DOI: https://doi.org/10.1057/s41599-026-06624-2
تاريخ النشر: 2026-02-09
المؤلف: Bassem Kahouli وآخرون
الموضوع الرئيسي: الطاقة والبيئة والنمو الاقتصادي
نظرة عامة
تستكشف هذه الورقة البحثية التفاعل بين الاستثمار الفني، التجارة في الخدمات (TS)، استهلاك الكهرباء (EC)، النمو الاقتصادي (EG)، التحضر، ومؤشرات الاستدامة البيئية – تحديدًا البصمة البيئية (EF) وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2) – في المملكة العربية السعودية (KSA) من 1990 إلى 2022. تشير النتائج إلى أن هذه المتغيرات مرتبطة بالتكامل المشترك، حيث يكشف اختبار حدود ARDL أن زيادة الإنفاق على التعليم تعزز الاستدامة البيئية، بينما تؤثر نفقات البحث والتطوير (R&D) سلبًا عليها. بالإضافة إلى ذلك، توجد علاقة ثنائية الاتجاه بين TS وEG، وكذلك بين انبعاثات CO2 والتعليم.
تؤكد الدراسة على الحاجة إلى تنسيق السياسات الاقتصادية والطاقة والبيئة في KSA لتعزيز النمو مع تحسين الاستدامة البيئية. وتبرز أن البحث والتطوير له تأثير إيجابي ذو دلالة إحصائية على البصمة البيئية، مما يشير إلى أن زيادة بنسبة 1% في إنفاق البحث والتطوير تتوافق مع انخفاض في جودة البيئة. يدعو المؤلفون إلى تغييرات نظامية، بما في ذلك اعتماد تقنيات وممارسات مستدامة، لمعالجة التحديات البيئية بشكل فعال. ويوصون بأن تقوم السلطات العامة بتنفيذ تدابير داعمة، مثل اللوائح والحوافز، لتشجيع الاستثمارات في الابتكارات الصديقة للبيئة وضمان بقاء KSA تنافسية في اقتصاد عالمي يتطور بسرعة.
الطرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المنهجية المستخدمة للتحقيق في العلاقات بين الاستثمار الفني، التجارة في الخدمات، استهلاك الكهرباء، النمو الاقتصادي، التحضر، والاستدامة البيئية. تبدأ الدراسة بتحليل وصفي للمتغيرات، تليها دراسة ترتيب التكامل لسلاسل الزمن باستخدام اختبارات الجذر الأحادي، وتحديدًا اختبارات ديكي-فولر المعززة (ADF)، وفيلبس-بيرون (PP)، وكواتكوفسكي-فيلبس-شميت-شين (KPSS). ثم يتم استخدام نهج اختبار حدود ARDL، كما اقترحه بيساران وآخرون (2001)، لتحليل كل من العلاقات القصيرة والطويلة الأجل بين المتغيرات، مما يسمح بإدراج متغيرات متكاملة من ترتيبات مختلفة (I(0) أو I(1)).
يتم تحديد نموذج ARDL لتقييم تأثير المتغيرات المستقلة على المتغير التابع، مع استخدام نموذج تصحيح الخطأ (ECM) لاختبار التكامل المشترك. يبرز المؤلفون مزايا نهج ARDL مقارنة بالطرق التقليدية، خاصة قابليته للتطبيق على أحجام عينات صغيرة وتقديمه لمقدرات غير متحيزة للعلاقات طويلة الأجل. بالإضافة إلى ذلك، يتم إجراء اختبارات تشخيصية لاستقرار النموذج، بما في ذلك اختبارات CUSUM و CUSUMSQ، لضمان قوة النموذج. يتم تقييم السببية بين المتغيرات باستخدام اختبار سببية غرانجر بناءً على منهجية تودا وياماموتو (1995)، والتي تستوعب ترتيبات التكامل المختلطة، مما يعزز موثوقية الاستنتاجات السببية المستخلصة من التحليل.
النتائج
يقدم قسم النتائج نتائج من التحليل التجريبي للعلاقة بين استهلاك الكهرباء، والبحث والتطوير (R&D)، والتجارة، وانبعاثات CO2 في سياق المملكة العربية السعودية (KSA). تشير اختبارات التكامل المشترك، باستخدام نموذج تصحيح الخطأ غير المقيد (UECM) ونهج اختبار حدود ARDL، إلى وجود علاقة طويلة الأجل ذات دلالة بين المتغيرات المستقلة والمتغير التابع، كما يتضح من تجاوز إحصائيات فيشر القيم الحرجة عند مستوى دلالة 5%. على وجه التحديد، تكشف نماذج ARDL المقدرة لعوامل الطاقة (EF) وانبعاثات CO2 أن 98.2% و97% من التغيرات في المتغيرات التابعة تفسرها النماذج المعنية، مع نسبة التباين المتبقية تُعزى إلى عوامل خارجية.
