在世界主要污染国家中检验生态滞后假说:一项制度转换时间序列分析(1961–2022年)

《Ecological Economics》:Testing the ecological hysteresis hypothesis in the world's top polluting countries: A regime-switching time series analysis (1961–2022)

【字体: 时间:2026年01月16日 来源:Ecological Economics 6.3

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  本研究检验1961-2022年全球十大气污染国家生态足迹(EF)的滞后期假说(EHH),发现八国存在路径依赖性,生态压力持续超过生物承载力,滞后期类型(正/负)随政策 regime 变化,证实短干预难逆转生态恶化。

  
G?khan Erkal|?mer Yal?inkaya|Ali Kemal ?elik|Serhat ?amkaya
土耳其埃尔祖鲁姆阿塔图尔克大学经济与行政科学学院计量经济学系

摘要

本研究考察了1961年至2022年间全球十大污染最严重国家的生态滞后假说(EHH)的有效性及其时间演变。受劳动力市场和碳滞后现象的启发,EHH认为环境指标在受到冲击后可能不会恢复到历史平均水平,这意味着存在路径依赖性。以人均生态足迹为核心指标,我们发现十个国家中有八个国家存在明显的滞后现象,且这种滞后表现为随时间变化的正负两种形式。通过使用EF/BC比率以及PEF进行稳健性检验,证实了这八个国家的非平稳性,表明生态压力持续超过生物承载能力,滞后效应不仅体现在人均需求上,也体现在相对于生态系统承载能力的方面。这些模式表明环境退化具有持续性,暗示短期一次性干预措施难以带来持久的改变。因此,政策应具有长期性、适应性,并针对各国具体情况进行制定,优先考虑减少对化石燃料依赖和提高治理质量的改革。虽然我们应用了一系列单位根检验和结构突变检验,但本文的贡献更多在于清晰阐述和实证评估EHH,并提供了一个基于滞后动态的政策设计框架。

