doi10.12006/j.issn.1673-1719.2017.213王谋 . 世界排放大国 CO2排放和 GDP 的格兰杰因果分析及其对国际气候治理的影响和意义 [J]. 气候变化研究进展 , 2018, 14 3 303-309世界排放大国CO2排放和GDP的格兰杰因果分析及其对国际气候治理的影响和意义王 谋1,21 中国社会科学院城市发展与环境研究所，北京 100732；2 中国社会科学院可持续发展研究中心，北京 100732气候变化研究进展第 14 卷 第 3 期 2018 年 5 月 CLIMATE CHANGE RESEARCHVol. 14 No. 3May 2018摘 要 基于 1990 2015 年世界前 20 个排放大国碳排放量和国内生产总值（ GDP）的时间序列数据，采用协整分析、格兰杰因果检验，对主要排放大国碳排放与经济增长之间的关系进行了实证分析。通过协整分析得出大多数国家的碳排放量与经济增长之间存在长期均衡关系；碳排放量和 GDP 的格兰杰检验结果显示，大多数世界排放大国碳排放与经济增长之间存在单向因果关系。发达国家主要表现为经济增长是碳排放的格兰杰原因，发展中国家则主要表现为碳排放是经济增长的格兰杰原因。研究结果反映了发达国家和发展中国家在碳减排问题上的阶段性特征，碳减排对发展中国家经济发展的负面影响明显大于发达国家。基于格兰杰因果分析结果，国际气候治理进程中关于要求发展中国家现阶段提出大幅减排目标的诉求不符合发展中国家发展阶段特征，可能影响发展中国家经济发展的正常秩序和规律。发达国家基于历史排放责任、发展阶段和能力，都应该带头开展减排行动，并帮助发展中国家实现转型、升级发展，降低经济发展对碳排放的依赖。国际气候治理需要根据并考虑不同国家的发展需求和特征，形成国际合作制度安排，实现社会经济发展与全球气候治理的协同。关键词 排放大国； CO2； GDP；格兰杰检验；气候治理 收稿日期 2017-10-18； 修回日期 2017-12-05资助项目 国家社科基金重点项目“我国参与国际气候谈判角色定位的动态分析与谈判策略研究” 16AGJ011；科技部改革发展专项“巴黎会议后应对气候变化急迫重大问题研究”；中国清洁发展机制基金（ 2013070）作者简介 王谋，男，副研究员， 引 言随着极端气候事件增多，灾害损失愈发严重，国际社会对全球变暖以及气候变化国际治理进程的关注显著提高[1-6]。联合国气候变化框架公约下的谈判，由于各方利益诉求错综复杂，进展并不顺利。其中，减排目标问题是气候谈判中的焦点也是各方高度关注的核心问题[7-9]。欧盟等发达国家在巴黎协定中提出了温室气体排放量的绝对减排目标，并要求其他国家包括发展中国家提出大幅减排目标。国内外很多学者对发展中国家和发达国家的碳排放强度、减排措施、减排路径以及碳排放国家经济发展的相关关系进行了论证[10-14]。可以看出，发展中国家和发达国家由于经济水平和发展阶段的区别，减排的路径和经济、社会成本必然存在差异。本研究将从分析 CO2排放与经济发展之间的关系入手，探讨减排目标对于不同发展阶段国家的含义，为科学认识各国参与国际气候治理的立场及各国在巴黎协定下提出的减排目标和减排行动提供参考。气候变化研究进展 2018 年304对策论坛表 1 2015 年世界排名前 20 的排放大国碳排放量及所占百分比Table 1 Carbon emissions and the percentage of the world’s top 20 emitters in 20151 数据来源与研究方法1.1 数据来源选择 2015 年世界排名前 20 位的 CO2排放大国作为样本，对这些国家 1990 2015 年的 CO2排放时间序列数据和 GDP 时间序列数据进行分析。1990 2015 年各国 CO2 排放数据来源于国际能源署（ IEA）网站公布的碳排放数据①， GDP（现价，美元）数据来自于世界银行②的统计。最新公布的CO2 排放数据年份为 2015 年。为了消除数据中存在的异方差，分别对 CO2排放数据和 GDP 数据两个变量取对数，记为 lnCO2和 lnGDP，其相应的一阶差分序列为DlnCO2和DlnGDP，二阶差分序列为DDlnCO2和DDlnGDP。为了具有可比性，本文以不变价格（ 2010 年美元价格）衡量的人均国内生产总值作为经济增长（ GDP）的代表变量，以各国因化石燃料的使用产生的 CO2量作为 CO2的代表变量，各变量均为年度变量（表 1。1.2 研究方法传统的计量经济学建模时使用的数据要求必须是平稳的，否则将会产生“伪回归”。但是大多数时间序列是非平稳的。所以本文采用协整理论进行碳排放与 GDP 的分析，规避伪回归问题。如果二者存在协整关系，则进一步研究这种长期的均衡关系究竟是怎样的因果关系，即格兰杰因果关系检验。1.2.1 平稳性检验本文采用 ADF 单位根检验方法来验证碳排放量 lnCO2和经济增长 lnGDP 各自是否平稳，该方法可以通过对 3 个模型（模型 1 含有常数项和趋势项，模型 2 含有常数项但不含趋势项，模型 3 不含常数项和趋势项）进行检验，如果其中任何一个检验模型中 ADF 值大于临界值，则可以认为该序列没有单位根，是平稳的序列。1.2.2 协整检验对于时间序列，本文采用最常用的协整分析方① http//www.iea.org。② http//data.worldbank.org。