科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展及动态演化研究.pdf

第 卷第 期 年 月南京师大学报(自然科学版)()收稿日期:.基金项目:湖南省自然科学基金项目().通讯作者:王凯博士后教授博士生导师研究方向:低碳经济、区域旅游发展规划.:.:./.科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展及动态演化研究何 静王 凯李志远邹 楠(.华东师范大学工商管理学院上海)(.湖南师范大学旅游学院湖南 长沙)摘要 科技创新与旅游业碳排放效率的协同共进是驱动旅游业高质量发展的重要路径.以中国 个省份为研究对象从系统思维出发构建耦合协调模型研究 年科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展的时空演化特征并借助空间自相关、空间马尔科夫链等方法对其动态演进趋势进行深层探析.结果表明:()科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调度从“基本失调”转向“基本协调”呈东部中部东北部西部的空间格局其核密度曲线右拖尾延展收敛现象明显并呈双峰演化格局离散发展和低水平状态逐渐改善区域间绝对差异缩小.()科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调度具有显著的正向空间自相关特征局部空间关联类型以高高集聚型、低低集聚型为主.()耦合协调度的类型状态呈稳态分布且存在“俱乐部趋同”现象不易实现跨越式提升类型转移过程受地理背景影响严重失调类型省份面临低水平固化风险而高级协调类型省份带动效应不足基本失调、基本协调类型省份易受严重失调、基本失调类型省份的近邻效应影响而出现发展回落现象.关键词 科技创新旅游业碳排放效率时空耦合空间马尔科夫链中图分类号.文献标志码 文章编号()(.)(.):.:()“”“”.().()“”.何 静等:科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展及动态演化研究 .:碳达峰和碳中和是中国基于可持续发展的内在要求而做出的重大战略决策需要作为国民经济战略性支柱产业的旅游业予以积极响应.据统计旅游业对全球温室气体排放的贡献率约为 其碳排放在 年前将以.的年均速度增长.因此以生态文明建设为契机提高旅游业碳排放效率推进旅游业低碳发展刻不容缓.在第四次科技革命的浪潮下科技创新以技术溢出和经济增长改善旅游业碳排放效率旅游业碳排放效率改善则以投资反哺和压力传导反向促进科技创新稳定健康发展.“十四五”文化和旅游发展规划亦在国家层面对加强旅游业的科技创新支撑和二者的跨界融合提出了更高要求为旅游业高质量发展指明了方向.基于政策导向和现实需要厘清科技创新与旅游业碳排放效率之间的时空耦合关系及共同演进机制推进行业间高水平协同发展对于强化旅游科技创新供给和优化旅游业碳减排行动方案具有深刻的实践价值和理论意义.碳减排驱动因素的准确识别始终是学术界广泛讨论的热点话题现阶段基本达成的共识性结论是:科技创新、效率优化、能源结构调整均为影响碳减排目标实现的主要因素而科技创新占据其中的关键地位.具体的科技创新研究已涉及宏观产业及工业、制造业、建筑业等细分领域成果丰硕.尽管相关研究对科技创新与产业碳减排之间的关系观点不一但大多数学者对科技创新的碳减排作用予以肯定认为能够通过清洁能源替代、能源效率改善、(碳捕集、利用与封存)等技术途径有效抑制碳排放.亦有少数学者对科技减排持消极态度认为科技创新在驱动经济发展的同时亦扩大了能源消费和要素投入是能源消耗和碳排放增加的助推器.此外还有一些学者指出由于能源回弹效应和时空异质性的存在二者关系具有不稳定性.具体到旅游产业相关研究已逐步认识到科技创新在推动旅游业低碳发展上的重要影响.如:王坤等借助 模型分析了技术效应、技术创新对旅游业碳排放效率提升的显著推动作用基于分解模型发现技术进步对旅游业碳排放具有补偿效应但目前与实现以技术改进来提高旅游业碳排放效率的目标尚有一段距离 等在构建 指数的基础上得出技术进步驱动了湖北省整体旅游业碳排放效率提升的结论并建议处于生产技术前沿的城市通过技术提高低碳旅游经济的发展效率王凯等引入空间杜宾模型以识别影响旅游业碳排放效率空间溢出效应的因素发现技术进步对旅游业碳排放效率存在显著正向直接效应 等利用面板分位数回归模型论证了交通运输部门的环保技术创新对国际旅游业碳排放的抑制作用另外还有部分学者运用 指数分别对全国和区域层面的旅游业碳排放效率进行分解实证了技术进步对提升旅游业碳排放效率的贡献明显高于技术效率的贡献.综上有关科技创新与碳排放关系的研究日臻完善但针对旅游业的相关探讨缺乏仅少数研究关注到技术进步或创新对旅游业碳排放效率改善的贡献且主要分析前者对后者的单向影响.