貿易開放、經濟增長與中國二氧化碳排放的動態關系

王美昌　徐康寧

摘要 在經濟全球化和區域經濟一體化背景下，貿易開放使經濟增長與碳排放之間的關系更加復雜，需要使用一個包含世界主要經濟體的計量經濟模型考察三者之間的關系。為此，本文從開放宏觀經濟系統的視角，構建了包含33個國家5個變量的GVAR模型，并基于 1980-2010年的季度數據研究了貿易開放、經濟增長和中國二氧化碳排放的動態關系。1985、 2000和2010年三個不同時期貿易權重的模型結果表明：三者間存在共同發展趨勢和長期均衡關系：隨著貿易開放強度增加，中國二氧化碳排放對經濟增長沖擊響應由強變弱，呈現從倒U型轉變為微弱正向關系特征，兩者間關系并不符合環境庫茨涅茨曲線假說： 中國的貿易開放增加了我國二氧化碳排放：國際石油價格上漲短期內增加了中國二氧化碳排放，但長期以顯著的減排作用為主。研究結論進一步證明了選擇合適的研究方法對檢驗環境庫茨涅茨曲線假說非常重要；也啟示我們，擴大國家間貿易開放，尤其是發達國家放開高新技術產品和服務貿易管制對中國等發展中國家碳減排具有顯著的促進作用：加快能源要素價格市場化改革是減少我國碳排放的重要措施。

關鍵詞 GVAR；貿易開放；碳排放；動態關系

中圖分類號 F061.3；F062.1 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104（2015）11-0052-07

科學分析經濟增長與二氧化碳排放的內在關系是制定經濟增長和環境保護等相關政策的關鍵[1]。Grossman 和 Krueger提出的環境庫茨涅茨曲線是兩者關系集中體現[2]，但大量的經驗研究對該結論的有效性仍然充滿爭議[3]，尤其是新興經濟體和發展中國家的貿易開放，參與到全球分工體系把兩者間的關系變得更為復雜，如呈現U型、倒U型、N型、S型等關系特征[4-5]。國內不少學者都進行了深入的研究，但其結論也莫衷一是[6-7]。這種復雜性在于一方面貿易開放使得發展中國家為了充分利用比較優勢承接發達國家轉移的“骯臟”產業，進而放松環境管制，成為“污染避風港”；另一方面，貿易開放不僅獲得了改善環境的資金支持，也提高了資源配置效率以及環境質量的需求偏好，進而減少二氧化碳排放。

事實上，在經濟全球化和和區域經濟一體化背景下，考察貿易開放、經濟增長與二氧化碳排放之間的互動關系，不僅要考慮中國與各個國家之間的雙邊影響，還要考慮世界各國的交互影響和反饋作用，換而言之，需要基于開放宏觀經濟系統的視角對中國的經驗分析，需要發展一種包含全球主要經濟體相互影響的經濟計量模型來刻畫三者的互動關系。為此，本文借助歐洲央行最新發展的全球向量自回歸模型（GVAR模型），通過考慮各國之間內在聯系，構建世界主要經濟體的“貿易開放、經濟增長與二氧化碳排放”的GVAR模型，分析貿易開放、經濟增長和國際油價對中國二氧化碳排放的作用方向、影響強度、持續時間等。

1 文獻綜述

關于“國際貿易、經濟增長與二氧化碳排放”互動關系的經驗研究文獻主要可分為三類：

（1）研究經濟增長與二氧化碳排放之間的關系，即主要考察經濟增長與二氧化碳排放兩者關系是否遵循“環境庫茨涅茨曲線假說”。許多研究者的結果都支持這一假說。代表性的研究有， HoltzEakin 和 Selden基于130個國家1951-1986年的數據開創性研究了兩者的關系，結果支持這一假說，轉折點在人均收入高達35 428萬美元[8]。Agras 和Chapman使用固定效應面板數據模型研究了34個國家得到一個低人均收入（13630萬美元）轉折點[9]。劉鉆石和張娟發現發展中國家經濟增長與碳排放在開放性條件下存在倒U型關系[10]。Hiroyuki Taguchi使用1950-2009年亞太地區19個國家的數據經驗分析發現轉折點在10 000—50 000美元之間[11]。然而，另外一些經驗研究認為，由于二氧化碳是全球污染物不能像工業廢水、廢氣等局部污染物可以在單個國家進行外部性內部化，為此各國采取非合作博弈，導致二氧化碳排放隨著經濟增長在不斷增加，沒有轉折點[12-15]。經濟增長與二氧化碳排放之間是否存在環境庫茨涅茨曲線假說經驗分析的關鍵在于函數設定形式正確與否[16]，上述研究的函數形式嚴格依賴于經濟理論而忽視數據生成過程，存在形式設置不靈活性、以及對稱性和同質性假設太強等不足，影響檢驗結論的合理性。另一種解釋則認為，上述研究是在一國內的線性框架下的封閉經濟體研究，忽視了三者之間的相互關聯和其他國家的外部沖擊[17-18]。

