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激起CO2排放和经济增长的火焰
道格拉斯·霍尔兹·埃金，托马斯·塞尔登
摘 要
在过去的十年中，对潜在的全球变暖的关注已将注意力集中在向大气中排放温室气体，关于减少排放的必要性也引起了积极的争论。这场辩论的核心是各国之间温室气体排放与经济发展的未来之路。我们使用全球面板数据来估算人均收入和二氧化碳排放量之间的关系，然后使用估算的轨迹来预测C02的全球排放量。
该分析产生四个主要的原因。首先，证据表明，随着经济的发展，边际排放（MPE）CO2的倾向性正在下降。在仅依赖于横截面数据的分析中掩盖了结果。其次，尽管MPE有所下降，但我们的预测表明，全球CO2的排放量仍将继续以1.8％的年增长率增长。第三，持续增长的原因是经济和人口增长最快在更低收入的国家会有更高的MPE。因此，控制温室气体排放的政策与针对全球收入分配的政策之间将不可避免地存在紧张关系。最后，我们的敏感性分析表明，经济发展的步伐不会显著的改变未来C02排放量的年度或累积流量。
1.介绍
在过去的十年中，对潜在的全球变暖的关注已集中在温室气体向大气的排放上。关于减少排放的形式的争论已经很严峻了。一方面，提出了一些建议，以期在短期内严格限制温室气体向大气的排放。采取剧烈行动的支持者认为，灾难性后果的可能性很大，而且大气中碳的持续存在需要迅速减少。他们对证据的解读表明，自工业革命开始以来，地球大气的组成发生了持续的重大变化，而且处于各个发展水平的国家的经济增长似乎都可能加剧排放流量进入大气。
反对这种政策的人指出，关于人为温室气体排放对全球气候影响的确凿证据很少。即使人们接受了有关总排放量的证据，要隔离全球变化的人为部分，也需要一个完全指定的“一般循环”过程模型。快速行动的反对者强调，现有模型的预测差异很大（例如，参见Schelling [1992]和Solow [1991]），这表明我们对问题的科学理解是不完整的。此外，控制或减少温室气体排放的努力可能会降低经济增长，从而给低收入国家带来不成比例的负担。这种推论常常导致“不后悔如果的方法，偏爱近邻政策”的好处与全球气候变化的最终严重性无关（例如，参见Nordhaus [1992]和Shah and Larsen [1992] ]）。
我们的目的不是参加这场辩论。相反，我们强调其核心是各国之间温室气体排放和经济发展的未来之路。经济增长和温室气体排放的基线预测是全球气候模型的重要组成部分，因此也是对全球气候变化政策的收益成本评估的关键组成部分。有许多可能的方法来开发这种预测。在一个极端情况下，可能只是以历史增长率来推断排放量。这种方法的主要问题是，它排除了对变化的经济或大气条件的任何条件。实际上，历史上的排放率几乎一直没有保持恒定。在频谱的另一端，可以参数化一个完全指定的一般均衡模型，并使用每个周期的均衡来追踪期望范围内的预测。这种方法的困难在于它给研究人员带来了巨大的信息负担。
在本文中，我们采用一种中间方法，即估算人均收入和排放量之间的简化形式关系，然后根据收入和人口增长的情景预测总排放量。与天真外推相反，我们的方法体现了经济发展，人口增长和排放轨迹之间历史性的相互关系。此外，与结构模型相反，它相对简单。我们估计的排放量与收入之间的关系使我们不仅可以探索总排放量的路径，而且还可以探索国家之间的排放量分布，而无需有关众多参数值的先验信息。这样，它使我们有义务开发有关全球排放与经济增长之间联系的详细信息。我们的方法也带来了成本：简化表格不适合进行政策分析。因此，我们将注意力集中在排放基准的特征上。
污染与经济发展之间的关系只是一小部分文献，但发展迅速。Grossman和Krueger [1991]和Selden and Song [1992]指出，人均国内生产总值与四种重要的空气污染水平之间的关系呈“倒U11形”：悬浮颗粒，二氧化硫，氧化物分别由氮和一氧化碳组成（也见Shafik和Bandyopadhyay [1992]），Hettige，Lucas和Wheeler [1992]使用行业部门的指数（由各部门释放的有毒物质的磅数加权）得出了相似的结果。要了解倒U关系如何产生，请注意，每种污染物的特征在于排放国内部对健康和环境的重大影响以及相对较低的减排成本，因此，倒U形与最初工业发展的情景相符。导致这些污染物的原始排放量增加，但是净排放量最终会下降，因为与进一步发展相关的收入增加会增加医疗需求和环境质量。
