气候变化与经济增长关系的实证研究：以山东省为例

张辰宇 山东工商学院

引言：气候变化已经成为当今世界的热点话题，气候经济学作为新发展起来的学科，其研究的问题也逐渐开始成为学术界关注的焦点，除了被普遍接受的是气候变化会对人类生存环境造成影响的观点之外，气候变化对人类生产活动所需要的各个经济发展领域都有非常密切的联系。2018年10月8日瑞典皇家科学院授予保罗·罗默（Paul M.Romer）和威廉·诺德豪斯（William D.Nordhaus）诺贝尔经济学奖，以表彰其将气候变化纳入长期宏观经济分析的贡献。他们的发现中揭示经济社会与自然之间的相互作用，讨论了气候变化对经济增长之间的相互影响。尽管这些他们的研究中没有给出两者之间确切结论性的答案，但通过他们的研究为探究气候变化与经济增长的关系提供了新的视角和研究思路。本文根据理论分析结果，从气候变化与经济增长之间存在怎样的关系出发，对山东省气候的多方面指标对经济增长的影响之间进行多元回归分析，为气候变化与经济增长之间的关系提供数据支撑，从而为推进山东省气候环境与经济协调发展提供政策建议。

一、山东省气候变化和经济增长现状分析

通过查阅《中国统计年鉴》、《山东省统计年鉴》和《山东省气候公报》等资料获取相关数据，进行整理和计算得出相关数据。结合现有资料及数据分析，对山东省的经济增长和气候状况进行描述性统计分析。因为相关数据统计有限，本文选取2000-2019年数据进行分析。

（一）山东省经济增长状况分析

选取山东省生产总值和人均生产总值作为分析山东省经济增长状况的指标，如表1所示。

表1.2000―2019年山东省经济增长状况

通过表1可以看出，从2000年至2019年山东省的地区生产总值逐年增加，从8278.1亿元增加到71067.5亿元。相比来看，地区生产总值增速快于人均地区生产总值增速，但人均地区生产总值也在逐年增加，从9260.6元增加到70652.6元。

从地区生产总值增幅来看，山东省在2004-2008年生产总值增幅很大，这段期间山东省工业化程度大幅度提高、对外贸易的迅猛发展以及旅游业的蓬勃发展都很大程度带动了山东省的经济发展。但是2014年至2019年地区生产总值的增幅呈现下降趋势，这期间山东省对重工业产业的调整，从追求粗放式经济增长到追求经济发展质量的初级阶段，使得一些在钢铁、化工等传统行业受到重要影响，经济进入新常态时期的主要标志就是经济增长速度下滑。

（二）山东省产业结构分析

根据2000-2019年山东省各产业生产总值及所占比重得到图1如下

图1.山东省2000-2019年产业结构

随着经济的增长，山东省的产业结构上发生了一些变化，其中第二和第三产业的变化最大，均有大幅增加的趋势，尤其是第三产业在过去的五年中已经超过了第二产业。从图中可以看出，在2000-2019年期间第一产业的生产总值一直处于较低水平，其中2015年生产总值为4902.8亿元是这20年期间的最高值；第二产业和第三产业的产值逐年增加，第二产业在2013年之后增速放缓，第三产业的增速逐年增高，近几年的增长趋势更为明显。

可以明显地看出三个产业的占比发生了明显的变化，第一产业的占比大致呈逐年下降趋势；第二产业在2000年至2015年期间占比最大，其中占比最高的是2006年，占比达到57.7%，之后从2014年开始占比低于50%，但保持在40%以上，这与上述分析山东省生产总值从2014年增速放缓现象相吻合；第三产业从2009年开始占比逐年增加，从2016年开始第三产业占比超过第二产业，比重成为三产业中最大的，该现象产生是由于从2014年开始山东省逐步关停重工产业，提出新旧动能转化规划并且鼓励以旅游业为主的第三产业发展等政策的实施。

（三）山东省气候现状分析

本文通过选取2000年至2019年山东省气候相关的基本数据指标进行分析，分别从平均年降水量、年平均气温、年均日照时数来反映山东省的气候变化状况，具体特征如图2。

图2.山东省2000-2019年气候指标变化趋势

由图2可知，山东省气候变化指标中年均降水量、年平均气温以及年平均日照时数都有很大的波动。在降水方面，2002年是这20年期间降水量最少的一年，为417.4毫米，之后的2003年降水量达到峰值为887.5毫米，但2003年至2014年降水量呈现逐年递减趋势，之后从2014年至2018年又波动上升；气温方面，最高平均气温为2017年的14.8摄氏度，最低平均气温为2003年的13.3摄氏度，差距不大。根据趋势图可以很明显地看出从2013-2017年年平均气温呈现大幅上涨趋势，之后2017-2018年气温才有下降趋势；日照时数上，在2000年至2015年期间是这20年日照时数相对最长的时间段，都达到了2350小时以上，在之后的2005-2007年呈现急剧下降趋势，并在2007年达到最低水平2078.3小时，但之后从2007年至2019年日照时数又有波动上升趋势。

