水资源短缺经济学

政策研究工作报告 缺水经济学 Jon Frost Carlos Madeira Serafín Martínez Jaramillo 金融、竞争力和投资 全球部门 2025年11月 这篇论文的已验证可复现性包可在 http://reproducibility.worldbank.org 获得，点击此处进行直接访问。这里 政策研究工作论文11261 摘要 在世界许多国家，水资源短缺可能成为一个宏观经济相关的问题。作为生产过程（农业、发电和工业使用）的关键投入以及公共物品，水资源存在过度开发的风险。1990年至2020年间169个国家的面板数据显示，虽然用水量与产出呈正相关，但更高的水资源短缺与更低的国内生产总值增长和投资，以及更高的通货膨胀相关。相反， 水分利用效率与更高的国内生产总值增长和更低的通货膨胀有关。气候变化情景显示，未来水资源短缺的风险会变得更加严重，威胁到其可持续利用。这将给各个部门和整体经济带来更高的成本，减少产出并推高价格。因此，在气候变化、经济预测和货币政策的背景下，水资源可获得性和利用可能成为经济学家和中央银行需要监测的领域。 本文是金融、竞争力和投资全球部门的产物。它是世界银行提供其研究开放获取并促进全球发展政策讨论的一项更大努力的一部分。政策研究工作论文也发布在网页上：http://www.worldbank.org/prwp。作者可以通过 jon.frost@bis.org、cmadeira@bcentral.cl、smartinezjaramil@worldbank.org 联系。本论文的验证可重复性软件包可在 http://reproducibility.worldbank.org 获取，点击这里便于直接访问。 政策研究工作论文系列发布研究进行中的成果，以鼓励就发展问题进行思想交流。该系列的目的是快速发布研究成果，即使展示不够完善。论文载有作者姓名，并应相应引用。本文表达的研究成果、解释和结论完全是作者的个人观点。它们不一定代表国际复兴开发银行/世界银行及其附属机构、世界银行执行董事或他们代表政府的观点。 水资源稀缺的经济学 Jon Frost，Carlos Madeira和Serafín Martínez Jaramillo1 关键词：水资源短缺；效率；公地悲剧；气候变化；自然资源。JEL分类：I95；Q25；Q50。 1创新与数字经济负责人，国际清算银行（BIS）以及剑桥替代金融中心（CCAF）研究合作者，Jon.Frost@bis.org智利中央银行经济学家，carlosmadeira2009@u.northwestern.edu 1. 简介 淡水是人类、动物和植物生存的必需品，也是世界各地经济各行业的重要投入。水资源可用性对农业、采矿、制造业和人力资本活动至关重要（Islam and Hyland, 2019）。经济活动可能因极端降雨（Kotz et al, 2022）、干旱或过度取水而中断（Zaveri et al, 2023）。目前，约60%的人类生活在至少有一部分时间面临水资源压力的地区（Mekonnen and Hoekstra, 2016; He et al, 2021）。受干旱冲击影响的人群中，超过85%生活在低收入或中等收入国家（Damania et al, 2017），其中女性尤其受到严重影响（Carr et al, 2024）。虽然地球上的水资源总量是固定的，且耕地上的水资源可用性平均保持稳定，但淡水可用性的快速变化正影响着人口众多地区（Carleton et al, 2024）。此外，多个地区的可用水质量已下降（Jones et al, 2024; Li et al, 2024），并且在多个维度上，包括蓝水（地表水和地下水）、绿水（土壤湿度）和水质量（Liu et al, 2025）。 本文探讨了水资源短缺的经济及其宏观经济影响。