该文献提出了温室气体与经济增长之间可比关系的可能性。如果是这样，并且如果污染的峰值水平在足够低的水平上发生，那么这将增加诱人的可能性，即代替在温室气体排放与经济增长之间进行权衡，更快的增长可以作为解决该问题的一部分。全球排放困境，从先验的角度来看，似乎既有赞成理由也有反对最终减少排放量的理由。一方面，内省表明温室气体与先前研究的污染物之间存在重要差异。温室气体的影响较少局限于局部地区。合理的全球性质降低了单方面减少或减少排放量的动力。此外，许多这类污染物的减排成本大大提高，加剧了各国之间的搭便车问题。这些原不反对了温室气体排放的趋势会降低人均收入，而是暗示他们将随着收入而单调上升。
另一方面，温室气体通常与其他污染物共同产生。因此，温室气体的排放可能会作为其他减排努力的副产品而下降。例如，提高汽车燃油效率的努力可能以改善城市空气质量为首要目标，但同时也会减少温室气体排放。同样，随着经济的发展，最终需求模式向服务消费增长的转变可能间接导致化石燃料密度降低。这些可能性证明了随着经济的发展，排放量最终可能会停止上升甚至下降。
因此，经济增长与温室气体排放之间联系的特征从根本上是一个经验问题。本文研究了一种重要的温室气体：二氧化碳（CO2）的收入-排放关系。我们利用一组丰富的特定国家/地区的1951-1986年数据来估算人均GDP与排放之间的联系。与大多数应用程序一样，访问面板数据可进行更丰富的计量经济学分析，在这种情况下，其结果与使用横截面分析得出的结果大不相同。1例如，我们发现边际发射倾向（MPE）逐渐减少）CO2随着经济的发展，这一结果在使用横截面数据的研究中并未出现。
在一定程度上，由于MPE的下降，我们预测到2025年，年排放量平均每年增长8％，而1955年至1985年之间为32％。在许多情况下，我们的预测非常接近从主要结构模型获得的基线预测（ Nordhaus和Yohe [1983]； Manne and Richels [1992]； Reilly等[1987]）。在这方面，我们的研究对这些研究提供了独立的确认。
但是，我们的研究结果提示了对温室气体排放分析的几个新方面。首先，我们的敏感性分析表明，经济增长率的变化不会导致COZ排放量的急剧变化。例如，1990年至2025年间GDP累计下降11％，只会使累计CO2排放下降4％至6％。其次，我们的预测着重于改变CO2排放的全球分布，从而强调了针对CO2排放的政策与收入的全球分配之间的张力。世界上大多数人口都集中在收入人群和排放量都最快速度增长的国家。这些国家中排放量的快速增长趋向于抵消较富裕国家中排放量增长的放缓。
其余的组织如下，在下一部分中，我们概述了实证任务，简要描述了涉及该问题的数据，并描述了我们的结果。第3部分包含基于我们的估算值的二氧化碳排放量预测。最后一部分总结了我们的发现及其含义。
2.实证分析
2.1 规格
实验目标是估计以下形式的关系：
（1）
其中表示人均二氧化碳排放量，yit表示人均GDP，i是国家指数，t是年指数，而是随机误差项。与该简化格式规范有关的许多问题立即出现。也许最根本的是从等式（1）中排除人均GDP以外的解释变量。在区分方面，重要的是区分经济增长的内生后果和代表外生差异的那些变量。前者的例子包括产出和消费的构成，影响化石燃料消费的法规和税收，以及城市化和城市化的演变模式。城市化。我们方法的本质是，应从此简单模型中忽略这些因素，因为我们的目标是评估增长的直接和间接后果，
当然，也可能存在影响排放量，外在的因国家而异的因素。例如，各国之间的气候，地理，资源和较大的土地面积，并且很可能与排放量相关。这种类型的因素可能会导致（1）中的误差项在每个国家的所有期间内都具有相关性，而忽略此相关性，估计将是无效的。而且，如果这些遗漏的变量与人均GDP相关联，则（1）的横截面估计将产生有偏差且不一致的结果（Mundlak [1978]，Hsiao [1986]）。例如，我们样本中的许多最富裕国家都位于供暖需求相对较高的地区。y{t与“国家效应”之间的正相关关系将使横截面估计的收入与收入之间的关系产生向上的偏差。按照标准做法，我们利用固定的，我们估算中的特定国家/地区影响。