（2）研究貿易與碳排放之間的關系，主要包括檢驗“污染天堂假說”和貿易開放對環境的影響。關于“污染天堂假說”的檢驗也沒有一致結論[19-21]，其原因可能在于環境規制的內生性以及“要素稟賦假說”和“污染天堂假說”相沖突[6]。Managi、Cole 和 Elliott遵循Grossman 和 Krueger的思路廣泛地檢驗了眾多國家的情況[22-23]，結果發現貿易開放改善了環境。然而，劉鉆石和張娟等的研究結果卻得到相反的結論[10]。 需要指出來的是，上述計量檢驗忽視了貿易開放與二氧化碳排放的雙向互動關系，其估計結果的準確性受到嚴重影響[24]。

（3）在全球或區域層面多變量統一框架下研究“貿易開放、經濟增長與二氧化碳排放”的互動關系是一個新方向，包括時間序列分析方法、結構方程模型和投入產出分析方法等。例如，Ang和許廣月等分別基于中國1953-2006年和1980-2007年時間序列數據[25-24]，使用ARDL模型和協整模型發現出口貿易、經濟增長和碳排放三者之間存在長期協整分析，貿易開放增加了碳排放。Rashid Sbia等使用相同方法對阿拉伯國家的1975-2011年數據分析也發現了相同的結論[26]。Gryz構建結構方程模型分析了28個國家的經濟增長、貿易開放對空氣污染的影響，結果表明，在發展中國家經濟增長和貿易開放的規模效應大于收入效應增加了二氧化碳排放[27]。彭水軍和劉安平構建了一個開放經濟系統的環境投入-產出模型，對中國1997-2005年貿易和四類污染物數據分析發現，參與國際貿易對我國污染減排是有利的，“污染避風港”假說在中國是不成立的[17]。Atici則發現日本和東南亞10個國家的貿易開放與二氧化碳排放存在倒S型的關系[28]。

綜合而言，現有研究存在以下幾方面不足：第一，先驗地假設經濟增長與碳排放之間、貿易開放與碳排放之間存在線性關系，使用線性計量方法解決非線性的計量問題。第二，關注貿易開放、經濟增長對二氧化碳排放影響的單向作用，實際上可能存在內生性問題或者反向因果關系。第三，立足于中國國內這一封閉經濟體忽略了其他經濟體的經濟增長、貿易開放和全球能源價格的外生沖擊的影響。第四，強調貿易開放、經濟增長對二氧化碳排放影響的靜態總效應，缺乏長期動態反應。為此，本文基于全球開放宏觀經濟系統的視角構建“貿易開放、經濟增長與二氧化碳排放”的GVAR模型，可以有效避免上述的不足，同時也可以考察三者關系在各國間的異質性。

2 模型、變量與數據選取

2.1 模型設定

GVAR模型是由Pesaran和Dees構建完成，其優點在于通過考慮各國或各地區內在的經濟聯系，將各個經濟體的經濟變量模型構成一個開放全球經濟系統，進而分析全球變量沖擊對各經濟體國內變量的影響以及不同經濟體之間的溢出效應[29-30]。目前，該模型以其通透的經濟學理論結構、模型結構緊湊、可操作性強等優點成為全球宏觀開放經濟的重要方法[31]；但主要集中應用于全球經濟體經濟聯系研究領域[32]，國內相關研究也十分有限[33-35]，用于貿易與環境研究尚未出現。模型具體構建步驟如下：

第一，構建連接矩陣，可以通過相互貿易、投資、地理距離等變量進行構建[36-38]。以貿易權重為例， wij表示為第j個國家占i國家的貿易權重系數，wi是（ki+k*i）×ki的矩陣，反映不同地區之間的相互影響程度。

第二，設定各個國家的VARX*模型。VARX*基本形式如（1）式（為表述方便，簡單設國內變量和國外變量的滯后階數均為1）：

其中：Xi，t為第i個國家t時期的國內變量；X*it為與Xi，t的國外變量，并且假定X*it具有弱外生性。φi、Λi0 、Λit為相對應的ki×ki的系數矩陣；εit為ki×1的各國自主沖擊向量，并將其假設為非序列相關、均值為零；國外變量，例如國外產出y*it=∑Nj=0wyijyjt。

第三，設定不同國家之間的傳導路徑。路徑1為國內變量Xi，t受國外變量X*的當期值和滯后值影響；路徑2為各國的變量受到全球國外變量的共同影響，如全球石油價格；路徑3為誤差協方差矩陣代表的第i個國家受到第j個國家的當期沖擊的影響。

