第41回COE研究会2007年11月16日

田中勝也（広島大学大学院国際協力研究科）katsuyat@hiroshima-u.ac.jp

空間的異質性を考慮した環境クズネッツ曲線の再検討

1

環境クズネッツ曲線（EKC）

経済パフォーマンスと環境パフォーマンスとの間における逆U字型の関係性

20 1 2Y X X uβ β β= + + +

1 0β >2 0β <

1

22

ββ

−

2

先行研究（国際パネル分析）

Grossman and Krueger (1991)

Panayotou (1993)

Holtz-Eakin and Selden (1995)

Cole et al. (1997)

Stern and Common (2001)

Halkos (2003)

Maddison (2006)

Culas (2007)

...その他多数

3

先行研究（中国）

二宮（2005）

大気（SO2）

De Groot（2004）

大気（排出ガス）, 水（排水）, 固形廃棄物

Shen（2006）

大気（SO2, 煤）, 水（COD, ヒ素, カドミウム）

4

既存研究の（潜在的な）課題

Global relationship = Local relationship?

一般的な回帰分析で得られるのは、対象地域全体の平均的な関係性（global relationship）

省・地域レベルでの関係性（local relationship）は空間的に一定か？

独立変数・被独立変数の空間的均一性（spatial homogeneity）

Simpson’s paradox

5

中国の1人当たりGRPと環境質（2005年）

6

Simpson’s Paradox

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

X

Y

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

X

Y

母集団における関係性と、母集団を分割した集団での関係性が異なること（Simpson 1951）

7

本研究の目的

中国の省レベルにおける空間的異質性を考慮した環境クズネッツ曲線の実証分析

地理的加重回帰モデルを適用した、ローカル（省レベル）な視点での分析の試み

8

局所加重回帰分析の応用モデル

サンプルの空間情報を使用して重み付けをおこない、異なる地点毎にパラメータを推計

空間的異質性を考慮

GISとの連携・結果の視覚化

Fotheringham, et al. (2002) Geographically Weighted Regression: The Analysis of Spatially Varying Relationships. Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons.

地理的加重回帰モデル（GWR）

9

OLS

GWR

地理的加重回帰モデル（GWR）

1

01

y x um

k kk

β β−

=

= + +∑1

01

m

i i ki ki ik

y x uβ β−

=

= + +∑

( )( ) ( )1' 'ˆ X W X X W yi i iβ−

=

空間荷重行列（spatial weight matrix）

地点（i）ごとに異なるパラメータ（βki）を推計

10

空間加重行列（W）と行列要素の特定

( )

1

2

0 0

0 0

0 0

i

i

in

w

wW i

w

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

L

L

M O M

L

0 1ijw≤ ≤

1iw = 地点i のパラメータを推計する際に用いられる地点1に対する重み付け

( )W i = 地点i のパラメータを推計する際に用いられる空間荷重行列

11

行列要素の特定

Spatially adaptive kernel function

( )22

1 if

0 otherwise

ij i ijij

d b d bw

⎧⎡ ⎤− <⎪⎢ ⎥= ⎣ ⎦⎨⎪⎩

the Nth nearest neighbor distance from ib =the distance between data point j and regression point iijd =

12

GWRにおける推計プロセス

( )22

1 if

0 otherwise

ij ijij

d b d bw

⎧⎡ ⎤− <⎪⎢ ⎥= ⎣ ⎦⎨⎪⎩

( )( ) ( )1' 'ˆ X W X X W yi i iβ−

=

( )

1

2

0 0

0 0

0 0

i

i

in

w

wW i

w

⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥=⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

