区域碳源碳汇的时空格局——以长三角地区为例

长三角地区是世界第六大也是我国综合实力最强的城市群地区,其快速而大规模的城市化也产生了一系列的生态环境问题.本文核算了1995-2010年长三角地区的碳源碳汇并分析了其时空格局演变特征.结果表明： 研究期间,长三角地区的碳汇增长943×10⁴ t,其中,浙江省森林净生态系统生产量的增加是主要贡献,这主要得益于国家2003年起实施的“退耕还林”政策.该地区的碳排放增加3.27×10⁸ t,其中,能源消费和工业过程排放所占比重在2010年达96%.江苏省的排放量与增长速度都位居长三角第一,其以重工业和制造业等高能耗和高碳排的产业结构是造成其碳排放居高不下的主要原因.由于建设用地的净碳排放量增速大于建设用地扩张速度,导致该地区单位面积建设用地的净碳排放强度明显增大,江苏省的建设用地净碳排放强度增速最快.
     

典型社区家庭消费碳排放特征与影响因素——以北京市为例

家庭消费碳排放是中国碳排放总量的重要组成部分,已成为碳排放增长的主要驱动力,从消费角度研究家庭碳排量特征及影响因素对家庭碳减排和低碳社区建设有重要意义。使用碳排放系数法和消费者生活方式法计算北京市5种典型社区家庭消费月均碳排量,通过最优尺度回归和多重比较分析对不同社区家庭碳排放影响因素进行探究。研究发现：北京市5种社区户均碳排放总量及构成差异显著,影响因素不一致。其中：（1）平房类社区家庭直接碳排量732.26 kgCO₂/月高于其他社区,燃煤取暖是平房社区家庭直接碳排放高的主要因素,单位社区、政策性住房社区和商品房社区家庭直接碳排量较低,约50.00 kgCO₂/月。家庭类型显著影响每个社区家庭直接碳排量,家庭积极参与节能环保活动有利于减少家庭直接碳排放;（2）商品房社区家庭间接碳排量最高,达3879.06 kgCO₂/月,平房类社区家庭最低,间接碳排量仅为商品房社区的1/3,间接碳排放是家庭生活消费碳排放的主体。食品和居住消费产生的间接碳排量较高,老龄化社区家庭医疗保健消费碳排量更高;（3）家庭类型和月总收入对所有社区家庭间接碳排量影响显著,但社区环保工作满意度、社区环境满意度、家庭节能环保活动参与度、耐用品使用年限等因素影响程度存在差异,胡同社区和平房类社区中受教育水平高的家庭产生的间接碳排量更高,需积极灌输环保理念。进一步分析了主要影响因素在不同水平下对应的家庭碳排量差异程度与变化规律,有助于社区管理者识别高碳排家庭,为社区低碳管理提供新思路。     

丽江市家庭能耗碳排放特征及影响因素

现代社会中人类活动对碳排放的影响日益显著.家庭作为人类社会的基本单元,其消费活动产生的碳排放是全社会碳排放的重要组成部分.通过对丽江市农村和市区家庭生活用能的调查数据进行分析,发现农村家庭生活用能以木柴为主,沼气和电为辅;市区家庭的生活用能以电为主,其次是液化气和蜂窝煤.从碳排放构成来看,农村地区木柴消费为家庭能源碳排放的主要来源,占总碳排的83.6％;市区电力消费为家庭能源碳排放的主要来源,占总碳排的88.4％.农村地区家庭的碳排放远高于市区家庭,主要原因是木柴的碳排放因子(1.87 kg CO2/kg)远高于电能的边际排放因子(0.7134 kg CO2·kW-1·h-1).从各影响因素与家庭主要能源消费碳排放的回归结果来看,在农村地区,家庭规模、家庭收入、教育水平均对家庭木柴消费碳排放有显著的影响,但影响方向和程度有一定的差别;在市区,年龄结构、教育水平、家庭规模、住房面积均会不同程度增加家庭电能消费碳排放.建议政府在完善“家电下乡”政策、增加农村家庭收入、加强农村居民教育等方面加大投入力度,以减少丽江市整体的家庭能耗碳排放.     

