基于泰尔指数分解的美国海洋经济发展时空分异研究

孙才志1,汤艳婷1,覃雄合2,王 嵩

(1.辽宁师范大学 海洋经济与可持续发展研究中心,辽宁 大连 116029;2.华东师范大学 城市与区域科学学院,上海 200062;3.武汉大学 中国中部发展研究院,湖北 武汉 430072)

1 引言

21世纪是海洋的世纪,海洋经济对人类未来经济增长与福祉至关重要[1]。美国作为世界第一大经济体,同时也是世界海洋经济大国,海洋和五大湖经济对国民经济增长具有重要的贡献。2014—2015年,美国经济增长了2.7%,而海洋经济对本国GDP的贡献增长幅度达到5.7%,约为美国自身经济增长率的两倍[2]。美国沿海地区是人口和经济活动的主要集聚地,海洋经济在为美国国民经济做出重要贡献的同时,海洋经济的区域差异也备受瞩目。2016年,德克萨斯州海洋产业总值居美国首位,总计约718亿美元,而印第安纳州海洋产业总值仅约11亿美元,不足德克萨斯州海洋经济总量的0.2%。根据区域经济学理论,适度的区域差异能促进生产要素的空间流动,有利于资源全面配置和优化配置,从而对海洋经济发展起到积极的推动作用[3]。然而,区域差异不断增加会带来资本、技术和劳动力的过度集中,会给发达地区的基础设施、环境保护和社会安全带来严重的负担。欠发达地区则因资金缺乏、技术落后和劳动力外流,缺乏经济增长动力,地区长远发展受到了不同程度的阻碍。

美国正处在经济发展较成熟阶段,海洋经济发展历程和区域差异可为世界主要沿海国家提供发展思路和经验借鉴。自1972年以来,国际学者就开始了对美国海洋经济的研究，主要集中在海洋经济度量与统计[4-7]、海洋研究机构的经济贡献[8，9]、海洋经济对具体区域的影响[11，12]等方面。在海洋经济区域差异方面,仅以美国《海洋和海岸带经济状况》[13-15]为代表,从海洋就业和海洋产业总值两个方面研究美国沿海八大区域和沿海30个州的就业与海洋产业比重现状,对海洋经济发展的区域差异总体状况和影响区域差异的主要地区研究则鲜见。国内则多从美国海洋经济发展概况[16]、经验借鉴[17，18]、具体产业发展[19]和区域差异总体特征[20]展开研究。以上有关美国海洋经济的研究对了解美国海洋经济总体实力、产业构成及其在世界海洋经济发展中的地位具有实际运用意义,但多数学者主要从短时间序列和综观角度研究其总体变化,且主要集中在海洋经济发展现状描述方面,很少有针对长时间序列的美国海洋经济时空分异演变特征和差异原因的分析研究。

研究发展相对成熟的美国海洋经济时空差异,测度区域差异的时空分异特征,寻找海洋经济区域差异的主要引致空间单元,初步探究形成这一差异的主要原因,将为我国和其他国家海洋经济提供重要的借鉴参考。在前人研究的基础上,本文尝试回答以下3个方面问题:①1994年以来美国海洋经济区域差异的时序演变特征如何？在1994—2004年和2005—2016年两个时段内有什么不同特征？②美国海洋经济区域差异总体水平较高,具体是由哪一空间尺度的哪些空间单元引起的？③美国海洋经济区域差异产生的原因是什么？

基于此,本文立足于人均海洋产业总值(海洋产业总值与人口的比值),对1994—2016年美国沿海30个州海洋经济发展的时间演变和空间差异特征进行了测算和分析，并运用核密度估计测量了美国海洋经济发展水平和速度、海洋资源的综合利用效益，通过泰尔指数的区域内和区域间差异分解找到美国海洋经济区域差异保持较高水平的主要原因,以揭示美国海洋经济发展的时空分异特征及其原因。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究区域

