中国城市紧凑度对碳排放效率的空间溢出效应——基于夜间灯光数据研究

在碳中和、碳达峰时代背景下,提高城市碳排放效率对于推进低碳城市建设与发展具有重要实践意义。城市紧凑度因其形态、结构、功能维度与碳排放效率密切相关,深入论证城市紧凑度能否提高碳排放效率并探究其空间溢出特征具有重要理论价值。基于中国277个地级市面板数据,利用赫芬达尔指数和超效率SBM模型,分别测算了地级市的城市紧凑度和碳排放效率,分析了二者空间演变趋势和关联特征,以及城市紧凑度对碳排放效率的空间溢出效应。结果表明:①各城市的城市紧凑度呈现多中心结构格局,总体表现为南高北低的分异特征,极高值区位于我国主要城市群的核心城市。②根据动态SDM模型估计,城市紧凑度在地理距离相近的地区存在显著正向的空间溢出、时间惯性和时空季风效应,总体碳排放效率平稳提升,城市紧凑度的调节会导致跨地区碳排放效率的上下波动。③效应分解结果表明,多中心结构显著提高了城市碳排放效率,但对周边城市产生负空间溢出效应,降低了周边城市碳排放效率。在空间异质性下,东部83个城市存在着“过度多中心化”,使得城市紧凑度对当地碳排放效率的影响“由促转抑”。④建议政策制定要注重有序建立多中心的空间结构,进一步提高能源效益;推动市场一体化,消除市场壁垒以促进要素自由流动;加强交通基础设施建设,降低城际交通成本,促进多中心空间结构对能源效率发挥更积极的作用。     

中国县域碳汇时空格局及影响因素

以全国1300个县级行政单位作为研究对象,利用全国县域尺度土地利用数据和社会经济数据,核算了1990—2015年间中国县域碳汇总量,并结合标准差椭圆、空间自相关、冷热点分析和地理加权回归分析方法,探析中国县域碳汇的时空分异特征及影响因素,旨在为优化国土空间开发格局,实施差异化减排路径及推动生态文明建设提供参考。研究表明:(1)时空变化上,1990—2015年中国碳汇总量呈波动下降趋势,由13307.79×10⁴t下降至13198.27×10⁴t;林地为主要碳汇类型,其余碳汇类型比例结构基本不变;在空间分布上,中国县域碳汇呈现\"西部>东北>南部>中部\"的\"西高东低\"格局。(2)在空间分异和聚集上,碳汇空间分布中心向西南移动,分布范围呈收缩态势,西南地区对整体碳汇空间格局影响作用加强;1990—2015年中国县域碳汇总量的冷热点集聚程度呈现波动稳定特征,空间集聚程度呈现高值与低值聚集,高-低区域零星分布的特征。(3)从影响因素分析来看,2015年经济发展、产业结构、土地利用程度对碳汇产生影响并存在空间异质性。建议通过合理规划县域...     

江西县域土地利用变化碳排放时空演变及其影响因素

查明县域尺度下土地利用变化碳排放,对于推进县域低碳发展和土地资源的可持续利用与管理具有重要意义。以江西省为例,基于2000-2020年江西省土地利用数据、社会经济数据等,利用空间自相关模型和对数平均迪氏指数分解法(LMDI) 法,对其县域土地利用碳排放时空演变及影响因素进行分析。结果表明:①2000-2020年间,区县土地利用碳排放均呈上升趋势,碳排放量增速和平均碳排放强度均有下降,但部分区县碳排放增速在2015年后出现提高的变化特征。建设用地是碳排放量增长的首要碳源,林地则具有重要的碳汇作用。②空间上,土地利用变化碳排放呈现出明显的空间差异,表现为北高南低的分布特征和较为稳定的聚类模式,即轻度和重度及以上排放区空间分布上较为集中。经济发达区县成为碳排放量增长\"核心\",欠发达区县则是碳排放量增长\"外围\",且这种\"核心-外围\"格局在不断强化。③总体上,抑制碳排放量增长的主要因素为碳排放强度及土地利用效率;驱动因素则有经济发展水平和建设用地规模。但部分区县碳排放强度可能表现为\"前期驱动后期抑制\"作用,且抑制作用小于驱动作用,故这类区县土地利用碳排放量仍显著增长。因此,江西省各区县应积极调整产业结构和继续降低碳排放强度及通过优化土地资源配置,提高土地利用效率,如用适度集约模式提高建设用地利用效率以免盲目性扩张浪费。另外,欠发达地区和发达地区需加强在资金、技术等领域的交流与合作,不同区县还应因地制宜,各自明确发展目标,走具有各自县域特色的低碳高质量发展道路。     