本文在厘清科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调作用机理基础上以中国 个省份为研究对象测度 年科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度并借助核密度和空间自相关方法刻画两系统耦合协调发展的时空格局最后构建传统和空间马尔科夫链实证其空间溢出效应.本文旨在通过分析和预测科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展的动态演化趋势为旅游业制定高质量的碳达峰、碳中和方案提供一定学术参考.科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调作用机理科技创新驱动的旅游业高质量发展与旅游业碳排放效率改善所要求的科技可持续发展之间具有双向契合关系二者彼此影响以实现其耦合发展与协调互动(见图).科技创新与旅游业碳排放效率的耦合发展关系面对日益趋紧的资源环境约束旅游业亟需从要素驱动的高碳增长模式转向创新驱动下的低碳循环发展模式.一方面科技创新作为发展的第一动源和核心力量依靠人才、资金、信息等创新要素投入进行南京师大学报(自然科学版)第 卷第 期(年)图 科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调关系机理分析 创新产出有效促进交通、住宿、餐饮等旅游业综合关联部门的协同减排跨地域、跨领域推动旅游经济发展与环境污染解耦脱钩是实现旅游业高质量发展的重要驱动力另一方面鉴于旅游业碳排放效率的改善旨在解决一系列粗放旅游规模扩张所诱发的生态“赤字”问题藉以实现旅游业低碳发展因此将更加重视科技创新的生态化、绿色化和低碳化强化了科技创新的可持续发展理念导向.科技创新与旅游业碳排放效率的协调互动关系科技创新正向推动旅游业碳排放效率的改善:()科技创新的经济增长效应有效促进旅游消费便利化和消费结构高级化同时通过提高产品科技含量、丰富业态、延伸产业链等路径推动以科技创新为动源的旅游产业结构低碳化转型升级()科技创新通过技术溢出促进旅游资源、能源的提质增效是实现旅游业节能减排与环境保护的主要依靠手段.旅游业碳排放效率改善反向促进科技创新:()旅游业碳排放效率改善是投入和产出共同作用的结果旅游经济效益随旅游业碳排放效率的改善而增加旅游经济增长为反哺科技创新提供资金支撑()旅游业具有建设美丽产业的良好优势和基础在“双碳”目标下肩负着重大减排责任和任务由此带来的旅游业碳减排压力进一步扩大了旅游业碳排放效率的改善需求最终形成长效的科技创新发展倒逼机制与广阔的科技成果应用转化平台.数据来源与研究方法.指标体系构建与数据来源本文选取 年中国 个省份(因数据缺失不含西藏、港澳台地区)的面板数据为研究样本在参考既有文献研究的基础上从科技创新投入和科技创新产出两方面来综合评价科技创新水平.其中科技创新投入主要包括体现人力投入的 人员全时当量和高等院校学生在校生人数以及体现财力投入的 内部经费支出、科技活动课题数量、经费投入强度和财政科技占比科技创新产出包括体现知识产出和经济产出两方面的技术市场合同成交额等 个指标(见表).相关指标数据来源于 年中国科技统计年鉴和中国第三产业统计年鉴.本文借鉴王坤等、王凯等的研究选取旅游业从业人员、旅游业固定资产投资额、旅游业能源消耗量分别作为旅游业碳排放效率的劳动力投入、资本投入、能源投入以旅游收入和旅游业 排放量分别作为期望产出和非期望产出.本文采用“自下而上”的研究思路从旅游目的地游客数据入手将旅游业划分为旅游交通、旅游住宿及旅游活动三大部门分别核算其旅游业能源消耗量与 排放量后再进行加总.其中铁路、公路、民航、水运等旅游交通方式的能耗因子分别为、.、./排放因子分别为、/每张床每晚的能源消耗、排放量分别为 、.观光旅游、休闲何 静等:科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展及动态演化研究度假、商务出差、探亲访友和其他旅游活动的能耗因子分别为.、.、和./排放因子分别为、和 /.相关指标数据来源于 年中国环境统计年鉴中国交通统计年鉴、年中国旅游统计年鉴及其副本、年中国文化和旅游统计年鉴、年中国文化文物和旅游统计年鉴以及各省统计年鉴和统计公报.表 科技创新评价指标体系 目标层准则层指标层权重科技创新科技创新投入 内部经费支出 人员全时当量 经费投入强度财政科技占比高等院校学生在校生人数 科技活动课题数量.科技创新产出技术市场合同成交额国内三种专利申请受理数国内三种专利申请授权数国外主要检索工具收录的科技论文数新产品销售收入占比.研究方法.科技创新与旅游业碳排放效率评价模型首先通过极差标准化对数据进行无量纲处理结合熵值法对科技创新系统的各指标进行客观赋权其次采取加权求和法测算综合得分详细公式参见文献再次运用超效率 模型()测算旅游业碳排放效率计算公式参见文献最后引入耦合协调模型测度二者的耦合协调发展水平根据四分位原则将耦合协调度类型由低到高划分为 种:严重失调(.基本失调(.