美国海洋和五大湖经济(简称“海洋经济”)覆盖沿海30个州,占据全美行政区域的60%,对美国国民经济发展起到了重要作用。美国海洋经济是指海洋(五大湖)及其资源直接或间接地为某种经济提供产品或服务的活动,包括两方面含义:一是产业活动定义与海洋明确相关;二是与海洋行业部分相关,且位于沿海邮政编码地区内[21]。根据美国国家海洋经济项目(NOEP)划分标准[14],划分为东北地区(缅因、新罕布什尔、马塞诸塞、罗德岛、康涅狄格)、沿大西洋中部地区(为了便于计算分析,本文在NOEP标准划分基础上,将纽约州五大湖沿岸和纽约州大西洋沿岸合并为纽约州,宾夕法尼亚州大西洋沿岸和五大湖沿岸合并为宾夕法尼亚州,共同划入沿大西洋中部地区;佛罗里达州东南沿海和墨西哥湾沿岸合并为佛罗里达州划入东南地区，即纽约、新泽西、特拉华、马里兰、弗吉尼亚、宾夕法尼亚)、东南地区(南卡罗莱纳、北卡罗来纳、佐治亚、佛罗里达)、墨西哥湾地区(阿拉巴马、密西西比、路易斯安那、德克萨斯)、五大湖地区(俄亥俄、印第安纳、伊利诺伊、密歇根、威斯康星、明尼苏达)、西部沿海地区(加利福尼亚、俄勒冈、华盛顿)、沿太平洋北部地区(阿拉斯加)、太平洋地区(夏威夷)。

图1 美国沿海八大海洋区域

2.2 模型设计

生产函数的构建:核密度估计是在概率论中用来估计未知的密度函数,属于非参数检验方法之一[22]。

对数据x1,x2,…,xn，核密度估计的表达形式为:

(1)

式中,n为样本数量;h为窗宽;核函数K是为一个加权函数,通常包括高斯(Gauss)核、三角核(Triangular)、四角核(Quartic)和Epanechnikov核等类型。

依据分组的密集程度,本文选择高斯核函数:

(2)

Silverman[23]指出,通常选择不同类别的核函数,对大样本的估计结果并不敏感;而选择合适的窗宽h,则对估计量的呈现影响较大。考虑到核密度估计的精度和核密度曲线的拟合度,本文采用Silverman大拇指原则,据此将窗宽设定为:h=0.9SN0.8(N为样本数量,S为标准差)。

泰尔指数分解:泰尔指数是用于衡量区域收入差距的常用指标,可通过不同空间尺度区域内部差异和区域间差异的分解,探究区域差异的空间单元。本文基于泰尔指数一阶分解[24],从三大海洋经济区和八大海洋区域角度对美国海洋经济区域差异进行分解,计算公式为:

(3)

式中,T表示海洋经济区域总差异;TWR表示区域内差异;TBR表示区域间差异;i表示沿海区域个数;j表示第i区域内沿海州的数量;Y表示全美海洋产业总值;Yi表示i区域海洋产业总值;Yij表示i区域沿海j州海洋产业总值;P表示美国沿海州人口总数;Pi表示i区域人口数;Pij表示i区域内沿海j州人口数。

2.3 数据来源

本文涉及美国沿海30个州(包括五大湖沿岸各州),数据主要取自于由美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发起、蒙特利尔大学蓝色经济中心(CBE)负责的国家海洋经济计划(NOEP)。海洋经济数据统计口径自2001年开始陆续由标准产业分类体系(SIC)向北美产业分类体系(NAICS)转换,国家海洋经济计划除提供2005—2016年的NAICS标准最新数据外,按照该标准对1990—2004年的SIC标准进行转化。

由于数据体量以2005年为界,在沿海县(沿海州下一级)尺度和区域差异方面存在一定差异[14]，因此本文在测算过程中需要考虑以下方面:①选取1994—2016年为研究时段,并划分为1994—2004年和2005—2016年两个时段进行研究。②采用2005年美元不变价对两个时段各个年份的海洋经济生产总值进行销胀处理,使两个时段数据呈现的趋势更具有贴合性。