湖南市域化石能源消费碳排放时空格局及驱动因素

研究碳排放时空格局演变及其影响因素对指导碳减排具有重要意义。利用2008—2013年湖南省14地市规模以上工业企业终端能源消费数据,运用IPCC提供的参考方法和对数平均迪氏指标分解模型(Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI)对湖南市域碳排放量、人均碳排放量、碳排放强度的时空格局及碳排放量变化的影响因素进行了研究。结果表明:1)2008—2013年湖南市域碳排放量随时间变化趋势不一,大致呈3种类型变化;累积碳排放量居前3位的市域依次是娄底、岳阳和湘潭,三者累积碳排放量占全省同期的48.92%,而吉首、张家界和怀化3市的累积碳排放量合计仅占全省的2.59%。2)湖南市域能源消费碳排放量、人均碳排放量存在相似的空间差异,二者均表现为东高西低的格局,且具有较强的相关性,碳排放量高的市域,人均碳排放量也较高;2008—2013年湖南市域碳排放强度呈下降趋势,属于低强度区的市域由2008年的4个增加到2013年的7个,碳排放强度的空间分布与市域产业类型有关。3)能源结构、能源强度对碳排放的增长主要起抑制作用,但能源结构的贡献很小,碳排放量的降低主要是由能源强度引起的;经济发展是碳排放增长的最主要因素,在2008—2010年和2011—2013年两个时段其累积贡献值分别为74.285和27.579;人口规模对碳排放的驱动较小,在2011—2013年对碳排放增加产生的累积贡献值仅为2.252。湖南当前及未来碳减排的重点是加快发展清洁能源与提高能效并重,优化能源结构和促进产业结构升级,从战略层面促进湖南\"四大区域\"协调发展。     

基于夜间灯光数据的太湖流域城镇扩张对净初级生产力的影响研究

理解人类活动变化对生态环境的影响,识别生态环境变化区域及其成因,对制定差异化的区域生态保护政策具有重要意义。基于MODIS17A3和DMSP/OLS稳定夜间灯光数据,结合RS与GIS技术,构建城镇开发程度指数,采用一元线性趋势分析法对城镇开发程度进行分区,利用Pearson相关系数计算城镇开发程度与NPP的作用关系,并运用热点分析模型探讨土地利用转型对NPP变化的影响。结果表明:(1)2000—2010年,太湖流域年均NPP变化范围是388.79—452.54 gC m~(-2)a~(-1),NPP变化呈波动下降趋势;(2)城镇开发程度缓慢增加区对NPP变化影响较小,增加区与快速增加区对NPP变化影响较大;(3)太湖流域土地转型主要发生在耕地转建设用地、林地转建设用地和水域转建设用地,建设用地面积的快速扩张及由此导致的城镇开发程度的增加,是流域NPP降低的主要原因。     

基于夜间灯光数据的环杭州湾城市扩张及植被变化

综合运用遥感与GIS技术,基于2000、2007和2013年的DMSP/OLS夜间灯光数据和MODIS NDVI数据,利用灯光阈值提取法、植被指数分析等方法,研究环杭州湾地区城市扩张和建成区植被变化特征.结果表明: 采用最佳阈值方法,能够实现对城市地区用地信息的有效提取;环杭州湾地区城市用地整体围绕杭州湾呈“V”型模式扩展,并表现出面状、线状和点状3种扩张模式;从城市扩张速度、动态度和形态紧凑度来看,各地级市表现出较大的时空差异,但整个研究区的城市扩张速度和动态度普遍呈现降低趋势,平均城市形态紧凑度则经历了先下降后上升的过程.各城市建成区的植被状况也存在显著差异,2000—2007年,除嘉兴市建成区植被状况变差外,其余各地级市建成区植被状况均变好;2007—2013年,所有城市建成区植被状况变差;2000—2013年,城市扩张对建成区植被均产生了不利影响.     

