氣候變化與經濟增長關系的實證研究：以山東省為例

張辰宇 山東工商學院

引言：氣候變化已經成為當今世界的熱點話題，氣候經濟學作為新發展起來的學科，其研究的問題也逐漸開始成為學術界關注的焦點，除了被普遍接受的是氣候變化會對人類生存環境造成影響的觀點之外，氣候變化對人類生產活動所需要的各個經濟發展領域都有非常密切的聯系。2018年10月8日瑞典皇家科學院授予保羅·羅默（Paul M.Romer）和威廉·諾德豪斯（William D.Nordhaus）諾貝爾經濟學獎，以表彰其將氣候變化納入長期宏觀經濟分析的貢獻。他們的發現中揭示經濟社會與自然之間的相互作用，討論了氣候變化對經濟增長之間的相互影響。盡管這些他們的研究中沒有給出兩者之間確切結論性的答案，但通過他們的研究為探究氣候變化與經濟增長的關系提供了新的視角和研究思路。本文根據理論分析結果，從氣候變化與經濟增長之間存在怎樣的關系出發，對山東省氣候的多方面指標對經濟增長的影響之間進行多元回歸分析，為氣候變化與經濟增長之間的關系提供數據支撐，從而為推進山東省氣候環境與經濟協調發展提供政策建議。

一、山東省氣候變化和經濟增長現狀分析

通過查閱《中國統計年鑒》、《山東省統計年鑒》和《山東省氣候公報》等資料獲取相關數據，進行整理和計算得出相關數據。結合現有資料及數據分析，對山東省的經濟增長和氣候狀況進行描述性統計分析。因為相關數據統計有限，本文選取2000-2019年數據進行分析。

（一）山東省經濟增長狀況分析

選取山東省生產總值和人均生產總值作為分析山東省經濟增長狀況的指標，如表1所示。

表1.2000―2019年山東省經濟增長狀況

通過表1可以看出，從2000年至2019年山東省的地區生產總值逐年增加，從8278.1億元增加到71067.5億元。相比來看，地區生產總值增速快于人均地區生產總值增速，但人均地區生產總值也在逐年增加，從9260.6元增加到70652.6元。

從地區生產總值增幅來看，山東省在2004-2008年生產總值增幅很大，這段期間山東省工業化程度大幅度提高、對外貿易的迅猛發展以及旅游業的蓬勃發展都很大程度帶動了山東省的經濟發展。但是2014年至2019年地區生產總值的增幅呈現下降趨勢，這期間山東省對重工業產業的調整，從追求粗放式經濟增長到追求經濟發展質量的初級階段，使得一些在鋼鐵、化工等傳統行業受到重要影響，經濟進入新常態時期的主要標志就是經濟增長速度下滑。

（二）山東省產業結構分析

根據2000-2019年山東省各產業生產總值及所占比重得到圖1如下

圖1.山東省2000-2019年產業結構

隨著經濟的增長，山東省的產業結構上發生了一些變化，其中第二和第三產業的變化最大，均有大幅增加的趨勢，尤其是第三產業在過去的五年中已經超過了第二產業。從圖中可以看出，在2000-2019年期間第一產業的生產總值一直處于較低水平，其中2015年生產總值為4902.8億元是這20年期間的最高值；第二產業和第三產業的產值逐年增加，第二產業在2013年之后增速放緩，第三產業的增速逐年增高，近幾年的增長趨勢更為明顯。

可以明顯地看出三個產業的占比發生了明顯的變化，第一產業的占比大致呈逐年下降趨勢；第二產業在2000年至2015年期間占比最大，其中占比最高的是2006年，占比達到57.7%，之后從2014年開始占比低于50%，但保持在40%以上，這與上述分析山東省生產總值從2014年增速放緩現象相吻合；第三產業從2009年開始占比逐年增加，從2016年開始第三產業占比超過第二產業，比重成為三產業中最大的，該現象產生是由于從2014年開始山東省逐步關停重工產業，提出新舊動能轉化規劃并且鼓勵以旅游業為主的第三產業發展等政策的實施。

