一、引言

　　聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(IPCC)最新發(fā)布的第五次氣候變化評估報告認為，人類活動“極其可能”是20 世紀中期以來觀測到的全球氣候變暖的主要原因。城市是人口、建筑、交通、工業(yè)、物流的集中地，其面積只占地球表面面積的2%，人口占總人口的50%，但溫室氣體排放卻占總量的70%。因此，城市化和碳排放關系引起了廣泛關注。相關文獻對城市化和碳排放關系的研究主要有兩條線索：一是圍繞城市化率和環(huán)境的關系，考察人口城鄉(xiāng)分布對人均碳排放的影響，二是圍繞城市規(guī)模和環(huán)境的關系，探尋對環(huán)境最有利的城市規(guī)模。

　　從城市化率的角度， 多數(shù)文獻認為城市化率與碳排放有較強的相關關系。針對中國的研究發(fā)現(xiàn)，城市化水平在碳排放影響因素中處于主導地位。薛冰等利用112 個國家和地區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)， 隨著城市化率上升，人均碳排放量逐步增加。城市化對溫室氣體排放的影響是人口城鄉(xiāng)結構變化所引發(fā)的生產(chǎn)與消費行為變化對碳排放的影響，從這個角度看，城市化帶來了高能耗和相應的高碳排放。但是，城市化也可能有利于減少溫室氣體排放。其可能的途徑是：城市化使產(chǎn)業(yè)組織結構、技術結構、產(chǎn)品結構得到更合理調整，資源得到更合理的利用;城市高度集中的人口和經(jīng)濟活動形成能源消費的規(guī)模效應，降低人均能源需求; 城市化有利于環(huán)保科技創(chuàng)新，為減少溫室氣體排放提供了可能。王子敏和范從來利用中國的省級面板數(shù)據(jù)， 發(fā)現(xiàn)城市化和能耗之間符合倒N 形曲線， 城市化所導致的能耗由降到升的拐點出現(xiàn)在城市化率為27.3%，能耗由升到降的拐點在城市化率為76.2%。王欽池和王芳也注意到了城市化率和碳排放之間的非線性關系。

　　對于城市規(guī)模和碳排放關系的研究是在最優(yōu)城市規(guī)模理論上發(fā)展起來的。傳統(tǒng)的最優(yōu)城市規(guī)模理論主要是基于城市成本—收益的理論和經(jīng)驗研究。20 世紀90 年代以來， 最佳城市規(guī)模理論的研究重點從成本收益的經(jīng)濟角度轉移到城市規(guī)模和環(huán)境質量的關系。Capelb 和Canagni 從人均能源使用和污染物排放的角度探討了最優(yōu)城市化規(guī)模問題，認為城市負荷效應與城市規(guī)模呈正U 型曲線關系。王桂新和武俊奎基于中國地級市數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)城市規(guī)模的擴張使得碳排放強度上升。許抄軍認為中國的城市規(guī)模和資源消耗之間的經(jīng)驗模型為正N 型曲線，最優(yōu)城市規(guī)模為1060 萬人。隨著全球環(huán)境的惡化，過大規(guī)模的城市對環(huán)境的不利影響受到了越來越多的重視。大城市乃至特大城市不斷涌現(xiàn)，給生態(tài)環(huán)境造成了沉重的負擔。

　　可見，已有文獻對于城市化和碳排放(環(huán)境質量) 關系的研究是從城市化率或者城市規(guī)模的角度分別展開的。基于城市化率的研究為從宏觀角度認識城市化對環(huán)境的影響提供了有益啟示，基于城市規(guī)模的研究則為認識城市影響環(huán)境的微觀機制提供了依據(jù)。然而，城市化是一個城市規(guī)模不斷擴大和城市化率不斷提高的相互作用過程，僅僅從城市化率或者城市規(guī)模一個角度難以完整揭示城市化過程對碳排放的影響。本文的目的是把城市化對碳排放的影響分解為城市化率和城市規(guī)模兩個因素，從而更全面地認識城市化和環(huán)境的關系，并在此基礎上從城市規(guī)模和城市化率相互協(xié)調的角度提出推進城市化的政策建議。

　　二、模型和數(shù)據(jù)

　　1.模型設計

　　城市規(guī)模和城市化率是衡量城市化進程的兩個基本指標。大量研究證實，城市規(guī)模與能源消費和碳排放有密切關系，在既定的城市化水平下，城市資源過于分散或者過于集中都會導致效率損失。而城市化率是對城市化總體水平的衡量，可以反映不同規(guī)模城市對碳排放的綜合影響。因此，有必要從城市規(guī)模和城市化率兩個維度考察城市化和碳排放的關系。假設某個地區(qū)的總人口為p，有a 和b 兩個代表性城市，規(guī)模分別為sa和sb，城市化率為u。容易理解，城市a 和b 對該地區(qū)人均碳排放量的“貢獻”是城市規(guī)模及其占全國人口總量比例的函數(shù)。

　　模型的因變量是人均CO2排放量，用以衡量城市化對環(huán)境的影響。自變量包括城市規(guī)模和城市化率。其中，城市化率是城市人口占總人口的百分比。根據(jù)數(shù)據(jù)的可得性，采用不同規(guī)模等級的城市人口占城市總人口的百分比作為衡量城市規(guī)模的指標。本文把城市分為5 個規(guī)模等級，分別為1000 萬人以上、500 萬-1000 萬人、100 萬-500 萬人、50 萬-100萬人、50 萬人以下。除了上述自變量外，已有研究認為經(jīng)濟發(fā)展水平、能源利用技術、人口密度等對碳排放有重要影響，本文把上述變量作為控制變量。經(jīng)濟發(fā)展水平的衡量指標是人均國民收入。考慮到城市化、城市規(guī)模和人均國民收入的相關性，當僅把人均國民收入的一次項納入模型時，可能把人均GDP和碳排放之間的曲線關系“轉嫁”給城市化因素，從而無法體現(xiàn)城市和碳排放之間的關系。作為對比，在模型中分別對人均GDP 的一次項和二次項進行回歸。技術因素用單位GDP 的CO2排放量表示。所有原始數(shù)據(jù)均以自然對數(shù)的形式納入模型。

　　2.數(shù)據(jù)來源和描述

　　本文的數(shù)據(jù)來自聯(lián)合國和世界銀行數(shù)據(jù)庫。樣本期為1960—2009 年。其中，城市化相關數(shù)據(jù)來自聯(lián)合國數(shù)據(jù)庫，其他數(shù)據(jù)來自世界銀行數(shù)據(jù)庫。人均GDP 和人均國民收入以2000 年不變價格美元表示。剔除有缺失值的樣本后，最終包括161 個國家的6361 個觀測值。其中，高收入國家44 個，中等收入國家85 個，低收入國家32 個。

　　3.模型形式確定

　　本文使用的是面板數(shù)據(jù)，同時具有截面維度和時序維度的特征，包含了個體、時間和指標三個方向的信息。因此需要對模型設定形式進行假設檢驗，以確定其屬于不變截距模型、變截距模型還是變系數(shù)模型。本文考察的是161 個國家的數(shù)據(jù)，各國的碳排放水平和城市化水平、城市規(guī)模都有差異，理論上選擇回歸模型時應體現(xiàn)個體差異。樣本期較長(50 年)，時期變更所產(chǎn)生的影響應予考慮。因此，構建同時含有個體和時期效應的雙向效應模型是理想的選擇。經(jīng)F 檢驗，證實選擇雙向固定效應變截距模型是合適的。