城鎮(zhèn)化對區(qū)域碳排放效應的研究綜述

王鋒，林翔燕，劉娟*，陳洪濤，范文娜，郜夢楠

1. 中國礦業(yè)大學管理學院，江蘇 徐州 221000；2. 東南大學經(jīng)濟管理學院，江蘇 南京 211189

工業(yè)革命以來，人類社會在創(chuàng)造大量物質財富的同時也向大氣排放了大量溫室氣體，對全球環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響。據(jù)IPCC 2014年發(fā)布的數(shù)據(jù)，1970—2010年間，化石燃料燃燒和工業(yè)過程的CO2排放占溫室氣體總排放量的78%。由二氧化碳排放所引起全球氣候變化，是當下人類社會所面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題之一。2014年美國環(huán)境保護署發(fā)布公告稱：城鎮(zhèn)地區(qū)的人類活動是全球二氧化碳的第一大排放源。城鎮(zhèn)地區(qū)消耗了全球60%左右的能源（Pacheco-Torres et al.，2017），并排放了約占人類社會70%的二氧化碳。因此，城市是導致和解決全球氣候變化的關鍵。

當下中國正處在城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的時期，城鎮(zhèn)化水平從 1978年的 17.72%上升到 2016年的57.35%，“十三五”規(guī)劃提出到 2020年中國的人口城鎮(zhèn)化率要達到60%。因此，可以預見未來中國的城鎮(zhèn)化水平將繼續(xù)提升。在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的同時，也向大氣排放了大量的溫室氣體。2010—2012年間，中國的碳排放增長量占全球碳排放增長量的3/4，而中國城鎮(zhèn)地區(qū)的能源消耗量占到了總能耗的75.15%（Ouyang et al.，2017）。可以說城鎮(zhèn)化可能是影響碳排放的最根本、潛在影響最大的因素（齊曄，2014）。國外學者對于城鎮(zhèn)化與碳排放關系的研究始于20世紀90年代，逐漸興盛于21世紀初，而國內(nèi)對此的量化研究基本開始于 2010年前后（秦耀辰等，2014），雖然起步較晚但是發(fā)展較快。國內(nèi)外學者對于二者關系的研究取得了諸多有益的成果。但總體來說，中國對城鎮(zhèn)化發(fā)展對碳排放的影響，尤其是作用機制問題的研究在一定程度上還不夠全面和系統(tǒng)。因此，本文將在系統(tǒng)梳理近年來國內(nèi)外研究的基礎上，總結空間視角下城鎮(zhèn)化對碳排放的作用效應及其尺度差異、城鎮(zhèn)化對碳排放作用空間效應等作用機制問題研究的現(xiàn)狀與不足，進而提出未來研究的趨勢與方向。

1 城鎮(zhèn)化對碳排放的作用效應

城鎮(zhèn)化對碳排放的作用關系主要包括 3個方面（見圖 1）：一是城鎮(zhèn)化（X）與碳排放（Y）兩者間的直接作用關系，即X→Y；二是城鎮(zhèn)化與其他相關變量（如M1，M2等）共同對碳排放的聯(lián)合作用，即X+M1+M2→Y；三是城鎮(zhèn)化通過由經(jīng)濟規(guī)模、能源結構、能源消費量、居民消費、產(chǎn)業(yè)結構、對外貿(mào)易、技術進步等不同中介變量（或中介變量組合）組成的不同路徑作用于碳排放的間接作用效應，即X→M1→Y；X→M2→Y；X→M1→M2→Y 等。

按照嚴格的中介效應的檢驗方法，第 1種檢驗的是城鎮(zhèn)化對于碳排放的總效應（即 X→Y），第 2種檢驗的是控制了中介變量M的影響后，自變量X對因變量Y的直接效應（即X+M1+M2→Y），而總效應=直接效應+間接效應（中介效應），所以第3種實際上檢驗的是城鎮(zhèn)化對于碳排放影響的間接效應（即 X→M1→Y；X→M2→Y；X→M1→M2→Y，也就是X→Y的不同作用路徑）。