L

L

M O M

Lthe Nth nearest neighbor distance from i

13

分析対象

工業型汚染

SO2排出量

工業排水放出量

固形廃棄物生産量

中国29省・直轄市・自治区

チベットは除外

重慶（直轄市）は四川省に統合

分析期間：1994-2005年（12年間）

データ出所：中国統計年鑑・中国環境年鑑（各年版）

14

実証モデル

0 1 2 3 4

5 6 7 8

GRPP GRPPSQ POPDENSE CLAIM

D_COAST D_2003 D_2004 D_2005it it it it it

it it it it it

y

u

β β β β ββ β β β

= + + + ++ + + + +

変数 説明 単位 平均値 標準偏差 最小値 最大値SO2P 1人当たり工業部門SO2 排出 kg 13.89 8.42 2.27 54.32WWP 1人当たり工業排水放出量 ton 17.09 10.79 3.99 87.11

SWP1人当たり工業部門固形廃棄物生産量

ton 0.75 0.51 0.09 3.34

GRPP 1人当たりGRP 1,000 yuan 14.83 13.25 1.85 91.85GRPPSQ (1人当たりGRP)

2 1,000 yuan 395.05 948.26 3.43 8436.55POPDENS 人口密度 person/km2 3644.61 4432.37 64.82 27353.85CLAIM_A 環境苦情件数（大気） count 3451.18 5336.68 12.00 39347.00CLAIM_W 環境苦情件数（水質） count 1122.20 1756.49 6.00 10310.00CLAIM_S 環境苦情件数（廃棄物） count 187.18 256.03 0.00 1495.00D_Coast ダミー（沿岸部） 0.41 0.49 0.00 1.00D_2003 ダミー（2003年） 0.08 0.27 0.00 1.00D_2004 ダミー（2004年） 0.08 0.27 0.00 1.00D_2005 ダミー（2005年） 0.08 0.27 0.00 1.00

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推計結果：モンテカルロ空間的定常性テスト

変数 SO2 工業廃水 固形廃棄物切片 *** *** ***1人当たりGRP *** *** ***

(1人当たりGRP)2

*** *** ***人口密度 *** *** ***環境苦情件数（大気） *** n/a n/a環境苦情件数（水質） n/a *** n/a環境苦情件数（廃棄物） n/a n/aダミー（沿岸部） *** *** ***ダミー（2003年） **ダミー（2004年）ダミー（2005年）

16

推計結果：SO2

変数 標準誤差 最小値下位四分

位点中央値

上位四分位点

最大値

切片 100.711 *** 10.149 8.796 55.495 130.152 202.350 254.3021人当たりGRP 29.022 ** 12.344 -148.635 -39.776 0.163 18.870 108.741

(1人当たりGRP)2

-4.155 *** 1.414 -19.557 -5.453 -3.191 4.817 102.289人口密度 436.137 *** 148.131 -4022.485 -864.459 795.444 1109.829 12580.677環境苦情件数 -0.002 ** 0.001 -0.022 -0.008 -0.003 0.002 0.013ダミー（沿岸部） -16.911 11.364 -124.439 -12.994 0.000 65.079 181.731ダミー（2003年） 23.811 16.873 -19.819 13.769 30.188 40.092 131.147ダミー（2004年） 31.103 * 18.161 -86.802 19.161 38.693 63.577 136.138ダミー（2005年） 58.616 ** 18.981 -128.280 40.914 65.239 101.706 203.704

n 348 348

Adjusted R 20.080 0.796

AIC 4053.991 3614.404

OLS GWR

係数

17

推計結果：SO2

18

推計結果：工業廃水

変数 標準誤差 最小値下位四分

位点中央値

上位四分位点

最大値

切片 6.561 *** 10.149 1.404 4.972 7.150 8.456 16.0361人当たりGRP 3.550 *** 12.344 -5.491 0.630 2.555 3.521 4.668

