بررسی ارتباط پویای محصول و آلودگی در چارچوب یک الگوی رشد: آزمون فرضیه زیست‌محیطی کوزنتس برای اقتصاد ایران

کریم اسلاملوئیان*، جواد هراتی** و علی‌حسین استادزاد***

تاریخ دریافت: 27 خرداد 1392                 تاریخ پذیرش: 9 مهر 1392

مقاله حاضر با استفاده از الگوی تعمیم‌یافته استوکی (1998) و دنگ و هوانگ (2009) به بررسی ارتباط پویا بین رشد اقتصادی و پیامد جنبی آلودگی زیست‌محیطی با تأکید بر رشد پایدار برای کشور ایران می­پردازد. این چارچوب به ما اجازه می‌دهد که ارتباط میان رشد و کیفیت محیط زیست را در قالب فرضیه زیست‌محیطی کوزنتس (EKC)  برای اقتصاد ایران مورد بررسی قرار دهیم. به عبارت دیگر، در این تحقیق ارتباط رشد اقتصادی و آلودگی از دو منظر تئوریک و تجربی مطالعه می‌گردد. در این راستا با توجه به ارتباط بلندمدت بین آلودگی زیست‌محیطی، سرمایه انسانی و رشد اقتصادی مجموعه شرایط لازم برای دستیابی به توسعه پایدار و قرار گرفتن اقتصاد بر روی مسیر رشد پایدار (SS)^[1] به طور نظری استخراج گردیده است. به منظور تجزیه و تحلیل تجربی الگو با بکارگیری نرم‌افزار متلب (MATLAB) مسیرهای بهینه متغیرهای کلیدی الگوبا استفاده از داده‌های اقتصاد ایران برای دوره زمانی (1338 تا 1387) شبیه­سازی شده است. نتایج بیانگر آن است که میزان آلودگی (2CO) سرانه در ایران همراه با افزایش تولید ناخالص داخلی سرانه طی زمان افزایش پیدا نموده است. نتایج نشان می‌دهد که اقتصاد ایران بر مسیر رشد بلندمدت پایدار قرار ندارد. علاوه بر این به نظر می‌رسد که اقتصاد ایران در مراحل اولیه رشد قرار دارد، به طوری که همراه با افزایش درآمد سرانه، کیفیت محیط زیست کاهش می‌یابد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که بعد از رسیدن اقتصاد ایران به سطح آستانه این نتیجه معکوس می‌گردد. بنابراین شاید بتوان ادعا کرد که فرضیه زیست‌محیطی کوزنتس ممکن است در آینده برای اقتصاد ایران صادق باشد.

واژه‌های کلیدی: الگو رشد، پیامد جنبی آلودگی، سرمایه انسانی، منحنی زیست‌محیطی کوزنتس، ایران.

طبقه‌بندی JEL: C61، Q53، O40.

1. مقدمه

تقریباً تمامی فعالیت­های اقتصادی بشر به طور مستقیم و غیرمستقیم بر محیط زیست و سیستم اکولوژیک اثر می­گذارد، به نحوی که فعالیت­های اقتصادی می­تواند در مراحل مختلف استخراج، تولید، حمل و نقل و مصرف به محیط زیست آسیب برساند. اثرگذاری فعالیت­های بشر بر سیستم اکولوژیک با افزایش حجم فعالیت­های اقتصادی در پروسه رشد افزایش پیدا  می­کند. رشد اقتصادی بیشتر نیازمند استفاده بیشتر از انرژی و مواد اولیه است که خود موجب سطح بالاتری از تخریب محیطی و افت کیفیت محیط زیست می­گردد (مادیسون، 2001)^[2]. این درحالی است که بدون حمایت سیستم‌های اکولوژیک، بشر قادر به فعالیت نمی باشد (پرمن و دیگران، 1378).

ایجاد آسیب­های زیست‌محیطی ناشی از تولید باعث بروز یک جایگزینی بین منافع حاصل از رشد و حفاظت از محیط زیست گردیده و این عقیده که افزایش تولید موجب حداکثر رفاه می‌گردد را، مورد تردید قرار داده است. وجود این جایگزینی موجب توجه بیشتر به ملاحظات زیست‌محیطی و پیامدهای جنبی ناشی از آن در طراحی سیاست­ها و فرایند رشد و توسعه پایدار گردیده است. بر این اساس در طول سالهای اخیر شاهد توسعه موازی دو بحث می­باشیم. از یک سو مشکلات زیست‌محیطی باعث ایجاد چالش­های جهانی گردیده است. عکس­العمل جهانی به این چالش­ها شامل پیمان مونترال (1987) که همراه با ممنوعیت استفاده از تولیدات شیمیایی و آسیب­رسان به لایه ازن، کنفرانس سران زمین (1992)^[3] در برزیل و نیز در سال (2002) در ژوهانسبورگ و پروتوکل کیوتو (1997) همراه با قوانینی در خصوص ممنوعیت انتشار گازهای گلخانه­ای GHGs))^[4] می­باشد. از سوی دیگر زمینه تحقیقاتی جدیدی در رابطه با تعیین عوامل موثر بر رشد اقتصادی بر پایه مطالعات اولیه افرادی مانند رومر (1990)^[5]، لوکاس (1988)^[6]، بارو و سالی مارتین (1995)^[7]، هلپمن و گروسمن (1991)^[8] و آگیون و هوویت (1992)^[9] شکل گرفته است. این ادبیات جدید، تحت عنوان تئوری رشد درونزا، با تکیه بر عامل پیشرفت فنی به طور مستقیم به تجزیه و تحلیل اثرات نقص بازار، نهادها، سیاستها، عوامل جمعیتی، تجارت و ترجیحات بر نرخ رشد بهره­وری کل و در نهایت بر ارزش افزوده سرانه می­پردازد (ریچی (2007)^[10] ، وانگ و همکاران(2009)^[11]). در این چارچوب متغیرها و عوامل زیست‌محیطی مانند آلودگی، کیفیت محیط زیست، سرمایه زیست‌محیطی و موجودی منابع طبیعی در کنار سایر عوامل رایج در الگوهای رشد وارد گردیده و مجموعه شرایط لازم برای قرار گرفتن بر روی مسیر رشد پایدار استخراج گردیده است.