我们首先对美洲的水资源短缺问题进行描述性讨论——这是一个拥有丰富淡水资源的地区，但在用水和短缺指标方面存在显著异质性。然后，我们考察了水资源短缺对全球经济样本中的产出增长、投资和通货膨胀的影响。最后，我们基于最新的气候预测讨论未来情景。 我们通过评估水资源稀缺的经济影响，为文献做出了贡献——这一主题在宏观经济学研究中获得的关注相对较少。我们首先记录了美洲的水资源、日常使用和稀缺情况。然后，我们提出了一个简单的柯布-道格拉斯模型，用于说明即使在考虑资本和劳动力等传统因素后，水使用和水稀缺如何影响生产。我们使用跨国面板数据估计了这个模型的线性版本。我们发现，虽然水使用与产出正相关，但水稀缺与实际国内生产总值（GDP）增长和投资呈负相关，并且与更高的通货膨胀率相关。此外，我们表明更高的取水量与经济中服务业份额较低以及水密集型制造业增长较慢相关。我们的分析有助于理解淡水资源的稀缺性可能如何影响经济——这是一个相对研究较少的领域。 值得注意的是，气候变化正在加剧水资源短缺。除了提高全球气温和导致人类迁徙（Albagli等人，2024年）之外，气候变化还会改变降水模式（Waidelich等人，2024年）。到21世纪后期，面临极端干旱的全球陆地面积可能会从1976-2005年的3%增加到7%-8%，这将影响人口密集地区（Pokhrel等人，2021年）。适应降水变率可能比适应长期趋势更具挑战性，因为气候灾害的持续时间、强度和频率更难预测。但与水资源短缺相关的未来风险不仅限于地表水。地下水来源依赖于充足的补给，这会受到气候变化的影响。特别是，如果蒸散量大于降水，土壤的干旱状况就会受到影响，这会严重影响地下水的补给。地下水的补给对人类、生态系统和经济都有相关影响（Berghuijs等人，2024年，Franke，2024年，Rouhani等人，2025年). 因为水资源是一种公共物品（即竞争性但非排他性或只有部分排他性），私人行为者和地方政府可能缺乏保护它们的足够激励。因此，水资源管理可能遭受“公地悲剧”问题，这需要适当的准入制度安排和/或合理的定价（Debaere等人，2014年；Rodella等人，2023年）。政府有几个政策可以改善水资源管理，包括使用刺激节约用水和干旱期间高效用水的合同（Vicuña等） 在 al, 2018), 更发达的水市场 (Debaere et al, 2014; Ricalde et al, 2022; Bruno and Jessoe, 2024), 用户协会之间更好的水管理 (Engler et al, 2021) 和更具弹性的基础设施 (Ricalde et al, 2022; Piemontese et al, 2024)。 淡水是农业的关键投入品。反过来，农产品国际贸易有助于满足地区需求并限制进口地区的用水量（Graham等人，2023）。2不幸的是，部分由于气候变化和过度消费，许多关键农业地区的淡水正变得越来越稀缺，威胁着粮食安全，并导致农业活动向水资源更丰富的地方转移（Graham等人，2023）。 水在发电中也发挥着关键作用。由于该国遭受严重干旱，厄瓜多尔的近期电力危机是对缺乏用水经济影响的警示。尽管当前的用水危机可能与“拉尼娜”的气象影响有关，但气候变化带来的物理影响可能非常相似，甚至可能比当前情况更严重。厄瓜多尔及其邻国哥伦比亚严重依赖水力发电。两国都经历了重要的水资源短缺，并导致相关溢出效应波及其他经济部门。一方面，水力发电可以促进经济发展，提供能源安全并助力能源转型。另一方面，水力发电大坝的建设会扰乱河流流量，并带来重要的社会经济和环境后果，影响依赖相关生态系统服务的生态系统和河流社区。 最后，在生态系统服务长长的清单中，水可能是许多工业过程最重要的投入。不幸的是，关于它的全部经济价值存在重要的知识空白。在许多国家，工业过程中使用的水的货币价值并不能反映其可持续利用。水的全部成本（反映其使用中的可持续价值）没有得到支付，对人类健康和其他生态系统施加了重要的外部性（Savenije和van der Zaag，2002）。