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北京市二氧化碳排放驅(qū)動(dòng)因素分析——基于STIRPAT模型
北京市二氧化碳排放驅(qū)動(dòng)因素分析——基于STIRPAT模型徐 均（中央民族大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，北京 100081）
摘 要：在2012年12月8日結(jié)束的多哈氣候會(huì)議中，中國(guó)政府提出，到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2005年下降40％至45％。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，中國(guó)CO2排放量不斷增加，研究中國(guó)各大城市尤其是北京影響CO2排放量的因素，進(jìn)而分析如何減少CO2的排放成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。利用STIRPAT模型，分析了北京市CO2排放量與人口、財(cái)富和技術(shù)進(jìn)步因素的定量關(guān)系，并通過(guò)嶺回歸擬合得出人口數(shù)量、城市化水平、人均GDP、能耗效率、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值每發(fā)生1%變化，將引起CO2排放總量相應(yīng)發(fā)生0.137%、0.245%、0.194%、-0.213%、0.214%的變化。
關(guān)鍵詞：STIRPAT模型；嶺回歸；CO2排放量；驅(qū)動(dòng)因素；北京
中圖分類號(hào)：F127 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-2589（2013）02-0105-03
當(dāng)今，全球變暖已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)，由于人為溫室氣體排放導(dǎo)致的全球氣候變暖問(wèn)題引起了全球的廣泛關(guān)注。根據(jù)世界資源研究所（WRI）數(shù)據(jù)，2007年中國(guó)CO2排放量達(dá)到了7 219.2百萬(wàn)公頃，占到了全球的19.12%，2006年中國(guó)的CO2排放量就已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)位居世界第一，到2007年兩國(guó)間的差距進(jìn)一步擴(kuò)大。因而研究中國(guó)各大城市尤其是首都北京如何采取措施減少CO2排放量變得非常重要。為了解決上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作。Dieta等利用對(duì)數(shù)化的STIRPAT模型研究了CO2排放量與人口、富裕度、城市化之間的關(guān)系；燕華等利用STIRPAT模型研究得出人口數(shù)量、人均GDP、富裕度、城市化水平和技術(shù)進(jìn)步每發(fā)生1%的變化，將引起上海CO2排放總量相應(yīng)發(fā)生0.618%、（0.178+lnA）%、0.816%和0.264%的變化，但技術(shù)進(jìn)步反而會(huì)導(dǎo)致CO2排放總量的增加的結(jié)果不太符合實(shí)際。
本文利用STIRPAT模型和嶺回歸，定量分析了CO2排放量與人口數(shù)量、城市化水平、人均GDP、能耗強(qiáng)度和第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值之間的關(guān)系。在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步定性分析了上述五因素的影響，進(jìn)而對(duì)北京減少CO2的排放提出建議，對(duì)今后其它城市減少CO2排放量有一定的借鑒意義。
一、研究方法
1.STIRPAT模型
在本研究中選擇STRIPAT模型為研究工具， STIRPAT 模型的前身是IPAT環(huán)境壓力等式。Rose 和Dietz（1994）將IPAT 等式表示成隨機(jī)形式，即通過(guò)人口、富裕度和技術(shù)的隨機(jī)回歸分析各驅(qū)動(dòng)力對(duì)環(huán)境壓力的影響，簡(jiǎn)稱為STIRPAT 模型，其具體形式為。
I=αPbAcTde （1）
式中， I、P、A、T 表示環(huán)境壓力、人口數(shù)量、富裕度和技術(shù)；b、c、d 分別是人口數(shù)量、富裕度、技術(shù)等人文驅(qū)動(dòng)力的指數(shù)， a是模型的系數(shù)，e為模型誤差。是一個(gè)多自變量的非線性模型，模型兩邊同時(shí)進(jìn)行對(duì)數(shù)化處理后為。
lnI=lna+b（lnP）+c（lnA）+d（lnT）+lne �。�2）
2.模型指標(biāo)選取