بر این اساس و با توجه به اهمیت پیامد جنبی آلودگی زیست‌محیطی و تأثیر منفی آن بر رفاه جامعه، در این تحقیق ضمن تجزیه و تحلیل تئوریک ارتباط بین رشد اقتصادی و آلودگی زیست‌محیطی به شبیه­سازی مسیر رشد متغیرهای کلیدی مدل برای اقتصاد ایران پرداخته می­شود. چارچوب مورد استفاده یک الگوی رشد درونزا با وجود سرمایه انسانی در کنار سرمایه فیزیکی و شدت آلودگی می­باشد، که بعد از استخراج شرایط لازم برای قرار گرفتن اقتصاد بر روی مسیر رشد پایدار (SS)، مسیر متغیرهای حجم سرمایه فیزیکی، مقدار سرانه آلودگی (2CO) و مصرف بخش خصوصی با شبیه­سازی و با مسیر داده­های محقق شده و عینی مقایسه می­گردد. در این چارچوب بررسی تئوریک ارتباط رشد و محیط زیست (آزمون تجربی منحنی کوزنتس زیست‌محیطی EKC) امکان­پذیر می­گردد. در عین حال شناسایی ارتباط مذکور از نقطه نظر طراحی سیاست­های مناسب جهت کاهش اثرات جنبی منفی ناشی از آلودگی همراه با فرایند رشد اقتصادی و دستیابی به توسعه پایدار حائز اهمیت می­باشد.

قسمت­های مختلف مقاله حاضر به صورت زیر است. در قسمت دوم برخی از مطالعات خارجی و داخلی انجام شده ارائه می­گردد. در قسمت سوم مبانی نظری و ساختار الگوی رشد مورد استفاده توضیح داده می­شود. قسمت چهارم نتایج شبیه­سازی ارائه می­شود. در نهایت در قسمت پنجم نتیجه­گیری و ارائه پیشنهادات آورده شده است.

 2. پیشینه تحقیق

از دهه هفتاد همراه با توسعه الگوسازی رشد با وجود ملاحظات زیست‌محیطی، مطالعات تئوریک و تجربی زیادی به بررسی ارتباط رشد و محیط زیست (آلودگی) در چارچوب الگوهای پویا پرداخته­اند. در این چارچوب بسیاری از مطالعات با وارد کردن متغیرهای زیست‌محیطی مانند آلودگی یا کیفیت محیط زیست در مدل­های رشد اقدام به توسعه این مدل­ها نموده­اند.^[12] قسمت عمده­ای از این مطالعات به شرایطی که تحت آن رشد پایدار ممکن و مطلوب است، اختصاص یافته است. مطالعات این گروه از چارچوب الگوهای رشد برونزا، درونزا و سایر الگوهای رشد مانند نسل­های همپوشان و تعادل عمومی بین کشوری استفاده نموده­اند. در این راستا برخی مطالعات با وارد کردن متغیرهای زیست محیطی آلودگی یا کیفیت محیط زیست در الگوهای رشد برونزا سولو و رمزی-گاس-کوپمانز اقدام به توسعه تئوریک و آزمون تجربی این الگوها نموده­اند. بروک (1994)^[13]، بروک و تیلور (1994)^[14]، هافکس (1994)^[15]، ایزمونت (1994)^[16]، اشمولدرز (1995)^[17]، مهتدی (1996)^[18]، اریگا (2002)^[19]، ژانگ (2002)^[20]،  گریمود و ریچی (2003)^[21]، بریتو و بیلوتی (2005)^[22]، ریچی (2007)^[23]، فولرتن وکیم (2008)^[24]، دنگ و هوانگ (2009)^[25]، گروس و ریچی (2009)^[26] از جمله مطالعات این گروه می­باشند. نتیجه مشترک این گروه از مطالعات وجود جایگزینی^[27] بین اهداف رشد اقتصادی بالاتر و حفاظت از محیط زیست می­باشد.

در عین حال مطالعاتی مانند جان و پچینو (1995)^[28]، آی هوری (1996)^[29]، پائوترل (2007)^[30] با در نظر گرفتن متغیر آلودگی در الگوی نسل­های هم‌پوشان به بررسی وجود تضاد بین نسلی و سیاست زیست‌محیطی بهینه در این چارچوب پرداخته­اند. همچنین افرادی مانند چچلینسکی (1994)^[31]، الباشا و روی (1995)، المدار و اوزلدریم (2002)، سامپائولسی (2003)^[32]، سیراکایا و همکاران (2009) در چارچوب اقتصاد باز با وارد کردن متغیر آلودگی به بررسی ارتباط تجارت، رشد و محیط زیست می‌پردازند.

 به طور کلی مطالعات فوق از نظر تعداد بخش­های مورد استفاده (یک بخشی، دو بخشی و چند بخشی)، منشاء آلودگی زیست‌محیطی (تولید یا مصرف)، متغیر زیست‌محیطی (آلودگی یا کیفیت محیط زیست) و نوع آن از نظر (جریان یا موجودی)، میزان و شدت استانداردها و قوانین زیست‌محیطی و نحوی اجرای حقوق مالکیت و انواع سرمایه(فیزیکی، انسانی، اجتماعی و زیست‌محیطی) متفاوت می­باشند. تقریباً در تمامی این مطالعات، مسئله مورد بررسی شامل استخراج شرایط و سیاست­های زیست‌محیطی است که رشد اقتصاد و حفاظت از محیط زیست در تعادل بوده و تحت آن شرایط، رشد بهینه متوازن پایدار بوجود آید. در این چارچوب رشد متوازن پایدار بهینه^[33] بیانگر مسیری است که در آن متغیرهای اقتصادی (تولید، مصرف سرمایه فیزیکی ساخت بشر و دانش) با یک نرخ مثبت رشد نموده، در حالی که متغیرهای زیست‌محیطی(جریان آلودگی، موجودی سرمایه طبیعی یا کیفیت محیط زیست) طی زمان ثابت باقی بماند. به نحوی که اقتصاد هم در طول مسیر رشد متوازن در بلندمدت رشد کند و هم از ویژگی توسعه پایدار برخوردار باشد.

