Economic growth, productivity and the environment

Abstract

Η παρούσα διατριβή περιλαμβάνει τρεις μελέτες που επικεντρώνονται στην σχέση μεταξύ περιβάλλοντος και παραγωγικού τομέα της οικονομίας για τις Αμερικάνικες πολιτείες. Η μορφή των σχέσεων και οι εκτιμούμενες επιδράσεις εξερευνώνται χρησιμοποιώντας ένα συνεπές υπόβαθρο βάση του οποίου οι ρύποι είναι υποπροϊόντα της παραγωγικής διαδικασίας. Η πρώτη μελέτη (κεφάλαιο 2) διερευνά την επίδραση των ρύπων του διοξειδιού του θείου (SO2) και του μονοξειδίου του αζώτου (NOx) πάνω στο δείκτη μεγέθυνσης παραγωγικότητας (TFP growth index) μεταξύ των 48 συνεχόμενων πολιτειών της Αμερικής, για την περίοδο 1965-2002. Η σχέση μεταξύ του δείκτη μεγέθυνσης TFP και των εκπομπών αερίων εξετάζεται χρησιμοποιώντας μη-παραμετρικές οικονομετρικές τεχνικές που επιτρέπουν την εκτίμηση της ελαστικότητας της ρύπανσης για κάθε πολιτεία και κάθε περίοδο και λαμβάνει υπόψη μη-γραμμικά χαρακτηριστικά του δείγματος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι και οι δύο ρύποι επηρεάζουν θετικά το δείκτη μεγέθυνσης TFP και η επίδραση ειναι μη-γραμμική. Η μέσος όρος της ελαστικότητας του προϊόντος ως προς τους ρύπους, για όλες τις πολιτείες, είναι 0.005 για τις εκπομπές του SO2 και 0.04 για τις εκπομπές του NOx. Η δεύτερη μελέτη (κεφάλαιο 3) διερευνά περαιτέρω τη σχέση μεταξύ οικονομικής ανάπτυξης και περιβάλλοντος λαμβάνοντας υπόψην τη διάχυση της ρύπανσης μεταξύ των πολιτειών της Αμερικής. Πιο συγκεκριμένα, λαμβάνει υπόψην τη διασυνοριακή φύση των εκπομπών του SO2 για την μέτρηση της επίδρασης της διάχυσης της ρύπανσης πάνω στο δείκτη μεγέθυνσης TFP για την περίοδο 1965-2002. Η σχέση μεταξύ δείκτη μεγέθυνσης TFP και διάχυσης της ρύπανσης εκτιμάται χρησιμοποιώντας ένα μη-παραμετρικό μοντέλο που επιτρέπει ετερογενείς εκτιμήσεις της ελαστικότητας του προϊόντος ως προς την διάχυση της ρύπανσης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η επίδραση της διάχυσης της ρύπανσης πάνω στην οικονομική ανάπτυξη (TFP growth) είναι αρνητική και μεγαλύτερη από τη θετική επίδραση των εκπομπών που παράγει μια πολιτεία - αυτό ισχύει για όλες τις πολιτείες. Συνεπώς, οι μειώσεις στις εκπομπές αερίων μιας πολιτείας μπορεί να μην είναι τελικά τόσο επιζήμιες για την παραγωγικότητα. Η τρίτη μελέτη (κεφάλαιο 4) διερευνά το ρόλο της παραγωγής προϊόντος και των διαδικασιών μείωσης της ρύπανσης (pollution abatement) στο πλαίσιο των «Environmental Kuznets Curves» (EKC). Χρησιμοποιώντας δεδομενα για τις πολιτείες της Αμερικής για την περίοδο 1973-1994, μοντελοποιείται η σχέση μεταξύ των εκπομπών αερίων (SO2, NOx), παραγωγής προϊόντος και διαδικασιών μείωσης ρύπανσης, ορίζοντας μια πολιτειακή συνάρτηση εκπομπής αερίων που συνάδει με το μηχανισμό δημιουργίας καταλοίπων και με τη βέλτιστη συμπεριφορά των επιχειρήσεων. Στη συνέχεια, η σχέση αυτή υπολογίζεται χρησιμοποιώντας μη-παραμετρικές οικονομετρικές μεθόδους και παλινδρόμηση προσδιορισμού ορίων (threshold regression). Το τελευταίο χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό πιθανών επιπέδων (threshold levels) στη σχέση μεταξύ εκπομπών και προϊόντος παραγωγής και ως τρόπος ελέγχου εγκυρότητας των συμπερασμάτων από την μη-παραμετρική εκτίμηση. Τα αποτελέσματα των μη-παραμετρικών εκτιμήσεων δείχνουν ότι υπάρχει μια θετική, μη γραμμική, σχέση μεταξύ της παραγωγής προϊόντος και των εκπομπών αερίων: το σχήμα της σχέσης αποκαλύπτει ότι υπάρχουν αύξουσες αποδόσεις κλίμακας στις εκπομπές αερίων ως προς το παραγόμενο προϊόν (για τις εκπομπές SO2). Σύμφωνα με το μοντέλο προσδιορισμού ορίων δεν υπάρχει συγκεκριμένο επίπεδο του παραγόμενου προϊόντος για το οποίο η σχέση του με τις εκπομπές αερίων να αλλάζει.

This thesis contains three studies on the relationship between the environment and the production side of the economy for the U.S. states. Throughout the thesis, the shape of the relationships and the quantitative effects obtained are investigated using a consistent background that models emissions as by-products in the production of output. The first study of the thesis (chapter 2) investigates the effect of sulphur dioxide (SO2) and nitrogen oxide (NOx) emissions on the Total Factor Productivity (TFP) growth among 48 contiguous U.S. states, for the period 1965-2002. The relationship between TFP growth and emissions is examined using nonparametric econometric techniques that allow for the estimation of the elasticity of pollution for each state and each period and to account for possible nonlinearities in the data. The results indicate that both pollutants positively affect TFP growth. Moreover this effect is nonlinear. The average output elasticity for all states is 0.005 for SO2 and 0.04 for NOx emissions. The second study of the thesis (chapter 3) further explores the relationship between growth and the environment by accounting for pollution spillovers. It accounts for the transboundary nature of SO2 emissions and the resulting relationship between the U.S. states to measure the effect of pollution spillovers on the Total Factor Productivity growth, for the period 1965-2002. The relationship between TFP growth and pollution spillovers is estimated using a semiparametric smooth coefficient model that allows obtaining heterogeneous estimates of the output elasticity of pollution spillovers. According to the results, the effect of spillover pollution on growth is negative and larger in magnitude than the positive effect of a state’s own emissions; decreases in emissions might not be so harmful for productivity growth. The third study of the thesis (chapter 4) investigates the role of output and pollution abatement under an EKC related framework. Using U.S. state-level data, for the period 1973-1994, the purpose of this study is to first model the relationship between emissions (SO2 and NOx), output and abatement by defining a U.S. state-level emissions function, in a manner that is consistent with the residual (emissions) generation mechanism and firms’ optimizing behavior. Then this relationship is estimated using nonparametric econometric techniques as well as threshold regression. The latter is used to identify possible threshold levels in the relationship between emissions and output and also as a test of the robustness of the empirical findings obtained from the nonparametric estimation. Nonparametric estimation results show that there is a positive nonlinear relationship between output and emissions; the shape of the relationship reveals that there are increasing returns of emissions to output (at least for SO2). There are no threshold levels identified from the threshold regression model.