山東省縣域碳排放演變特征與影響因素分析

崔嘉慧　侯麗娜　袁欣萌　秦金玉　陳夏洋　葉俊蘭　程鈺

摘要：縣域是我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)和載體，深入開(kāi)展以縣域?yàn)閱挝坏奶寂欧叛芯浚瑢?duì)于推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)綠色低碳協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要參考價(jià)值。文章以山東省137個(gè)區(qū)縣為研究對(duì)象，運(yùn)用GIS空間分析的方法探究縣域人均碳排放的時(shí)空演變特征，通過(guò)面板分位數(shù)回歸模型探究碳排放的影響因素并得出結(jié)論。山東省縣域人均碳排放在總體上呈上升態(tài)勢(shì)，從2.36t/人增長(zhǎng)到8.51t/人；人均碳排放在空間上呈“東多西少，北多南少”的分布格局，存在明顯的空間集聚現(xiàn)象，并具有顯著的空間正相關(guān)性；人口集聚和政府公共財(cái)政支出對(duì)人均碳排放抑制作用強(qiáng)烈，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和碳排放強(qiáng)度對(duì)人均碳排放促進(jìn)作用顯著，第二產(chǎn)業(yè)增加值在不同區(qū)縣的影響方向不同。研究從優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，合理控制人口集聚，穩(wěn)步推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，實(shí)施差異化碳減排政策，完善區(qū)域碳減排合作機(jī)制的角度提出建議，對(duì)山東省綠色低碳發(fā)展具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：縣域碳排放；時(shí)空演變；影響因素；山東省

一、引言

在“雙碳”目標(biāo)背景下，如何實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，減少溫室氣體排放已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的新方向、新要求。山東省作為能源消耗大省，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤炭、石油為主，碳排放效率較低?？h域是我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)和載體，在未來(lái)城市化進(jìn)程中起著舉足輕重的作用。深入開(kāi)展以縣域?yàn)閱挝坏奶寂欧叛芯?，?duì)于推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)綠色低碳協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要參考價(jià)值。

已有研究從多種視角進(jìn)行了碳排放時(shí)空演變和碳排放影響因素的研究。在碳排放時(shí)空演變方面，相關(guān)研究主要運(yùn)用泰爾指數(shù)、基尼系數(shù)、核密度估計(jì)等研究方法測(cè)度碳排放的時(shí)空差異，部分學(xué)者應(yīng)用Moran’sⅠ指數(shù)、空間馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣等方法揭示中國(guó)碳排放的空間效應(yīng)。在碳排放影響機(jī)理方面，相關(guān)學(xué)者主要運(yùn)用對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)法和面板回歸模型來(lái)分析不同視域下區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)碳排放的作用。

總體而言，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)低碳研究取得了豐富成果，但現(xiàn)有研究區(qū)域多集中在國(guó)家宏觀層面，對(duì)省域尺度研究相對(duì)較少，有必要在充分考慮山東省省情與各區(qū)域?qū)嶋H發(fā)展差異情況基礎(chǔ)上，開(kāi)展山東省低碳對(duì)策研究。鑒于此，本文以山東省區(qū)縣為研究對(duì)象，運(yùn)用GIS空間分析的方法探究縣域人均碳排放的時(shí)空演變特征，通過(guò)面板分位數(shù)回歸模型探究碳排放的影響因素，為山東省碳減排政策的制定提供理論依據(jù)和差異化治理建議。

二、研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

（一）區(qū)域差異測(cè)度指數(shù)

研究選取基尼系數(shù)和變異系數(shù)兩個(gè)區(qū)域差異測(cè)度指數(shù)，探究山東省縣域人均碳排放的總體差異程度。基尼系數(shù)和變異系數(shù)的計(jì)算公式為：

式中，N表示研究區(qū)域數(shù)量；yi表示第i個(gè)區(qū)縣的人均碳排放量；y表示縣域人均碳排放的平均值。

（二）STIRPAT模型

由于不同區(qū)域間的發(fā)展程度有很大差異，研究采用分位數(shù)回歸方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。選取山東省縣域人均碳排放量（PCO2）為被解釋變量，以經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平（PGDP）、城鎮(zhèn)化水平（P）、財(cái)政投入（A）、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（IS）、技術(shù)進(jìn)步（T）五個(gè)指標(biāo)為解釋變量，構(gòu)建面板分位數(shù)模型，即：

式中，Yi為縣域人均碳排放量；QuantYit（θ｜Xi）表示第θ分位數(shù)上的縣域人均碳排放；Xit為區(qū)i縣t在年的外生變量向量；θk表示為第k分位數(shù)水平；β（θk）代表估計(jì)系數(shù)變量；i為區(qū)縣；t為年份；αi為未觀測(cè)到的個(gè)體效應(yīng)。

基于STIRPAT模型，本文所運(yùn)用的公式為：

（三）數(shù)據(jù)來(lái)源

主要來(lái)源于2001-2017年的《中國(guó)縣域統(tǒng)計(jì)年鑒》和統(tǒng)計(jì)公報(bào)，采用插值法對(duì)個(gè)別年份缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。山東省137個(gè)區(qū)縣的碳排放數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)碳核算數(shù)據(jù)庫(kù)（CEAD）（https：//www.ceads.net/data/county/）。為消除變量量綱影響，對(duì)所有變量取自然對(duì)數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