（三）山東省氣候現狀分析

本文通過選取2000年至2019年山東省氣候相關的基本數據指標進行分析，分別從平均年降水量、年平均氣溫、年均日照時數來反映山東省的氣候變化狀況，具體特征如圖2。

圖2.山東省2000-2019年氣候指標變化趨勢

由圖2可知，山東省氣候變化指標中年均降水量、年平均氣溫以及年平均日照時數都有很大的波動。在降水方面，2002年是這20年期間降水量最少的一年，為417.4毫米，之后的2003年降水量達到峰值為887.5毫米，但2003年至2014年降水量呈現逐年遞減趨勢，之后從2014年至2018年又波動上升；氣溫方面，最高平均氣溫為2017年的14.8攝氏度，最低平均氣溫為2003年的13.3攝氏度，差距不大。根據趨勢圖可以很明顯地看出從2013-2017年年平均氣溫呈現大幅上漲趨勢，之后2017-2018年氣溫才有下降趨勢；日照時數上，在2000年至2015年期間是這20年日照時數相對最長的時間段，都達到了2350小時以上，在之后的2005-2007年呈現急劇下降趨勢，并在2007年達到最低水平2078.3小時，但之后從2007年至2019年日照時數又有波動上升趨勢。

二、山東省氣候變化與經濟增長的實證檢驗

通過對山東省氣候變化和經濟增長現狀的分析表明，經濟水平的提高、技術革新和進步降低了山東省的環境污染水平，使得氣候環境得到了改善，而良好的氣候環境會更加有利于經濟的增長。因此，本文通過典型相關分析氣候和經濟系統之間的關系。

（一）數據指標建立

本文的研究數據來源于《山東省統計年鑒》、《山東省環境狀況公報》、《中國統計年鑒》，對山東省氣候因素與經濟發展之間進行典型相關分析。

降水量是指直接從天空降落而沒有任何損失的水量，包括液體和融化后的固態降水，它是衡量一個地區降水多少的標準；年平均氣溫是氣候變化的主要指標；日照時數是太陽在一個地方實際照射時間長短的衡量標準。經濟增長主要是社會產業活動的結果，其結構分為第一產業、第二產業（工業、建筑業）和第三產業。根據理論研究資料，經濟學者指出降水量、年平均氣溫和日照時數是反應氣候變化的關鍵指標，而經濟增長是則由產業來驅動的。

本文選取的反映山東省氣候變化的指標為：X1降水量、X2年平均氣溫、X3日照時數；反映山東省經濟發展狀況的指標為：Y1第一產業生產總值、Y2工業增加值、Y3建筑業增加值和Y4第三產業生產總值。具體指標選取如表2所示。

表2 指標選取情況

根據選取的反映氣候變化和經濟狀況的各項指標，數據匯總于表3。

1.典型相關變量原理

采用典型相關分析法分析時，所分析的每一對典型相關變量所涵蓋的信息是互不相交的，并且滿足：

（1）U1,U2,...,Um互不相關，V1,V2,...,Vm也互不相關，Cor表示其相關系數。如公式（3-1）、公式（3-2）所示

（2）同一對典型相關變量使U與V之間的相關系數為CanR，是除去前面i-1個CanR之外的最大者,不同對的典型相關變量之間沒有關聯性，如公式（3-3）所示。

（3）U與V的均值為0，方差為1（=1,2,...,m）

（4）1≥CanR≥CanR≥…≥CanR≥0

2.模型建立及分析

通過典型相關的分析原理運用軟件對山東省2000-2019年氣候變化與經濟發展指標數據進行相關分析，結果如下表4所示。

表3 山東省2000-2019年氣候與經濟發展指標數據

（二）典型相關分析

典型相關分析是一種經典的多變量統計方法，用于分析兩組隨機變量之間的相關性，通過線性函數空間的線性變換來達到數據降維的目的。其基本思路為:首先根據最大相關原則,從變量空間中找出每組變量的一個線性組合,使兩組變量的線性組織之間的相關性最大；然后從剩余的線性組合中找出兩組變量線性組合之間相關性最大但與第一對線性組合之間相關性最小的線性組合。繼而研究的對象變少了，可以更簡單的分析線性組合的相關性，從而研究出原始變量之間的相關性。

