【笔墨之林】JEEM: 森林保护失效了吗？—— 基于全球尺度数据的断点回归分析方法

文摘其他 2024-09-23 08:15 中国香港

“笔墨之林”的由来

“笔墨之林”出自汉·王充《论衡·对作》，指斯文萃集的地方。本栏目为能源经济与环境管理研究室（E3M）公众号“研究分享”下的子栏目，同步在E3M官网更新。本栏目长期聚焦能源与环境经济学、可持续发展跨学科研究等方向的前沿文章。欢迎大家关注E3M研究室及本公众号，也欢迎向笔墨之林栏目投稿。【笔墨之林】学术推文征稿

原文信息

作者: Timothy Neal

题目: Estimating the Effectiveness of Forest Protection Using Regression Discontinuity

期刊: Journal of Environmental Economics and Management

时间: 2024年9月

DOI: 10.1016/j.jeem.2024.103021

编者荐语

本研究首次采用断点回归设计(RDD)分析全球森林保护区的有效性，发现全球森林保护的平均效果仅为30%；该研究揭示了不同国家的保护区设立效果差异的原因，并提出应兼顾数量与质量的政策需求，尤其是加强对生物多样性地区的保护措施。

研究背景

全球森林正在以惊人的速度减少，砍伐不仅破坏了生物多样性，还成为了气候变化的催化剂。根据联合国的数据，地球上约有31%的陆地被森林覆盖，但每年都有超过1,000万公顷的森林被砍伐。尽管各国设立了诸多保护区以防止森林的进一步流失，保护区的有效性却常常因为地理因素、经济利益驱动和政策执行不力而大打折扣。

此前的研究大多关注特定国家或地区的森林保护效果，然而这篇文章从全球角度出发，首次利用大规模的卫星数据，基于断点回归设计的估计方法，为全球森林保护提供了更全面的评估。这一研究不仅为理解全球森林保护的成效提供了数据支持，也为进一步改善保护区政策指明了方向。

研究内容

2.1 研究方法

本研究依赖于2000至2022年间的高分辨率卫星数据集，尤其是Hansen等(2013)发布的全球森林覆盖和砍伐数据。这一数据集可以精确到30米的分辨率，清晰显示了保护区边界内外的森林砍伐情况。为了避免传统方法中的选择性偏差问题，作者采用了断点回归设计(RDD)，这是一种可以在保护区边界附近进行精确比较的分析方法。

图1：森林砍伐与保护区示例

2.2 断点回归模型

RDD的基本思路是通过考察保护区边界附近的森林砍伐率变化，来判断保护政策的效果。其核心假设是，假如保护政策起效，森林砍伐率在跨越保护区边界时会出现显著的变化，即边界内的森林砍伐率应明显低于边界外。使用RDD的原因在于，保护区的划分并非随机的，直接比较保护区内外的砍伐率容易受到诸多因素的干扰(如地形、土壤质量、道路距离等)。而RDD方法通过考察边界附近的森林，能够在一定程度上排除这些干扰因素，提供更为精确的因果推断。具体的回归模型如下：

其中，ℎ表示局部线性回归中的带宽(bandwidth)，用于确定参与回归分析的观测样本的距离范围。带宽决定了模型中有多大的空间区域被包含在回归中。和分别是保护区内和保护区外的森林砍伐率回归截距。该模型通过比较保护区内外森林砍伐率的不同，来估算保护政策的效果。是估计的保护效果，它衡量了保护区边界内外森林砍伐率的差异。如果保护区有效，则应为负值，表明保护区内的砍伐率显著低于保护区外。具体估计细节见原文第2部分。

2.3 主要发现

第一，全球平均保护效果仅30%。图2展示了全球森林砍伐率相对于距离保护区边界的变化关系：横轴表示距离保护区边界的距离，负值表示保护区内，正值表示保护区外；纵轴表示森林砍伐率。该图显示，当距离保护区边界20公里以外时，砍伐率相对较高，但随着距离边界的接近，砍伐率逐渐下降。当越过边界进入保护区时，砍伐率出现了显著的下降。这表明，尽管保护区边缘附近仍有一定的森林砍伐，但总体上保护政策在减少森林砍伐方面起到了作用。