1.1 城鎮(zhèn)化對碳排放的總效應

城鎮(zhèn)化對碳排放的總效應（即X→Y）以實證研究為主，有學者發(fā)現(xiàn)城市化與碳排放之間呈現(xiàn)線性關系，也有部分學者認為城鎮(zhèn)化對碳排放的直接關系不僅僅是一種簡單的線性關系，認為城鎮(zhèn)化對碳排放既有驅動作用也有制動作用，當城鎮(zhèn)化處于初期時，城鎮(zhèn)地區(qū)的人口迅速增長，產(chǎn)業(yè)結構中第一產(chǎn)業(yè)的比重逐漸下降，二三產(chǎn)業(yè)的比重逐漸上升，人們生活方式也逐漸趨向于高碳化，并且在城鎮(zhèn)化的初期，城鎮(zhèn)的規(guī)模效應和集聚效應又沒有形成，這些因素共同促使城鎮(zhèn)化對碳排放的驅動作用大于制動作用，具體表現(xiàn)為城鎮(zhèn)化對碳排放產(chǎn)生正向影響。然而，當城鎮(zhèn)化發(fā)展到一定水平后，城鎮(zhèn)化的規(guī)模效應和集聚效應以及技術擴散效應逐漸產(chǎn)生，這些因素共同導致城鎮(zhèn)化對碳排放的制動作用大于驅動作用，具體表現(xiàn)為城鎮(zhèn)化對碳排放產(chǎn)生負向影響。還有部分學者如姬世東等（2013）、Asumadu-Sarkodie et al.（2017）認為城市化對碳排放的影響并不顯著。具體見表1所示。

縱觀國內(nèi)外研究可以發(fā)現(xiàn)：雖然研究結果因地區(qū)不同、劃分的空間尺度不同或方法不同存在一定的差異，但基本都能證明城鎮(zhèn)化和碳排放之間存在一定的相關關系或因果關系。（1）從國家層面來看：雖然研究國別不同，但結論基本一致，即城鎮(zhèn)化進程推動了碳排放的增長（林伯強等，2010；Hossain，2011），因為城鎮(zhèn)化過程中大規(guī)模人口和經(jīng)濟活動聚集，引起碳排放量的增加，但不同國家所處的發(fā)展階段或城鎮(zhèn)化進程對碳排放的影響亦有不同（Dong et al.，2011；盧祖丹，2014；Li et al.，2015）。（2）從經(jīng)濟區(qū)層面來看，東部、中部、西部不同區(qū)域，城鎮(zhèn)化對碳排放的作用關系是不同的，這一點基本已達成共識。但不同學者的研究結論卻有較大的差異，具體的表現(xiàn)形式也不一而足，如有研究認為城鎮(zhèn)化對東部地區(qū)碳排放的影響更大（徐麗杰，2014），也有認為對中部或西部的影響更大（Zhang et al.，2012），另外也有認為是更復雜的關系（楊曉軍等，2013）。（3）從省域層面來看：與按經(jīng)濟區(qū)進行劃分的研究結果類似，也沒有一致的結論，特別是從共性角度進行的研究，比如有研究表明城鎮(zhèn)化與碳排放之間存在倒 U型關系，具體到某省份，如江蘇（杜運偉等，2015）、安徽（張樂勤等，2015）亦有類似規(guī)律，但也有研究認為其不存在倒U型規(guī)律（孫輝煌，2012）或呈U型關系（Li et al.，2013），或者城鎮(zhèn)化對碳排放有正線性作用等（Sheng et al.，2016）。但從省域差異來看，基本都認同不同發(fā)展水平的省份之間存在顯著的差異（張鴻武等，2013）。（4）從城市群層面與城市層面的研究相對較少。因為城市群間的差異較大，所以具體到城市群的研究結果就不盡相同，如對于長株潭城市群而言，城鎮(zhèn)化水平提高了碳排放強度（陳曉紅等，2013），對于長三角、京津冀與珠三角而言，城鎮(zhèn)化對碳排放分別具有抑制作用、正向關系與 U型關系（胡建輝等，2015）；從城市層面來看，因為研究地區(qū)的不同也表現(xiàn)出不同的作用關系，如城鎮(zhèn)化促進了碳排放（Yang et al.，2015）、沒有顯著的關系（姬世東等，2013）或者長短期具有不同的階段性特征（Zhang et al.，2015）等。

圖1 城鎮(zhèn)化對碳排放的作用效應Fig. 1 The effect of urbanization on carbon emissions

表1 城市化與碳排放線性及非線性關系的研究結論Table 1 Conclusions on the linear and nonlinear relationship between urbanization and carbon emissions