表4.典型相關分析結果

分析上述典型相關分析所得的結果：

（1）$cor得出了典型相關的系數，是從大到小展示了每個典型變量的相關性。$xcoef和$ycoef分別對應于原始數據X和Y的典型相關變量的典型載荷系數。$xcenter和$ycenter是數據變量X與Y的樣本均值。為了消除數量級的影響將數據標準化處理調用了scale函數，所以該均值是標準化數據的均值。

（2）根據典型相關分析得到的典型載荷系數（$xcoef、$ycoef）可以得出各組典型變量之間的表達式。根據$cor可知第一組的相關系數r=0.81792，第二組的相關系數r=0.76898。兩組數據均可以表明U和V之間的高度相關性，即山東省的氣候變化與經濟增長之間存在著非常密切的相互影響關系。

（3）標準化的典型變量的線性組合為：

公式（3-4）、公式（3-5）中，典型相關變量（U,V）中，U是反應氣候各個指標的線性組合，V是經濟發展各指標的線性組合。根據第一組典型相關方程可知，氣候變化各指標中X（年平均氣溫）相對于另外兩個變量X（降水量），X（日照時數）的載荷系數絕對值更大一些，即平均氣溫是影響山東省經濟增長的相對主要指標，占主導地位，其次是日照時數，而降水量的影響尚不明顯。經濟增長的第一典型變量V與V高度相關，說明經濟增長中，第三產業生產總值占主要地位。其次是Y（建筑業增加值）。根據第二組典型相關方程可知X（年平均氣溫）、X（日照時數）是氣候變化指標中影響經濟增長的主要因素，而工業增加值（Y）載荷系數絕對值為1.51378，說明工業是反映經濟增長的一個重要指標。但由于第一組典型變量占據了更大的信息份額，所以總體上年平均氣溫和日照時數會影響著山東省的經濟增長，在經濟發展指標中，影響經濟增長的主要指標是第三產業生產總值及建筑業增加值。

（三）氣候與經濟發展指標之間的相關性分析

將氣候與經濟發展各指標導入數據分析軟件，得到分析的結果如表5所示。

從表5指標之間相關性分析的結果可知X2與Y3、Y4之間在0.05的置信水平下呈顯著相關，又因相關系數都為正，即平均氣溫與建筑業增加值和第三產業生產總值之間存在顯著相關的正向相關，與典型相關分析的結論相一致；X3與Y1、Y2之間在0.05的置信水平下顯著相關，但因相關系數為負，說明日照時數對于山東省農業與工業發展之間存在負向相關。

（四）山東省氣候變化與經濟增長關系的經濟分析

通過對山東省2000年至2019年氣候變化與經濟發展指標進行典型相關分析，及指標之間的相關性分析，得到的結果可以從以下幾個方面對山東省氣候變化與經濟增長之間的關系進行闡述：

1.山東省氣候變化與經濟增長之間存在非常緊密的關系。兩組典型變量的相關系數值均高于0.7，說明經濟發展狀況的四項指標與氣候的三項指標中存在緊密的正向相關關系，即氣候變化會很大程度地影響著經濟的增長。根據諾德豪斯教授的研究可知氣候變化對經濟增長的作用是根據不同地區的損害程度而有所不同，在氣候變化與經濟增長的矛盾沖突之下，氣候變化要與經濟增長協同發展才能將整體的負面影響降到最低程度。根據目前山東省的數據可知，山東省經濟有持續增長的趨勢，但增速在逐年下降，因此更要形成可持續的增長機制來遏制環境生態惡化，從而減少氣候變化對經濟增長的消極影響。