這里STIRPAT模型中表示環(huán)境因素因變量的I為CO2排放總量。A為財(cái)富因素，以人均GDP指標(biāo)代表。STIRPAT 模型比較靈活，可以加入或修改若干影響因素。因此為了更深入研究北京市CO2排放與人口和技術(shù)因素的關(guān)系，筆者將人口因素P分解為北京常住人口數(shù)量P1和城市化水平P2（城鎮(zhèn)人口占地區(qū)總?cè)丝诒戎兀﹥身?xiàng)指標(biāo)。充分考慮技術(shù)指標(biāo)的特點(diǎn)和代表性以及第二產(chǎn)業(yè)對(duì)CO2的排放量的重要影響，將技術(shù)指標(biāo)T分解為能耗強(qiáng)度T1和第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值T2兩項(xiàng)指標(biāo)；其中，能耗強(qiáng)度指標(biāo)T1反應(yīng)單位GDP的產(chǎn)生所消費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量；第二產(chǎn)業(yè)是地區(qū)CO2排放的主要來(lái)源，因此引入第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值T2�；谝陨现笜�(biāo)的選取，本文標(biāo)準(zhǔn)化STIRPAT 模型最終公式為。
lnI=b1（lnP1）+b2（lnP2）+c（lnA）+d1（lnT1）+d2（lnT2） （3）
3.指標(biāo)數(shù)據(jù)的來(lái)源
本文的主要研究對(duì)象CO2的排放量I在統(tǒng)計(jì)年鑒中未直接給出。本文引用張金萍《城市CO2排放結(jié)構(gòu)與低碳水平測(cè)度———以京津滬渝為例》中北京1998年到2011的CO2的排放總量。該作者參考《IPCC 國(guó)家溫室氣體排放清單指南2006》，將各構(gòu)成要素均折算成標(biāo)準(zhǔn)煤，進(jìn)而計(jì)算CO2的總排放量，考慮比較全面，計(jì)算比較科學(xué)。本文其他指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)源于1998年到2011年的《北京統(tǒng)計(jì)年鑒》，選取了1998年到2011年共14年的數(shù)據(jù)。模型中各指標(biāo)的詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
4.回歸方法的選擇
因?yàn)楦髯兞恐g存在多重共線性，在不剔除自變量前提下解決回歸方程存在多重共線性的方法有主成分回歸法、偏最小二乘法和嶺回歸法。本文選擇嶺回歸方法，雖然嶺回歸是一種有偏估計(jì)方法，但它不需要剔除自變量，且相比一般最小二乘法，能夠得到各參數(shù)系數(shù)更顯著的結(jié)果。
5.K值及彈性系數(shù)確定
利用SPSS18.0軟件的嶺回歸函數(shù)對(duì)模型進(jìn)行擬合，嶺回歸系數(shù)K在（0，1）區(qū)間，以步長(zhǎng)為0.02進(jìn)行取值。通過(guò)對(duì)公式（3）進(jìn)行嶺回歸擬合，當(dāng)K＝0.2時(shí)嶺跡圖變化逐漸平穩(wěn)，自變量回歸系數(shù)變化趨于穩(wěn)定。所以文中取K=0.2時(shí)的嶺回歸擬合結(jié)果確定隨機(jī)模型，具體擬合結(jié)果如表2。從表2可看出，自變量t的檢驗(yàn)值可以說(shuō)明因變量與自變量之間的線性相關(guān)關(guān)系顯著，回歸方程有意義。當(dāng)K=0.2時(shí)嶺回歸的方差檢驗(yàn)結(jié)果如表3，調(diào)整后的R方為0.974， F值為37.909及P值為0.006 ，都能說(shuō)明回歸方程通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)。
所以，當(dāng)取K=0.2時(shí)，結(jié)合表2中所列各數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化嶺回歸擬合所得模型為。
lnI=0.137lnP1+0.245lnP2+0.194lnA-0.213lnT1+0.214lnT2
即人口數(shù)量、城市化水平、人均GDP、能耗效率、第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值每發(fā)生1%變化，將引起CO2排放總量相應(yīng)發(fā)生0.137%、0.245%、0.194%、-0.213%、0.214%的變化 。
二、結(jié)果分析
綜上所述，由標(biāo)準(zhǔn)化嶺回歸方程的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)可知，各自變量因素對(duì)北京CO2排放總量增長(zhǎng)影響大小排序分別為城市化水平（0.245）、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值（0.214）、能耗強(qiáng)度（-0.213）、人均GDP（0.194）、人口數(shù)量（0.137）。并且城市化水平、第二產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值、人均GDP和人口數(shù)量對(duì)CO2排放量起到促進(jìn)作用，但能源效率對(duì)CO2排放量起到抑制作用。
從各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化回歸方程系數(shù)來(lái)看，城市化水平對(duì)CO2排放量的影響最大，彈性系數(shù)達(dá)到了0.245，即城市化水平每增加1%，將導(dǎo)致CO2排放問(wèn)題增加0.245%。城市是人口、建筑、交通、工業(yè)的集中地，也是高耗能、高排放的集中地，城市化造成城市自然資源被大量消耗。據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，世界城市人口占世界總?cè)丝诘?0%以上，城市碳排放占全球碳排放總量的75%。本文結(jié)論與何吉多《中國(guó)城市化與碳排放關(guān)系實(shí)證分析》等的結(jié)論一致：城市化水平對(duì)CO2排放總量具有正的顯著效應(yīng)。