نتیجه مشترک بسیاری از مطالعات این گروه آن است که دستیابی به مسیر رشد پایدار (SS) با وجود آلودگی در شرایطی امکان­پذیر است که یک بخش کنترل آلودگی در کنار بخش تولیدی در نظر گرفته شود و دولت از طریق سیاست­های بهینه زیست‌محیطی (مالیات و مجوزهای انتشار آلودگی) در جهت درونی نمودن اثرات منفی آلودگی اقدام نماید.

علاوه براین در راستای آزمون تجربی ارتباط رشد و محیط زیست در اقتصاد ایران مطالعات مختلفی به آزمون فرضیه زیست‌محیطی کوزنتس پرداخته­اند. از جمله این مطالعات می­توان به  پژویان و مراد حاصل (1386)، برقی و اسکویی (1387)، بهبودی و برقی (1387)،  صالح و همکاران­­ (1388)، نصراللهی و غفاری (1388)، فطرس و همکارن (1389)، صادقی و فشاری (1389) و پژویان و لشکری‌زاده (1389) اشاره نمود. نتیجه مشترک تمامی این مطالعات بیانگر این است که رشد اقتصادی بالاتر همراه با افزایش آسیب­های زیست‌محیطی و از جمله افزایش آلودگی در اقتصاد ایران بوده است. اما هیچ مطالعه­ای با استفاده از چارچوب الگوی رشد به بررسی ارتباط پویای رشد و محیط زیست در اقتصاد ایران نپرداخته است. براین اساس مهمترین اهداف عبارت است از:

1. شبیه­سازی مسیر متغیرهای کلیدی مصرف، سرمایه، تولید و آلودگی در طول مسیر رشد پایدار
2. بررسی ارتباط درآمد و آلودگی و آزمون فرضیه زیست‌محیطی کوزنتس

3. مبانی نظری و ساختار الگو

به منظور بررسی ارتباط بین رشد اقتصادی و محیط زیست ابتدا ویژگی­های بخش­های مختلف اقتصاد را در قالب الگوی رشد- اکولوژیک بیان می­کنیم. از آنجا که هدف اصلی مقاله بررسی پویایی­های متغیرهای کلیدی مدل مانند حجم سرمایه فیزیکی، مصرف، آلودگی (2CO) می­باشد، ابتدا لازم است تا مجموعه شرایط لازم برای قرار گرفتن اقتصاد بر روی مسیر رشد پایدار (SS) را از حل مسئله حداکثرسازی برنامه­ریز اجتماعی استخراج کنیم. سپس مدل را به صورت عددی حل نموده و مسیر متغیرهای مورد نظر را شبیه­سازی کنیم. براین اساس در این قسمت ابتدا ارتباط تئوریک بین رشد و آلودگی را در چارچوب یک مدل رشد درونزا بیان می­کنیم. بعد از آن به توصیف پویایی­های مسیرمتغیرهای کلیدی مدل می­پردازیم.  الگوی مورد استفاده شکل تعمیم‌یافته­ای از الگوی استوکی (1998)^[34] ارائه شده توسط دنگ وهوانگ (2009)^[35] می­باشد که سرمایه انسانی در کنار سرمایه فیزیکی در چارچوب یک اقتصاد بسته به مدل افزوده شده است. مهم­ترین فرضیات در رابطه با ترجیحات، تولید و محیط زیست به صورت زیر است.

 ترجیحات مصرف­کننده: فرض می­گردد تعداد زیادی مصرف کننده با طول عمر نامحدود وجود دارند^[36]. رفاه مصرف­کننده تحت تأثیر مطلوبیت ناشی از مصرف کالای نهایی  و عدم مطلوبیت ناشی از آلودگی می‌باشد و از یک تابع مطلوبیت جدایی­پذیر  به صورت زیر پیروی می­کند.

(1)

براین اساس مصرف­کننده نمونه ارزش فعلی مطلوبیت طول عمر خود را حداکثر می­سازد. در رابطه فوق  بیانگر نرخ ترجیحات زمانی مصرف­کننده می­باشد. پارامتر  بیانگر وزن آلودگی در تابع مطلوبیت و معرف میزان آگاهی (شعور) زیست‌محیطی مصرف­کنندگان می­باشد. بدین معنی که هرچه قدر مقدار آن بیشتر باشد، مصرف­کنندگان در تابع تقاضای خود اهمیت بیشتری نسبت به محیط زیست قائل می­باشند. انتظار بر آن است که هرچه درجه توسعه‌یافتگی و سطح درآمد جامعه بالاتر باشد، پارامتر مزبور از مقداری بیشتری برخوردار باشد.^[37] همچنین معکوس پارامتر بیانگر کشش جانشینی بین دوره­ای مصرف می­باشد، بدین صورت که هر چه قدر مقدار  بزرگتر باشد، کشش جانشینی بین دوره­ای مصرف کوچکتر بوده و مصرف‌کننده تمایل کمتری به جانشینی مصرف بین دوره­ای مختلف دارد.

تولید و تکنولوژی: فرض می‌گردد تعداد زیادی تولیدکننده که تولید آنها تابعی از سرمایه فیزیکی، سرمایه انسانی و شدت انتشار آلودگیمی­باشند، وجود دارد. تولید هر یک از آنها براساس فرم تابعی زیر انجام می­گیرد.