图2：全球森林砍伐率与受保护区域边界的距离关系

本文最关注的估计量表示估计的保护区的平均有效性，具体计算公式如下：

其中是通过断点回归模型估计的局部平均处理效应(LATE)，即保护措施对森林砍伐率的影响；是保护区边界外的森林砍伐率。当为负值时，意味着保护区内的森林砍伐率降低，从而反映了保护区的有效性。通过将这一差异取绝对值后与保护区外的砍伐率()相除，得出平均有效性，它衡量了保护区在减少森林砍伐方面的相对效果。

表1展示了RDD的估计结果，第(3)列显示全球范围内保护区的平均有效性为31.2%。该结果表明，尽管保护区对森林砍伐有一定的抑制作用，但保护效果在全球范围内仍然相对有限，许多国家的政策执行效果不理想。

表1：全球森林保护效果的估计结果

第二，国家间的保护区设立效果存在巨大差异。作者将全球数据按国家分组，分别计算每个国家的保护区有效性。保护效果较高的国家如加拿大和芬兰，其保护区内森林砍伐率显著低于保护区外，表明其森林保护政策的执行效果较好。相比之下，刚果民主共和国和印尼等国的保护效果几乎为零，表明这些国家的保护区在实际中并未有效减少森林砍伐。

图3：全球森林保护效果分布图

第三，气候变化的负面影响。文章进一步分析估计了气候变化对保护区效果的影响，尤其是森林火灾对保护区内森林的破坏。澳大利亚和美国等国家因为频繁发生野火，导致保护区内外的森林均遭受严重损失，从而削弱了保护效果。作者在稳健性分析中排除了火灾影响，估计了在没有火灾的情况下的保护效果。结果表明，移除火灾影响后，澳大利亚的保护效果从25%提高至70%，而加拿大的保护效果从63%提高至84%。这表明，野火是削弱这些国家保护区效果的主要原因。

研究结论与贡献

第一，使用高精度的全球森林砍伐数据。相比于其他研究仅使用部分国家或地区的森林砍伐数据，本文基于全球性数据并结合断点回归方法，能够更精准地分析森林保护措施有效性在不同的国家、保护区、地理特征的异质性。

第二，引发对保护区设立效果的质量反思。研究强调，全球森林保护的核心问题不在于保护区数量的增加，而在于提高保护区的管理质量，尤其是如何应对气候变化所带来的挑战。无效的保护措施不仅浪费了资源，还给未来的气候和生物多样性带来了更大的风险。

第三，提出应对气候变化的政策优化需求。本文的发现再次提醒我们，随着全球气候变化加剧，保护区政策的执行迫在眉睫。如何在极端气候条件下维持生态系统的平衡，已经成为全球政策制定者不得不面对的严峻问题。

一万年前，人类开始与自然展开漫长的斗争，森林保护区的设立是我们与自然对话的重要方式。然而，今天的研究表明，这一努力在许多地区并未达到预期效果。在面对全球气候变化带来的种种威胁时，人类是否应该反思自己对自然的索取方式？如何在未来的保护政策中平衡经济发展与生态保护，已然成为21世纪的最大难题之一。

本期作者

陈镜如，中国人民大学博士生。研究方向为环境与自然资源经济学。

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能源经济与环境管理研究室（The Laboratory of Energy Economics and Environmental Management，E3M）成立于2017年，是香港地区第一个致力于能源和环境问题经济分析的实验室，探讨了经济、能源和环境之间的相互作用，为全球变化时代下的经济发展制定可持续的智能增长框架铺平道路。

更多信息请见E3M主页：

https://www.cityu.edu.hk/see_eeem/index.html

本期作者：陈镜如，中国人民大学博士生

本期责编：陈立东，香港城市大学博士生

本期主编：王茹婷，香港城市大学博士后

本期统筹：李明来，香港城市大学博士生

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