3 结果及分析

3.1 美国海洋经发展时间分异分析

根据美国沿海30个州人均海洋经济生产总值和海岸线经济密度,应用核密度估计分时段描绘出1994—2004年(a时段)、2005—2016年(b时段)美国海洋经济发展的核密度分布图(图2)。其中,纵坐标表示核密度,横坐标表示人均海洋经济生产总值,横坐标单位为千美元/人。美国沿海30个州人均海洋生产总值在两个研究时段内总体呈现出“多波峰”和“窄峰形”的特征,符合发达经济体总量发展稳定、局部出现分化的特点。由图2可知,美国沿海各州的人均海洋产值Kernel分布曲线具有总体稳步提升、区域间差距保持在“中高水平”的“俱乐部”收敛特征[25]。

图2 美国沿海各州人均海洋产值经济分布密度

从图2可见,a时段“长尾起峰”特征比b时段更加显著,b时段虽然存在“长尾起峰”现象,但次波峰左右明显减少。这是因为在研究初期,美国海洋经济发展呈现拥有较高(低)水平人均海洋产值的地区与拥有较高(低)水平人均海洋产值在空间上倾向于集聚分布,即趋向“俱乐部”收敛趋势。随着人口迁移和技术进步的影响逐步显现,原来人均海洋产值发展水平较低的地区有了一定提高,使部分沿海州的区域差异有所减小,但海洋区域间的差异水平仍较显著。

3.2 美国海洋经济发展空间差异分解分析

为了进一步探究美国海洋经济的区域差异原因,本文基于人口、海洋产业总值,运用泰尔指数分解法对美国八大海洋区域进行差异分解。一阶分解结果见图3、图4。图3为全美海洋经济总体差异水平及区域间差异与区域内差异的变动情况,图4为八大海洋区区域间差异对总差异贡献度的变动情况。

图3 1994—2016年泰尔指数区域差异分解年际变化

图4 1994—2016年美国沿海八大海洋区区域间差异

从图3可见,区域总差异曲线呈现先波动上升、后波动下降的近似倒“U”型发展态势,表明美国海洋经济区域发展总体差异经历了先波动增大、后波动缩小的过程。这一发展态势符合库兹涅茨倒“U”曲线原理。美国人均海洋产值区域差异在样本考察初期,沿海各州海洋经济发展区域差异较小,甚至在1997—1999年亚洲金融危机期间呈现出下降的趋势。此后随着海洋经济的发展,沿海各州发挥资源、区位、劳动力和资本投入优势,发展地区优势主导产业,使区域差异逐年增大,至2008年美国次贷危机达到人均海洋产值区域差异的最大值。随着海洋经济发达地区的“扩散效应”,海洋经济实力强劲地区对周围地区起引领和带动作用,海洋经济实力较弱地区的低价原料和劳动动力优势开始显现出来,沿海各州海洋经济区域差异呈现波动下降趋势。此外,除1999—2001年以外,区域间差异远高于区域内差异,并且与区域经济总体差异保持大体一致的变化趋势。因此,有必要对区域间差异对区域总差异的贡献度做分解分析,辨明哪些海洋区域对区域差异贡献较大,又从正、负分析哪个方面作用于区域差异增大。需要说明的是，正向作用、负向作用是相对而言的：对区域差异增大而论，正向作用是指某地区海洋产值的增长速度比人口增长速度快，其泰尔指数区域差异分解自然对数值为正,对区域差异增大起积极作用;反之,则为负向作用，即对区域差异增大起消极作用,其泰尔指数区域差异分解自然对数值为负。