三、山東省區(qū)域碳排放的時(shí)空演變特征

（一）縣域碳排放時(shí)間演變特征分析

從圖1中可以看出，2000-2017年，山東省的人均碳排放量整體上呈上升趨勢(shì)，2000-2017年山東省人均碳排放從2.36t/人增長(zhǎng)到8.51t/人。但其呈現(xiàn)出不同的增長(zhǎng)速度，大致可以劃分為兩個(gè)階段：第一是2000-2012年人均碳排放量遞增式增長(zhǎng)階段，從2000年的2.36t/人迅猛增長(zhǎng)到2012年的8.76t/人，其原因可能是山東省經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致山東省人均碳排放量呈現(xiàn)大幅增長(zhǎng)的趨勢(shì)；第二表現(xiàn)為2013-2017年人均碳排放量遞減式增長(zhǎng)階段，人均碳排放量由8.34t/人增至8.51t/人，且2013年人均碳排放有明顯回落，主要原因可能是“十二五”期間，山東省大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化和節(jié)能降耗，各行業(yè)碳減排效果明顯。

（二）縣域人均碳排放空間分布及聚集特征

為進(jìn)一步探究山東省縣域人均碳排放的時(shí)空演變特征，利用GIS空間分析得到山東省縣域人均碳排放空間分布圖。

山東省縣域人均碳排放在空間上呈現(xiàn)“東多西少，北多南少”的分布格局，并且具有較為明顯的空間聚集現(xiàn)象。從圖2中可以看出，人均碳排放水平高的區(qū)縣主要集中于東營(yíng)、青島、煙臺(tái)、威海等地區(qū)。其可能是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的日益提升，造成了資源的高消耗以及溫室廢氣的污染。總體上看，人均碳排放量較大的區(qū)縣主要集中于省會(huì)經(jīng)濟(jì)圈和膠東經(jīng)濟(jì)圈，沿海的青島、煙臺(tái)等城市區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好；而濟(jì)南作為山東省的省會(huì)城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，能源需求也持續(xù)上漲，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)區(qū)縣的人均碳排放量也呈逐步上漲趨勢(shì)，故碳排放的空間分布在一定程度上呈現(xiàn)“核心—邊緣”結(jié)構(gòu)。

總體而言，山東省縣域人均碳排放區(qū)域差異明顯，高-高聚集與低-低聚集是山東省縣域人均碳排放的主要局部空間自相關(guān)類(lèi)型。HH集聚區(qū)縣主要集中在山東省北部，以東營(yíng)、濱州等地為代表，LL集聚區(qū)主要集中在山東省西南部，以菏澤、臨沂等地為代表，山東省內(nèi)的兩極分化現(xiàn)象明顯，主要原因是東營(yíng)等地是山東省重要的能源工業(yè)城市，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)也伴隨嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。菏澤等地區(qū)域發(fā)展稟賦不足導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)發(fā)展長(zhǎng)期處于較低水平，從而具有較低的碳排放水平。煙臺(tái)市的芝罘區(qū)一直位于第二象限，表現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性，即在人均碳排放較低的芝罘區(qū)周?chē)植继寂欧泡^高的區(qū)縣。

四、山東省縣域人均碳排放的影響因素分析

本研究設(shè)置Q10、Q25、Q50、Q75、Q90五個(gè)分位數(shù)來(lái)評(píng)估各影響因素對(duì)縣域人均碳排放的影響（見(jiàn)表2）。

人均GDP的面板分位數(shù)回歸系數(shù)為正，在各分位數(shù)回歸系數(shù)較高，且通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高對(duì)人均碳排放有顯著的促進(jìn)作用。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與人均碳排放之間的關(guān)系為倒“U”型曲線，本研究選取的研究區(qū)間處于倒“U”型曲線拐點(diǎn)的左側(cè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大和能源消耗增加促進(jìn)碳排放量的增長(zhǎng)，在以能源產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的地區(qū)最為顯著，加之現(xiàn)階段環(huán)境治理與保護(hù)機(jī)制不完善，進(jìn)一步加劇了資源匱乏和環(huán)境壓力，致使碳排放水平不斷上升。

人口密度的面板分位數(shù)回歸系數(shù)為負(fù)，通過(guò)了1%置信水平下的顯著性檢驗(yàn)，且回歸系數(shù)隨分位數(shù)增大而遞減 ，說(shuō)明人口的集聚可以有效減少人均碳排放量，人口密度的緊湊化發(fā)展利于碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。與高分位區(qū)縣相比，中低分位區(qū)縣的人口密度對(duì)于人均碳排放的抑制作用更加明顯。城鎮(zhèn)化水平的提高致使區(qū)縣內(nèi)的人口和資源呈集聚趨勢(shì)，促進(jìn)能源的有效配置，致使人均碳排放量有效降低。