北京城市化进程中家庭食物碳消费动态

不可持续的家庭消费是造成全球环境问题的主要原因,食物碳消费研究是促进可持续家庭消费的重要内容。基于政府宏观统计数据,分析北京城市化进程中城市家庭食物碳消费的变化趋势和影响因素。结果表明,与1979年相比,1999年北京城市家庭人均及户均食物消费量分别减少了15.2%和38.6%,而食物碳消费总量增加了28.5%,食物碳消费结构由“以粮食为主”转变成“以粮食和肉类为主”。城市化进程中,以1993年为界,家庭食物人均及户均碳消费量均由明显减少趋势转变为明显增长趋势,变化的主要原因由“食物消费结构变化引起的人均谷物类碳消费量的减少”转变为“人均食物消费量增加引起的人均肉类碳消费量的增加”。北京城市家庭已基本完成食物消费结构的转变,人均食物消费量仍继续增加。GDP指数是影响人均食物碳消费量的主要经济因素,经济的继续增长可能带来人均食物碳消费量的增加,北京城市家庭食物碳消费尚未达到稳定状态。     

长三角城市群城市空间形态与碳收支时空耦合关系

区域碳收支动态监测与评估是推动城市群低碳发展和碳达峰的关键基础问题。设计和分析了长三角城市群区域碳收支与城市空间形态的时空耦合关系。基于2001、2005和2010年碳排放、净初级生产力、土地利用和土壤等数据构建了长三角城市群区域碳收支的时空分布估算模型,接着利用地理加权回归模型分析了城市空间形态景观格局指数与碳收支的相关性,最后结合地理探测器定量分析了景观格局指数因子对碳收支的影响及其交互作用。研究结果表明：（1）长三角城市群碳收支存在明显的空间异质性,总体呈现南部高,北部次之,东部低的特征;（2）同时,长三角城市群碳收支具有明显时间异质性,2001、2005和2010年呈现减少的趋势,其中2001-2005年下降幅度较大;（3）斑块类型面积、城市斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数与碳收支具有负相关性;边缘密度、城市建成区斑块密度与碳收支具有显著正相关性;（4）2001年、2005年和2010年的建成区总面积是碳收支空间异质性的主要驱动因素;斑块类型面积与其他因子的交互作用对碳收支空间异质性影响贡献程度比其他因子间交互作用较强。一定程度揭示了城市空间形态景观格局与碳收支时空分布的相关性,可为碳达峰/碳中和、城市形态优化等提供科学参考。     

家庭能耗与碳足迹研究进展

家庭消费是产生CO₂排放的重要来源之一。随着社会的发展,居民生活水平的提高,由家庭产生的能耗及温室气体排放比例日益增加,家庭的节能减排潜力也随之升高。开展家庭能耗和碳足迹研究,不仅可以为众多家庭提供可持续的生活和消费指导,帮助居民寻求科学有效的节能减排途径,而且对于促进低碳城市建设、缓解全球变暖和能源危机具有重要意义。该文从家庭碳足迹的概念、来源以及计算方法入手;总结了家庭能耗及碳足迹研究6个方面的主要内容:家庭能耗和碳足迹特征以及影响因素,家庭能耗及碳足迹动态变化状况,国家间或地区间家庭能耗及碳足迹对比,家庭碳足迹计算模型,家庭碳排放管理。最后展望了该领域未来的研究重点和发展方向。     