二、山东省气候变化与经济增长的实证检验

通过对山东省气候变化和经济增长现状的分析表明，经济水平的提高、技术革新和进步降低了山东省的环境污染水平，使得气候环境得到了改善，而良好的气候环境会更加有利于经济的增长。因此，本文通过典型相关分析气候和经济系统之间的关系。

（一）数据指标建立

本文的研究数据来源于《山东省统计年鉴》、《山东省环境状况公报》、《中国统计年鉴》，对山东省气候因素与经济发展之间进行典型相关分析。

降水量是指直接从天空降落而没有任何损失的水量，包括液体和融化后的固态降水，它是衡量一个地区降水多少的标准；年平均气温是气候变化的主要指标；日照时数是太阳在一个地方实际照射时间长短的衡量标准。经济增长主要是社会产业活动的结果，其结构分为第一产业、第二产业（工业、建筑业）和第三产业。根据理论研究资料，经济学者指出降水量、年平均气温和日照时数是反应气候变化的关键指标，而经济增长是则由产业来驱动的。

本文选取的反映山东省气候变化的指标为：X1降水量、X2年平均气温、X3日照时数；反映山东省经济发展状况的指标为：Y1第一产业生产总值、Y2工业增加值、Y3建筑业增加值和Y4第三产业生产总值。具体指标选取如表2所示。

表2 指标选取情况

根据选取的反映气候变化和经济状况的各项指标，数据汇总于表3。

1.典型相关变量原理

采用典型相关分析法分析时，所分析的每一对典型相关变量所涵盖的信息是互不相交的，并且满足：

（1）U1,U2,...,Um互不相关，V1,V2,...,Vm也互不相关，Cor表示其相关系数。如公式（3-1）、公式（3-2）所示

（2）同一对典型相关变量使U与V之间的相关系数为CanR，是除去前面i-1个CanR之外的最大者,不同对的典型相关变量之间没有关联性，如公式（3-3）所示。

（3）U与V的均值为0，方差为1（=1,2,...,m）

（4）1≥CanR≥CanR≥…≥CanR≥0

2.模型建立及分析

通过典型相关的分析原理运用软件对山东省2000-2019年气候变化与经济发展指标数据进行相关分析，结果如下表4所示。

表3 山东省2000-2019年气候与经济发展指标数据

（二）典型相关分析

典型相关分析是一种经典的多变量统计方法，用于分析两组随机变量之间的相关性，通过线性函数空间的线性变换来达到数据降维的目的。其基本思路为:首先根据最大相关原则,从变量空间中找出每组变量的一个线性组合,使两组变量的线性组织之间的相关性最大；然后从剩余的线性组合中找出两组变量线性组合之间相关性最大但与第一对线性组合之间相关性最小的线性组合。继而研究的对象变少了，可以更简单的分析线性组合的相关性，从而研究出原始变量之间的相关性。

表4.典型相关分析结果

分析上述典型相关分析所得的结果：

（1）$cor得出了典型相关的系数，是从大到小展示了每个典型变量的相关性。$xcoef和$ycoef分别对应于原始数据X和Y的典型相关变量的典型载荷系数。$xcenter和$ycenter是数据变量X与Y的样本均值。为了消除数量级的影响将数据标准化处理调用了scale函数，所以该均值是标准化数据的均值。

（2）根据典型相关分析得到的典型载荷系数（$xcoef、$ycoef）可以得出各组典型变量之间的表达式。根据$cor可知第一组的相关系数r=0.81792，第二组的相关系数r=0.76898。两组数据均可以表明U和V之间的高度相关性，即山东省的气候变化与经济增长之间存在着非常密切的相互影响关系。

（3）标准化的典型变量的线性组合为：

公式（3-4）、公式（3-5）中，典型相关变量（U,V）中，U是反应气候各个指标的线性组合，V是经济发展各指标的线性组合。根据第一组典型相关方程可知，气候变化各指标中X（年平均气温）相对于另外两个变量X（降水量），X（日照时数）的载荷系数绝对值更大一些，即平均气温是影响山东省经济增长的相对主要指标，占主导地位，其次是日照时数，而降水量的影响尚不明显。经济增长的第一典型变量V与V高度相关，说明经济增长中，第三产业生产总值占主要地位。其次是Y（建筑业增加值）。根据第二组典型相关方程可知X（年平均气温）、X（日照时数）是气候变化指标中影响经济增长的主要因素，而工业增加值（Y）载荷系数绝对值为1.51378，说明工业是反映经济增长的一个重要指标。但由于第一组典型变量占据了更大的信息份额，所以总体上年平均气温和日照时数会影响着山东省的经济增长，在经济发展指标中，影响经济增长的主要指标是第三产业生产总值及建筑业增加值。

（三）气候与经济发展指标之间的相关性分析

将气候与经济发展各指标导入数据分析软件，得到分析的结果如表5所示。

从表5指标之间相关性分析的结果可知X2与Y3、Y4之间在0.05的置信水平下呈显著相关，又因相关系数都为正，即平均气温与建筑业增加值和第三产业生产总值之间存在显著相关的正向相关，与典型相关分析的结论相一致；X3与Y1、Y2之间在0.05的置信水平下显著相关，但因相关系数为负，说明日照时数对于山东省农业与工业发展之间存在负向相关。