碳排放強(qiáng)度的面板分位數(shù)回歸系數(shù)為正，且在不同分位數(shù)上均通過(guò)了1%置信水平下的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明碳排放強(qiáng)度的提高對(duì)人均碳排放有顯著的促進(jìn)作用。碳排放強(qiáng)度的面板分位數(shù)回歸系數(shù)在各分位數(shù)上系數(shù)均高于其他影響因素，表明技術(shù)進(jìn)步能夠顯著降低人均碳排放量。

一般公共預(yù)算支出的面板分位數(shù)回歸系數(shù)為正，且均通過(guò)了1%置信水平下的顯著性檢驗(yàn)，表明財(cái)政投入對(duì)縣域人均碳排放的抑制作用明顯。一般公共預(yù)算支出的面板分位數(shù)回歸系數(shù)隨著分位數(shù)的增大而增大，一般公共預(yù)算支出對(duì)人均碳排放的促進(jìn)作用逐漸加強(qiáng)，表明增加一般公共預(yù)算支出能夠降低人均碳排放量。

第二產(chǎn)業(yè)增加值在10th、25th和30th通過(guò)1%置信水平下的顯著性檢驗(yàn)，且回歸系數(shù)為正，在75th、90th分位上通過(guò)5%置信水平下的顯著性檢驗(yàn)，回歸系數(shù)為負(fù)，表明在低分位區(qū)縣地區(qū)工業(yè)發(fā)展提高人均碳排放水平，在高分位區(qū)縣抑制人均碳排放水平。

五、結(jié)論和建議

（一）主要結(jié)論

研究運(yùn)用GIS空間分析山東省137個(gè)區(qū)縣的人均碳排放的時(shí)探究空演變特征，利用面板分位數(shù)回歸模型探究縣域人均碳排放的主要影響因素，得到結(jié)論如下：

第一，山東省縣域人均碳排放在總體上呈上升態(tài)勢(shì)，以2012年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)劃分成較快增長(zhǎng)階段和增速減緩階段。絕對(duì)差異總體上呈下降趨勢(shì)。

第二，山東省縣域人均碳排放在空間上呈現(xiàn)明顯的空間差異，總體上呈“東多西少，北多南少”的分布格局，具有明顯的集聚現(xiàn)象，并存在顯著的空間自相關(guān)性，大部分人均碳排放量較大的區(qū)縣主要位于市中心以及與之相鄰的區(qū)域。

第三，從縣域碳排放影響因素分析來(lái)看，人口集聚和政府公共財(cái)政支出對(duì)人均碳排放呈顯著抑制作用，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和碳排放強(qiáng)度對(duì)山東省縣域人均碳排放有顯著促進(jìn)作用，第二產(chǎn)業(yè)增加值在不同分位區(qū)縣的影響方向不同。

（二）對(duì)策建議

結(jié)合對(duì)山東省縣域人均碳排放的時(shí)空演變及影響因素的研究，提出如下建議：

第一，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率。碳排放強(qiáng)度對(duì)人均碳排放有顯著的正向作用，且遠(yuǎn)大于第二產(chǎn)業(yè)增加值的影響，通過(guò)提升能源的利用效率來(lái)降低人均碳排放量比調(diào)整單一方面的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更有效。各區(qū)縣可根據(jù)自身的能源稟賦，提出針對(duì)性的能源消費(fèi)優(yōu)化措施。

第二，合理控制人口集聚，穩(wěn)步推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程?？茖W(xué)、合理地推進(jìn)人口向城鎮(zhèn)集聚，結(jié)合區(qū)縣自身的發(fā)展?fàn)顩r，綜合全區(qū)人口狀況、公共服務(wù)資源和城市空間結(jié)構(gòu)等因素，有序穩(wěn)妥地推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化。在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中因?yàn)槿丝诩劭赡軙?huì)出現(xiàn)一系列環(huán)境、人口問(wèn)題，通過(guò)加大政府公共財(cái)政支出、調(diào)整公共資源配置等方式，降低人均碳排放水平。

第三，實(shí)施差異化碳減排政策，完善區(qū)域碳減排合作機(jī)制。碳排放強(qiáng)度和政府財(cái)政支出等因素對(duì)不同分位區(qū)縣的影響程度有所差異，因此各區(qū)縣結(jié)合本地區(qū)的發(fā)展階段、資源稟賦、產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)等因素，探求適合本地區(qū)的綠色低碳發(fā)展道路。同時(shí)各區(qū)縣間加強(qiáng)區(qū)域性碳減排合作，消除區(qū)域發(fā)展壁壘，形成資源互補(bǔ)和技術(shù)聯(lián)動(dòng)的區(qū)域碳減排合作機(jī)制。

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＊基金項(xiàng)目：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“山東省碳排放時(shí)空演變機(jī)制與低碳發(fā)展路徑研究”（編號(hào)：202210445005）；山東省社會(huì)科學(xué)規(guī)劃研究項(xiàng)目“山東省碳達(dá)峰碳中和實(shí)現(xiàn)路徑與政策體系研究”（22CJJJ06）。

（作者單位：山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院。程鈺為通信作者）