تحدد التحليلات أيضًا أن استهلاك الكهرباء، والبحث والتطوير، والتجارة لها تأثير سلبي طويل الأجل على العوامل البيئية، بينما يساهم إنفاق التعليم، والنمو الاقتصادي، والتحضر بشكل إيجابي في تدهور البيئة. يتماشى هذا مع النظرية الاقتصادية، مما يشير إلى أنه بينما يرتبط البحث والتطوير عادةً بالاستدامة، في سياق KSA، قد يدعم بشكل غير مقصود القطاعات الملوثة. تدعو النتائج إلى تعديلات سياسية في KSA، مشددة على الحاجة إلى تركيز الميزانية على التقنيات الصديقة للبيئة للحد من انبعاثات الكربون. بالإضافة إلى ذلك، تبرز النتائج التفاعل المعقد بين البحث والتطوير والنتائج البيئية، مما يشير إلى أن التقدم الصناعي الفوري قد يؤدي إلى تفاقم القضايا البيئية، على الرغم من الفوائد المحتملة طويلة الأجل من ابتكارات التكنولوجيا النظيفة.
المناقشة
في قسم المناقشة، تقيم الورقة بشكل نقدي العلاقة بين الدخل، والاستثمار التكنولوجي، والتجارة، والاستدامة البيئية، مشيرة إلى كل من الأطر النظرية والدراسات التجريبية. يُظهر فرضية منحنى كوزنتس البيئي (EKC) أنها غير مدعومة عبر عينات كبيرة من الدول، مما يبرز الحاجة إلى تضمين متغيرات تحكم تعكس الهياكل الاقتصادية والعوامل التكنولوجية. يُبرز نموذج IPAT كإطار مهم، حيث يفترض أن التأثير البيئي يتأثر بالسكان، والثراء (المقاس بالناتج المحلي الإجمالي للفرد)، والتكنولوجيا. تؤكد الدراسات الحديثة على أهمية البحث والتطوير والتعليم في التخفيف من انبعاثات CO2 وتعزيز الممارسات المستدامة، مما يشير إلى سببية أحادية الاتجاه بين التحضر، والأداء الاقتصادي، والانبعاثات.
علاوة على ذلك، يتم استكشاف التفاعل بين التجارة، والاستثمار الفني، والاستدامة البيئية، مع نتائج تشير إلى أن الابتكار التكنولوجي والتجارة يمكن أن يكون لهما تأثيرات متفاوتة على النتائج البيئية. على سبيل المثال، بينما قد تسهم تحرير التجارة في تدهور البيئة، يمكن أن يعزز اعتماد التقنيات الخضراء الاستدامة. تؤكد الورقة على ضرورة إجراء تقييمات شاملة تأخذ في الاعتبار العلاقات متعددة الأوجه بين الاستثمار الفني، والتجارة في الخدمات، واستهلاك الكهرباء، والاستدامة البيئية، خاصة في سياق المملكة العربية السعودية. تهدف هذه الدراسة إلى سد الفجوات الموجودة في الأدبيات من خلال استخدام منهجيات قوية لتحليل هذه الديناميات على مدى فترة طويلة، مما يسهم في فهم أعمق لكيفية تفاعل هذه العوامل للتأثير على النتائج البيئية.
DOI: https://doi.org/10.1057/s41599-026-06624-2
Publication Date: 2026-02-09
Author(s): Bassem Kahouli et al.
Primary Topic: Energy, Environment, Economic Growth
Overview
This research paper investigates the interplay between technical investment, trade in services (TS), electricity consumption (EC), economic growth (EG), urbanization, and environmental sustainability indicators—specifically ecological footprint (EF) and carbon dioxide (CO2) emissions—in the Kingdom of Saudi Arabia (KSA) from 1990 to 2022. The findings indicate that these variables are cointegrated, with the ARDL bounds test revealing that increased education spending promotes environmental sustainability, while research and development (R&D) expenditures negatively impact it. Additionally, a bidirectional relationship exists between TS and EG, as well as between CO2 emissions and education.