（四）山东省气候变化与经济增长关系的经济分析

通过对山东省2000年至2019年气候变化与经济发展指标进行典型相关分析，及指标之间的相关性分析，得到的结果可以从以下几个方面对山东省气候变化与经济增长之间的关系进行阐述：

1.山东省气候变化与经济增长之间存在非常紧密的关系。两组典型变量的相关系数值均高于0.7，说明经济发展状况的四项指标与气候的三项指标中存在紧密的正向相关关系，即气候变化会很大程度地影响着经济的增长。根据诺德豪斯教授的研究可知气候变化对经济增长的作用是根据不同地区的损害程度而有所不同，在气候变化与经济增长的矛盾冲突之下，气候变化要与经济增长协同发展才能将整体的负面影响降到最低程度。根据目前山东省的数据可知，山东省经济有持续增长的趋势，但增速在逐年下降，因此更要形成可持续的增长机制来遏制环境生态恶化，从而减少气候变化对经济增长的消极影响。

2.第三产业生产总值是决定山东省经济增长的首要指标。第三产业是指除第一、第二产业以外的其他行业也即不生产物质产品的行业，基本是一种服务性产业。因此第三产业生产总值反映了一个地区的生产水平、专业化水平。根据山东省产业结构图1可知，近几年山东省产业结构不断，从2016年开始，第三产 业生产总值超过第二产业，但进入新常态的山东省整体经济的增长速度一直波动在较低水平。从相关性分析的结果可知，第三产业与年平均气温的相关系数最大，而平均气温又是衡量气候变化的主要指标，说明第三产业与气候变化之间存在密切的联系。第三产业的发展能够很好的缓解经济带来的环境影响，根据2020年《山东省国民经济和社会发展统计公报》显示，山东省第三产业中相对增速最快的是邮电业务、互联网和相关服务业，以及旅游业等。但是在这些产业飞速发展的同时，也出现了大量资源浪费以及过度人类活动造成的大量温室气体排放的现象。因此在发展服务业的同时也要注意对环境的保护，提倡低碳出行、绿色消费的可持续发展观从而能够让第三产业更好地带动山东地区的经济发展以缓解和应对气候变化。

表5.指标相关性分析结果

3.建筑业是第二产业的重要组成部分，在推动山东省经济增长中发挥着至关重要的作用，但同时也带来了对环境气候的影响，通过上述相关性分析可以看出平均气温与建筑业之间呈现出正相关性，即建筑业生产总值的增长带动山东省经济增加的同时也导致了气温的变化。相关研究估计，1/3的温室气体排放与建筑有关，这是因为建筑业会消耗大量的自然资源，并且排放大量的固体废弃物和其他污染物皆会对资源环境造成极大的危害。根据《山东省统计年鉴》数据显示：山东省城镇化率从2000年的26.78%增长到2019年的50.37%，建筑业增加值从2000年的500.1亿元上升到2019年的5441.9亿元，增长了近乎10倍。可以预见在未来山东省建筑业发展将会在很长时间都保持较高水平，这也将导致会持续消耗大量资源、以及大量排放污染物等问题，这些都将对环境气候造成巨大的威胁。

四、政策建议

根据研究结果，山东省的气候变化和经济增长之间存在着紧密的关系。各个产业的发展，特别是建筑业和第三产业的发展会致使气候变化问题的加剧，但是整体上随着山东省的经济增长，气候环境也有好的趋势变化。综合考虑之下，经济增长带来了技术进步，而技术水平的提高也会对污染问题有所改善，从而对气候环境起到了改善的作用。近几年来绿色发展越来越受到人们的重视，经济和环境的协调和可持续发展不断成为人们关心的议题。因此本文根据研究结果并结合山东省目前的气候及经济发展情况，提出一些政策建议：

1.重视并加强对气候环境的保护。可持续的经济增长可以对气候环境产生积极的影响，而良好的气候环境也在促进经济发展。因此在促进山东省经济增长的同时也要重视气候环境的变化。在相关部门中，可以将部分气候因素纳入评估指标中，以引起部门的注意，从而监督各部门对环境保护的实施情况

2.转变经济增长方式。山东省的建筑业、工业占比较大，随着城镇化水平的提高，建筑业、工业化水平在不断发展，但是这些产业内部结构中多为重污染、高耗能的企业。虽然随着经济发展，产业的优化升级对气候环境产生了积极影响，但仍然存在一定的气候环境压力，使其没有产生足够的积极作用。因此可以转换经济增长方式，向节约型、环保型调整，对排放有害、有毒污染物的企业采取严格的手段办法对其强行制止，推进产业的清洁生产。

3.发展环保产业。气候环境的改善不仅仅需要降低污染排放，因为经济增长离不开建筑业、工业等产业的支持，而这些产业难免会产生大量污染，所以可以从绿色环保产业入手，重视发展创新型环保技术产业。建立环保示范区或清洁产业示范区以起到模范带头作用，树立典范，带动周边地区污染产业进行高效清洁化处理。