青藏高原地区能源碳排放时空格局及驱动因素

青藏地区经济发展滞后,自然本底脆弱,开展能源碳排放时空格局演变及其驱动因素研究,对突破经济发展对能源消耗的路径依赖,降低生态环境代价具有重要的现实价值。基于青藏地区2005-2020年能源碳排放与经济发展数据,分析了碳排放的部门来源及其时空演化过程,并探讨了其内在机理。研究表明:(1)青藏地区能源碳排放规模15年间扩张2.37倍,增速显著高于全国其他地区,生态恶化和环境污染风险较高。(2)青藏地区能源碳排放重心主要位于高原北缘和东缘,研究期内空间格局总体稳定,但青藏南部生态脆弱区碳排放规模逐渐上升。(3)工业为青藏地区能源碳排放最主要来源,占比高达72.4%。服务业为增速最快部门,能源碳排放规模15年增长408.7%。(4)青藏地区总体处于“低经济发展水平-低能源消耗”的滞后发展阶段中,研究时段内交通与服务业能源碳排放与经济增长呈现增长连接和扩张负脱钩状态,经济发展产生较大环境压力。(5)青藏地区经济发展与能源碳排放具有紧密的因果联系,但影响程度具有明显的空间异质性。最后,基于青藏地区自然本底,经济发展,环境压力的三元互馈关系,探讨了不同区域经济发展与二氧化碳减排的协调路径。     

聚类分析视角下的中国省域碳排放时空格局及驱动因素分析

中国碳排放的时空格局对全球气候治理极为重要,其驱动机制是“减排”的关键所在。对中国省域碳排放时空特征和驱动模式进行聚类研究,揭示不同省域的模式相似性与差异性,对于各省域的“双碳”目标达成和路径安排具有重要影响和现实支撑。研究采用1997—2019年碳排放量及社会经济数据,从聚类分析角度探讨了中国省域碳排放的趋势及驱动模式,基于偏最小二乘法(PLS)模型的归因结果,识别不同省域碳排放的驱动因素的贡献度和敏感性,进一步探寻省域减排方案。研究表明：(1)研究期内中国碳排放以499.25mt/a的速率上升,呈低位平缓波动-大幅上升-高位缓慢波动的趋势变化,省域碳排放呈北高南低、东高西低格局。(2)省域碳排放模式具有差异性,北京、天津等为低起点低速发展类,趋势呈扁平“S”型;吉林、新疆等为低起点高速发展类,呈上升“S”型;河南、广东等为中起点高速发展类,呈扩张“S”型。山东、山西为高起点超高速发展类,呈指数“S”型。(3)中国省域碳排放驱动因子的贡献度和敏感性存在空间差异。经济发展、产业结构、城市化水平与能源消耗等对碳排放的贡献度较高,其中地区GDP、人均GDP、第二产业占比GDP、年底非农人口比例、地区能源消耗总量等是碳排放的主要贡献因子。碳排放对产业结构、科技发展、环境规制的敏感性较强。(4)中国省域碳排放驱动模式的分异性较为明显,同类驱动模式省域多在地理空间范围内形成“集聚”现象。因此,不同省域政府减排策略的落实应考虑其碳排放的发展规模及驱动机制的差异,实现地区发展和减排“两手抓”的同时利用地区优势,资源互通、交流合作,加强省域间碳排放的“共治”,进一步促进高质量发展。     