国家 全球排放占比 /9040.74997.52066.01469.01141.6729.8586.0552.4549.2531.5450.8442.3441.9427.6389.8380.9330.8317.2290.5282.4中国美国印度俄罗斯日本德国韩国伊朗加拿大沙特阿拉伯巴西墨西哥印度尼西亚南非英国澳大利亚意大利土耳其法国波兰CO2 排放 /Mt28.115.56.44.63.52.31.81.71.71.71.41.41.41.31.21.21.01.01.00.9注本表中 CO2排放数据为排除土地利用变化、林业和国际航运业的数据。法基于回归残差的 Engle-Granger 协定检验法[15]进行检验，具体步骤如下。1 若 k 个序列 y1t 和 y2t， y3t，， ykt 都是 d 阶单整序列，建立回归方程模型估计的残差为y1t a2y2t a3y3t akykt ut 。 1t y1t - 2y2t - 3y3t - - kykt 。 3 期 305王谋世界排放大国 CO2排放和 GDP 的格兰杰因果分析及其对国际气候治理的影响和意义2 检验残差序列 t 是否平稳，也就是判断序列 t是否含有单位根。同理用 ADF 检验来判断残差序列 t是否是平稳的。3 如果残差序列 t 是平稳的，则可以确定回归方程中的 k 个变量（ y1t， y2t， y3t， ， ykt）之间存在协整关系；否则（ y1t， y2t， y3t， ， ykt）之间不存在协整关系。1.2.3 因果关系检验协整分析一般用于说明变量之间是否存在长期的稳定关系，但是这种稳定关系的存在并不等同于因果关系的存在。故本文在协整分析的基础上，采用格兰杰检验进一步分析了碳排放与 GDP 之间的因果关系。例如考察变量 X 是否是变量 Y 的原因，则考察 Y 的当前值在多大程度上可以由 Y 的过去值解释，然后考察加入 X 的滞后值是否能改善解释程度，如果 X 的滞后值有助于改善 Y 的解释程度，则认为变量 X 是 Y 的格兰杰原因[16]。本文采用基于 VA R 模型的格兰杰因果关系检验[17]，建立双变量（ X, Y）的 VA R 模型其中， Yt 为当期的 GDP 值（亿美元 ； Xt 为当期碳排放值（ Mt； Yt-j 为滞后期的 GDP 值； Xt-j 为滞后期碳排放值；a、b为截距项； ai 、 bj、 ci、 dj为系数；et、mt为误差项。对于式 3，如果 F 检验结论拒绝原假设 H0 b1 b2 bk 0，则碳排放是 GDP 的格兰杰原因；否则，碳排放不是 GDP的格兰杰原因。同理对于式 4，如果 F 检验结论拒绝原假设则 GDP 是碳排放的格兰杰原因，否则不是。原假设 F 统计量所对应的概率越小，格兰杰因果关系就越强。2 结果分析2.1 平稳性检验和协整检验结果分析前 20 个排放大国碳排放和 GDP 的平稳性检验和协整检验结果如表 2 所示。除俄罗斯和德国的碳Yt a ai Yt-i bj Xt-j et， 3Si 1kSj1kXt b ci Xt-i dj Yt-j mt。 4Si 1kSj1k排放和 GDP 通过水平平稳性检验不再进行下一步协整检验外，其他国家都经过一阶或二阶差分后通过平稳性检验，并且同阶平稳，可以进入下一步协整检验。日本、韩国、加拿大、英国、巴西、墨西哥、意大利、澳大利亚、印度尼西亚、法国、南非、波兰、土耳其均通过了一阶差分平稳性检验，数据较好。其他国家通过了二阶差分平稳性检验。所有国家碳排放和 GDP 序列协整性均很好、信度水平均在 95 以上，其中达到 99 的国家有中国、美国、德国、韩国、加拿大、伊朗、英国、墨西哥、印度尼西亚、法国、土耳其。据此， 20个国家均可以进行下一步因果关系分析。2.2 碳排放和 GDP 因果关系结果格兰杰因果关系检验结果如表 3 所示。碳排放和 GDP 在 0.05 的显著性水平下有明显因果关系的国家有 10 个，在 0.10 的显著性水平下有因果关系国家有 5 个，碳排放和 GDP 无因果关系的国家有5 个。3 研究结论及其对国际气候治理的意义3.1 揭示了经济发展与温室气体排放的阶段性特征发达国家和发展中国家 GDP 增长与 CO2排放量的格兰杰因果关系检验结果反映了明显的经济发展阶段性特征。发达国家表现为经济增长驱动 CO2排放量的增长，而发展中国家表现为 CO2排放量增长拉动 GDP 的增长。这表明控制或者减少 CO2排放，对发达国家和发展中国家具有完全不同的意义。碳排放并非发达国家实现经济增长的必然前提，减少和控制碳排放对经济增长冲击或者影响的幅度相对较小；但碳排放是发展中国家实现经济增长的前提条件，是社会经济发展的刚性需求，控制和约束碳排放对经济增长和社会发展影响较大。3.2 发展的阶段性特征决定了各方的谈判立场格兰杰因果关系分析结果可以帮助识别国际气候治理进程中各缔约方的核心利益和谈判立场。欧、气候变化研究进展 2018 年306对策论坛表 2 前 20 个排放国碳排放和 GDP 的平稳性检验结果和协整检验结果Table 2 Stationary test and cointegration test results of carbon emissions and GDP in the world’s top 20 emitters是否同阶平稳lnCO2 lnGDP注★指水平值平稳，★★指一阶差分平稳，★★★指二阶差分平稳；下角标 1 代表含有常数项和趋势项， 2 代表含有常数项但不含趋势项，3 代表不含常数项和趋势项；以上数据均进行了信度检验。 * 指达到 95 的信度水平； ** 指达到 99 的信度水平。