长三角城市群碳排放与城市用地增长及形态的关系

城市是一种重要的碳源,城市扩张过程中的用地面积增长和空间特征变化均会影响城市碳排放。分析1995—2015年长三角城市群碳排放重心转移,查明碳排放和城市用地增长的脱钩状态时空变化,并通过构建面板数据模型探究城市形态对碳排放的影响,得出以下结论:(1) 1995—2015年长三角城市群碳排放重心经历了西南向-西北向-东南向-西北向的转移过程,这种转移过程与其相应时期内部分城市的工业发展与产业结构调整有关;(2) 1995—2015年,长三角城市群碳排放与城市用地增长的脱钩状态存在着显著的时空异质性。研究区由以扩张负脱钩为主变化为以弱脱钩为主,2005年以后,区域之间的脱钩差异开始缩小,总体来看研究区脱钩状态趋向于同质。至2015年,近70%的城市已达到了脱钩,其中上海等城市实现了强脱钩;(3)连续完整的地块在区域内的主导程度会对城市碳排放产生负向的影响,而城市用地斑块的破碎化程度和聚集程度对碳排放有着正向的影响,且相对而言,聚集程度的正向影响更为显著。     

长三角地区植被覆盖演变城乡差异及其原因

城市生态环境和城市化之间的关系是城市可持续发展的关键。研究不同城市化水平下植被覆盖的长时间演变趋势,对理解城市化过程对植被生长动态的影响,城市更新以及推进城市绿化的科学管理具有重要意义。然而,目前对城市内部沿城乡梯度植被生长趋势差异的认识还比较有限。以我国城市化发展最为强烈的长三角地区为研究对象,基于2000-2020年长三角归一化植被指数数据,采用趋势分析和地理探测器方法,探究了长三角地区城市内部植被覆盖演变城乡差异,并从土地利用/覆被变化和城市化发展的角度解析其成因。研究结果表明：（1）2000-2020年长三角地区植被总体呈绿化趋势,植被明显绿化占最大比例（52.06%）,轻微绿化与稳定不变地区占31.68%,零星分布的褐化区占6.82%。（2）城市老城区植被覆盖变化总体呈现返绿趋势（0.016/10 a）,新城区褐化明显（-0.019/10 a）,农郊区绿化突出（0.023/10 a）。在上海、南京和杭州等人口城市化水平较高的城市中,老城区土地利用变化强度最高,其绿化趋势也最高,体现了城市更新过程对绿地空间的促进作用;而在人口城市化水平相对较低的宣城、蚌埠和阜阳等城市,土地利用变化强度相对较低的农郊区也呈现明显的绿化趋势,更多的是受到区域生态保护的影响。（3）土地城市化是长三角地区老城区和新城区植被覆盖变化的主导因子,而城市化因子对农郊区解释程度总体不显著。从长三角总体区域看,城镇人口比重、不透水面积/总面积以及地区生产总值三者对植被覆盖演变存在显著影响,其中城镇人口比重影响最大。     

Panel estimation for the impacts of population-related factors on CO2 emissions: A regional analysis in China

A large accumulation of carbon dioxide emission have attracted much attention recently. The existing researches mainly focused on such impact factors of carbon dioxide emission as population, economy, technology and others. However, there is little specific guidance for the subdivision of demographic factors. This paper employed STIRPAT (Stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence and Technology) model to examine the impact of population size, per capita consumption, energy intensity, urbanization and aging population on CO₂ emissions by adopting panel data of 30 provinces from 1997 to 2012. Taking the climate change as a control variable, we can get the result that the population size, per capita consumption and energy intensity have strong explanatory power on CO₂ emissions in the three regions. The urbanization level has a positive influence on carbon emissions in the western region and has a negative effect in the central region, while it is not statistically significant in the eastern region. Aging population increases emissions in the eastern region, while decreases emissions in the central region and the western region.     