2.第三產業生產總值是決定山東省經濟增長的首要指標。第三產業是指除第一、第二產業以外的其他行業也即不生產物質產品的行業，基本是一種服務性產業。因此第三產業生產總值反映了一個地區的生產水平、專業化水平。根據山東省產業結構圖1可知，近幾年山東省產業結構不斷，從2016年開始，第三產 業生產總值超過第二產業，但進入新常態的山東省整體經濟的增長速度一直波動在較低水平。從相關性分析的結果可知，第三產業與年平均氣溫的相關系數最大，而平均氣溫又是衡量氣候變化的主要指標，說明第三產業與氣候變化之間存在密切的聯系。第三產業的發展能夠很好的緩解經濟帶來的環境影響，根據2020年《山東省國民經濟和社會發展統計公報》顯示，山東省第三產業中相對增速最快的是郵電業務、互聯網和相關服務業，以及旅游業等。但是在這些產業飛速發展的同時，也出現了大量資源浪費以及過度人類活動造成的大量溫室氣體排放的現象。因此在發展服務業的同時也要注意對環境的保護，提倡低碳出行、綠色消費的可持續發展觀從而能夠讓第三產業更好地帶動山東地區的經濟發展以緩解和應對氣候變化。

表5.指標相關性分析結果

3.建筑業是第二產業的重要組成部分，在推動山東省經濟增長中發揮著至關重要的作用，但同時也帶來了對環境氣候的影響，通過上述相關性分析可以看出平均氣溫與建筑業之間呈現出正相關性，即建筑業生產總值的增長帶動山東省經濟增加的同時也導致了氣溫的變化。相關研究估計，1/3的溫室氣體排放與建筑有關，這是因為建筑業會消耗大量的自然資源，并且排放大量的固體廢棄物和其他污染物皆會對資源環境造成極大的危害。根據《山東省統計年鑒》數據顯示：山東省城鎮化率從2000年的26.78%增長到2019年的50.37%，建筑業增加值從2000年的500.1億元上升到2019年的5441.9億元，增長了近乎10倍。可以預見在未來山東省建筑業發展將會在很長時間都保持較高水平，這也將導致會持續消耗大量資源、以及大量排放污染物等問題，這些都將對環境氣候造成巨大的威脅。

四、政策建議

根據研究結果，山東省的氣候變化和經濟增長之間存在著緊密的關系。各個產業的發展，特別是建筑業和第三產業的發展會致使氣候變化問題的加劇，但是整體上隨著山東省的經濟增長，氣候環境也有好的趨勢變化。綜合考慮之下，經濟增長帶來了技術進步，而技術水平的提高也會對污染問題有所改善，從而對氣候環境起到了改善的作用。近幾年來綠色發展越來越受到人們的重視，經濟和環境的協調和可持續發展不斷成為人們關心的議題。因此本文根據研究結果并結合山東省目前的氣候及經濟發展情況，提出一些政策建議：

1.重視并加強對氣候環境的保護。可持續的經濟增長可以對氣候環境產生積極的影響，而良好的氣候環境也在促進經濟發展。因此在促進山東省經濟增長的同時也要重視氣候環境的變化。在相關部門中，可以將部分氣候因素納入評估指標中，以引起部門的注意，從而監督各部門對環境保護的實施情況

2.轉變經濟增長方式。山東省的建筑業、工業占比較大，隨著城鎮化水平的提高，建筑業、工業化水平在不斷發展，但是這些產業內部結構中多為重污染、高耗能的企業。雖然隨著經濟發展，產業的優化升級對氣候環境產生了積極影響，但仍然存在一定的氣候環境壓力，使其沒有產生足夠的積極作用。因此可以轉換經濟增長方式，向節約型、環保型調整，對排放有害、有毒污染物的企業采取嚴格的手段辦法對其強行制止，推進產業的清潔生產。

3.發展環保產業。氣候環境的改善不僅僅需要降低污染排放，因為經濟增長離不開建筑業、工業等產業的支持，而這些產業難免會產生大量污染，所以可以從綠色環保產業入手，重視發展創新型環保技術產業。建立環保示范區或清潔產業示范區以起到模范帶頭作用，樹立典范，帶動周邊地區污染產業進行高效清潔化處理。