基本协调(.高级协调(.依次定义为、种类型.本文认为科技创新与旅游业碳排放效率的发展同等重要因此设置.具体公式参见文献.核密度分析核密度估计是一种采用平滑核函数作为权重、对样本数据的概率密度曲线进行拟合的非参数估计方法.通过构建核密度函数拟合科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的核密度曲线以观察二者耦合协调发展的时序动态演进特征.具体公式参见文献.空间自相关分析全局空间自相关()反映要素的空间关联性 表示正向相关中部(.)东北部(.)西部(.)的分布格局.东部地区经济发达对外开放水平高能够在创新旅游低碳发展模式的同时以先进的科技手段抑制碳排放与旅游业碳排放效率实现协同发展北京、江苏、广东等省份已达高级协调状态中部地区承启东西、贯连南北的区位赋予其承接东部技术溢出和转移的重要优势其科技创新水平的提高让旅游业以更少的资源、能源投入获得发展使旅游业碳排放效率改善成为可能旅游产品和服务价值增值能力在紧扣地区人文底蕴的旅游发展中得以强化旅游经济与环境效益实现同步改善除河南下滑为基本失调外其余 省份均实现基本协调东北地区是中国工业发展的“摇篮”重化工产业发展的路径依赖和以煤炭、钢铁为主的能源供应结构造成旅游业以创新为动能的低碳转型发展缓慢而困难其耦合协调度处于基本协调的边缘位置黑龙江长期保持基本失调状态西部地区旅游业起步晚虽生态空间充足但科技创新水平低尚未与旅游业碳排放效率形成适配发展.科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的核密度分析图 科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的动态演进 核密度分析能够展示科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的分布位置、形态、延展性及极化趋势(见图).从分布位置来看核密度曲线随时间推移而逐渐右移表明前期科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调发展优化空间较大科技创新成果尚未有效转化为提升旅游业碳排放效率的内生动力后期随着科技创新水平的整体提高及旅游业节能减排工作的深入推进二者的耦合协调发展形势整体向好.从分布延展性来看部分年份核密度曲线存在小幅右拖尾现象存在一定数量的耦合协调度较高省份且近年来拖尾延展收敛趋势逐渐明显耦合协调度较高省份与其他省份的空间差异有所缩小.从极化趋势来看核密度曲线表现出“双峰单峰”交替演变的极化现象基本保持微弱的“双峰”分布模式且主峰与侧峰存在较为稳定的高度差折射出一定程度的空间极化现象与梯度效应表明存在少部分高耦合协调度省份.从分布形态来看核密度曲线主峰总体呈现出“峰值下降、波宽缩窄”的特征表明二者耦合协调的离散发展状态得到改善.科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的空间动态演化特征.耦合协调度空间关联分析 年科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的全局 测算结果如表 所示所有年份的全局 均为正除 年、年、年和 年外其余年份的全局 均在的水平上显著表现出明显的空间正相关性即科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度高值省份之间相互毗邻低值省份亦呈现空间集聚分布.年全局 在.之间波动上升 年全局 在.之间波动下降整体经历了“先增后降”的发展过程.由此可见科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调发展受地理空间背景要素影响可能对邻近省份存在空间溢出作用空间集聚态势在前期得到增强在后期逐渐变弱.如表 所示高高集聚型和低低集聚型的省份在研究区内始终占据数量优势而低高集聚型、高低集聚型的省份较少空间相关性强于空间异质性.高高集聚型省份主要在东部沿海地区低低集聚型省份集中于西部地区而低高集聚型和高低集聚型省份则分布在华中、华南等地区.具体而言高高集聚型和低低集聚型省份的空间“俱乐部趋同”效应明显且空间演化格局相对稳定北京、天津、山东、江苏和浙江等经济发达省份稳定在高高集聚区新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏、云南、贵州等经济欠发达省份基本保持低低集聚状态数量最多.低高集聚区和高低集聚区的空间异质性强且空间格局变动显著从无序分布转向重点分布于中南部地区湖北、广东、重庆等省份出现在高低集聚区的频次较高而江西、福建、广西、安徽、河南等省份出现在低高集聚区的频次较高陕西受到邻近低值耦合协调省份的负向影响集聚类型从 年的高低集聚转为 年的低低集聚.