Determinants of carbon dioxide emissions by urban households: Heckman Two-Stage Approach

Document Type : Research Article



Growth in urban populations causes extension of economic activity and increases energy consumption that lead to increases in the types of greenhouse gas emissions (especially CO2). Thus, Carbon dioxide emissions may create significant social harm because of global warming and risks of climate change. In this paper, we attempt to quantify the carbon dioxide emissions associated with home heating, and household electricity usage and transportation (annual consumption of gasoline by households who own cars) in different cities across the country by using pooling data and Heckman two stage approach. For this purpose, we have used the data of cost-income for 14000 urban households in the year 1388.
The results of estimation equations related to home heating, household electricity usage and transportation indicate that income has a positive and significant effect on consumption of three types of energy. Also, there are positive association between CO2 emissions and income, Household Size and Age of Household Head.


اصغرپور، حسین، بهبودی، داود و محمدی خانقاهی، رباب (1392)؛ "اثرات توسعه اقتصادی و توسعه مالی بر کیفیت محیط زیست در کشورهای منتخب عضو اوپک"، فصلنامه اقتصاد محیط زیست و انرژی، شماره 6، صص 1-26.
جولایی، حسن (1380)؛ "بررسی الگوی مصرف برق خانوارهای شهری و روستایی ایران"، نشریه اقتصاد انرژی، شماره 33، 30-33.
خداوردی‌زاده، محمد، راحلی، حسین،  کاووسی کلاشمن، محمد، رضازاده، علی و خرمی، شهروز (1389)؛ "کاربرد روش هکمن دومرحله‌ای در برآورد ارزش تفریحی روستای اشتبین"، فصلنامه روستا و توسعه، شماره 1، 111-130.
سلامی، حبیب‌اله و عین‌اللهی حمدآبادی، محرم (1380)؛ "کاربرد مدل اقتصادسنجی توبیت و روش دو مرحله‌ای هکمن در تعیین عوامل موثر بر کشت چغندر قند در استان خراسان"، مجله علوم کشاورزی ایران، جلد 32، شماره 2، 433-445.
شرکت راه آهن شهری تهران و حومه (1386)؛ "آلاینده‌ها در شبکه حمل‌ونقل ریلی"، بیانیه اتحادیه بین‌المللی حمل‌ونقل عمومی، فصلنامه مهندسین مشاور، شماره 37.
فطرس، محمدحسن و براتی، جواد (1392)؛ " تجزیه‌ی دی‌اکسیدکربن منتشره‌ی بخش حمل و نقل به زیربخـش‌ها و انواع سوخت‌های مصرفی"، فصلنامه مطالعات اقتصادی کاربردی در ایران، سال دوم، شماره 6، 64-83.
فطرس، محمدحسن و براتی، جواد (1390)؛ "تجزیه انتشار دی اکسید کربن ناشی از مصرف انرژی به بخش‌های اقتصادی ایران: یک تحلیل تجزیه شاخص"، فصلنامه مطالعات اقتصاد انرژی، سال هشتم، شماره 28، 73-49.
فطرس، محمدحسن و نسرین‌دوست، میثم (1388)؛ "بررسی رابطه آلودگی هوا، آلودگی آب، مصرف انرژی و رشد اقتصادی در ایران (83-1359)"، فصلنامه مطالعات اقتصاد انرژی، شماره 21،  135-113.
کامران نیا، جمال ( 1387 )؛ "شهر نوین حمل و نقل نوین. حمل و نقل شهری در قرن بیست و یکم"،  نشریه صنعت حمل­ونقل، شماره 283.
لطفعلی‌­پور، محمدرضا، فلاحی، محمدعلی و بستام، مرتضی (1391)، "بررسی مسائل زیست­محیطی و پیش­بینی انتشار دی اکسیدکربن در اقتصاد ایران"، فصلنامه مطالعات اقتصادی کاربردی در ایران، سال اول، شماره 3، 81-109.
محمدزاده، پرویز ، متفکرآزاد، محمدعلی، صادقی، سید کمال و حکمتی فرید، صمد (1391)؛" کاربرد الگوی هکمن دو مرحله‌ای در بررسی عوامل تعیین کننده شکاف فقر خانوارهای شهری و روستایی کشور"، فصلنامه مطالعات اقتصادی کاربردی در ایران، شماره 4، 1- 31.
وزارت نیرو (1388)؛ "ترازنامه انرژی سال 1388"، معاونت امور برق و انرژی، تهران.
Alam, S., Ambreen, F., Muhammad, B. (2007); “Sustainable development in Pakistan in the context of energy consumption demand and environmental degradation”, Journal of Asian Economics, 18, 825-837.
Cervero, R. (2001); “Integration of urban transport and urban planning”, in M. Freire, and R. Stren, The Challenge of Urban Government: Policies and Practices (pp. 407-427), Washington, DC: The World Bank Institute.
Cole, M.A and Neumayer, E (2004); "Examining the Impact of Demographic Factors on Air Pollution", Population and Environment, vol. 26, no. 1, pp. 5–21.
Chen, H, Jia, B and Lau, S.Y (2008); "Sustainable Urban form for Chinese Compact Cities: Challenges of a Rapid Urbanized Economy", Habitat International, vol. 32, pp. 28–40.
Dapeng, L., & Yan, Z. (2008); “Waste gas emission control and constraints of energy and economy in china”,Energy Policy, 36, 268-279. 
Glaeser, E.L. and Kahn, M.E. (2010); “The Greenness of Cities: Carbon Dioxide Emissions and Urban Development”, Journal of Urban Economics, 67, 404-418.
