求经济高速发展的同时也经历了生态承载能力的不断下降。此外,对这些国家的研究有助
16、于政策制定者用实际合理的政策遏止环境恶化。2 文献梳理学术界在研究环境指标收敛时主要采用三种收敛方式:收敛、收敛和随机收敛。收敛基于索洛增长模型,即著名的追赶效应;收敛是指地区间环境指标的离差随时间的推移而趋于下降。随机收敛是 Carlino 和 Mills(1993)提出的概念。随机收敛从时间序列角度考虑收敛问题,以时间序列相对确定性趋势的平稳性程度(或者缺乏平稳性)来衡量收敛(或者发散)(Presno et al.,2018)。随机收敛不关注环境指标增长率上的区别,是否收敛取决于不同国家之间人均环境指标差距能否保持在一个相对平稳的变化路径。如果序列存在随机意义上的收敛,冲击的影响是短暂的,
17、且序列是平稳的。对于存在单位根的序列,冲击的影响是永久的,且序列并不收敛。研究生态足迹恶化问题的文献主要针对发达国家以及主要由发达国家构成的国际组织。据我们所知,论述生态足迹收敛的首篇论文是 Ulucak 和 Lin(2017)的研究。他们利用美国各州 1961 2012 年的生态足迹数据,使用傅立叶单位根检验分析了生态足迹和各个子足迹的随机行为。实证结果表明,美国各州生态足迹是非平稳的,但生态足迹和碳足迹并不是均值回复过程。因此,对这些序列的冲击将导致它们永久地偏离长期均衡路径。研究结果还表明,影响生态足迹的政策将产生永久性影响。其后出现了许多以发达国家为主的相关研究。比如,Ulucak 和
18、 Apergis(2018)利用1961 2013 年 20 个欧盟国家的数据,研究了人均生态足迹的收敛性,结果表明存在三个收敛俱乐部。Bilgili 和 Ulucak(2018)使用考虑结构断点的 Bootstrap 面板 KPSS 单位根检验法和俱乐部收敛检验法,研究了 1961 2014 年 G20 国家之间人均生态足迹的收敛性问题。得出这些国家的人均生态足迹会随机收敛和确定性收敛的结论,并且确定了两个201数量经济研究 收敛俱乐部。Solarin(2019)使用 LM 和 RALS-LM 单位根检验方法检验了 1961 2013年27 个 OECD 国家生态足迹的随机收敛性质。他发现其
19、中25 个国家的生态足迹和碳足迹是平稳的。他在研究中还做了 收敛和 收敛检验。具有随机收敛性质的 25 个国家中,13 个国家的生态足迹是 收敛的、15 个国家的碳足迹是 收敛的。在 收敛方面,所有随机收敛国家的生态足迹和碳足迹都达到收敛的标准。研究表明,不是所有国家都满足收敛条件,然而收敛国家能够联合制定环境保护政策。Yilanci 等(2019)利用1961 2013 年25 个 OECD 国家生态足迹及各子足迹的年度数据,采用各种平稳性检验方法,证明除了渔场足迹外其他足迹序列都是平稳的。Yildirim 等(2021)提出了傅立叶横截面面板 KSS 单位根检验以考察欧盟 16 个成员国之
20、间生态足迹的收敛性。他们进一步利用滚动窗估计法考虑到生态足迹序列的时变稳定性。通过对生态足迹以及各子足迹收敛性的研究,他们证明生态足迹的收敛或者发散并不是时间连续的,在不同的时期会有不同的收敛状态。近年来,出现了大量研究发展水平不同的国家之间生态足迹收敛问题的文献,它们探讨生态足迹收敛与经济发展程度之间的关系。Solarin 和 Bello(2018)研究了 1961 2013 年 128 个发展水平各异国家的生态足迹收敛性。结果表明 96 个国家的生态足迹序列是非平稳的,而且不存在均值回复(不收敛)。这意味着各种环境保护政策在许多国家具有长期和永久效果。Bilgili 等(2019)选取亚洲