基于GenBank数据库的真核生物遗传数据时空格局分析

遗传数据在生物多样性研究和保护实践中发挥着越来越重要的作用,然而研究者应用这些数据时常面临数据质量缺陷、地理或类群分布不均等方面的制约,尽管陆生脊椎动物的遗传数据格局已有较深入研究,但全球植物、真菌和其他动物类群的遗传数据空间分布模式仍缺乏系统的实证研究。本文采用多尺度分析方法,系统评估了动物、植物和真菌三大真核生物界的遗传数据现状、元数据完整性以及遗传数据的时空动态趋势。结果表明,动物界拥有约2.7亿条序列和1.6万个基因组数据,超过植物界(约1.4亿条, 0.7万个)和真菌界(约0.2亿条, 1.7万个)。遗传数据的地理元数据缺失现象普遍存在,其中真菌ITS序列的经纬度缺失最为严重(缺失率92.07%),其次是植物rbcL(83.19%)和动物COI(26.40%)。时空分布格局显示,全球尺度上遗传数据呈现明显的“北半球中心化”特征,北美、西欧和东亚地区占据主导地位,而南半球普遍数据匮乏;同时观察到动物COI和植物rbcL数据呈下降趋势,而真菌ITS数据快速增长。中国区域则表现出独特的“南动物、东植物、北真菌”分布格局,而西北地区数据积累明显不足;时间维度上,中国植物和真菌数据持续增长,而动物数据保持稳定。这些发现揭示了遗传数据质量缺陷和分布失衡已成为制约生物多样性研究的重要瓶颈。为此,我们建议建立严格的元数据存档标准,重点加强南半球和中国西北部等数据薄弱区域的科研投入,并通过构建国际科研合作网络促进全球数据资源的均衡配置,从而提升遗传数据在生物多样性研究和保护实践中的应用价值。     

城市夜间灯光对香樟生长的影响

为了解常绿乔木对城市夜间灯光的生长响应,以华东地区典型常绿行道树种香樟为对象,研究南京市一条典型道路上近灯处(路灯正下方)和远灯处(两相邻路灯中间位置)生长区位的夜间光照强度差异性对香樟生长性状的影响.结果表明:近灯处香樟的平均胸径为16.8 cm,当年生小枝总生产力为309.4 g·m^-2,当年生叶片生产力为241.5 g·m^-2,叶片相对叶绿素含量为34.6 SPAD.远灯处香樟的平均胸径为15.5 cm,当年生小枝总生产力为273.4 g·m^-2,当年生叶片生产力为212.8 g·m^-2,叶片相对叶绿素含量为33.1 SPAD.近灯处香樟的平均胸径、当年生小枝总生产力、当年生叶片生产力及叶片相对叶绿素含量均显著高于远灯处.两处树木间比叶面积没有显著差异.夜间灯光的补充照明促进了近灯处香樟的生长,并改变了树冠生长对阳光的响应特征.     

我国农村居民生活能源碳排放的时空特征分析

随着生活质量的提高,我国农村居民生活能源消费呈现大幅增长的趋势,成为碳排放增长的新源泉。估算了我国30个省区2001—2013年的农村居民生活能源碳排放,采用碳基尼系数、Arc GIS技术分析了中国省级尺度农村居民生活能源碳排放的时空特征,并利用STIRPAT模型辨明了农村居民生活能源碳排放的主要影响因素。结果表明:(1)2001—2013年农村居民直接生活能源碳排放量和间接生活能源碳排放量分别增长了7.65%、9.16%。(2)东部、中部、西部地区的碳基尼系数呈下降趋势,说明各区域农村居民人均生活能源碳排放量的区域差异总体均呈缩小趋势。(3)2001—2013年间,处于我国农村居民人均直接生活能源碳排放高水平地区的空间格局分布相对较为稳定,而对于人均间接生活能源碳排放来说,处于低水平地区的空间格局分布较为稳定。(4)农村人口规模、农民人均纯收入、农村居民生活消费支出、青壮年人口比重对农村居民生活能源碳排放量具有促进作用,而农村居民能源消费结构对其具有减缓作用,且北方农村居民生活能源碳排放量明显高于南方。(5)从环境Kuznets曲线假说出发,经济发展是促使我国农村居民生活能源碳排放Kuznets曲线存在拐点的重要因素。     

福建省碳超载时空格局演化及弱化路径

基于“定量测度-时空判别-因素剖析”视角,运用倾向值分析法、探索性空间数据分析法与地理加权回归模型,揭示2000—2015年福建省市域、县域碳超载时空演变格局与变动模式,判识碳超载空间集聚态势,解析碳超载的关键驱动因素及其空间差异性。结果表明：研究期内福建省碳超载总量持续增长,总体呈“东南高-西北低”不均衡发展格局,呈现局部集聚性;碳超载县区沿海岸线自南向北逐渐增加,H-H集聚的县区分布于福州市、厦门市、泉州市和漳州市,集聚态势有减弱趋势;内陆地区大部分县区尚保持碳可载状态,L-L集聚的县区主要分布于南平市、三明市、龙岩市。对比县域和市域两个尺度的研究结果,可发现区域碳超载变化类型呈现较大的尺度差异性,如宁德市和三明市总体表现为增大型,但其辖域内部分县区表现为缓慢减小型。通过因素解析发现,人口规模增长、工业化和城镇化发展是福建省县域碳超载加剧的主要驱动因素。     