Greene, W.H. (2012); “Econometric analysis”, 7’th edition, New York: Macmillan.
Hill, C, Griffiths, W., & Lim, G. (2011); “Principles of Econometrics”, Fourth Edition.
Heckman, J. (1979); “Sampling selection bias as a specification error”,Journal of Econometrics, 47, 153-161.
Joseph, C. L. (1998); “Climatic and Economic Influences on Residental Electricity Consumption”,Energy Convers, 39(7), 623-629.
Jones, D.W. (1991); "How Urbanization Affects Energy Use in Developing Countries", Energy Policy, vol. 19, no. 7, pp. 621–630.
Kennedy, C., Miller, E., Shalaby, A, Maclean, H. & Coleman, J. (2005); “The Four Pillars of Sustainable Transportation”, Transport Reviews, 25(4), 393-414.
Krey, Volker, C. O'Neill, Brian, Ruijven, Bas, Chaturvedi, Vaibhav and Daioglou, Vassilis (2012); “Urban and rural energy use and carbon dioxide emissions in Asia”, vol. 34, pp.  S272–S283.
Liddle, B (2004), "Demographic Dynamics and Per Capita Environmental Impact: Using Panel Regressions and Household Decompositions to Examine Population and Transport", Population and Environment, vol. 26, pp. 23–39.
Madlener, R., & Sunak, Y. (2011); “Impacts of Urbanization on Urban Structures and Energy Demand: What Can we Learn from Urban Energy Planning and Urbanization Management?”, Sustainable Cities and Society, 1(1), 45-53
Munksgaard, J., & Pedersen, K. (2000); “Impact of Household Consumption on CO2 Emissions”, Energy Economics, 22, 423-440.
Oh, I., Wehrmeyerb, W., & Mulugetta, Y. (2010); “Decomposition analysis and mitigation strategies of CO2 emissions from energyconsumption in South Korea”, Energy Policy, 38, 364-377.
Parikh, J and Shukla, V (1995), "Urbanization, Energy Use and Greenhouse Effects in Economic Development", Global Environmental Change, vol. 5, no, 2, pp. 87–103.
Poumanyvong, P and Kaneko, S (2010), "Does Urbanization Lead to Less Energy Use and Lower CO2 Emissions? A Cross-Country Analysis", Ecological Economics, vol. 70, pp. 434–444.
Roeher, D., & Laurens, J. (2008); “Greeting the Urban Fabric: Contribution of green surfaces in reducing CO2 emission”, 1st WSEAS International Conference on LANDSCAPE ARCHITECTURE, June 11-13, 2008, Algarve, Portugal.
Sari, R., & Soytas, U. (2008); “Energy consumption, economic growth, and carbon emissions: challenges faced by an EU candidate member”, Ecological Economics, 68, 1667–1675.
Schipper, L., Fabian, H., & Leather, J. (2009); “Transport and Carbon Dioxide Emissions: Forecasts, Options Analysis and Evaluation”, ADB Sustainable Development, Working paper series, pp. 1-41. 
Shi, A. (2001); “Population growth and global carbon dioxide emissions”, Paper to be presented at IUSSP Conference in Brazil/sessions09, pp. 1–39.
Shim, J.H. (2006); “The Reform of Energy Subsidies for the Enhancement of Marine Sustainability”, Case Study of South Korea, University of Delaware.
Soytas, V., Sari, R., & Bradly, T.E. (2007); “Energy Consumption, Income and Carbon Emissions in the United States”, Ecological Economies, 62, 482- 489.
Stern, N. (2008); “The economics of climate change”, American Economic Review, 98(2), 1-37.
Tobin, J. (1958); “Estimationof Relationships for Limited Dependent Variables”, Econometrica, 26(1), 24-36.
Waals, V. D. (2001); “CO2-reduction in Housing: Experiences in Building and Urban Renewal Projects in the Netherlands”, (Amsterdam, Rozenberg).
Yedla, S., Shrestha, R.S., & Anandarajah, G. (2005); “Environmentally sustainable urban transportation-comparative analysis of local emission mitigation strategies vis-à-vis GHG mitigation strategies”, Transport Policy, 12, 245-254.
York, R. (2007); "Demographic Trends and Energy Consumption in European Union Nations, 1960–2025", Social Science Research, vol. 36, no. 3, pp. 855–872.
Zheng, S., Wang, R., Glaeser, E.L., & Kahn, M.E. (2009); “The Greenness of China: Household Carbon Dioxide Emission and Urban Development”, Working paper, available in:
United states Environmental Protection Agency (EPA); Office of Transportation and Air Quality (2011); Greenhouse Gas Emissions from a Typical Passenger Vehicle, available in EPA-420-F-11-041.