国家中国美国印度俄罗斯日本德国韩国加拿大伊朗沙特阿拉伯英国巴西墨西哥印度尼西亚澳大利亚南非意大利法国土耳其波兰是否协整★★★1★★★2★★★3★2★★1★1★★1★★1★★★1★★★1★★1★★1★★1★2，★★1★★1★★1★★1★★1★★1★★1★★★1★★1，★★★1★★1，★★★1★1★★1★1★2，★★1★★1★★★1★★1，★★★1★★2★★2★2，★★2★★2★★1★★2★★1★★2★★1★★2是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是是**************************** ***美发达国家经济结构和产业结构相对成熟，城市化进程已经完成，经济发展速度、能源消费、碳排放总量日趋稳定[18]，碳存量达到一定规模，减少碳排放对经济发展的影响可计量、可预期，应对也可以更加灵活；发展中国家经济、社会都处于快速发展或者变化进程中，尚处于与城市化、工业化进程相伴的碳存量累积阶段，控制碳排放对经济、社会发展的不确定性较大，影响也较大。在国际气候谈判中，发达国家往往故意忽视发展中国家社会经济发展对碳排放刚性需求的特征，要求发展中国家与发达国家实现对等或者大幅度的减排。从格兰杰检验的分析结果来看，这样的要求不符合发展中国家经济发展阶段的特点，是不合理的。既然碳排放是发展中国家经济社会发展的必要条件，争取碳排放的空间，事关发展中国家的经济增长和社会稳定，必定构成发展中国家参与国际气候治理的核心利益和红线。换言之，不考虑发展中国家发展需求，要求发展中国家现在承担超过其发展阶段和能力的减排方案，将很难得到发展中国家的支持。这样做无益于缔约方在国际气候制度谈判中达成共识，也无益于开展真正有意义、有效果的应对气候变化的国际合作。3.3 遵循发展规律，构建互信、有效的国际合作气候治理模式国际气候治理的目标是实现全球气候安全和可3 期 307王谋世界排放大国 CO2排放和 GDP 的格兰杰因果分析及其对国际气候治理的影响和意义表 3 前 20 个排放国碳排放和 GDP 的格兰杰因果关系检验结果分类Table 3 Cointegration test classification of carbon emissions and GDP in the world’s top 20 emitters格兰杰检验结果分类美国法国澳大利亚韩国意大利德国中国印度巴西南非伊朗俄罗斯沙特阿拉伯日本波兰印度尼西亚墨西哥土耳其加拿大英国国家名称 因果关系 国家分类经济增长驱动 CO2排放量的增长B → AB → AB → AB → AB → A 弱B → A 弱A → BA → BA → BA → BA → BA → BA → B 弱A → B 弱A → B 弱互不原因互不原因互不原因互不原因互不原因发达国家发达国家发达国家发展中国家发达国家发达国家发展中国家发展中国家发展中国家发展中国家发展中国家发展中国家发展中国家发达国家经济转型国家发展中国家发展中国家发展中国家发达国家发达国家CO2 排放增长拉动经济的增长驱动关系不显著注 A 指碳排放， B 指 GDP，“ A → B”指在 0.05 的显著性水平下 A 是 B 的格兰杰原因，“ A → B 弱”指在 0.10 的显著性水平下 A 是B 的格兰杰原因；反之亦然；“互不原因”指在 0.10 的显著性水平下 A 和 B 没有格兰杰因果关系。持续发展，而不是要约束各成员国的发展。发展水平领先的工业化国家已经进入了经济与碳排放脱钩发展的阶段[19]，但这并不足以保证全球的气候安全，我们需要意识到，无论是发达国家还是发展中国家，低碳转型势在必行[20]，但在行动的方式和强度上可以也应该有所区别。主要排放国碳排放与经济发展的格兰杰因果检验的结果，清晰地展现了经济发展的规律和阶段性特征。发达国家在国际气候治理中，不仅因为历史排放责任需要承担减排义务，从经济社会发展阶段和行动能力来看，也更加具备开展减排行动的条件，除了自身积极开展减排行动，还应积极帮助发展中国家实现从“碳”驱动向“经济”驱动转型；对于发展中国家而言，虽然客观上尚不完全具备开展温室气体总量减排的条件，但需要努力探索和实践低碳转型发展的路径和措施，降低经济增长对碳排放的依赖。经济转型、产业升级都离不开技术和资金的支持，未来国际气候制度，需要探索帮助发展中国家实现低碳转型升级发展的高效机制和发达国家通过技术、制度创新实现引领和盈利的机制，形成缔约方合作共赢、共同发展的格局。这样才能形成真正有效的国际合作，并产生最大的全球环境效益。参考文献Gleick P H, Adams R M, Amasino R M, et al. Climate change and the integrity of science [J]. Citeseer, 2010, 328 5979 689-690Zeng N, Ding Y H, Pan J H, et al. Climate change the Chinese [1][2]气候变化研究进展 2018 年308对策论坛challenge [J]. Science, 2008, 319 5864 730-731Abbott K W. Strengthening the transnational regime complex for climate change [J]. Transnational Environmental Law, 2013, 3 1 57-88Richardson B J. Climate law and developing countries legal and policy challenges for the world economy [M]. UK Edward Elgar Publishing Limited, 2009 39-43潘家华 , 王谋 , 连蕙珊 . 坎昆气候会议认识与展望 [J]. 中国社会科学院研究生院学报 , 2011 2 14-18Stern N. Stern review on the economics of climate change [M]. UK Cambridge University Press, 2007潘家华 , 王谋 . 