 (2)                                       

در رابطه فوق  بیانگر بهره­وری کل عوامل می­باشد. در عین حال  به نوعی نشان‌دهنده شاخصی از میزان آلایندگی تکنولوژی تولید می­باشد، به طوری که مقادیر بالاتر  بیانگر تولید بیشتر و آلودگی بیشتر می­باشد. همچنین رابطه انباشت سرمایه فیزیکی (سرمایه‌گذاری) به صورت زیر می باشد.^[38]

 (3)                                                                   

رابطه فوق که بیانگر شرط تسویه بازار کل اقتصاد است معرف این است که کالای تولید شده در اقتصاد، به سرمایه­گذاری و مصرف اختصاص داده می­شود. در رابطه موجودی سرمایه انسانی فرض می­گردد، براساس معادله حرکت زیر تکامل پیدا می­کند. در این رابطه نرخ رشد سرمایه انسانی  برای سادگی برونزا در نظر گرفته شده است.

(4)                                                                

 آلودگی و کیفیت محیط­زیست: در رابطه با آلودگی فرض می­گردد که انتشار آلودگی تابع مستقیمی از سطح تولید و به صورت یک محصول فرعی همراه با تولید^[39] باشد. در عین حال بخشی از آلودگی به طور طبیعی توسط محیط زیست جذب می­گردد. براین اساس معادله انباشت آلودگی به صورت زیر می­باشد.^[40]

(5)                              

در رابطه فوق که بیانگر تغییرات موجودی آلودگی طی زمان می­باشد، عبارت   بیانگر کل انتشار آلودگی (E) می­باشد. پارامترهای  به ترتیب بیانگر شدت آلودگی و نرخ طبیعی جذب آلودگی توسط محیط زیست می‌باشد. پارامتر  همچنین مبین آگاهی زیست‌محیطی بنگاههای تولیدی می­باشد. مقادیر بزرگتر آن به معنی میزان بالاتر آگاهی زیست‌محیطی بنگاهها و در نتیجه پذیرش آسانتر استانداردها و سیاست­های زیست‌محیطی شدیدتر توسط آنها می­باشد. مقدار این پارامتر از نقطه نظر دستیابی به توسعه پایدار حائز اهمیت می­باشد به طوری که هر چه قدر مقدار آن بیشتر باشد امکان دستیابی به توسعه پایدار بیشتر خواهد بود.

4. بررسی پویایی‌های الگو

در قسمت قبل چارچوب کلی الگو و فرضیات در رابطه با اجزاء آن بیان گردید. به منظور شبیه‌سازی مسیر متغیرهای کلیدی مدل بایستی مجموعه شرایط لازم برای قرار گرفتن اقتصاد بر روی مسیر رشد پایدار استخراج گردد. برای این منظور لازم است تا مسئله بهینه­سازی برنامه­ریز اجتماعی را حل نموده و شرایط لازم برای تحقق توسعه پایدار را بدست آوریم. شرایط مرتبه اول حاصل از حل مسئله برنامه‌ریز اجتماعی امکان شبیه­سازی مسیر متغیرهای کلیدی مدل را ایجاد می‌کند. مسئله بهینه­سازی برنامه‌ریز اجتماعی شامل حداکثرسازی ارزش فعلی مطلوبیت طول عمر مصرف­کننده نمونه (رابطه 1) نسبت به قیدهای (2) و (3) و (4) و (5) می­باشد. مسئله فوق و تابع همیلتونین جاری^[41] آن به صورت زیر است^[42].

 (5)                        

 (6)        

در روابط بالا، مصرف و شدت آلودگیمتغیرهای کنترلی^[43]، موجودی سرمایه فیزیکیو سرمایه انسانی متغیرهای وضعیت^[44] و قیمت­های سایه^[45] موجودی سرمایه  و آلودگی  بیانگر متغیرهای هم­وضعیت^[46] می­باشند. قیمت­های سایه موجودی سرمایه و آلودگی به ترتیب بیانگر تأثیر یک واحد تغییر در موجودی سرمایه و موجودی آلودگی بر ارزش فعلی مطلوبیت طول عمر مصرف­کننده می­باشد. با حل مسئله حداکثرسازی فوق و براساس شرایط مرتبه اول خواهیم داشت.

(7)                    

بعد از انجام عملیات مناسب و ساده­سازی مجموعه روابط زیر به عنوان سیستم معادلات پویا که بیانگر پویایی­های سیستم اقتصادی-اکولوژیک است استخراج می­گردد.^[47]

(8)                            

علاوه براین به منظور استخراج شرایط لازم جهت قرار گرفتن اقتصاد در وضعیت توسعه پایدار لازم است تا مقادیر نرخ رشد متغیرهای کلیدی مدل بر روی مسیر رشد پایدار (SS) را بدست آوریم. ویژگی مسیر رشد پایدار این است که تغییرات همه متغیرهای کلیدی مدل بر روی آن صفر است. برای بدست آوردن نرخ­های رشد مورد نظر از مجموعه شرایط مرتبه اول (روابط 8) لگاریتم و بعد دیفرانسیل می­گیریم، بعد از ساده­سازی و مرتب کردن روابط مورد نظر، نرخ رشد متغیرهای  را به صورت زیر بدست می‌آید^[48].

(9)                 

همچنین نرخ­های رشد متغیرهای شدت آلودگی و موجودی آلودگی به صورت زیر بدست می­آید.

(10)                             

(11)                                                            

مجموعه روابط (9) تا (11) بیانگر نرخ رشد متغیرهای مدل بر روی مسیر رشد پایدار می‌باشد. براین اساس رابطه (11) بیانگر این است که در صورتی مسیر رشد متوازن پایدار خواهد بود که  یا  خیلی بزرگ نباشد. تنها در این صورت  خواهد بود که به معنی برقراری شرایط انتقال‌پذیری^[49] خواهد بود. رابطه (9) بیانگر این است که با وجود تأثیر منفی آلودگی بر رفاه جامعه نرخ رشد متغیرهای تولید، مصرف و موجودی سرمایه کمتر از  خواهد بود. این در حالی است که نرخ رشد این متغیرها بدون وجود اثرات منفی زیست‌محیطی ناشی از انتشار آلودگی برابر نرخ رشد سرمایه انسانی خواهد بود.