1.2 城鎮(zhèn)化對碳排放的直接效應

隨著研究的不斷深入，一些學者逐漸意識到要建立城鎮(zhèn)化與碳排放之間的明確而直接的關系還存在較大障礙。因為城鎮(zhèn)化對碳排放的影響是一個復雜的問題，涉及到很多層面，許多其他因素對碳排放也有影響，是城鎮(zhèn)化與其他因素共同作用的結果。所以多數(shù)研究是將城鎮(zhèn)化與其他相關因素結合起來考察其對于碳排放的影響（劉希雅等，2015）（即X+M1+M2+…→Y）。在聯(lián)合分析當中，不同學者根據(jù)研究的空間尺度、研究目的不同選擇了不同的影響因子，但一般包含人口規(guī)模、人口密度或人口空間分布、經(jīng)濟規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結構、能源消費量、對外開放水平、居民消費、能源結構等。從總體研究結果來看，一般認為城鎮(zhèn)化、相關變量與碳排放有長期均衡關系（Wang et al.，2016）。但從具體指標的研究結果來看，因為研究的尺度不同、方法不同、模型中包含的因素不同，所得的研究結論也有差異。

一是人口因素。包括人口規(guī)模和人口密度。一種觀點認為：城鎮(zhèn)人口增加必然會帶來更大規(guī)模的人口和經(jīng)濟活動聚集，進而造成更多的能源消費和碳排放（張樂勤等，2015），甚至碳強度的提高（孫欣等，2014）；另一種觀點認為，城鎮(zhèn)化有利于降低碳排放與碳強度（肖宏偉，2013）。因為城鎮(zhèn)人口的聚集給公共物品的使用帶來了規(guī)模經(jīng)濟，同時，伴隨生活方式的改變和技術擴散能夠降低人均能源消費和碳排放（王桂新等，2012）。

二是經(jīng)濟規(guī)模。主要體現(xiàn)在GDP或人均GDP方面。有研究認為人均 GDP對碳排放有正向影響（涂正革等，2015），也有研究認為當人均GDP足夠高時，城市化進程是對保護環(huán)境有利的（Aunan et al.，2014）。

三是技術水平。技術進步是促進能源使用效率提高和能源強度下降的主要原因。但是技術因素如何考量，有學者使用自主研發(fā)和技術引進（魏巍賢等，2010）、能源效率或能源強度進行考量，研究結論基本一致，即技術水平的提高有利于CO2減排，能源強度越高碳排放量越大、碳強度越高。

四是產(chǎn)業(yè)結構。城市化的過程也是產(chǎn)業(yè)結構轉型的過程，其對第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的帶動作用都非常明顯，同時產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化升級也不斷促進城鎮(zhèn)化的發(fā)展。但不同的產(chǎn)業(yè)結構對碳排放的影響不同，一般認為第二產(chǎn)業(yè)比例越高，碳排放量越多（張樂勤等，2015），第三產(chǎn)業(yè)結構比例越高，則越有助于降低碳強度，但研究的區(qū)域不同結果也有所差異（李劍榮，2015）。

五是其他方面，如能源結構（一般用煤炭占比表示）一般對碳排放量與碳強度有正向作用（杜立民，2010）；一般認為對外貿(mào)易水平提高了碳排放量，但存在地區(qū)差異（Shahbaz et al.，2016）；居民消費對提高碳排放量有正的貢獻（Yang et al.，2015）；能源消費量推動了碳排放（Wang et al.，2016），甚至提高了碳強度（劉希雅等，2015），這基本已成為共識。

1.3 城鎮(zhèn)化對碳排放的間接效應

盡管大量文獻對城鎮(zhèn)化、相關因素與碳排放之間存在較強的相關性進行了有力論證，得到了許多有意義的結論與啟示。然而，城鎮(zhèn)化對碳排放的影響機制卻極為復雜，城鎮(zhèn)化更多的是通過生產(chǎn)、生活、技術、貿(mào)易等其他要素間接作用于碳排放（朱勤等，2013；畢曉航，2015）（X→M1→Y；X→M2→Y；X→M1→M2→Y）。

