自然灾害对地区出口贸易影响的LASSO估计——以汶川地震为例

(1.青岛科技大学 计算机与化工研究所，山东 青岛 266042；山东科技大学，山东 泰安271000；2.中国建设银行股份有限公司泰安分行，山东 泰安 271000；3.山东农业大学 经管学院，山东 泰安 271018)

一、引言

我国是一个自然灾害多发的国家，灾害种类多、发生频率高，国际灾难数据库的数据显示，截至2018年12月，我国发生的自然灾害总数达800多次，发生频率最高的是河流泛滥和地震。近年来我国自然灾害发生的频率似乎有上升的趋势，2000年以来的18年中就发生了500次左右自然灾害，给我国造成了巨大的人员伤亡和经济损失，其中尤以地震带来的影响最为严重[注]数据来源：国际灾难数据库(EM—DAT)，该数据库录入的灾难信息至少满足下列条件之一：报道灾害导致10人或以上人口死亡；报道有100人受到灾害影响；请求国际授助；宣布国家处于紧急状态。。鉴于此，研究自然灾害的经济影响，具有非常重要的现实意义。

本文以2008年四川汶川地震为例，分析自然灾害的发生对地区对外贸易增长的影响。2008年5月12日发生的汶川地震影响范围波及北京、甘肃、贵州、重庆、陕西、江西等省市，是我国建国以来破坏力最大的一次地震，截至2008年9月4日造成的直接经济损失达8452亿元人民币，其中四川省损失最严重，占到总损失的91.3%。本文以受地震影响较小(或几乎不受地震影响)和不受地震影响的其他省区为控制组，构建四川省贸易增长的反事实模型，估计汶川地震对四川省对外贸易增长的影响。

二、文献综述

自20世纪60年代灾难经济学诞生以来，国外学者就灾害发生的经济损失估计、对区域经济的影响等进行了广泛的研究，研究灾难的发生对一国(或地区)国际贸易发展影响的文献相对较少。Gassebner et al.运用引力模型使用1962—2004年170个国家的灾难数据实证研究了灾难对进出口贸易的影响。保守的估计显示，额外灾难的发生将使进口平均减少0.2%，出口减少0.1%[1]。Chang 和 Rafael使用1985—2003年116个国家和地区的数据实证分析了气候灾难和政治风险对双边贸易的影响。分析结果认为，气候灾难和政治风险均会带来双边贸易的减少，政治风险较小的国家，气候灾难所带来的贸易下降幅度较小[2]。Felbermayr和Gröschl运用工具变量法实证分析了自然灾害对双边贸易的影响，分析结果显示自然灾害会增加进口而减少出口，其影响程度受地理距离、金融距离等因素的影响[3]。刘厉兵和汪洋融合自然灾害对需求的复杂影响和多源比较优势理论分析了进口国发生自然灾害对出口国贸易流动的影响，认为进口国发生自然灾害对各产业贸易流动表现出迥然各异的作用[4]。

自然灾害的发生对国际贸易影响的研究目前尚未取得一致结论，灾害造成的负面影响与政府灾后重建及财政补贴带来的积极影响相互作用，使得最终结果难以识别。本文以汶川地震为例，构建反事实模型，运用Lasso方法(LASSO是由1996年Robert Tibshirani首次提出，全称Least absolute shrinkage and selection operator，该方法是一种压缩估计)进行变量选择，研究汶川地震对四川省出口贸易增长率的影响，以期为正确认识自然灾害的影响、对相关政策的制定提供参考。

三、理论分析与模型构建

(一)理论分析

自然灾害对国际贸易的影响可以分为直接影响和间接影响。对出口的直接影响是源于出口部门的人员伤亡和财产设备损失，灾难的发生会导致企业投资减少，产出下降；间接影响来自于公共基础设施，如公路、桥梁、铁路、通讯设备等对出口供应链的破坏，这些都将导致出口的下降，而灾后政府的财政支持将会缓解以上因素造成的负面影响。

(二)反事实模型及变量选择

t=1,2,3,…，T

(1)

其中xjt表示随时间变化的影响贸易增长的共同因素，j=1,2,3,…,m，t=1,2,3,…,T；αi表示各省区的个体效应，i=1,2,3,…,n；εit表示模型的随机扰动项，并且满足E(εit)=0。(1)式可以改写成向量的形式：

(2)

(3)

其中，trade-1t=(trade2t,trade3t,…,tradent)，进一步地，可以把(3)式写成：

(4)

本文之所以选择利用除四川以外其他省区贸易增长率的线性组合来预测四川省的反事实贸易增长率，而不是通过寻找影响各省区贸易增长的共同因素来进行预测，主要是考虑到出口贸易的增长受到多种因素的影响，并且这些影响因素和出口贸易之间存在较强的内生性问题，如果影响因素考虑不全面，还会带来由于遗漏变量导致的估计结果偏差问题。在省区的选择上，不能使用四川省之外的所有省区进行估计，这是因为各省区之间存在较为严重的多重共线性，因此需要对构成反事实估计的省区进行选择，本文使用Lasso方法进行变量的选择。

Lasso方法基本思想是给模型参数添加一个惩罚项进行压缩，从而使一些估计系数变小，甚至使一些绝对值较小的系数直接变为0。假设自变量Yi=(y1,y2,…,yn)′和因变量Xi=(Xi1,Xi2,…,Xim)′可建立如下线性方程：