Energy Cost of Living and Associated Pollution for Beijing Residents

China's remarkable economic growth in the last 3 decades has brought about big improvements in quality of life while simultaneously contributing to serious environmental problems. The aim of all economic activities is, ultimately, to provide the population with products and services. Analyzing environmental impacts of consumption can be valuable for illuminating underlying drivers for energy use and emissions in society. This study applies an environmentally extended input‐output analysis to estimate household environmental impact (HEI) of urban Beijing households at different levels of development. The analysis covers direct and indirect energy use and emissions of carbon dioxide (CO₂), sulfur dioxide (SO₂), and nitrogen oxide (NO_x). On the basis of observations of how HEI varies across income groups, prospects for near‐future changes in HEI are discussed. Results indicate that in 2007, an urban resident in Beijing used, on average, 52 gigajoules of total primary energy supply. The corresponding annual emissions were 4.2 tonnes CO₂, 27 kilograms SO₂, and 17 kilograms NO_x. Of this, only 18% to 34% was used or emitted by the households directly. While the overall expenditure elasticity of energy use is around 0.9, there is a higher elasticity of energy use associated with transport. The results suggest that significant growth in HEI can be expected in the near future, even with substantial energy efficiency improvements.     

Endless Urban Growth? On the Mismatch of Population,Household and Urban Land Area Growth and Its Effects on the Urban Debate

In European cities, the rate of population growth has declined significantly, while the number of households has increased. This increase in the number of households is associated with an increase in space for housing. To date, the effects of both a declining population and decreasing household numbers remain unclear. In this paper, we analyse the relationship between population and household number development in 188 European cities from 1990–2000 and 2000–2006 to the growth of urban land area and per capita living space. Our results support a trend toward decreasing population with simultaneously increasing household number. However, we also found cites facing both a declining population and a decreasing household number. Nevertheless, the urban land area of these “double-declining” cities has continued to spread because the increasing per capita living space counteracts a reduction in land consumption. We conclude that neither a decline in population nor in household number “automatically” solve the global problem of land consumption.     

基于DMSP/OLS影像的我国主要城市群空间扩张特征分析

20世纪90年代以来,随着中国城市化步伐的加快,城市用地空间扩张极为明显。采用1992、1995、2000、2005、2009年5期的夜间灯光影像数据提取了京津冀、长江三角洲和珠江三角洲城市群的城市像元,并从空间扩张强度、扩张类型以及方向性空间扩张特征3个方面对三大城市群城市用地的空间扩张特征进行了分析,同时还从社会经济方面对城市群空间扩张的驱动因素进行了讨论。结果表明,三大城市群的空间扩张特征既存在共性也存在明显的差异,同时社会经济的快速发展对城市用地的扩张具有明显的驱动作用,为进一步推动中国城市化进程提供了数据支撑。     

城市扩张与水污染物排放的伴生效应与交互机理——基于2011-2015年长三角地区的实证检验

揭示城市扩张与水污染物排放之间的伴生效应与空间交互机理是城市化水环境效应研究的重要议题。以长三角地区为例,选取COD和NH₃-N两项特征污染物指标,在2011—2015年快速城市化时期的水污染物排放格局分析基础上,优选空间杜宾模型估计城市扩张与水污染物排放的伴生效应,采用直接效应和间接效应分解定量测度二者的空间交互机理。研究结果表明：2011—2015年长三角地区水污染物排放规模显著下降,县域排放强度等级整体降低,高强度排放格局由连片式分布收缩为零散式分布;城市扩张与水污染物排放的伴生效应显著而稳定,高扩张-高排放型县域在上海及其周边、苏北地区集中分布,沿海和沿江区位是城市扩张通常会选择的布局指向,在排污距离成本和环境规制强度双重作用下,距海岸线和长江干流距离越远,水污染物排放强度越呈对数曲线式降低;城市扩张与水污染物排放的空间交互作用具有两面性,城市扩张规模每提升1%,使本地COD、NH₃-N排放分别增加0.274%、0.368%的同时,还会造成邻近县域排放降低1.017%、0.650%。因此,为缓解城市扩张与水污染物排放的伴生效应和交互作...     