從生產(chǎn)方面來看（見圖 2），城鎮(zhèn)化的推進使得人口不斷向城鎮(zhèn)地區(qū)集聚，城鎮(zhèn)地區(qū)進行大規(guī)模的基礎設施建設如道路、建筑，在建設的過程中以及日后的使用中，都將會產(chǎn)生大量的碳排放，同時城鎮(zhèn)化的過程也是勞動人口由第一產(chǎn)業(yè)流向二、三產(chǎn)業(yè)的過程，就第一產(chǎn)業(yè)而言，第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)者人數(shù)的降低，一方面促使運輸農(nóng)產(chǎn)品的相關物流活動大量增加，另一方面也在一定程度上推動了第一產(chǎn)業(yè)的機械化，從而增加了碳排放量（李健等，2012）；就二三產(chǎn)業(yè)而言，人口要素的集聚促使其快速發(fā)展，第二產(chǎn)業(yè)的高碳化的生產(chǎn)方式推動了碳排放的增長（吳振信等，2012）。另外，城鎮(zhèn)化的推進也加速了固定資產(chǎn)投資、水泥、高耗能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而間接促進碳排放的增長（程開明，2016）。從生活方面來看（見圖 2），城鎮(zhèn)化主要通過居民的直接能源消費和間接能源消費來影響碳排放。直接能源消費碳排放是指居民在交通、照明、取暖、娛樂等方面直接消費化石燃料產(chǎn)生的碳排放量。間接能源消費碳排放是指居民在日常生活中消費非能源商品及服務所帶來的碳排放，因為這些商品及服務在其生產(chǎn)、加工、供應、處置全生命周期中，都會引起能源的消耗從而產(chǎn)生碳排放。從直接能源消費來看，城鎮(zhèn)居民需要搭乘交通工具上下班并且照明時長也高于農(nóng)村地區(qū)，因此，城鎮(zhèn)地區(qū)的直接能源消費高于農(nóng)村地區(qū)（Pablo-Romero et al.，2017）。從間接生活能源碳排放來看，一方面與農(nóng)村地區(qū)相比，城鎮(zhèn)地區(qū)所有的產(chǎn)品都實行商業(yè)化生產(chǎn)，從而增加了碳排放量，另一方面城鎮(zhèn)地區(qū)的居民收入水平高，居民消費需求強（畢曉航，2015），并且消費的產(chǎn)品具有往往具有高碳性，這些都極大地增加了城鎮(zhèn)地區(qū)居民的間接生活能源碳排放量（Johnson et al.，2017）。

從貿(mào)易的角度上來說，中國出口以加工貿(mào)易為主，能耗相對較高這在一定程度上也促進了中國碳排放量的增長（Zhang et al.，2017）。同時，與其他國家相比，中國城鎮(zhèn)地區(qū)重復建設以及較為畸形的房地產(chǎn)市場也間接增加了碳排放量。根據(jù)GB50352—2005，一般建筑的使用壽命為50～100 a，但當下中國建筑的使用壽命卻只是 25～30 a，頻繁的拆除重建間接增加了碳排放量，同時我國城鎮(zhèn)地區(qū)平均高達 20%～30%的空置率造成了集中供暖的浪費，這在一定程度上也推高了碳排放量（劉希雅等，2015）。

綜合來看，現(xiàn)有的雙變量與聯(lián)合分析分別檢驗的是城鎮(zhèn)化對碳排放作用的總效應與直接效應，但現(xiàn)有研究對于其中非常重要的間接作用機制的研究存在不足。

圖2 城鎮(zhèn)化通過生產(chǎn)與生活對碳排放的間接作用Fig. 2 The indirect effect of urbanization on carbon emissions through production and life

2 考慮空間效應的城鎮(zhèn)化對碳排放的影響

空間效應是指空間單元之間的經(jīng)濟地理行為存在的某種程度的空間交互作用或差異性，包含空間相關性與空間異質性兩個方面。其中，空間相關性（空間關聯(lián)性）是指不同空間單元的事物和現(xiàn)象是非獨立的，存在一定的關聯(lián)性；空間異質性是指不同空間單元的事物和現(xiàn)象是非均質的，具有自己本身所獨有的特點。傳統(tǒng)研究雖然從不同空間尺度和視角分析了城鎮(zhèn)化對碳排放的影響，為地區(qū)節(jié)能減排和低碳發(fā)展提供了有益的參考。但是，傳統(tǒng)計量經(jīng)濟學方法將研究單元視為相互獨立且均質的個體空間，忽略了鄰域單元間的空間關聯(lián)性。