(5)

6

其中，λ为控制压缩程度的参数，λ值越大说明压缩越厉害，Lasso估计通过将一些系数压缩为零来进行变量选择。

四、实证分析

(一)数据来源和数据说明

本文依据2005年1月至2009年12月除西藏以外的30个省区出口贸易月度数据为原始资料，通过月度汇率将其转化为人民币标价的名义数据，并使用居民消费价格指数将名义贸易额转化为实际贸易额。为了消除季节性因素对贸易增长率的波动性影响，在计算贸易增长率时使用月度同比增长率表示。样本期内共48个观测值，其中汶川地震发生之前共28个观测值，地震发生之后共20个观测值。本文的出口贸易月度数据和居民消费价格指数来源于中国经济与社会发展统计数据库，月度汇率数据来源于国际清算银行(BIS)。

(二) Lasso反事实模型估计及结果分析

通过样本期内四川省出口贸易月度同比增长率的变化趋势图，可以看到在地震发生之前出口增长率表现出较大的波动幅度，很难判断汶川地震的发生对贸易增长率变化的影响程度有多大，因此根据前文的模型设计对出口同比增长率影响进行分析。

在进行Lasso估计前需要对原始数据进行中心化处理，然后以四川省出口贸易增长率为被解释变量，其他省区出口贸易增长率为解释变量，建立反事实模型，并用R软件估计压缩因子在从0到1变动时参数的估计结果，并进一步根据压缩因子从0到1取值所得预测值均方误差大小，最终确定的压缩因子值为0.09，解释变量中除了福建、广西、海南、湖北、江西、辽宁、北京、安徽外，其他地区的系数都被压缩为0，因此最终选择以上8个省区构造四川省出口贸易增长的反事实模型。

由于在进行Lasso估计时对数据进行了中心化处理，上述模型无法进行预测，本文使用以上8个省区为经过中心化处理的数据建立反事实模型，并采用OLS估计方法，预测四川省的出口贸易增长率，如下表1所示。

表1 基于Lasso估计建立的出口贸易增长反事实模型OLS估计结果

注：表中括号内数值表示t值，*、**、***分别表示10%、5%、1%的显著性水平；表中没有汇报常数项。

为了验证模型的预测效果，首先将地震发生前的数据带入模型进行样本内预测，然后与实际值进行比较，观察拟合效果，结果见图1。从图中可以看出，预测值与实际值非常接近，说明反事实模型能够较好地拟合地震发生之前四川省的出口贸易增长路径。

图1 汶川地震发生之前四川省出口贸易增长率的实际值和预测值对比图

使用以上建立的反事实估计模型，对地震发生后四川省的反事实出口贸易增长路径进行预测，结果如表2所示。表中实际值表示四川省实际观测到的出口贸易增长率，预测值表示使用反事实模型估计的出口贸易增长率，处理效应指地震的发生对四川省出口贸易增长率的影响，即实际值与预测值之差，表中最后一行为各增长率的平均值。

表2 汶川地震后四川省出口贸易增长的处理效应

图2 汶川地震发生后四川省出口贸易增长率的实际值和预测值对比图

从表2可以看出，地震发生后的前四个月，地震对四川省出口贸易增长率表现明显的负向影响：地震发生的当月，地震导致出口贸易增长率下降2.09%，第二个月下降了8.68%，且随着时间的推移，地震对出口贸易的影响程度越来越大，这可能是因为出口贸易的滞后性所导致的。灾后重建及外界援助的效果逐渐显现，不但抵消了地震带来的消极影响，还促进了四川省出口贸易的发展，从震后第五个月开始，四川省出口贸易增长率大于预测值，而地震发生后第15个月开始，地震对四川省出口贸易增长的影响变得不明显了，影响时正时负。从出口增长的平均值来看，地震对四川省出口增长的平均影响为4.61%，但该数值没有通过5%显著性水平下的双侧t检验，即说明汶川地震对四川省出口贸易增长没有造成显著的影响。综合以上分析可以看出，汶川地震的发生在短期内给四川出口贸易增长带来了负面影响，但随着政府灾后重建项目的启动和外界援助效果的显现，地震的发生促进了四川省出口贸易的增长，而长期来看，汶川地震对四川省出口贸易增长没有显著性影响。图2给出了汶川地震发生后四川省出口贸易增长的实际值和预测值对比结果，其中虚线表示反事实模型估计的出口贸易增长率变化趋势。

五、结论与启示

本文通过构建四川省出口贸易增长的反事实模型，使用Lasso估计方法分析了汶川地震的发生对四川省出口贸易增长的影响。分析结果显示，长期来看，地震灾害的发生对四川省出口贸易增长没有显著性影响，短期内地震的发生降低了四川省出口贸易的增长速度，但是这种影响持续的时间非常短，灾后第五个月开始地震所带来的负面影响逐渐消失。地震灾害的负面影响逐渐消失后，出口贸易的增长率均大于理论预测值，这可能说明政府的灾后重建及财政支出拉动了四川对外贸易的较快增长，其政策启示在于灾后有效及时的救助措施将对受灾地区的经济恢复和发展具有重要作用。此外，可适当进行产业结构调整，加大技术投入，缩短灾后恢复周期。