2.2 變量與數據選取

本文的GVAR模型覆蓋25個國家和8個歐元區國家組成的經濟體，共26個VARX*模型。這33個國家包括美國、中國、日本、英國、加拿大、瑞典、瑞士、挪威、韓國、印度、印度尼西亞、泰國、菲律賓、新加坡、馬來西亞、巴西、墨西哥、阿根廷、智利、秘魯、南非、土耳其、沙特阿拉伯、澳大利亞、新西蘭；另外，歐元區經濟體為德國、法國、意大利、西班牙、荷蘭、比利時、奧地利、芬蘭。33個國家的地區生產總值之和占全球總量的80%以上，國際貿易和二氧化碳排放量分別占全球總額的85%和74%，能夠較好反映全球經濟、貿易和碳排放總體特征。

各國VARX*模型的國內變量和國外變量包括經濟增長、貿易開放、匯率和二氧化碳排放，分別用人均地區生產總值、進出口貿易總額占地區生產總值比重、實際匯率和人均二氧化碳排放作為代理變量，全球變量為國際石油價格。地區生產總值、進出口貿易總額和二氧化碳排放來源于世界銀行WDI數據庫，并采用Eviews8.0將年度數據轉化為季度數據。國際石油價格季度值根據布倫特原油價格指數，按當季所有交易日收盤價的平均值計算得到。貿易數據來源于IMF的Datastream。樣本區間為1980第一季度到2010第四季度，每組時間序列共計125個觀測值，均進行對數化處理。

3 實證分析

3.1 計量檢驗

在使用GVAR模型進行變量之間的動態關系分析之前，需要對模型進行單位根、協整關系、弱外生性等一些列嚴格的計量檢驗。本文的GVAR模型通過一系列嚴格假設檢驗，傳統VAR模型不具有的檢驗結果如下（受篇幅限制，相關檢驗結果可向作者索取）。

（1）弱外生性檢驗：對中國模型的國外變量的弱外生性檢驗，結果表明，在GVAR模型中南非協整模型的國際石油價格、加拿大和韓國協整模型的人均地區生產總值、中國與韓國和新西蘭的實際匯率通過5%顯著性水平檢驗，表明協整模型中的國外變量符合弱外生性要求，即模型中的國外變量會對其他變量產生長期影響，而其他變量對它們沒有長期顯著的反饋作用。

（2）國外變量對國內變量影響的同期效應檢驗：國外變量對國內變量影響的同期效應即兩者之間相互替代彈性，顯示經濟增長和貿易開放度兩變量大部分系數為正，且在5%水平下顯著，表明各國之間的經濟增長、貿易開放、實際匯率和二氧化碳排放相互替代彈性較強，表明相互作用較為明顯。對中國模型而言，國外一個季度產出增長1%將促進中國0.487%增長，且通過5%顯著水平檢驗。

（3）自主沖擊向量弱序列相關檢驗： 各國自主沖擊向量弱序列相關表示新信沖擊截面相關性充分的小，是GVAR模型的一個關鍵假設。結果顯示，經濟增長、二氧化碳排放、實際匯率和貿易開放三變量的截面相關系數平均值分別為0.949，0.127，0.325和0.481，表明這四變量存在顯著的共同發展趨勢，但一階差分后顯著下降為0.149，0.048和0.198。同時，VECMX*的殘差非常的小，平均值分別僅為0.005，0.009和0.055，相關性明顯小于10%。因此，本模型符合假設要求。

3.2 廣義脈沖響應函數分析

3.2.1 經濟增長與中國二氧化碳排放：EKC假說檢驗

圖1為以1985，2000和2010年雙邊貿易額為權重的中國二氧化碳排放對中國實際GDP一個標準差正向沖擊的反應，表示中國二氧化碳排放對我國經濟增長的動態響應過程。中國實際GDP一個標準差正向沖擊，相當于實際GDP增長1.2個百分點，基于1985年貿易權重的結果顯示，在整個考察期內，中國人均二氧化碳排放主要為負向響應過程，累積下降0.122%，但前兩個季度穩步上升至季度末0. 041%，整體上呈現倒U型動態響應。以2000和2010年貿易權重的中國人均二氧化碳排放各期響應值均介于-0.000 3至0.000 7之間，累積響應值分別為-0.000 6和0.001 1；前者除第二季度為正外其余各期均為負向響應，后者各期均為正向響應。基于不同時期雙邊貿易權重的結果表明，隨著我國雙邊貿易的快速發展，中國GDP增長對我國人均二氧化碳排放的沖擊作用主要由負向轉為正向，但從長期來看，這種作用較為有限；國際貿易使得中國經濟增長與二氧化碳排放之間的關系由倒U型特征轉變為弱相關，總而言之，在開放宏觀經濟體下，經濟增長與二氧化碳排放之間的關系發生了明顯的變化。