从图4可见,区域总差异由区域正向贡献和负向贡献两个方面构成。太平洋地区、沿太平洋北部地区和墨西哥湾地区对区域总差异始终呈正向贡献。其中,沿太平洋北部地区以阿拉斯加州丰富的海洋生物资源和海洋油气与矿产资源,带动了该地区海洋产业总值逐年增长,对区域总差异贡献为正向作用。2016年,该地区海洋油气与矿产开采业在地区海洋经济中占77.3%的比重,并在海洋产业总值中实现了最高的绝对增长。太平洋地区则以夏威夷州独特的海岛旅游资源和较高的国际旅游知名度,发展旅游与休闲娱乐业推动了区域海洋经济的增长,使海洋产业总值增长速度快于地区人口增长速度,对区域总差异同样贡献为正向作用。该地区在经历2007—2010年美国经济“大衰退”之后,贡献度有所降低,但仍然占据着一定的比重。随着美国国内海洋油气和矿产资源开发技术的不断提高,海洋页岩气资源得到了大规模的勘探和开采,墨西哥湾海洋经济发展速度突飞猛进。在2005年之后,墨西哥湾地区凭借德克萨斯州油气资源的开采,拉开了与其他海洋区域之间的差异,并且占据区域差异的主体地位。

从负向贡献地区来看,五大湖地区、沿大西洋中部地区和东南地区一直处于海洋经济增长速度慢于人口增长速度的阶段。区域间在人均海洋产值速度放缓的同时,地区内沿海各州人均海洋产值水平渐趋一致。其中,五大湖地区以伊利诺伊和密歇根两个沿湖州的旅游资源集聚优势,发展旅游与休闲娱乐业,带动了区域内各州相关产业发展,特别是沿湖游客航运业的发展,使区域内差异逐渐缩小。沿大西洋中部地区主要发展陆域金融经济,海洋经济中以旅游与休闲娱乐业和船舶制造业为主,前者部分收入被划为陆域经济统计范畴,后者收益则因美国商业用船订单逐年缩减而有所下降。因此,该地区海洋经济整体水平较低,对区域差异贡献为负向作用。东南地区以佛罗里达州“黄金海岸”亚热带旅游资源特色著称。2016年,旅游与休闲娱乐业在地区海洋产值中的比重为60.4%,同样实现了绝对增长。但该地区也是五大湖和东北地区人口迁移承接地区,因此人均海洋产值与沿大西洋中部地区差异水平较小。

3.3 美国海洋经济时空差异原因初探

根据美国海洋经济的时空分异发展现状,在海洋经济发展成熟阶段,其经济发展条件和外部环境对区域差异造成了不同程度的影响。海洋经济发展条件为区域差异创造了基本前提,而外部影响因素为区域差异提供了宏观环境。

资源禀赋和地理区位是导致海洋经济区域差异的客观条件：美国海洋经济发展受地区主导产业海洋产值的影响巨大,而自然资源禀赋和地理区位是影响区域发展何种海洋产业以及该海洋产业能否成为地区优势产业的客观因素。阿拉斯加州凭借着北太平洋地区寒暖流交汇处丰富的饵料资源发展海洋商业捕捞业和水产品加工业,在为本地居民提供大量就业机会的同时,形成了乌纳拉斯卡港这一美国最大的渔港。同时,阿拉斯加州还依托蕴藏丰富的海洋油气资源,积极开展近海油气采掘活动,海洋油气产业产值在2016年成为占据地区海洋产值69%的优势主导产业，境内因海洋油气开发兴起的安克雷奇市也因此成为美国海洋油气产业产值第二大主产区。

人口迁移和技术进步是导致海洋经济区域差异的动力因素:技术进步是地区海洋产业结构优化升级和海洋产值稳步提升的动力源泉,而人口数量的增加和质量的提高是技术研发的知识基础。早在1971年,美国西部地区加利福尼亚州已经成为世界人才的聚集地,该州硅谷科技中心积极的外来人才引进政策和激烈的竞争环境,吸引了全球知名高等院校的优秀人才纷纷加入。人才集聚与技术进步形成良性互动,促进了科研成果转化为现实生产力。2015年,西部地区以海洋旅游业和海洋运输业作为主导产业和优势产业,占据了全美海洋产业总值33.3%的比重,带动了整个地区的海洋经济增长。一方面，区域内人口密集地区为海洋经济发展水平较高的地区,因此人均海洋产值区域内的差异较小,对区域间的差异贡献也较小；另一方面,人口从五大湖地区迁出,使海洋经济发展缺乏生产和消费动力,人均海洋产值整体水平较低,但区域内差异开始倾向稳定的缩小态势。