此外，水资源短缺对工业活动（如农业和发电）的直接经济影响可以通过供应链将负面影响传递到其他经济部门而被放大（Freire-González，2017a）。 美洲地区是研究这些问题的一个高度相关的背景。正如我们将在下文所示，该地区拥有丰富的可再生水资源，这是它对全球农业生产如此重要的原因之一。这也意味着该地区的水资源短缺可能产生全球影响。美洲地区也非常多样化，未来水资源短缺的驱动因素在国家之间存在很大差异（Birnbaum等，2022年）。最后，该地区已经是许多关于水资源利用和可利用性的辩论的前沿。3因此，研究水资源短缺可能影响美洲经济的时间、地点和条件非常重要。这有助于在进入全球层面的实证分析之前，为讨论奠定基础。 我们试图评估水资源短缺是否会影响增长、投资、通胀和电力生产等宏观结果。为此，我们使用一个简单的柯布-道格拉斯模型，其中GDP增长取决于资本、劳动力、全要素生产率（TFP）和水——作为被标准增长模型忽略的生产要素。水的生产效应由两个参数建模，第一个参数对应于水作为生产要素的使用 2贸易有助于通过进口国家和地区来限制用水量，因为需要大量水进行生产的商品（无论是一级产品还是制成品）可以在水资源丰富的国家生产，然后被水资源匮乏的国家进口。在几个美国州，特别是加利福尼亚州，严重的干旱已经导致了用水配给，一些评论员将此称为“水资源危机”（Howarth，2024）。墨西 3哥城，拥有2200万人，在2024年6月收到了关于完全供水中断，或称“零日”的严重警告（Averbuch，2024）。最后，美国和墨西哥政府一直在围绕1944年《科罗拉多河、蒂华纳河和格兰德河水资源利用条约》条款下的水资源共享问题存在持续冲突（Grant，2025）。 因子和第二个参数对应着因水资源稀缺（由于生产率下降或稀缺水边际成本增加）导致的生产下降。该模型可以使用具有国家和年份固定效应以及水资源利用及其稀缺性可观测变量的简单面板数据模型进行估计。我们预期缺水可能对生产形成制约，特别是当淡水开采量超过某个阈值时。为此，我们还使用马查多和桑托斯·席尔瓦（2019）提出的方法估算了相同模型的面板分位数回归。 对1990年至2020年间169个国家的面板数据进行回归分析表明，高水资源短缺与较低的GDP增长和投资以及较高的通货膨胀相关。正如预期，用水量与增长呈正相关（尽管并非总是统计显著）。我们还发现，如果避免水资源压力，绝对用水量较高与更强的物理投资增长相关。我们的结果在经济规模上和统计上均显著，水资源短缺标准差增加与GDP增长降低0.12%至0.16%，投资增长降低0.39%至0.42%，年均通货膨胀率升高2.9%至3.5%。此外，我们发现更高的取水率与服务部门和汽车制造业的增长率较低相关。 向前看，情景显示水资源短缺可能会变得更加严重。我们认为，水资源短缺可能成为对经济生产的相关约束，并成为通胀压力的来源。例如，水资源短缺可以通过其对食品价格或能源可用性的影响来影响通胀。这可能具有宏观经济相关性，因此成为经济学家和中央银行的关键问题。 我们对文献的主要贡献是汇集了关于水资源短缺及其潜在宏观影响的经验证据。这与环境经济学和宏观经济学的更广泛文献相契合，显示了水资源短缺问题的宏观相关性。虽然我们的讨论重点在于美洲地区，但这对世界各国的国家具有启示意义。已有文献记录了降雨对经济增长的影响（Damania等人，2020；Kotz等人，2022；Bareille等人，2024）。然而，我们的论文通过表明水资源短缺对总体GDP增长、投资和通货膨胀的影响，扩展了对水资源短缺对产出影响的分析。这与先前文献估计的降雨效应不同，因为除了降雨之外还有更多的水资源。此外，我们的分析超越了发现对经济增长的影响，表明负面影响扩展到较低的投资和较高的通货膨胀率。 我们的研究也为更好地理解水资源短缺对不同经济部门的影响做出了贡献。我们发现水资源短缺对服务业和汽车制造业