国际气候谈判新格局及中国的定位问题探讨 [J]. 中国人口 ∙ 资源与环境 , 2014 4 1-5刘昌义 , 潘家华 , 陈迎 , 等 . 温室气体历史排放责任的技术分析 [J]. 中国人口 ∙ 资源与环境 , 2014 4 11-18Soytas U, Sari R. Energy consumption, economic growth, and carbon emissions challenges faced by an EU candidate member [J]. Ecological Economics, 2009, 68 6 1667-1675何建坤 . 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According to the cointegration analysis, there remains a long-term balanced relationship between carbon emissions and economic growth in most countries; furthermore, in the light of the results deduced from the Granger Causality Test concerning carbon emissions and GDP, there exists a one-way relationship of causality between carbon emissions and economic growth in most of the major emitters. In developed countries, the relationship is mainly manifested in the economic growth as a Granger cause of carbon emissions; whereas for developing nations, the opposite is true. Research findings have reflected the stage characteristics of developed and developing countries in terms of CO2 emissions reduction, suggesting that emission reduction obviously rts a more negative influence on the economic growth of developing nations than their developed counterparts. On the ground of the conclusion drawn from Granger Causality analysis, this paper holds that at the current stage, demand for developing countries to set forth a substantial emission reduction target in the process of international climate governance is not in accordance with the characteristics of their development stages, which may probably affects the normal order and rules of economic development in developing countries. Developed countries, based on their historical emission responsibility, development stage and capability, should take a lead in undertaking emission reduction actions, assist developing countries with transition and upgrading, in order to reduce their dependence of economic growth on carbon emissions. International climate governance needs to base on and take into account the development demand and features of various countries to establish institutional arrangements of international cooperation, so as to push for a concerted and coordinated relationship between socio-economic development and global climate governance. Keywords Top emitters; Carbon dioxide CO2; GDP; Granger Causality Test; Climate governanceWANG Mou1, 2