南京师大学报(自然科学版)第 卷第 期(年)表 年科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的全局 年份全局 年份全局 .表 科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的局部 散点聚类 年份高高集聚型低低集聚型低高集聚型高低集聚型北京、天津、山东、江苏、上海、浙江黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、宁夏、甘肃、青海、新疆、云南、贵州、四川、湖南河北、安徽、江西、福建、广西、海南陕西、河南、湖北、重庆、广东北京、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建黑龙江、吉林、内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆、云南、贵州、四川、广西、湖南、湖北河北、安徽、江西、海南辽宁、河南、重庆、广东北京、天津、山东、江苏、上海、浙江、安徽、河南黑龙江、内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆、云南、贵州、四川、重庆、广西、湖南吉林、河北、江西、福建、海南辽宁、山西、湖北、广东北京、天津、山东、江苏、浙江、安徽、江西黑龙江、辽宁、内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆、云南、贵州、重庆河北、河南、上海、福建、湖南、广西、海南吉林、湖北、四川、广东北京、天津、河北、山东、江苏、上海、浙江黑龙江、吉林、内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆、云南、贵州辽宁、河南、安徽、江西、湖南、福建、广西、海南、重庆湖北、广东、四川.耦合协调度的 链转移概率分析.传统 链转移概率分析从科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的 转移概率矩阵(见表)可以看出:主对角线数值在.之间而非对角线数值在.之间耦合协调度类型稳定在自身水平的最小概率(.)远大于类型转移的最大概率(.)这表明科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度较为稳定不发生类型转移的概率相对较大.主对角线右侧的非对角线数值整体大于左侧数值即耦合协调类型向上转移的概率大于向下转移的概率科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度呈向好增长趋势.类型省份保持类型不变的概率为.向上转移的概率仅为.“路径依赖”和“锁定效应”的存在使其发展性较差要警惕陷入“低水平陷阱”类型省份稳定在原有类型的概率为.向上攀升的可能性(.)高于向下转移的可能性(.)类型省份保持类型不变的概率为.向下调整的概率(.)超过了向上转移的概率(.)类型省份稳定在当前状态的概率处于.的较高水平向下转移的概率为.具有明显的“俱乐部趋同”特征.因此未来要进一步强化、类型省份的带动效应促进、类型省份向好转变.表 年科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的传统 转移概率矩阵 耦合协调度类型总频次/个 类型 类型 类型 类型 类型.类型.类型.类型.何 静等:科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展及动态演化研究.空间 链转移概率分析在传统 链的基础上进一步考虑区域之间科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展的空间关联性构建纳入空间滞后项的 转移概率矩阵(见表).可以看出:即使在考虑了邻近省份科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的前提下空间转移概率矩阵主对角线上的数值均高于非对角线上的数值各省份自身的耦合协调度仍然倾向于稳定维持当前状态其流动性随着空间滞后类型的升高而减弱与此同时由于 类型省份对科技作用于旅游业低碳发展的贡献潜力未有充分认识区域学习效应不足耦合协调度迟迟没有改善而 类型、类型省份困于科技供给持续滞后、科技攻关难度提升、技术落地风险增大等发展瓶颈旅游业要获得更可观的减排降碳成效亦是困难重重耦合协调度短期内提升不易故二者空间分布固化趋势也愈加明显 类型省份耦合协调发展较好但提升空间和潜力较为有限.科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调状态发生转变主要是在相邻类型之间仅有 类型省份在邻域状态为 类型时其“跳跃式”向下转移为 类型的概率大于向下转移为 类型的概率.此外虽存在发生“跃迁”转移(向上转移或向下调整超过 级)的可能但概率非常微小.