同样，在一定时期内，所有国家都有可能发生外生因素f，但这会随时间而发生变化。一个重要的例子是世界能源价格，它影响着所有国家共同使用的碳燃料消耗量和CO2排放量。我们通过在每个方程式中包含特定年份的截距，来控制数据的这一特征。同时，对于宏观经济波动和技术趋势等全球性特征，该技术也应控制。等式（1）的另一个特征是它将二氧化碳排放量与同期生产的GDP联系起来。在先验的基础上，我们可以认为对于明确的动态关系没有什么理由。尽管我们有本能，但是我们的经验分析研究了和yit的滞后值以及序列相关性的作用。
我们的分析重点是排放函数，该函数在水平上是二次的：
（2）
（其中是上述固定国家和年份的影响）
或Cit它和yit它的自然对数的平方：
（3）
在本文的其余部分中，我们将（2）中的规范称为“级别”，将⑶中的规范称为“对数”。
毫无疑问，根据调查的经验精神，我们谨防规范和估计中的错误。因此，接下来我们要特别注意；
多项式的阶数。方程（2）和（3）分别是yit的高级和对数的二阶多项式。是否省略了第三阶或更高阶的术语？换句话说，二次曲面的曲率决定了结果的性质吗？下面，我们检查了多项式替代规范的敏感性。
序列化。鉴于对收入变化或其他经济冲击的调整滞后中存在序列相关性是完全合理的，尽管残差之间的相关性可能不会影响我们系数估计的一致性，但对序列相关性的调整将提高其效率。我们检查了方程（2）和（3）的估计残差，并实施了广义最小二乘法来校正我们检测到的任何序列相关性。
联立性偏误。可能会推测因果关系的方向是从排放（或潜在的化石燃料的使用）也产生了产量，导致yit和,之间存在相关性。产生同时性的一种情况是控制排放的政策创建了从CO2排放到产出的反馈。如果高于平均水平的排放率诱使政策制定者实施控制措施以减少生产，则将导致和yit之间的相关性。尽管在我们的抽样期间没有广泛的CO2排放控制政策生效，但其他燃油效率政策也可能以这种方式起作用。更普遍地说，人们可能会想到各种各样的因素，这些因素可能会影响化石燃料的使用，从而影响收入。如果是这样，则（2）和（3）中系数的标准固定效应估计量将不一致。为了检查同时性偏差，我们采用了Holtz-Eakin，Newey和Rosen [1988]（HNR）提出的工具变量估计量的修改方法。在这种方法中，y{r和y：的当前值和滞后值在等式（2）和（3）的估计中用作工具变量。假设右侧变量的同期值与误差项正交，则估计将是一致且有效的。但是，同时偏差会表明自己违反了正交性假设，并且HNR技术生成了卡方统计量来检验该假设。
动态。如前所述，我们的规范不包含Cit或yit滞后值或导致错误指定的可能性。但是请注意，在这种情况下，排除的滞后变量会与我们的方程式中的误差有效地分组。通过构造，然后，错误指定的方程式中的误差项将与因变量和自变量的过去值相关。与同时偏差一样，这种情况会违反HNR技术旨在检测的正交条件，因此我们将其用于以下目的。
2.2数据来源
这项研究的CO2排放数据是由Oak Ridge国家实验室（ORNL）[1992]提供的，该数据包括化石燃料总消耗量和水泥生产的排放量，ORNL根据汇编的水泥生产数据构建了水泥排放数据美国矿业局2通过将CO2排放系数应用于联合国化石燃料消费数据系列来构建化石燃料排放数据，该数据系列控制燃料形式，进口和出口的变化燃料，以及燃料库存的变化（ORNL [1989]）。
用这种方法测量二氧化碳的排放量，可以省去一个国家净进口中所含化石燃料的间接消耗。虽然这种差异是可能的，但有理由相信它们之间的差异并不大，Poterba [1992]提出了证据，表明1985年，美国进口商品中化石燃料的含量占美国化石燃料相关排放量的不到12％。净进口部分一定要更少。因此，尽管经贸易调整后的化石燃料消耗量估计值是更可取的，但由于净出口导致的排放百分比随时间变化的可能性似乎很小，以至于这不可能成为错误指定的重要来源。
本研究中使用的收入和人口数据来自萨默斯和赫斯顿[1991]的宾州五世世界表。特别是，我们使用的收入度量是基于人均实际GDP的RGDPCH系列。该系列的一个优点是，它使用常规方法来测量价格和通用货币单位，因此可以随时间推移在各个国家之间进行真正的比较。一个缺点是，我们的样本仅限于可以使用该系列的国家/地区-Summers and Heston系列仅对ORNL样本中197个死亡的197个国家和地区中的131个进行了多次观测。
此外，只有到1986年为止，才有广泛国家的收入数据，因此我们将其作为样本的最后一年。
我们排除了在各个维度上都异常的科威特，并获得了1951年至1986年间130个国家的不均匀数据面板。有108个国家的
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