欧洲高速公路扩建与能源消耗及碳排放的动态变化

《Transport Policy》：Highway Expansion and the Dynamics of Energy Use and Carbon Emissions in Europe

　　摘要：本研究探讨了欧洲高速公路扩建、交通能源消耗与碳排放之间的关系。研究运用2011年至2020年30个国家的面板数据，采用固定效应分位数回归方法，并结合面板稳定性检验、横截面依赖性检验、协整检验以及面板格兰杰因果关系分析。研究结果表明，在较低的条件下，高速公路扩建与交通能源需求呈正相关，而在其余大部分分布区间则呈现负相关关系。这类规律表明，需求诱发机制与网络效率机制在不同分布区间内的平衡状况存在差异。此外，高速公路扩建在大多数分位数区间内都与碳排放呈负相关。研究还发现，交通能源需求的price elasticity在不同条件分布下存在差异。这些结果强调了在评估基础设施与环境关系时考虑异质性的重要性，为制定注重能源效率与气候变化缓解的交通政策提供了依据。

引言：近几十年来，城市规模持续扩张。1950年，约有7亿人口居住在城市，占全球人口的30%，而这一比例到2018年上升至55%，预计到2050年还将升至67%（联合国，2018；欧洲环境署，2020）。由于城市与自然系统的紧密联系，空气污染物及温室气体排放的增加对欧洲及其城市造成了严重影响（欧洲环境署，2020）。由于能源消耗和经济活动的增加，欧洲的碳排放量也在不断上升。例如，欧洲环境署2022年的报告指出，2015年至2018年间能源消耗持续增长，2020年则因新冠疫情的影响出现大幅下降。由于依赖外来资源，化石燃料占据了欧洲能源消耗的很大比例（欧盟统计局，2022），这也导致了二氧化碳排放的快速上升。这种依赖性带来了巨大的经济成本；正如斯特恩在2008年所指出的，气候变化的总体成本和危害相当于每年损失至少5%的全球GDP，这对欧洲等地区经济构成了严重威胁。因此，政府和决策者必须应对全球碳排放和气候变化带来的影响，以避免其对区域和全球经济造成毁灭性打击。约75%的欧盟公民居住在城市地区，而最大的都市区创造了欧盟47%的国内生产总值（欧盟统计局，2016）。尽管这些地区对欧洲经济至关重要，但减少碳排放仍是一项紧迫任务。用于交通基础设施的资金对城市碳排放有着重大影响。虽然交通基础设施能够降低出行成本并提升连通性，但也会通过推动区域发展而增加排放（Samaras等人，2016）。因此，研究交通基础设施如何影响能源使用和碳排放，以及这些影响在不同欧洲国家之间是否存在差异，具有十分重要的意义。实证研究也支持这一观点。有研究表明，城市中心的道路网络扩张会导致排放集中（Deng等人，2023），而关于交通相关碳排放的空间聚类研究则揭示了显著的跨区域相互依赖性（Sporkmann等人，2023）。最近的研究表明，在欧盟交通领域实施能效提升和脱碳政策对于控制能源消耗和排放起着关键作用（Tzeiranaki等人，2023）。除了这些政策层面的问题，还有大量研究探讨城市化如何影响环境问题。现有研究表明，城市化增加了能源需求，进而导致更多排放（Wang等人，2014）。同样，也有研究指出，公路运输是二氧化碳排放的重要来源，尤其是在交通强度较高的城市化地区（Habib等人，2021；Morán & del Río González，2007；Arvin等人，2015；Marrero等人，2021；Mustapa & Bekhet，2015）。不过，也有其他研究认为，城市化和密集的城市发展有助于提高公共基础设施的使用效率，从而减少能源消耗和污染物排放（Norman等人，2006）。然而，以往研究的范围仍然有限。这些研究表明，城市化对能源消耗的净影响无法预先确定，因此需要通过实证研究来加以探究。尽管这一研究领域非常重要，但关于交通基础设施、能源使用与二氧化碳排放之间关系的研究仍相对较少。以往的研究主要关注交通相关的碳强度和性能（Liu等人，2021；Bai等人，2020；Zhang & Wei，2015），并发现经济扩张会对与交通相关的碳排放产生积极影响（Wang等人，2020a；Georgatzi等人，2020）。此外，近期研究还指出，市场份额和货运距离是影响公路货运二氧化碳排放的关键因素（Zhu & Xiong，2023）。不过，人口密度和交通强度也能降低碳排放（Li等人，2013）。同样，北欧国家的研究也强调了交通强度和能效是决定二氧化碳排放的关键因素（Liimatainen等人，2014）。然而，关于交通行业碳绩效的实证证据仍然存在分歧。这一差距可能阻碍有效可持续交通政策的制定。本文旨在帮助欧洲各国政府及决策者设计并实施能够将环境影响内部化的交通相关政策。具体而言，我们利用2011年至2020年30个欧洲国家的面板数据，研究交通能源使用、碳排放与高速公路扩建之间的关系。为考虑这些关系中的异质性，我们采用了固定效应分位数回归方法，从而使估算出的关联在不同交通能源使用和碳排放的分布区间内有所差异。

文献综述与概念框架：文献中已广泛探讨了交通基础设施、经济活动与环境结果之间的关系。大量研究强调了交通网络在通过提升可及性、降低交易成本以及提高资源生产力来促进经济发展方面的作用。Holl（2016）和Bennett（2019）指出，交通基础设施通过增强连通性来推动区域发展，而Rodrigue等人……

研究方法：为探究高速公路扩建与环境结果之间的关系，我们建立了对数线性面板回归模型，以交通能源消耗或碳排放作为因变量。基准方程如下：其中，表示国家在年份的环境结果，具体表现为交通能源消耗或碳排放；表示高速公路长度，用作衡量高速公路基础设施的指标；……

实证结果：在本节中，我们将展示基于固定效应分位数回归的能源使用和碳排放建模结果。在继续分析之前，有必要先检测各变量的稳定性。除了常用的LLC（Levin等人，2002）、HT（Harris & Tzavalis，1999）、Breitung（Breitung，2001）和Fisher（Maddala & Wu，1999）检验之外，我们还采用了CIPS（Pesaran，2007）检验，以考虑各国之间可能存在的横截面依赖性。检验结果为……

结论与政策启示：本文研究了高速公路扩建与能源使用及碳排放之间的关系。这一研究主题具有重要意义，因为它涉及欧盟致力于提升欧洲国家内部及彼此间连通性的重要目标，这也是构建高效交通网络的战略举措。我们从欧盟统计局、世界银行以及Ritchie等人（2022）处获得了2011年至2020年30个欧洲国家的相关数据。通过固定效应分位数回归方法，我们分析了……

CRediT作者贡献说明：Eda Ustao?lu：撰写——初稿、研究、概念构建。Umut Türk：撰写——初稿、验证、监督、方法论、正式分析、概念构建。Mustafa Semih Peker：撰写——初稿、可视化、研究、数据整理、概念构建。

未引用参考文献：欧洲环境署，2022。

Mustafa Semih PEKER|Umut TüRK|Eda USTAO?LU
土耳其阿卜杜拉·居尔大学苏梅尔校区经济学系