这也印证了目前科技创新与旅游业低碳转型结合不够紧密、旅游业碳排放效率有待改善、科技创新供给滞后的发展现状二者耦合协调发展所产生的空间溢出作用并不足以支撑邻省实现“跨越式”发展.在不同类型邻域背景下各省份的耦合协调类型转移概率存在差异.随着空间滞后类型升高 类型省份向上转移为 类型的概率先增后减 类型省份向上转移为 类型和向下调整为 类型的概率均渐趋下降 类型省份的发展情况类似但 类型省份向上转移的概率大于向下调整的概率而 类型省份向上转移的概率小于向下调整的概率 类型省份向下调整为 类型的概率则略微增大.原因可能在于:尽管科技创新在旅游业碳排放效率提升方面成效卓然但邻域减排技术的引进往往意味着高成本负荷低碳技术的转移和引入目前主要在发达省份之间进行发达省份与欠发达省份之间、欠发达省份与欠发达省份之间的低碳技术转移仍较少发生尤其是欠发达省份既没有较强的动力也没有实力或财力去承担降碳、负碳、零碳技术创新、攻关及引进旅游发展背负的环境代价缺乏技术可行、经济可承受的科技治理手段耦合协调度普遍不高导致原本就不具备数量优势的 类型省份所能发挥的带动效应愈加有限、类型省份更易受、类型“邻居”的影响而诱发发展回落风险陷入“俱乐部贫困”陷阱.表 年科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调度的空间 转移概率矩阵 空间滞后类型本地状态总频次/个 类型 类型 类型 类型 类型 类型 类型 类型 类型.类型 类型 类型 类型 类型.类型 类型 类型 类型 类型.类型 类型 类型 类型 类型.结论本文从系统耦合协调视角切入刻画科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展的时空格局并基于 链分析法揭示其耦合协调发展的动态演化趋势.主要结论有:()科技创新与旅游业碳排放效率耦南京师大学报(自然科学版)第 卷第 期(年)合协调度整体上逐步从“基本失调”转向“基本协调”表现出东部中部东北部西部的空间分布特征其核密度曲线右移且伴有明显右拖尾延展收敛趋势呈微弱双峰演化格局主峰峰值下降、波宽缩窄.()科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调度存在显著的正向空间相关性局部空间关联类型以高高集聚型、低低集聚型为主.()科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调度基本服从稳态分布跨越提升的概率微小且存在“俱乐部趋同”现象其发展演化受邻域状态类型影响具有空间溢出效应 类型省份面临低水平固化窘境 类型省份带动效应不足、类型省份更易受到、类型“邻居”的影响而引致发展回落和区域差异扩大风险.本文丰富了行业间协同演化与耦合发展的研究内容并弥补了既有研究仅将科技创新作为众多因素之一纳入模型框架进行笼统分析、而对其作为旅游业低碳增长第一驱动力的作用探讨不足的缺憾.然而由于缺乏对旅游科研机构、从业人员、经费等相关数据的统计本文所测度的宏观层面的科技创新与旅游业碳排放效率的耦合协调水平只能在一定程度上反映二者的融合协同关系后续可尝试采用旅游高等院校及其学生数等能够反映旅游科技投入水平的指标细化旅游科技创新与碳排放效率关系的相关研究.参考文献 .():.:.:.杨莉莎朱俊鹏贾智杰.中国碳减排实现的影响因素和当前挑战:基于技术进步的视角.经济研究():.卢娜王为东王淼等.突破性低碳技术创新与碳排放:直接影响与空间溢出.中国人口 资源与环境():.:.:.:.:.黄凌云谢会强刘冬冬.技术进步路径选择与中国制造业出口隐含碳排放强度.中国人口资源与环境():.:.:.:.:.():.:.():.王坤黄震方曹芳东.中国旅游业碳排放效率的空间格局及其影响因素.生态学报():.:.:.:.:.王凯刘依飞甘畅.旅游产业集聚对旅游业碳排放效率的空间溢出效应.生态学报():.:何 静等:科技创新与旅游业碳排放效率耦合协调发展及动态演化研究 .:.王凯夏莉惠陈勤昌等.基于空间聚类分析的中国旅游业碳排放效率.环境科学研究():.邵海琴王兆峰.长江经济带旅游业碳排放效率的综合测度与时空分异.长江流域资源与环境():.金准.碳达峰、碳中和与旅游业高质量转型.旅游学刊():.刘俊王胜宏余云云.科技创新:生态旅游发展关键问题的思考.旅游学刊():.宋子千.科技引领“十四五”旅游业高质量发展.旅游学刊():.韩永楠葛鹏飞周伯乐.中国市域技术创新与绿色发展耦合协调演变分异.经济地理():.马玉林马运鹏.中国科技资源配置效率的区域差异及收敛性研究.数量经济技术经济研究():.王凯肖燕李志苗等.中国旅游业 排放因素分解:基于 分解技术.旅游科学():.翁钢民唐亦博潘越等.京津冀旅游生态城镇化耦合协调的时空演进与空间差异.经济地理():.聂长飞简新华.中国高质量发展的测度及省际现状的分析比较.数量经济技术经济研究():.高鹏何丹宁越敏等.长三角地区城市投资联系水平的时空动态及影响因素.地理研究():.责任编辑:丁 蓉