根據(jù)Tobler（1970）的地理學第一定律，即“任何事物在空間上都是關聯(lián)的；距離越近，關聯(lián)程度就越強；距離越遠，關聯(lián)程度就越弱”。如果模型中存在空間關聯(lián)，模型將不服從傳統(tǒng)模型的基本假定，若仍采用傳統(tǒng)研究方法將導致檢驗統(tǒng)計量出現(xiàn)扭曲，以及參數(shù)估計量為不一致或非有效等問題。隨著空間統(tǒng)計與空間計量方法被廣泛接受，考慮空間相關性進行研究的學者數(shù)量正呈指數(shù)級增長。近年來，在區(qū)域碳排放與城鎮(zhèn)化研究領域，已有越來越多的學者注意到地區(qū)間的空間關聯(lián)問題，并對其進行了檢驗，發(fā)現(xiàn)普遍存在著顯著的空間相關性，此效應的存在可能會影響城鎮(zhèn)化對于碳排放作用的方向和強度。因此，為能得到更準確、更符合實際的研究結論，在建模時需要充分考慮地區(qū)間的空間關聯(lián)問題（程葉青等，2013）。

區(qū)域碳排放的空間關聯(lián)性可以分為單一空間尺度的空間關聯(lián)性和多空間尺度關聯(lián)性。本文將空間尺度的概念界定為行政尺度，即行政劃分范圍，主要包括省域尺度、市域尺度、縣域尺度等。單一空間尺度的空間關聯(lián)性主要體現(xiàn)為地區(qū)間的溢出效應。這種空間關聯(lián)性的產(chǎn)生主要是由于地域相鄰和人口流動所引發(fā)的技術溢出和居民生活方式的模仿效應，“行政區(qū)經(jīng)濟”導致的各地區(qū)在經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃、城市化進程、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等方面的相互影響以及鄰近地區(qū)在地球外部圈層間的相互影響。就本文的研究對象來說，是指本地區(qū)的碳排放不但受到本地區(qū)相關因素的影響還受到相鄰地區(qū)碳排放及相關因素的影響。多空間尺度關聯(lián)性主要體現(xiàn)在現(xiàn)行行政管理體系的嵌套結構，即縣區(qū)嵌套于市，市又嵌套于省，不同層級間是垂直管理的，這樣低層次行政區(qū)劃單位的經(jīng)濟社會發(fā)展會受到高層次行政區(qū)劃單位的約束與管理，高層級地區(qū)甚至高層次臨近地區(qū)的發(fā)展水平、狀態(tài)、特征等也會對低層級地區(qū)產(chǎn)生影響。目前對于城鎮(zhèn)化與碳排放作用關系的研究多集中于單一空間尺度下的研究，從多空間尺度關聯(lián)性展開的研究相對較少。

2.1 單一空間尺度效應下城鎮(zhèn)化與碳排放作用關系的研究

從空間關聯(lián)性的角度進行研究的前提是定義一個合適的空間權重矩陣用以衡量地域間的相鄰關系。通過梳理相關文獻，發(fā)現(xiàn)在研究城鎮(zhèn)化對碳排放的影響時主要采用表2所示的幾種空間權重矩陣。

結合空間效應的現(xiàn)有研究，其研究內(nèi)容主要是將城鎮(zhèn)化與其他驅動因素共同加入模型進行聯(lián)合分析或偏回歸系數(shù)分析。從研究結果來看，目前尚存爭議：人口規(guī)模、人均GDP、能源強度、產(chǎn)業(yè)結構（第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占 GDP的比重）對碳排放量和碳排放強度的研究結論基本一致，即有正向作用（肖宏偉等，2013）；城鎮(zhèn)化進程對于碳排放規(guī)模和碳排放強度的作用有兩種觀點，一種認為城鎮(zhèn)化進程會抑制碳排放規(guī)模和碳強度的增加（肖宏偉等，2013），另一種認為對碳強度具有正向作用（程葉青等，2013）；能源消費結構（煤炭占全部能源的比重）的作用較為一致，即優(yōu)化能源消費結構有助于降低碳排放量與碳排放強度（杜慧濱等，2013）；對外開放水平因為使用的表征指標（進出口貿(mào)易總額占 GDP的比重（杜慧濱等，2013），外商投資企業(yè)年底注冊登記情況（投資總額）（肖宏偉等，2013）不同，研究的結果亦有差異（表3）。