The study emphasizes the need for coordinated economic, energy, and environmental policies in KSA to foster growth while enhancing environmental sustainability. It highlights that R&D has a statistically significant positive effect on the ecological footprint, suggesting that a 1% increase in R&D spending correlates with a decrease in environmental quality. The authors advocate for systemic changes, including the adoption of sustainable technologies and practices, to effectively address ecological challenges. They recommend that public authorities implement supportive measures, such as regulations and incentives, to encourage investments in environmentally friendly innovations and ensure that KSA remains competitive in a rapidly evolving global economy.
Methods
In this section, the authors outline the methodology employed to investigate the relationships among technical investment, trade in services, electricity consumption, economic growth, urbanization, and environmental sustainability. The study begins with a descriptive analysis of the variables, followed by an examination of the integration order of the time series using unit root tests, specifically the Augmented Dickey-Fuller (ADF), Phillips-Perron (PP), and Kwiatkowski-Phillips-Schmidt-Shin (KPSS) tests. The Autoregressive Distributed Lag (ARDL) bounds testing approach, as proposed by Pesaran et al. (2001), is then utilized to analyze both short- and long-term relationships among the variables, allowing for the inclusion of variables integrated of different orders (I(0) or I(1)).
The ARDL model is specified to assess the impact of the independent variables on the dependent variable, with the error correction model (ECM) employed to test for cointegration. The authors highlight the advantages of the ARDL approach over traditional methods, particularly its applicability to small sample sizes and its provision of unbiased estimators for long-run relationships. Additionally, diagnostic tests for model stability, including CUSUM and CUSUMSQ tests, are conducted to ensure the robustness of the model. Causality among the variables is assessed using the Granger causality test based on the methodology of Toda and Yamamoto (1995), which accommodates mixed integration orders, thereby enhancing the reliability of the causal inferences drawn from the analysis.
Results
The results section presents findings from the empirical analysis of the relationship between electricity consumption, research and development (R&D), trade, and CO2 emissions in the context of the Kingdom of Saudi Arabia (KSA). The cointegration tests, utilizing the unrestricted error correction model (UECM) and the ARDL bound testing approach, indicate a significant long-term relationship between the independent variables and the dependent variable, as evidenced by Fisher statistics surpassing critical values at the 5% significance level. Specifically, the ARDL models estimated for energy factors (EF) and CO2 emissions reveal that 98.2% and 97% of the changes in the dependent variables are explained by the respective models, with the remaining variance attributed to external factors.
The analysis further identifies that electricity consumption, R&D, and trade have a negative long-term impact on environmental factors, while education spending, economic growth, and urbanization positively contribute to environmental degradation. This aligns with economic theory, suggesting that while R&D is typically associated with sustainability, in the KSA context, it may inadvertently support polluting sectors. The findings advocate for policy adjustments in KSA, emphasizing the need for budgetary focus on environmentally friendly technologies to mitigate carbon emissions. Additionally, the results highlight the complex interplay between R&D and environmental outcomes, suggesting that immediate industrial advancements may exacerbate environmental issues, despite potential long-term benefits from clean technology innovations.
Discussion
In the discussion section, the paper critically evaluates the relationship between income, technological investment, trade, and environmental sustainability, referencing both theoretical frameworks and empirical studies. The Environmental Kuznets Curve (EKC) hypothesis is found to be unsupported across large country samples, emphasizing the need to incorporate control variables that reflect economic structures and technological factors. The IPAT model is highlighted as a significant framework, positing that environmental impact is influenced by population, affluence (measured by GDP per capita), and technology. Recent studies affirm the importance of R&D and education in mitigating CO2 emissions and promoting sustainable practices, indicating a unidirectional causality between urbanization, economic performance, and emissions.
Furthermore, the interplay between trade, technical investment, and environmental sustainability is explored, with findings suggesting that technological innovation and trade can have varying impacts on environmental outcomes. For instance, while trade liberalization may contribute to environmental degradation, the adoption of green technologies can foster sustainability. The paper underscores the necessity for comprehensive evaluations that consider the multifaceted relationships among technical investment, trade in services, electricity consumption, and environmental sustainability, particularly in the context of Saudi Arabia. This study aims to fill existing gaps in the literature by employing robust methodologies to analyze these dynamics over an extended period, thereby contributing to a deeper understanding of how these factors interact to influence environmental outcomes.