رابطه (10) بیانگر این است که که در طول مسیر رشد متوازن، شدت آلودگی  با نرخ ثابت  کاهش می‌یابد، که بدین معنی است که استفاده از تکنولوژی پاک­تر در فرایند تولید، موجب بهبود کیفیت محیط زیست می­گردد. تغییر در شدت آلودگی اختلاف بین نرخ رشد سرمایه فیزیکی و سرمایه انسانی  را کاهش داده و موجب متعادل شدن نرخ رشد تولید و سرمایه می­گردد. در نهایت رابطه (11) بیانگر آن است که نرخ رشد آلودگی زیست‌محیطی بر روی مسیر رشد متوازن کوچکتر از نرخ رشد اقتصاد می­باشد. از آنجا که شرط لازم برای پایداری توسعه، نزولی بودن آلودگی می­باشد، این مهم تنها در صورتی تحقق پیدا خواهد نمود که  باشد. تنها در این صورت می­توان گفت همراه با رشد اقتصادی و دستیابی به توسعه، آلودگی به طوری پیوسته در طول مسیر رشد کاهش پیدا خواهد نمود.

به طور خلاصه بحث فوق بیانگر این نکته می‌باشد که برای دستیابی به توسعه پایدار از یکسو لازم است تا نرخ رشد اقتصاد در یک سطح قابل قبول مثبت باشد ، از سوی دیگر لازم است تا حداقل کیفیت محیط زیست ثابت باشد . شبیه­سازی مسیر متغیرهای کلیدی مدل با توجه به داده­های واقعی امکان اظهارنظر در رابطه با وضعیت توسعه پایدار در اقتصاد ایران را فراهم می­آورد. در این رابطه آنچه به عنوان مبانی شبیه­سازی مورد استفاده قرار می­گیرد، سیستم معادلات دیفرانسیلی (8) می­باشد. از آنجا که به دلیل پیچیدگی معادلات دیفرانسیل فوق امکان حل عددی^[50] آن به سادگی وجود ندارد، بنابراین به منظور تحلیل پویایی­های الگو اقدام به شبیه‌سازی رفتار پویای متغیرهای کلیدی الگو می­گردد. در این راستا و به منظور آشنایی با روش‌های حل عددی، در قسمت بعد، به اختصار به توضیح آن پرداخته و سپس نتایج حاصل از شبیه­سازی الگو ارائه می­گردد.

1-4. حل عددی و روش اویلر تصحیح شده

با توجه به اینکه روش عمده مورد استفاده به منظور حل عددی در حل معادلات دیفرانسیل روش اویلر تصحیح شده می‌باشد، در این قسمت ابتدا به اختصار به بیان این روش می­پردازیم. این روش معمولاً برای حل معادلات دیفرانسیل پیچیده و غیر خطی بکار می­رود و نسبت به روش اویلر از دقت بالاتری در محاسبه برخوردار است.

فرض کنید که  بازه زمانی باشد که بخواهیم برای  با مقدار اولیه (IVP)^[51] جوابی به صورت  بدست آوریم. در روش­های حل عددی یک تابع مشتق­پذیر که در شرایط IVP صدق کند بدست نمی­آید، بلکه در عوض مجموعه­ای از نقاط به­صورت  بدست می‌آید. این مجموعه نقاط به عنوان تقریبی از تابع مورد نظر استفاده می­گردد. به عنوان مثال فرض کنید می‌خواهیم معادله دیفرانسیل کلی زیر را به روش اویلر تعمیم یافته حل کنیم.

(12)                                                                                                                                     

در مرحله اول لازم است تا برای تعیین فاصله نقاط، طول فاصله را تعیین کنیم. به سادگی می‌توان بازه زمانی مورد نظر را به قسمت مساوی تقسیم کنیم.

(13)                                                                                                                                                                

با فرض اینکه تابع و مشتقات آن پیوسته باشد. با استفاده از قضیه تیلور و بسط تابع   حول نقطه  مقدار  به صورت زیر بدست می­آید.

(14)                                                 

با تکرار این فرایند در یک حلقه، دنباله­ای  از نقاط به عنوان یک جواب تقریبی از (براساس رابطه 15) بدست می‌آید.

(15)                              

برای مطالعه بیشتر به رویس^[52] (1973) و فاست^[53] (2007) مراجعه گردد.

5. نتایج  شبیه‌سازی الگو و تحلیل نتایج

با توجه به هدف اصلی مقاله که بررسی پویایی­های سیستم اقتصادی-اکولوژیک می­باشد، لازم است تا با توجه به  داده­ها و پارامترهای اقتصاد ایران مسیر متغیرهای کلیدی مدل شبیه­سازی گردد. به منظور  تجزیه و تحلیل نتایج با در نظر گرفتن مقادیر متوسط داده­های آماری^[54] دوره 1338تا 1387مسیر بهینه متغیرهای حجم سرمایه فیزیکی مصرف، آلودگی (₂CO) همراه با تولید ناخالص ملی سرانه شبیه­سازی شده است^[55]. مقادیر پارامترهای مورد استفاده برای شبیه­سازی مدل به صورت زیر می­باشد. مقادیر متوسط متغیرها و نیز پارامترهای  مورد استفاده جهت شبیه‌سازی به ترتیب در جداول زیر ارائه شده است.

جدول 1. مقادیر  میانگین متغیرهای الگو در فاصله سالهای 1338 تا1387(ثابت 1376)

منبع: محاسبات تحقیق براساس داده‌های ترازنامه بانک مرکزی و ترازنامه انرژی و گزارش بانک جهانی (2006)

جدول 2. توصیف و مقادیر پارامترهای الگو^[56]

منبع: منابع مختلف

با در نظر گرفتن مقادیر فوق نتایج حاصل از شبیه­سازی مسیر متغیرهای مدل براساس نرم‌افزار MATLAB به صورت زیر  می­باشد.