收缩视角下黄河中游城市碳排放时空格局及其影响因素

城市收缩作为城市化进程中的一种现象,与碳排放之间的关系错综复杂。当前从多维度收缩视角来探究碳排放量驱动因素的研究鲜有。据此,从人口、社会和经济三个维度构建城市收缩评价体系,利用黄河中游四省50个城市2012-2020年面板数据,基于熵值法、夜间灯光指数及地理探测器等方法探究城市收缩对碳排放时空差异的影响。结果表明:①黄河中游资源型城市收缩现象最为严重,呈现\"大分散,小聚集\"特征。人口收缩占比最多,综合收缩最少。②碳排放总量在研究时段内从2327 Mt增长到3040 Mt,热点区域分布在鄂尔多斯市、乌海市、呼和浩特市、忻州市和朔州市;冷点区域从陕西省和河南省分散分布逐渐向河南省集聚。碳排放总量两极分化现象明显,高值区域数量少,数值大,且逐年增幅大;低值区域数量多,数值低,呈逐年降低趋势。成长型和成熟型资源城市是碳排放量的热点区域,同时城市收缩加剧了碳排放量;衰退型和再生型资源城市已经成为碳排放量的冷点区域,此时的城市收缩对碳排放量抑制作用加强。③城市收缩对于碳排放量的影响是复杂的,经济收缩对碳排放空间分异的解释力最强,人口收缩解释力最小,多数影响因素空间叠加后会产生双因子增强作用,且主导因素由人口和经济收缩转变为社会和经济收缩。可见,黄河中游城市碳排放时空格局及影响因素存在一定差异,因此,在制定双碳行动方案时应综合考虑这些差异,进而可提出有针对性且能适应于地区发展需要的节能减排对策。     

基于结构调整视角的吉林省产业生态化发展

基于产业系统与生态环境的交互胁迫作用关系,采用系统分析方法与综合指数评价法,对吉林省产业结构生态化水平进行综合评价,并刻画其时空格局特征.结果表明: 2000—2013年,吉林省产业结构生态化水平呈逐年递增态势,结构发育程度与资源环境效率均有显著提升;产业结构生态化发展地区差异呈现资源环境效率＞产业结构优化度＞产业结构生态化的关系特征,空间上呈现西高东低的格局特征,同时市域尺度上呈现以长春为核心向外围逐渐降低的“级差化”分异特征;依据产业结构优化度与资源环境效率的协调发展特征,可将全省划分为高水平协调、低水平协调、经济先行型、生态先行型4种生态化类型区.     

中国碳排放脱钩效应、时空特征与驱动因素

“双碳”目标使中国面临巨大的碳减排压力,寻求一条低碳转型之路已成为中国面临的挑战,而揭示经济增长与碳排放之间的脱钩关系,是中国寻求低碳经济发展的关键突破点。基于IPCC碳核算方法和Tapio脱钩模型,对中国经济增长与碳排放的脱钩效应以及时空特征进行探讨,并利用IDA-PDA综合分析法对碳排放脱钩效应的驱动因素进行分解。结果表明：(1)2005—2019年,中国整体的碳排放脱钩指数呈波动下降趋势,以“弱脱钩”为主,脱钩状态良好。(2)中国东部和中部地区碳排放脱钩状态较好,在2015—2019年达到强脱钩;西部地区虽仍处于弱脱钩阶段,但碳排放脱钩指数显著降低;同时,中国各省份间脱钩状态差别较大,碳排放脱钩指数总体呈西北高、东南低的分布格局。(3)对于驱动因素的贡献度,要素替代和技术进步是促进中国碳排放脱钩的关键因素,经济水平是抑制中国碳排放脱钩最主要的因素。能源结构、效率变动、人口规模对中国碳排放脱钩主要表现为抑制作用。(4)对于地区的贡献度,2005—2010年,东部地区对中国碳排放脱钩的抑制作用最强;2010—2012年,东部地区对中国碳排放脱钩的抑制作用逐渐减小,西部地区对中国碳排放脱钩的抑制作用逐渐增强;2012—2019年,三大地区对中国碳排放脱钩的作用不稳定,变化较大。     