縱觀以上文獻發(fā)現(xiàn)，眾多學者從不同側重點研究了城鎮(zhèn)化對碳排放的影響，所得結論有的起到相互驗證的作用，有的起到補充的作用，也有結論不一致的問題。究其原因是研究方法、研究的空間尺度、選取的樣本特征、對數(shù)據(jù)的處理方法、所選變量或指標的不同造成的。而其中，研究方法（特別是是否考慮空間關聯(lián)性）和空間尺度的不同可能是造成研究結果差異的重要原因。

表2 空間權重矩陣類別Table 2 The types of spatial weight matrix

表3 單一空間尺度效應下城鎮(zhèn)化與碳排放關系的研究結論Table 3 Conclusions on the urbanization and carbon emissions under single spatial scale effect

2.2 多尺度空間下城鎮(zhèn)化對碳排放作用的研究

不同空間尺度提供了不同詳細程度的信息?？臻g尺度越大所獲得的信息越粗略，而低尺度地區(qū)的信息及其差異就難以獲得，尺度越小則可能會掩蓋總體規(guī)律。所以對于空間尺度的選擇出現(xiàn)了兩種趨勢：一種是為了得到更多更細化的空間分布規(guī)律與作用關系的認識，出現(xiàn)了研究尺度逐漸趨小化的趨勢，并注重嵌套性區(qū)劃關系的差異分解（陳培陽等，2012）；另一種是進行多尺度的對比研究，因為即使研究區(qū)域范圍擁有同一個空間邊界，選擇的空間尺度不同，研究的結果也可能存在差異（王靜等，2012），也就是說存在一定程度的尺度敏感性或尺度依存性（李雙成等，2005）。因此，目前已經(jīng)有一些學者開始嘗試選用多種方法、從多空間尺度進行多角度、多層次的對比研究，一方面能更確切、完整地、真實地揭示不同尺度上的空間分布規(guī)律與作用關系，另一方面，對不同空間尺度上的研究結果能夠在同一個框架下進行相互驗證，從而使得研究結果更加精確、更加有說服力，這也是未來研究的趨勢所在。目前，區(qū)域碳排放與城鎮(zhèn)化領域多空間尺度的對比研究非常匱乏，還有很大的提升空間。

多尺度分析包括多尺度單獨分析和聯(lián)合分析。當需要考慮不同尺度之間的作用，即大尺度上的效應對小尺度也有影響時，需進行多尺度聯(lián)合分析。中國現(xiàn)行的行政管理體系是一種嵌套結構，縣區(qū)嵌套于市，市又嵌套于省，不同層級間是垂直管理的，也就是說低尺度行政區(qū)劃單位的經(jīng)濟社會發(fā)展等肯定是要受到高尺度行政區(qū)劃單位的約束與管理。高尺度地區(qū)的發(fā)展水平、狀態(tài)、特征等也會對低尺度地區(qū)產(chǎn)生影響。所以，為充分反映區(qū)域結構中存在的這種分層嵌套結構關系，需要進行多尺度聯(lián)合分析。碳排放的多空間尺度關聯(lián)性分析如圖3所示。

圖3 碳排放的多空間尺度關聯(lián)性Fig. 3 Multi-space scale correlation of carbon emissions

以往關于碳排放的多尺度聯(lián)合研究主要是以定性描述與探討為主，缺乏定量研究的支撐。在經(jīng)濟、社會科學研究中，普遍采用多層線性模型（Hierarchical Linear Model，HLM）對具有多層嵌套結構的數(shù)據(jù)建模，目前已成為被廣泛應用的方法之一（顧乃華，2011）。HLM 模型充分考慮了數(shù)據(jù)分層的特點，通過建立多層回歸方程組，將總誤差分解為各層次的誤差，解決了隨機誤差獨立性假設違反的問題，可以探討不同層面自變量對因變量的影響以及不同層面自變量之間的交互效應。