نمودار 1. مسیر شبیه‌سازی شده و تحقق یافته تولید سرانه

منبع: محاسبات تحقیق

نمودار 2. مسیر شبیه‌سازی شده مطلوبیت طول عمر

منبع: محاسبات تحقیق

نمودار 3. مسیر شبیه‌سازی شده متغیر سرمایه فیزیکی سرانه

منبع: محاسبات تحقیق

نمودار 4. مسیر شبیه‌سازی شده متغیر آلودگی (2CO) سرانه

منبع: محاسبات تحقیق

مهم­ترین نتایج حاصل از شبیه­سازی الگو در نمودارهای 1 تا 4 ارائه گردیده است. نمودار (1) نشان‌دهنده مسیرهای درآمد سرانه شبیه‌سازی شده و تحقق یافته می‌باشد. همان طور که ملاحظه می­گردد در صورتی که سال پایه محاسبات را سال 1387 قرار دهیم، درآمد سرانه محقق شده در اقتصاد ایران به تدریج از مسیر بهینه فاصله گرفته است. این نتیجه بیانگر این است که اقتصاد ایران بر مسیر رشد بلندمدت پایدار قرار ندارد.

مسیر بدست آمده برای مطلوبیت (نمودار 2) بیانگر این است که در صورتی که اقتصاد بر مسیر بهینه رشد پایدار قرار داشته باشد، مطلوبیت طول عمر خانوار همواره با نرخی کاهنده افزایش پیدا می­کند. به طوری که با افزایش تولید اگرچه مصرف و همراه با آن مطلوبیت زیاد می­گردد اما این افزایش با نرخی کاهنده انجام می­گیرد. این نتیجه با توجه به این ویژگی کشورهای در حال توسعه که از سطح آگاهی زیست‌محیطی پائین­تری در مقایسه با کشورهای توسعه‌یافته برخوردار می‌باشند، دور از انتظار نمی­باشد. انباره سرمایه فیزیکی (نمودار 3) در طول مسیر شبیه سازی شده همراه با افزایش درآمد سرانه افزایش پیدا می­کند. در نهایت شبیه­سازی مسیر انتشار آلودگی (2CO) سرانه بیانگر افزایش آن همراه با افزایش درآمد سرانه می­باشد. نمودار(4) بیانگر این است که اقتصاد ایران در مراحل اولیه رشد قرار دارد، به طوری که همراه با افزایش تولید و درآمد، میزان انتشار آلودگی افزایش پیدا می‌کند و در نتیجه کیفیت محیط زیست کاهش می‌یابد. البته چنانکه ملاحظه می‌گردد به نظر می‌رسد که در صورتی که اقتصاد ایران به حد آستانه درآمد سرانه خود بر روی مسیر بهینه رشد پایدار دست یابد، جهت منحنی تغییر خواهد کرد. بنابراین با احتیاط می­توان ادعا کرد که احتمالاً فرضیه زیست‌محیطی کوزنتس به صورت ناقص برای اقتصاد ایران صادق ­است.

6. خلاصه و نتیجه‌گیری

هدف اصلی این مقاله بررسی ارتباط پویای بین رشد اقتصادی و پیامد جنبی آلودگی زیست‌محیطی در قالب یک الگوی رشد می­باشد. در این راستا با در نظر گرفتن ارتباط بین آلودگی زیست‌محیطی، سرمایه انسانی و رشد اقتصادی در بلندمدت مجموعه شرایط لازم برای دستیابی به توسعه پایدار استخراج گردیده است. به منظور تجزیه و تحلیل تجربی نتایج با استفاده از داده­های اقتصاد ایران و مقادیر پارامترهای الگو اقدام به شبیه­سازی مسیر متغیرهای کلیدی مدل شده است. برای این منظور و با استفاده از مقادیر متوسط داده­های در فاصله زمانی 1338 تا 1387 مسیر مربوط به مصرف بخش خصوصی، حجم سرمایه فیزیکی و آلودگی (2CO) شبیه­سازی شده است. مهم­ترین نتایج بیانگر آن است که در طول مسیر رشد شبیه­سازی شده همراه با افزایش تولید (درآمد سرانه) حجم سرمایه فیزیکی و آلودگی طی زمان افزایش پیدا می­کند. این نتیجه بیانگر این است که با افزایش درآمد سرانه میزان آلودگی سرانه نیز افزایش می‌یابد. این بدان معنا است که اگر براساس نتایج شبیه‌سازی الگو یک حد آستانه برای الگو وجود داشته باشد، فرضیه زیست‌محیطی کوزنتس ممکن است برای اقتصاد ایران صادق باشد. این نتیجه نشان می‌دهد که کیفیت محیط زیست، به دلیل پائین بودن سطح درآمد، هنوز یک کالای ضروری می­باشد. به بیان دیگر اقتصاد ایران بیش از آنکه نگران آلودگی زیست‌محیطی و اثرات منفی آن باشند، بیشتر نگران افزایش درآمد و رشد می‌باشند.

منابع

الف- فارسی

بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران- معاونت اقتصادی اداره حسابهای اقتصادی 1386-1376. گزارش بهره‌وری اقتصادی ایران، 1389.

بهبودی، داود و اسماعیل برقی گلعذابی (1387)، «اثرات زیست‌محیطی مصرف انرژی و رشد اقتصادی در ایران»، فصلنامه اقتصاد مقداری، دوره 5، شماره 4، صص 53-35.

پرمن، راجر، یوما و جیمز مک گیل ری (1387)، اقتصاد محیط زیست و منابع طبیعی، ترجمه حمیدرضا ارباب. چاپ دوم. تهران: انتشارات نشر نی.

پژویان و مرادحاصل (1386)، «بررسی اثر رشد اقتصادی بر آلودگی هوا»، فصلنامه پژوهشهای اقتصادی، سال هفتم، شماره چهارم، صص160-141.

پژویان، جمشید و مریم لشکری‌زاده (1389)، «بررسی عوامل اثرگذار بر رابطه میان رشد اقتصادی و کیفیت محیط زیست»، فصلنامه پژوهش‌های اقتصادی ایران، سال چهارم، شماره 42، صص 188-169.

ترازنامه انرژی، وزارت نیرو، معاونت امور برق و انرژی، سالهای مختلف.

 خورسندی، مرتضی، اسلاملوئیان، کریم و سیدحسین ذوالنور (1388)، «تخمین شکاف محصول با تأکید بر سرمایه انسانی: مورد ایران»،  نشریه علمی- پژوهشی سیاستگذاری اقتصادی، سال اول، شماره دوم، پاییز و زمستان، صص 98-59.