东北三省碳源/汇和碳盈亏时空分布与影响因素

碳循环是影响气候变化的关键环节。利用改进的CASA模型对东北三省2000-2020年间自然碳源汇进行了估算;通过增加真实碳排放量对估算过程的约束,改进了夜间灯光数据和碳排放拟合方法,探究了区域碳源碳汇和碳盈亏的时空分布和影响因素。结果显示：（1）净生态系统生产力在时间上呈现波动上升趋势,空间上黑龙江省自然碳汇总量最高（164.61 Tg C/a）,约占东北三省的60%;（2）能源消费碳排放总量呈现先上升,再下降,近年趋于稳定的时间变化趋势,空间上以辽宁省年均碳排放量增速最快,增速约为6.95 Tg C/a;（3）2005年为东北三省整体从碳盈余转变为碳亏损的转折点,近年来亏损速率有所下降;（4）东北三省碳盈亏与自然因素呈正相关,与人口规模、地区生产总值、碳排放强度、产业结构呈现负相关关系。辽宁省能源消费总量的攀升使能源结构的下降未能扭转其碳亏损的局面,并使其碳盈亏与能源结构呈现正相关关系;黑龙江省和吉林省农业人口流失较快一定程度上导致了城市化水平与碳盈亏呈现正相关关系。（5）东北三省均应降低碳排放强度,黑龙江省和吉林省应调整能源结构,辽宁省应调整产业结构。研究结果可为东北三省\"双碳目标\"的实现提供理论依据。     

湖南省森林植被碳储量、碳密度动态特征

利用湖南省4次(1983—1987年、1990—1995年、2003—2004年和2009年)森林资源清查数据,采用材积源-生物量法,结合湖南省现有森林植被主要树种碳含量实测数据,研究近20多年来湖南省森林植被碳储量、碳密度的动态特征。结果表明:从1987年到2009年,湖南省乔木林植被碳汇为66.40×106tC,碳密度提高了5.65 tC/hm~2,阔叶林碳汇最大(48.43×10~6tC),其次是杉木林(9.54×10~6tC)和松木林(6.68×10~6tC),各乔木林植被碳密度波动较大;除过熟林外,各龄组乔木林均为碳汇,中龄林碳汇最大,幼龄林、中龄林、近熟林植被碳密度依次提高了4.75、4.09、0.83 tC/hm~2,成熟林、过熟林分别下降了6.87、13.88 tC/hm~2;天然林、人工林植被碳汇分别为41.01×10~6tC、25.39×10~6tC,碳密度分别提高了7.19、4.91 tC/hm~2。湖南省森林植被(包括疏林)碳汇为84.87×10~6tC,乔木林碳汇最大,其次是竹林,分别占湖南省森林植被碳汇的78.24%和33.31%,碳密度提高了6.24 tC/hm~2,各森林类型植被碳储量随其面积变化而变化。表明近20多年来,湖南省乔木林植被单位面积储碳能力明显提高,天然林在湖南省乔木林植被碳储量占有重要地位。     

甘肃省生态安全时空演变特征及影响因素解析

生态安全是维持经济社会与生态可持续发展的重要保障。西部大开发与\"一带一路\"倡议实施以来,西部城镇发展迅速,经济效益大幅提高,生态环境却面临极大挑战。因此,以西北地区重要生态屏障区甘肃省为研究对象,基于\"省公顷\"概念改进传统生态足迹模型,评价2005—2015年甘肃省生态环境演变特征和生态安全状况,定量解析其驱动因素。结果表明:(1)2005—2015年甘肃省人均生态足迹与人均生态承载力分别由0.51 hm²/人和0.22 hm²/人增加至0.69 hm²/人和0.47 hm²/人,生态承载力增加速度较快,但自然资源依旧呈\"供小于求\"的状态。(2)甘肃省人均生态赤字由-0.20 hm²/人变化至-0.33 hm²/人,生态恶化程度不断加深。生态压力也由2.07升至2.74,生态安全处于很不安全状态,总体\"西北高、东南低\"的格局与城镇化布局相一致。(3)各影响因素对生态安全变化的决定力存在明显差异,其中人均GDP对生态安全扰动最强,其余因素影响程度依次为\"人均...