對區(qū)域進行分尺度研究時可能會涉及到省、市、縣多個層面，研究結果也有可能不一致，原因可能就是沒有考慮到數(shù)據(jù)分層的特點，這種忽略有可能對數(shù)據(jù)結果做出不合理的解釋，這是傳統(tǒng)回歸分析方法在分析具有分層特點數(shù)據(jù)時的必然局限。而多尺度聯(lián)合分析有利于提高研究結論的準確性，所以相對于多尺度單獨分析，多尺度聯(lián)合分析更有優(yōu)勢。

從現(xiàn)有文獻來看，HLM 模型主要應用于區(qū)域房地產(chǎn)與金融市場、經(jīng)濟發(fā)展、社會管理等領域，在城市化方面也獲得了一定的應用，但目前 HLM模型在區(qū)域碳排放領域的研究幾乎還是空白。

3 研究評述與啟示

綜觀國內(nèi)外研究，眾多學者從不同角度、不同空間尺度、利用不同方法研究了城鎮(zhèn)化對碳排放的影響，取得了豐碩的研究成果，為區(qū)域低碳發(fā)展提供了諸多有益的參考。然而，從現(xiàn)有的文獻來看，還存在一些不足，同時這些不足也正是未來需進一步深入研究的領域。

3.1 現(xiàn)有研究的不足

3.1.1 空間尺度

目前關于城鎮(zhèn)化發(fā)展與碳排放關系的研究大多集中于省域尺度，對于已成為“中國區(qū)域發(fā)展主要空間形態(tài)與新型城鎮(zhèn)化主體”的城市群的研究則比較缺乏。城市群是城鎮(zhèn)化發(fā)展較高階段的空間表現(xiàn)形式也是拉動一國經(jīng)濟增長、加快城鎮(zhèn)化進程的重要引擎，2012年中國城鎮(zhèn)化工作會議及2014年3月10日中共中央國務院發(fā)布的《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014—2020年）》提出要使城市群成為推進新型城鎮(zhèn)化的最主要力量，“十三五”規(guī)劃進一步明確要發(fā)揮城市群對于周邊地區(qū)的輻射帶動作用。城市群不但是城鎮(zhèn)化發(fā)展到較高階段的空間表現(xiàn)形式，也是一種新型的地域生態(tài)系統(tǒng)，這為重塑區(qū)際分工、改善生態(tài)環(huán)境提供了可能，可見城市群也是未來中國實現(xiàn)低碳發(fā)展的關鍵，因此以城市群為研究對象，探究城市群內(nèi)部城鎮(zhèn)化對碳排放的影響是非常必要的。

目前對于縣域尺度的能源與碳排放問題的研究也非常地匱乏，主要原因是縣級尺度的統(tǒng)計信息不健全，各類能源消耗數(shù)據(jù)難以直接獲取，從而限制了縣域碳排放問題的研究。空間尺度越大，碳排放數(shù)據(jù)越粗、不確定性越強，對區(qū)域格局特征的描述也就越粗略，不利于有針對性與可操作性政策的制定?？h域作為城鄉(xiāng)聯(lián)系樞紐，其發(fā)展水平?jīng)Q定了農(nóng)村富余勞動力的轉移傾向和流動方向，這對于推進整體城鎮(zhèn)化進程、避免半城鎮(zhèn)化現(xiàn)象具有重要意義。綜上，非常有必要加強縣域尺度的研究。

3.1.2 城鎮(zhèn)化對碳排放作用的傳導路徑

缺乏關于城鎮(zhèn)化驅動碳排放的間接效應與傳導路徑方面的研究?，F(xiàn)有研究對城市化、其他相關變量與碳排放之間的關系做了大量的研究，取得了許多有價值的研究成果。但總效應與直接效應的研究，都只是城鎮(zhèn)化驅動碳排放變化機理的一部分，對于城鎮(zhèn)化作用于碳排放非常重要的一種方式，即間接方式（間接效應或中介效應）的研究重視不夠，忽視其他因素在此作用過程中的具體作用，往往會使得統(tǒng)計結果解釋含糊不清，有可能導致錯誤的結論。換言之，以往研究大多停留在經(jīng)驗性分析層面，對機理性研究還不夠深入、全面和系統(tǒng)，還難以科學回答“城鎮(zhèn)化通過哪些途徑影響碳排放”、“不同途徑的作用力大小與有效性如何”等這類對城市群碳減排具有重要指導意義的問題。