第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值作為技術(shù)變化的一個(gè)代表指標(biāo)，彈性系數(shù)是0.214。第二產(chǎn)業(yè)主要包括工業(yè)（采掘工業(yè)、制造業(yè)、自來(lái)水、電力、蒸汽、熱水、煤氣）和建筑業(yè)，這些行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生較多的CO2。
能耗強(qiáng)度與北京市CO2排放呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，彈性系數(shù)是－0.213。是五個(gè)指標(biāo)里面唯一 一個(gè)對(duì)CO2排放量產(chǎn)生負(fù)影響的因素。隨著技術(shù)水平的提高，各行業(yè)單位產(chǎn)值所消耗的能源量在降低，也即能源強(qiáng)度在降低，所產(chǎn)生的CO2就會(huì)隨之減少。北京市的GDP從1998年的2 377.2億增長(zhǎng)到2011年的16 251.9億，增長(zhǎng)了6.84倍，但能源消費(fèi)僅增加了1.84倍，CO2排放量增加了1.85倍，能耗強(qiáng)度的降低對(duì)減少CO2的排放量起到了重要抑制的作用。但我國(guó)的能耗強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐盟、美國(guó)等國(guó)家，中國(guó)在這方面還有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br />
人均GDP與北京市CO2的排放呈正相關(guān)的關(guān)系，彈性系數(shù)是0.194。人均GDP綜合衡量了一個(gè)國(guó)家的人均產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)能力，能源作為最基本的生產(chǎn)要素，支撐著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，以工業(yè)化和城市化為特征的經(jīng)濟(jì)發(fā)展又反過(guò)來(lái)帶動(dòng)了能源的大量消費(fèi)和CO2的大量排放。
最后一個(gè)影響指標(biāo)是人口數(shù)量，呈正相關(guān)，彈性系數(shù)是0.137。巨大的人口數(shù)量導(dǎo)致居民生活的直接能源消耗迅速增加，1983年，我國(guó)平均每人生活消費(fèi)能源為106.6千克標(biāo)準(zhǔn)煤，2008年增加到240.8千克標(biāo)準(zhǔn)煤（世界銀行，2010），年均增長(zhǎng)速度為3.31%，遠(yuǎn)高于人口數(shù)量的增長(zhǎng)速度，由此直接導(dǎo)致生活碳排放量急劇增加。對(duì)北京而言，近五年來(lái)戶籍人口平均增長(zhǎng)率為1.3%，而常住人口平均增長(zhǎng)率達(dá)到了5.5%，到2011年常住人口達(dá)到了2 018.6萬(wàn)，北京早在2009年實(shí)際常住人口1 972萬(wàn)就已經(jīng)突破了國(guó)務(wù)院批復(fù)的《北京城市總體規(guī)劃（2004-2020年）》確定的到2020年北京市常住人口總量控制在1 800萬(wàn)人的目標(biāo)，已超資源承載極限，首都北京調(diào)控人口規(guī)模已經(jīng)箭在弦上。
三、啟示
從實(shí)證結(jié)果來(lái)看，我們可以得出以下幾點(diǎn)啟示：一是大力倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)，合理引導(dǎo)居民消費(fèi)，減少城市人口CO2的排放量。在提高人們生活水平的同時(shí)通過(guò)采用低碳強(qiáng)度的交通系統(tǒng)、使用清潔能源和新能源、調(diào)節(jié)城市規(guī)劃、土地和交通基礎(chǔ)設(shè)施、塑造健康文明的消費(fèi)文化等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)城市的U型反轉(zhuǎn)， 即從城市發(fā)展初期的低碳到現(xiàn)在的高碳， 再到未來(lái)的去碳。二是通過(guò)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、稅收等政策進(jìn)一步減少第二產(chǎn)業(yè)的比重，大力發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)。三是大辦發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)，推廣高效節(jié)能產(chǎn)品，轉(zhuǎn)變能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，降低能耗強(qiáng)度，提高能源利用率。四是合理控制北京常住人口數(shù)量，轉(zhuǎn)移北京教育、人才、醫(yī)療等資源，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，通過(guò)企業(yè)外遷引導(dǎo)就業(yè)人口外遷等措施，控制常住人口數(shù)量。
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