经济周期性波动是导致海洋经济区域差异的本质因素:美国海洋经济受市场机制作用调节,其资源在自由市场中通过价值规律由私营企业进行分配。市场中的供求机制、价格机制、竞争机制和风险机制共同作用于资源配置,在优化经济结构和提高配置效率的同时,存在着经济周期性波动的市场风险。美国海洋区域差异在样本考察期内经历了两次经济危机,但两次危机对区域差异产生的影响各不相同。1997—1999年亚洲金融危机,区域间差异呈现拥有人均海洋产值高值和高值地区集聚、低值和低值地区集聚的“俱乐部”收敛状态；2007—2010年美国次贷危机中,经济“大衰退”对不同地区产生的影响不同,导致区域间差异在2008年达到最高水平,沿海各州人均海洋产值的空间相关性则在2010年降至最低水平。

自由贸易政策是导致海洋经济区域差异的外部环境:1994年,《北美自由贸易协定》正式生效,自由贸易政策营造的对外出口环境,使墨西哥湾在八大海洋区域的竞争优势逐渐凸显出来。墨西哥湾地区海洋油气产量增加与拉丁美洲自由贸易环境是不无关系的。石油和天然气能源产业对墨西哥湾地区海洋产业总值的增加至关重要。墨西哥湾地区石油和天然气分别约占美国国内石油和天然气总产量的17%和5%,而墨西哥湾石油产量的50%来自于深水钻探。这些深海钻井平台主要分布在临近墨西哥的德克萨斯州和路易斯安那州,且以得克萨斯州为主要分布地区。墨西哥湾地区凭借着海洋油气业市场的逐步扩大,石油和天然气产量不断增加,人均海洋产值在地区海洋经济区域差异中起到的作用不容忽视。

4 结论与讨论

4.1 结论

从时间演变来看,美国作为全球发达经济体,拥有巨大的海洋经济体量,海洋经济发展总体水平稳定。人均海洋生产总值维持在密度分布的较高水平上,海洋经济生产总值随年份增长并不明显,这与海洋经济成熟阶段规模效益递减或不变有关。此外,核密度的“长尾起峰”现象说明沿海各州经济发展水平类似的地区呈现较高水平的“俱乐部”收敛。即少数发展水平相近的海洋区域,其区域内部沿海州发展水平趋向一致。

从空间差异来看,美国区域差异保持在较高的水平,且海洋八大区域间的差异占据着区域总差异的主体地位。美国海洋经济较高水平的区域差异仍然推动着该国海洋经济的总量增长,表明合理范围内的区域差异能促进区域经济整体水平的提高,并非只有较低的区域差异才会对区域发展产生正向作用。同时,区域间差异分解分析表明,美国太平洋地区、沿太平洋北部地区和墨西哥湾地区是区域间差异拉大的主要地区,对区域总差异增大起正向作用;而五大湖地区、东南地区和沿大西洋中部地区是区域间差异缩小的主要地区,对区域总差异增大起负向作用。

4.2 讨论

时空差异原因探讨:根据美国海洋经济时空分异发展现状看,经定性分析得出:①资源禀赋和地理区位是导致海洋经济区域差异的客观条件;②人口迁移和技术进步是导致海洋经济区域差异的动力因素;③经济周期性波动是导致海洋经济区域差异的本质因素;④自由贸易政策是导致海洋经济区域差异的外部环境。

不足与展望:本文从时间和空间角度对宏观尺度美国海洋经济时空差异研究具有一定借鉴意义,但也存在一些不足,主要包括:①在空间差异方面,受美国海洋经济和海岸带经济统计标准划分的限制,海洋生产总值由传统的海洋六产业构成,并未将非市场价值和新兴海洋产业纳入其中,因此技术进步对海洋经济区域差异的影响表现尚不明显。②世界各国海洋经济统计国际化标准的建立,将有利于展开宏观尺度国家间海洋经济对比研究。中美两国作为世界两大领先经济体,从区域差异、产业构成等角度进行两国海洋经济的对比将为进一步探究指明方向。