另外，從城鎮(zhèn)化進程中的能源輸入與輸出的角度來看：城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和國家政策等因素，使得能源越來越多地向城市集中，能源的流動也更加頻繁，對區(qū)域碳排放也有重要的影響。從能源輸入方面，城鎮(zhèn)化的發(fā)展使得人口和產(chǎn)業(yè)不斷向城市地區(qū)集聚，高密度的城市人口需要更多的基礎設施來支撐，城市制造業(yè)和工業(yè)的發(fā)展也需要更多的能源，能源的大量輸入和消耗直接導致城市地區(qū)的碳排放量的增加；能源輸出方面，化石能源和工業(yè)原材料的過度開采和加工過程等不可避免對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，植被對碳的固化作用大幅度降低，土壤對碳的固化作用減弱，從而導致碳排放增加；同時，能源輸入和輸出過程中的交通運輸活動也存在大量的能源消耗，且交通運輸過程也會產(chǎn)生大量的溫室氣體排放，從而促進碳排放的增長（高吉喜，2015）。目前的研究一般側重于能源輸入、輸出或交通運輸活動的碳排放效應，缺乏對城鎮(zhèn)化進程中能源的輸入與輸出對碳排放影響的系統(tǒng)性。

3.1.3 多尺度空間對比與空間效應

關于城鎮(zhèn)化發(fā)展對碳排放作用關系的多尺度對比的研究相對較少。傳統(tǒng)研究將各地區(qū)當成相互獨立且均質的個體，普遍忽略了地區(qū)間的空間關聯(lián)性?？臻g統(tǒng)計與空間計量方法雖然考慮了空間關聯(lián)性，但往往是針對同一尺度的研究，而空間尺度是地理學研究中的核心問題之一，空間尺度不同標志著對研究對象的細節(jié)了解不同，針對不同空間尺度的研究也可能會得到不一樣的研究結果，即具有尺度敏感性或尺度依存性。以往研究普遍忽視了研究區(qū)域的尺度效應，缺乏多尺度、多方法的對比研究。

綜合考慮區(qū)域間碳排放及其影響因素的橫向空間關聯(lián)與縱向空間關聯(lián)的研究幾乎是空白。由于中國現(xiàn)行的行政管理體系是垂直管理的，具有典型的分層嵌套結構特征，如果忽略數(shù)據(jù)的分層嵌套結構有可能對數(shù)據(jù)結果做出不合理的解釋。更進一步來說，傳統(tǒng)HLM模型雖然能夠對多尺度效應進行建模，但對于同尺度地區(qū)間的橫向空間關聯(lián)與高尺度臨近區(qū)域的縱向空間關聯(lián)效應考慮不足。

3.2 研究啟示

針對以上不足，未來應該加強以下幾個方面的研究：

（1）城鎮(zhèn)化對碳排放的影響是一個非常復雜的問題，涉及經(jīng)濟學、地理學、人口學、系統(tǒng)學等多個學科，因此，不同學科的學者應當互相合作，綜合運用各學科的知識對城鎮(zhèn)化與碳排放的關系進行交叉研究。

（2）加強為城市群及縣域尺度下的城鎮(zhèn)化對碳排放影響的研究。

（3）運用中介效應檢驗模型，在統(tǒng)一的框架下，對區(qū)域的城鎮(zhèn)化發(fā)展對碳排放的作用機理進行全面系統(tǒng)地研究，不但包括城鎮(zhèn)化對碳排放的總效應與直接效應研究，還包括城鎮(zhèn)化通過一系列中介變量（或中介變量組合）到碳排放的間接效應的研究。

（4）強化城鎮(zhèn)化進程中的資源（特別是能源）輸入和輸出對區(qū)域碳排放影響的系統(tǒng)性研究。

（5）加強城鎮(zhèn)化對碳排放作用關系的多尺度空間對比研究，以更真實、科學地揭示城鎮(zhèn)化對碳排放的影響。

（6）通過構建綜合的HLM模型以研究縱橫向關聯(lián)與嵌套結構下城鎮(zhèn)化發(fā)展對于碳排放的作用機理，并加強多尺度、多方法、多空間關聯(lián)效應的對比研究。