长江中游城市群环境压力与经济发展的时空关联效应及协调发展情景模拟

During the rapid economic development process of eco-sensitive urban agglomeration in the middle reaches of the Yangtze River, revealing the spatio-temporal correlation effects of environmental pressure and economic development, and establishing the effective coordination mechanism are extremely urgent and important theoretical and practical issues to realize the coordinated and friendly development of environment and economy in the economic belt. Based on new economic geography theory, spatial econometrics and system coordination theory, this project builds a theoretical analysis framework and a spatial model family for the relationship between environmental pressures and economic development in the urban agglomeration of the middle reaches of the Yangtze River. Specifically, the ensemble empirical mode decomposition method, exploratory spatial data analysis and spatial panel data models are applied to study the relationship between environmental pressures and economic development from temporal, spatial, and spatio-temporal perspective. Then, the spatial panel smooth transition model is employed to reveal the time fluctuation and spatial feedback effects of environmental pressures caused by shocks of such external factors as economic growth and spatial interaction combined together. Finally, the system dynamics models combined with coordination degree theory and artificial neural network are used to simulate coordinated development scenarios of the relationship between environmental pressures and economic development in the urban agglomeration of the middle reaches of the Yangtze River, and then compare multi-scenario simulation results conditional on setting different economic development patterns, in order to provide scientific supports for the region’s coordinated development.

在生态敏感的长江中游城市群经济快速发展过程中，科学揭示其环境压力与经济发展的时空关联效应并建立起有效的协调机制，是实现流域经济带环境与经济协调友好型发展十分紧迫且重要的理论和现实问题。本项目基于新经济地理学、空间计量经济学与系统协调理论，构建出长江中游城市群环境压力与经济发展的理论分析框架和模型体系，采用集合经验模态分解、探索性空间数据分析和空间面板模型方法分别从时间、空间以及时空三个维度刻画了环境压力与经济发展的关联效应；建立环境压力与经济发展的空间面板平滑转移模型，揭示环境压力在受到经济发展和空间作用等外部因素共同冲击下的时间波动和空间反馈效应；建立以系统动力学模型为支撑，结合耦合度和人工神经网络模型，模拟长江中游城市群经济与资源环境耦合协调发展情景，并对不同经济发展推进模式下的资源环境效应多情景进行综合比较，为长江中游城市群环境与经济协调友好发展提供科学决策依据。

在经济快速发展过程中，科学揭示生态环境极为敏感的长江中游城市群环境污染成因，并提出应对策略，是实现区域环境与经济协调友好发展的理论和现实问题。为此，本项目首先揭示了长江中游城市群环境质量的时空演变规律，然后采用空间计量模型探讨了整个长江经济带社会经济因素对空气污染的影响；接着构建中国城市经济发展、城市化和空气质量三系统耦合协调模型并进行综合评价；最后，构建了StoNED模型测度2005-2019年长江中游城市群绿色创新效率值，并引入动态空间面板收敛模型探究绿色创新效率时空分异的驱动机制。研究发现：（1）在年尺度上，长江中游城市群PM2.5浓度空间分布总体呈现出明显的北部高南部低，局部地区略有突出的特征，其中湖北省的年均值为三省市中最高，其次为湖南省，江西省最低；在季节尺度上，PM2.5浓度表现出冬春季高，夏秋季低的现势性，这与区域内夏季高温多雨、冬季低温少雨的气候条件密切相关。（2）整个长江经济带空气污染存在显著的空间溢出效应和空间差异性，人均地区生产总值、人口密度、PM2.5浓度和SO2浓度的增加均是导致空气污染加剧的重要因素，而FDI和建成区绿化覆盖率的增加有利于空气质量的改善，并且不同城市的影响因素对空气质量作用存在显著的空间异质性。（3）城市经济发展、城市化和空气质量三系统低耦合度和低协调度地区主要分布在我国西南地区和中部地区，高耦合度和高协调度地区主要分布在省会城市和经济发达的东部沿海城市。（4）长江中游城市群绿色创新效率形成了以武汉、长沙、南昌等城市为多中心的空间格局，绿色创新效率分异趋势的差异性主要是通过收敛速度不同表现出来，江西省域收敛速度最快，湖南省域次之，湖北省域最慢，而这种差异主要由于经济发展水平、政府科技支出、环境规制等因素和影响机制共同作用驱动。本项目不仅在理论上丰富了环境地理学和区域经济学的交叉内容，在实践上还可为调控该区域经济增长和环境保护协调发展，促进区域绿色高质量一体化发展提供科学决策依据。