صادقی حسین و رامین فشاری (1389)، «براورد رابطه بلندمدت بین صادرات و شاخصهای کیفیت زیست‌محیطی؛ مطالعه موردی ایران(1350-1386)»، فصلنامه پژوهشهای اقتصادی ایران، سال پانزدهم، شماره 44، صص 83-67.

صادقی، حسین و رحمان سعادت (1383)، «رشد جمعیت، رشد اقتصادی و اثرات زیست‌محیطی در ایران (یک تحلیل علی)»، مجله تحقیقات اقتصادی، شماره 63، صص 180-163.

عسگری، احسان (1382)، کاربرد و سازگاری الگوی رشد درونزا در اقتصاد ایران: مدل کینگ: ریبلو، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم اداری و اقتصاد، دانشگاه اصفهان.

فطرس، محمدحسن، هادی؛ غفاری و آزاده شهبازی (1389)، «مطالعه رابطه آلودگی هوا و رشد اقتصادی کشورهای صادرکننده نفت»، فصلنامه پژوهشهای رشد و توسعه اقتصادی، سال اول، شماره اول،  صص 77-59.

کمیجانی، اکبر، حمید پاداش، علی صادقین و بهزاد احدی حدید (1389)، بهره‌وری و رشد اقتصادی در برنامه چهارم و سند چشم‌انداز، تهران: پژوهشکده پولی و بانکی، بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران.

کیارسی، مهراب (1386)، نرخ بهینه مالیات و مخارج دولتی در چارچوب الگوی سه بخشی رشد درونزا- مدل ایران، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده علوم اداری و اقتصاد، دانشگاه اصفهان.

نصرالهی، زهرا و مرضیه غفاری گولک (1388)، «توسعه اقتصادی و آلودگی محیط زیست در کشورهای عضو پیمان کیوتو و کشورهای آسیای جنوب غربی (با تأکید بر منحنی زیست‌محیطی کوزنتس)»، پژوهشنامه علوم اقتصادی، سال نهم، شماره 2 (پیاپی 35)، صص 126-105.

ب- انگلیسی

Aghion, P. & P. Howitt (1992), “A Model of Growth through Creative Destruction”, Econometrica, Vol. 60, No. 2, pp. 323–351.

Ariga, J. (2002), “Internalizing Environmental Quality in a Simple Endogenous Growth Model”, Department of Agricultural and Resource Economics University of Maryland College Park, MD 20742.

Barro, R. J. & X. Sala-i-Martin (1995), Economic Growth, MIT Press, Cambridge, MA.

Bovenberg, A. L. and R. A. de Mooij (1997), “Environmental Tax Reform and Endogenous Growth”, Journal of Public Economics, Vol. 63, pp. 207-237.

Brito, P. and J. Belbute (2005), “A Note on Endogenous Growth and Renewable Resources”, Working Paper., Department of Economics, University of Evora.

Brock, W. and M. S. Taylor (2004), “Economic Growth and the Environment: A Review of Theory and Empirics”, (Online). <http: www.ssc.wisc.edu>.

Chichilinisky, G. (1994), “North-South Trade and the Globe Environment”, American Economic Review, Vol. 84, pp. 851-875.

Costantini, V. and F. Crespi (2008), “Environment Regulation and the Export Dynamics of Energy Technologies”, Ecological Economics, Vol. 66, pp. 447-460.

Deng, H. and J. Huang (2009), “Environmental Pollution and Endogenous Growth Models and Evidence from China”, International Conference on Environmental Science and Information Application Technology.

Dinda, S. (2009), “Environmental Externality, Knowledge Accumulation Based Technology Lead Economic Growth”, Working Paper, April 15.

Eismont, O. (1994), “Economic Growth with Environmental Damage and Technical Progress”, Environment and Resource Economics, Vol. 4, pp. 241-249.

Fausett, L. V. (2007), Applied Numerical Analysis Using MATLAB, 2nd Edition, pearson Education.

Fullerton, D. and S. R. Kim (2008), “Environmental Investment and Policy with Distortionary Taxes and Endogenous Growth”, Journal of Environmental Economics and Management, Vol. 56, pp. 141-154.

Gradus, R. and S. Smulders (1993), “The Trade-Off Between Environmental Care and Long-term Growth-Pollution in Three Prototype Growth Models”, Journal of Economics, Vol. 58, No. 1, pp. 25–51.

Grimaud, A. & F. Ricci (1999), “The Growth-environment Trade-off: Horizontal vs Vertical Innovations”, Fondazione ENI E. Mattei Working Paper, Vol. 99.34. Milan.

Grossman, G. M. and A. B. Krueger (1991), “Environmental Impacts of a North American Free Trade Agreement”,  NBER Working Paper Series, NO.3914.

Growth, C. and F. Ricci (2009), “Environmental Quality as a Research Asset in an Optimal Growth Model with Polluting Non-Renewable Resources”, Work in Progress, Gunnery 20.

Hofkes, M. W. (1994), “Sustainable Development in an Economy-Ecology Integrated Model”, Vrije Universiteit/Tinbergen Institute, November.

John, A. and R. Pecchenino (1994), “An Overlapping Generations Model of Growth and the Environment”, The Economic Journal, Vol. 104, No. 427, pp. 1393-1410.

Lucas, R. (1988), “On the Mechanics of Economic Development”, Journal of Monetary Economics, Vol. 22, No. 1, pp. 3-42.

Maddison, A. (2001), “The World Economy, a Millennial  Perspective”, Development Centre Studies, OECD, Paris.

Michel, P. and G. Rotillon (1995), “Disutility of Pollution and Endogenous Growth”, Environmental and Resource Economics, Vol. 6, No. 3, pp. 279–300.

Michida, E. and K. Nishikimi (2007), “North-South Trade Industry-Specific Pollutants”, Journal of Environmental Economics and Management, Vol. 54, pp. 229-243.