21、、非洲、美洲和欧洲的 15 个国家检验生态足迹的平稳性,并断言亚洲国家组生态足迹是不平稳的,而且并不收敛。利用 Phillips 和 Sul(2007)提出的俱乐部收敛法,Solarin 等(2019)的研究表明 92 个国家的生态足迹和各个子足迹具有俱乐部收敛性。Ozcan 等(2019)利用生态足迹研究了环境政策在 1961 2013 年对低、中、高收入国家的永久性影响。根据单位根检验结果,所有高收入国家的生态足迹都存在均值回复行为;而在低收入和中高收入国家中,大约一半国家的生态足迹处于平稳状态。另外,对于中低收入国家来说,生态足迹并不是平稳的。Erdogan 和 Okumus(2021)
22、利用 1961 2016 年的年度样本数据,检验了不同收入水平的国家组别生态足迹的随机收敛和俱乐部收敛性质。高、中和低收入组别国家的 FPKPSS 面板统计量表明,人均生态足迹是非平稳的。同时也使用 FKPSS 方法检验了国家层面的生态足迹平稳性。在这种场合下,26 个高收入国家中的 6 个国家、38 个中等收入国家中的 8 个国家和低收入国家中的 8 个国家都有平稳的生态足迹。同时,采用了俱乐部收敛法检验生态足迹的收敛性,认为在不同收入国家组别中存在收敛俱乐部。Isik 等(2021)利用门限自回归面板单位根检验法研究北美自由贸易区国家 1961 2016 年生态足迹的收敛性。研究认为,生态
23、足迹在门限的第二个阶段是收敛的,第二个阶段样本占总样本的 48.8%,而第一个阶段生态足迹是发散的。这些结论突出了北美自由贸易区国家制定共同环境政策减缓环境恶化的必要性。随着发展中国家经济的快速发展,近年来学术界越来越对发展中国家的生态足迹收敛问题感兴趣。Yilanci 和 Pata(2020)基于 1961 2016 年东盟五国人均生态足迹的面板数据,利用两机制门限自回归面板单位根检验法研究生态足迹的收敛问题。研究表明,在第二机制生态足迹是发散的,在第一机制是绝对收敛的,且第二机制样本占301金砖五国生态足迹随机收敛检验 总样本的 80%。因此,结果强有力地表明东盟五国人均生态足迹是绝对收敛
24、的,共同政策应该被执行以减缓环境恶化。Tillaguango 等(2021)研究了 1990 2016 年拉美国家生态足迹的收敛问题,发现存在人均生态足迹俱乐部;并利用逻辑回归方法探索影响生态足迹俱乐部收敛的因素,发现经济复杂性、影子经济和自然资源丰裕程度能够显著影响俱乐部形成。研究表明拉美存在三个收敛俱乐部,而两个俱乐部的生态足迹是发散的。从以上文献回顾中可以看出,已经有大量技术被运用于检验环境指标的随机敛散性(Barassi et al.,2018;Lin et al.,2018;Ulucak and Lin,2017;Bilgili and Ulucak,2018;Ozcan et al
25、.,2019;Isik et al.,2021;Yildirim et al.,2021),但多数研究仅是采用时间序列计量经济学的方法来分析环境指标随机收敛特征的存在性。从这些研究中发现,环境指标收敛的证据非常混杂。这可能是因为现有文献忽略了环境指标是一个长记忆过程,也就是说,它们是均值(或趋势)回复的,但这个过程会持续很长时间。从经济学的视角来看,这种长记忆过程具有深厚的理论根源。首先,各国环境指标变化特征的根本决定因素是经济的规模和组成、技术水平、环保法规的严格程度。所有这些因素都可能随着时间的推移而缓慢变化,因此环境指标也可能缓慢变化。其次,既有研究发现,人均国内生产总值是长记忆过程(M
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