(1人当たりGRP)2

-0.780 *** 1.414 -1.134 -0.801 -0.575 -0.467 0.715人口密度 180.934 *** 148.131 56.936 129.331 173.452 214.455 281.421環境苦情件数 0.001 *** 0.001 -0.001 0.000 0.001 0.001 0.002ダミー（沿岸部） 2.801 *** 11.364 -7.589 3.230 4.414 5.224 8.756ダミー（2003年） -2.541 16.873 -3.248 -2.648 -2.249 -1.321 1.727ダミー（2004年） -1.658 18.161 -3.465 -1.878 -1.076 -0.402 3.253ダミー（2005年） 1.284 *** 18.981 -1.133 1.290 2.454 3.219 7.037

n 348 348

Adjusted R 20.60 0.80

AIC 2338.426 2290.1604

OLS GWR

係数

19

推計結果：工業廃水

20

推計結果：工業固形廃棄物

変数 標準誤差 最小値下位四分

位点中央値

上位四分位点

最大値

切片 0.584 *** 0.061 0.262 0.513 0.737 1.137 2.0391人当たりGRP 0.201 *** 0.071 -0.764 0.038 0.302 0.497 1.237

(1人当たりGRP)2 -0.020 ** 0.008 -0.854 -0.040 -0.028 -0.006 1.128人口密度 -0.340 0.885 -48.146 -21.635 -8.997 2.559 21.280環境苦情件数 0.000 ** 0.000 -0.001 0.000 0.000 0.000 0.000ダミー（沿岸部） -0.143 ** 0.068 -0.823 -0.257 -0.104 0.000 1.556ダミー（2003年） 0.155 ** 0.103 -0.292 0.031 0.097 0.136 0.293ダミー（2004年） 0.247 *** 0.109 -0.887 0.100 0.178 0.423 0.547ダミー（2005年） 0.374 *** 0.115 -1.656 0.108 0.280 0.552 1.057

n 348 348

Adjusted R 20.100 0.867

AIC 492.193 -87.328

OLS GWR

係数

21

推計結果：工業固形廃棄物

22

結論

空間的に不均一な対象地域を分析する上で、GWRモデルに一定の妥当性

中国全体として、環境クズネッツ曲線は成立（工業型汚染について）

省レベルでは、環境クズネッツ曲線の成立は環境質・空間によって大きく異なる

中・長期的な持続的な発展に向けて、省・地域レベルでのきめの細かい政策・対策が必要

23

参照文献

二宮佳子（2005）「環境クズネッツ曲線を用いた中国の経済発展とSO2排出動向に関する実証分析」国際協力研究, 21(1): 19-29.

Cole, et al. (1997) “The Environmental Kuznets Curve: An Empirical Analysis.” Environmental and Development Economics, 2(4): 401-416.

Culas R.J. (2007) “Deforestation and the Environmental Kuznets Curve: An Institutional Perspective.”

De Groot, et al. (2004). “Dynamics of China's Regional Development and Pollution: An Investigation into the Environmental Kuznets Curve.” Environment and Development Economics, 9(4): 507-537.

Fotheringham, et al. (2002) Geographically Weighted Regression: The Analysis of Spatially Varying Relationships. Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons.

Grossman, G.M., Krueger, A.B. (1991) “Environmental Impacts of the North American Free Trade Agreement.” NBER Working Paper 3914.

Halkos, G.E. (2003) “Environmental Kuznets Curve for Sulfur: Evidence Using GMM Estimation and Random Coefficient Panel Data Models.” Environment and Development Economics, 8: 581–601.

Holtz-Eakin, D., T.M. Selden. (1995) “Stoking the Fires? CO2 Emissions and Economic Growth.” Journal of Public Economics, 57: 85-101.

Maddison, D. (2006) “Environmental Kuznets Curve: A Spatial Econometric Approach.” Journal of Environmental Economics and Management, 51: 218-230.

Panayotou, T. (1993) “Empirical Tests and Policy Analysis of Environmental Degradation at Different Stages of Economic Development.” ILO, Technology and Employment Programme, Geneva.

Shen, J. (2006). “A simultaneous estimation of Environmental Kuznets Curve: Evidence from China.”China Economic Review, 17: 383–394.

Stern, D.I., Common, M.S. (2001) “Is there an environmental Kuznets curve for sulfur?” Journal of Environmental Economics and Management, 41(2): 162-178.