Mohtadi, H. (1996), “Environment, Growth and Optimal Policy design”, Journal of Public Economics, Vol. 63, Issue. 1, pp. 119-140.

Musu, I. (1994), “On Sustainable Endogenous Growth”, Fondazione ENI E. Mattei, working paper, No. 11.94, Milan.

Ricci, F. (2007), “Channels of Transmission of Environmental Policy to Economic Growth: A Survey of the Theory”, Ecological Economics, Vol. 60, pp. 688-699.

Romer, P. (1990), “Endogenous Technological Change”, Journal of Political Economy, Vol. 98, pp. 71-101.

Royce, B. and J. Hurt (1983), Numerical Calculations and Algorithms, McGraw-Hill.

Sampaolesi, A. G. (2003), Environment: International Trade and Growth, Optimal Pollution Tax under Imperfect Competition and International Trade: The Small Country Case. PhD Thesis, University of Washington.

Smulder, S. (2000), “Economic Growth and Environment Quality”, Published as chapter20 in: Principles of Environmental and Resource Economics, Henk Flomer and Landis Gabel (eds), Edward Elgar.

Smulders, S. and R. Gradus  (1996), “Pollution Abatement and Long-term Growth”, European Journal of Political Economy, Vol. 12, No. 3, pp. 505–532.

Smulders, S. (1995), “Environmental Policy and Sustainable Economic Growth”,  Economist, Vol. 143, No. 2, pp: 163-195.           

Stokey, N. (1998), “Are There Limits to Growth?”, International Economic Review, Vol. 39, No. 1, pp. 1-31.

Wang, S., Decrrot, H. L. F., Nijkamp, P. and E. T. Verhoef (2009), “Global and Regional Impact of the Clean Development Mechanism”, Tinbergen Institute Discussion Paper, No. 043513.

World Bank Report (2006), Where Is the Wealth of Nations?

Xepapadeas, A. (2005), “Economic Growth and the Environment”, In: Mäler, K.-G., Vincent, J. (Eds.), Handbook of Environmental Economics, Vol. 3, Elsevier, Amsterdam, pp. 1219-1271

Zhang, W. B. (2002), “Growth, Technology and Environmental Change-Nonlinearity and Non-Constant Returns”, Discrete Dynamics in Nature and Society., Vol. 7, No. 4, pp. 261-268.

پیوست 1. استخراج سیستم معادلات پویای اقتصادی-اکولوژیک.

مسئله حداکثرسازی برنامه‌ریز اجتماعی را در نظر می‌گیریم.

برای بدست آوردن نرخ رشد مصرف از رابطه (1) بالا دیفرانسیل گرفته و از رابطه (3) مقدار  جایگزین می سازیم.

(5)         

حال طرفین رابطه فوق را بر رابطه (1) یعنی  تقسیم می‌کنیم.

(6)         

حال از رابطه (2) مقدار را در رابطه (6) جایگزین می‌سازیم . بعد از ساده‌سازی نرخ رشد مصرف به صورت زیر بدست می‌آید.

(7)                                                      

حال به منظور محاسبه نرخ رشد شدت آلودگیابتدا از رابطه (4) مقدار را بدست می‌آوریم. آنچه حاصل می‌گردد به صورت زیر است.

(8)                    

حال به جای مقدار از رابطه (2) مقدار قرار می‌دهیم. بعد از ساده‌سازی نرخ رشد قیمت سایه آلودگی () به صورت زیر بدست می‌آید.

(9)                                      

حال از رابطه (2) لگاریتم دیفرانسیلی می‌گیریم تا مقدار  بدست آید

 (10)      

حال به جای نرخ رشد قیمت سایه سرمایه فیزیکی از رابطه(1)جایگزین ساخته و نتیجه را با رابطه (9)مساوی  قرار می‌دهیم.

(11)                          

بعد از ساده‌سازی نرخ رشد شدت آلودگی به صورت زیر بدست می‌آید.

(12)                

محاسبه نرخ رشد موجودی سرمایه فیزیکیبه سادگی با تقسیم طرفین شرط تسویه بازار بر موجودی سرمایه امکانپذیر است.

(13)                                 

نرخ رشد آلودگی و موجودی سرمایه فیزیکی نیز با تقسیم معادلات حرکت متناظر بر موجودی آلودگی و سرمایه انسانیبه صورت زیر بدست می‌آید.

(14)                              

(15)                                       

تا اینجا مجموعه روابط (15)، (14)، (13)، (12) و (7) بیانگر پویای­های سیستم اقتصادی-اکولوژیک می‌باشد که در متن تحت عنوان روابط (12) آمده است.

پیوست 2. استخراج نرخ رشد متغیرها بر روی مسیر رشد پایدار (SS)

حال به منظور محاسبه نرخ رشد متغیرهای فوق بر روی مسیر رشد پایدار SS)) از این ویژگی که در طول مسیر مورد نظر نرخ رشد متغیرهای کلیدی الگو ثابت است استفاده می‌کنیم. برای این کار مجموعه معادلات بدست آمده در قسمت قبل (پیوست (1)) را در نظر می‌گیریم.

ابتدا رابطه (1) را از بین مجموعه روابطه فوق در نظر می‌گیریم. با در نظر گرفتن این نکته که نرخ رشد مصرف بر روی مسیر رشد پایدار ثابت است (یعنی) از طرفین رابطه مزبور لگاریتم دیفرانسیلی می‌گیریم.

(6)               

با استدلال مشابه برای نرخ رشد سایر متغیرها داریم.

(7)                   

(8)                                              

از روابط (6) و (8) می توان نتیجه گرفت.

(9)                                                     

(10)        

با در نظر گرفتن همزمان روابط (7) و (10) خواهیم داشت.

(11)       

 حال مقدار بدست آمده از رابطه (11) را در رابطه (10) جایگزین می‌کنیم.

(12)       

در نهایت برای بدست آوردن از تابع تولید لگاریتم دیفرانسیلی می‌گیریم.

(13)                      

با جایگذاری مقادیر  در رابطه فوق و ساده‌سازی نتیجه زیر حاصل می‌گردد.

(14)