引言

《巴黎气候协定》强调全球温度升幅应控制在2°C以下,理想情况下应限制在1.5°C以内(联合国气候变化框架公约[UNFCCC],2015年,第2/1-a条)。然而,世界卫生组织(2021年)指出,即使温度上升1.5°C也可能存在安全风险。随着全球排放量的持续增加,减轻气候变化影响的努力已成为全球组织、政策制定者和研究人员的共同目标(Sinha等人,2022年)。图1显示,自20世纪50年代以来全球排放量一直在迅速增长。正如可持续发展目标13所述,排放量的增加使得应对气候变化变得更加困难。
尽管《京都议定书》、《巴黎气候协定》和政府间气候变化专门委员会(IPCC)等国际组织不断警告各国,但如图1所示,各国的排放量仍在持续增加。二氧化碳(CO?)排放量被广泛用作环境退化的指标(Erdogan和Acaravci,2019年;Solarin等人,2022年),最近的研究也进一步支持了这一观点(Hassan等人,2024年;Apeaning和Labaran,2025年;Mutascu,2025年)。然而,Nathaniel和Khan(2020年)指出,CO?排放量作为一种测量方法存在局限性,无法涵盖环境的所有方面(Alt?nta?和Kassouri,2020年;Ansari等人,2020年)。因此,本研究采用了一个新的指标——生态足迹(EF)来衡量环境退化。从概念上讲,EF指的是人类活动对自然世界的压力(Bartelmus,2008年)。EF几乎涵盖了环境质量的各个方面,如草地、森林、耕地和碳足迹。近年来,EF往往比CO?排放量更受青睐(Al-Mulali和Ozturk,2015年)。此外,许多政府和国际组织,如欧洲能源署、欧盟、欧洲委员会和联合国,都认为EF是评估环境绩效的关键指标。这种认可为设定目标、制定行动策略和监测进展提供了基础(Borucke等人,2013年;Ulucak和Lin,2017年)。因此,理解EF的随机行为至关重要,特别是对于环境政策的实施。
基于上述解释,本研究旨在确定1961年至2022年间,尽管有《京都议定书》和《巴黎气候协定》等确保环境可持续性的条约,这些国家是否减少了环境破坏和污染。本研究提出了一个新假设——生态滞后假说(EHH),以识别前沿国家的EF随机行为。EHH基于Caglar和Mert(2022年)提出的碳滞后假说(CHH)。该假说认为,国家可能会陷入一种路径依赖状态,表现出滞后效应。在路径依赖系统中,扭转趋势是一个缓慢的过程。许多国家在减少排放方面面临困难;生态足迹(EF)也可能表现出同样的惯性。这与弗里德曼(1968年)的自然率观点形成对比,后者认为失业率会在没有干预的情况下自然回归到平均水平。20世纪70年代初的石油危机后,欧洲的失业率持续较高(Caglar和Mert,2022年),这削弱了均值回归的观点,并支持了UH假说。Blanchard和Summers(1986年、1987年)以及Cross(1987年)将这种持续性归因于劳动力市场的刚性,认为冲击会导致永久性的水平效应,这一观点得到了Barro(1988年)和Layard等人(1991年)的支持。从计量经济学的角度来看,滞后意味着单位根:序列不会回归到其平均值。类似地,EF也可能不具有均值回归特性,即对随机冲击不敏感,从而表现出滞后效应。
如果序列具有单位根,则表明存在向后路径依赖性。因此,当随机冲击影响序列时,序列无法抵抗这些冲击并会趋向于新的均衡水平。基于这一理解,可以使用单位根检验来评估CHH在国家或面板数据集中的适用性。在这种情况下,如果排放序列不表现出路径依赖性,则认为CHH无效;反之,则认为CHH有效(?a?lar,2021年)。对于EF序列也可以做出类似的解释。如果EF序列不表现出路径依赖性,则CHH无效;如果表现出路径依赖性,则CHH有效。
本研究关注生态足迹(EF)排名前十的国家,这些国家对全球环境质量至关重要。到2022年,这些国家占全球生态赤字的约68%(GFN,2025年)。此外,如图2所示,从1961年到2022年,这十个国家的EF水平一直高于世界平均水平。这意味着这些国家可能存在滞后效应。此外,这些国家在经济上占全球收入的63%(Worldometer,2024年)。因此,在这些国家制定环境政策对于改善全球环境质量至关重要。评估这些国家的EHH至关重要,因为识别路径依赖性将有助于制定有效的政策。具有正滞后效应的国家应实施保护性气候政策,而具有负滞后效应的国家应维持现有政策。在本研究中,我们对前十个国家进行了单位根检验,并采用了最有效的方法以获得稳健和一致的结果。
本文在以下几个方面对现有文献做出了贡献:(i)提出了一个新假设——EFH,以解释尽管实施了全球性政策,环境污染仍在加剧的现象。(ii)提出了改善全球环境质量的政策,重点关注EF最高的前十个国家。(iii)将1961年至2022年的样本期划分为不同阶段,以识别各国在不同时期的路径依赖性。(iv)本研究使用的计量经济学方法从理论和实践角度提供了更深入和可靠的结果,通过两阶段方法分析了十大生态足迹(TTEF)国家的PEF变量的随机行为,并确定了EHH的有效性,分析了周期性滞后的类型。(v)本文为EHH假说开辟了新的研究领域,允许在不同样本中对其进行检验。
本文对现有文献的贡献在于将生态滞后假说(EHH)超越了单纯的“持续性”结果。以往的研究通常仅记录单个环境序列(如CO?)的单位根或长记忆特性,将持续性视为统计特征。而EHH则将持续性视为多维压力指标——人均生态足迹中的路径依赖性,认为冲击会导致持久性的水平变化和制度依赖的动态(包括正负滞后)。在实证层面,我们在1961年至2022年间对十大污染最严重的国家进行了测试,追踪了不同制度下的持续性演变,而不是假设参数恒定。从概念上讲,我们将这些动态与政策设计联系起来,认为滞后压力需要具有长期视角和制度敏感性的干预措施——这是现有持续性文献中较为缺乏的角度。由于这些国家具有较高的总体排放量和更全面的数据覆盖范围,我们的发现最直接适用于这些国家。将研究结果推广到规模较小或排放量较低的国家时,应考虑经济规模、能源结构和制度能力的差异。
本文的其余部分安排如下:第2节回顾相关文献。第3节详细介绍了数据和方法论。第4节展示了实证发现、稳健性检验结果、生态滞后的决定因素、异质性和制度转变的解释及讨论。最后,第5节总结了结论和政策建议。

文献综述

近年来,生态足迹是环境可持续性指标中的重要指标,用于分析各国环境绩效差异的动态特征。Espinosa等人(2024年)和Guliyev(2024年)利用GFN国家足迹和生物承载能力账户强调了消费和生产带来的压力。

数据集

本研究旨在检验生态滞后假说(EHH)的有效性,其样本和数据基于全球足迹网络(GFN)数据库的分类。GFN数据库包含了1961年至2022年间发达国家和发展中国家的总生态足迹(EF)和人均生态足迹数据(以全球公顷为单位)。根据GFN数据库2022年的分类,EF值最高的十个国家是……

实证发现

本研究旨在检验TTEF国家的EHH,其实证发现包括两个相互关联的计量经济分析阶段。第一阶段确定哪些TTEF国家存在EHH;第二阶段确定EHH有效的国家的周期性。借鉴Solarin和Bello(2018年)、Sarkodie(2021年)以及Bello等人(2022年)的研究,这两个阶段都是基于自然对数值进行的。

结论

本文利用1961年至2022年间十个生态足迹最高国家的个人生态足迹(PEF)数据,分析了生态滞后假说(EHH)。研究结果表明,在十个国家中有八个国家的滞后效应是有效的,环境退化不会因随机冲击而自发改善。这表明这些国家的环境退化具有持续性和强烈的路径依赖性。

作者贡献声明

G?khan Erkal:撰写——初稿。?mer Yal?inkaya:撰写——初稿、项目管理、方法论、数据分析、概念化。Ali Kemal ?elik:撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、监督。Serhat ?amkaya:撰写——初稿。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
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