我国城市发展与能源碳排放关系的面板数据分析

城市化与城市能耗及其碳排放密切相关,城市发展过程中的人口城市化进程和产业总量与结构调整都是能源碳排放变化的主要驱动因素。以2006-2015年全国158个地级城市的面板数据为基础,从总量变化趋势和空间变化趋势两个角度分析了研究期内的我国城市发展特征及能源碳排放特征;并利用面板计量分析方法研究了城市发展因素对城市总能耗、总能耗碳排放、单位能耗碳排放量的驱动特征。结果表明：城市化每提升0.095%,总能耗上升1%。虽然城市总能耗及能耗碳排放在降低,但是单位能耗碳排放在增加;第二产业和第三产业发展对总能耗及能耗碳排放的驱动作用大;城市第三产业的发展有利于能源结构优化调整等;并基于研究发现给出一些政策建议。     

Examining the impact factors of urban residential energy consumption and CO2 emissions in China – Evidence from city-level data

Rapid urbanization has exerted substantial pressure on China’s energy system and contributed to climate change. To find the key drivers of urban residential energy consumption and CO₂ emissions, this paper uses an extended Stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence and Technology (STIRPAT) model that employs city-level data to examine the influences of population scale, income level, population compactness and price on house-based residential energy consumption, energy-related CO₂ emissions and private vehicle ownership. The empirical results indicate that factors such as population scale, affluence, and population compactness can lead to increases in residential energy consumption and CO₂ emissions. In terms of transportation, income and population scale positively drive the growth of private vehicle ownership, while the fuel price negatively influences private vehicle ownership. Moreover, population scale is the most important factor in residential energy consumption and CO₂ emissions. Finally, policy recommendations are suggested for China’s urban development strategy and urban design and to encourage technology innovations that reduce residential energy consumption and CO₂ emissions.     

城市扩张背景下城市群环境问题的区域性特征分析

作为区域空间组织的重要形式,城市群已经成为促进城市化快速发展的重要地区,同时也逐渐成为生态环境问题高度集中的地区。采用夜晚灯光影像在分析京津冀、长江三角洲和珠江三角洲城市群空间扩张进程的基础上,从空气质量、工业固体废物处置利用情况以及植被覆盖度3个方面对三大城市群环境问题的区域性特征及其敏感区进行分析。结果表明:三大城市群空间扩张进程不断加快,并逐渐形成城市用地连绵区,长江三角洲城市群城市用地连绵区范围最大,珠江三角洲城市群城市用地连绵区范围高于京津冀城市群;从城市群层面看,三大城市群在空气质量、工业固体废物综合利用率以及植被覆盖度演变方面已呈区域性特征,城市化水平与工业固体废物综合利用率呈正相关,与城市群植被覆盖度呈负相关;从城市层面来看,空间扩张较快的宁波市和北京市为长江三角洲和京津冀城市群在空气质量、工业固体废物综合利用率以及植被覆盖度方面的敏感区,中山市为珠江三角洲在工业固体废物综合利用率以及植被覆盖度方面的敏感区。环境问题的区域特征以及环境敏感区分析对环境治理工作具有一定的指导作用,对区域的可持续发展具有一定的现实意义。     

An integrated approach to improving fossil fuel emissions scenarios with urban ecosystem studies

The future trajectory of fossil fuel emissions is one of the largest uncertainties in predicting climate change. While global emissions scenarios are ultimately of interest for climate modeling, many of the factors that influence energy and fuel consumption operate on a local rather than global level. However, there have been relatively few comprehensive studies of the ecological and socioeconomic processes that will determine the future trajectory of net carbon dioxide (CO₂) emissions at local and regional scales. We conducted an interdisciplinary, whole ecosystem study of the role of climate, urban expansion, urban form, transportation, and the urban forest in influencing net CO₂ emissions in the Salt Lake Valley, Utah, a rapidly urbanizing region in the western U.S. Our approach involved a detailed emissions inventory validated with atmospheric measurements, as well as a system dynamics model of future CO₂ emissions developed in collaboration with local stakeholders. The model highlighted the importance of a positive feedback between urban land development and transportation investments that may strongly affect emissions by amplifying declines in developmental densities and increases in vehicular traffic. Simulations suggested that while doubling the density of tree planting would have a negligible effect on total urban CO₂ emissions, land use and transportation policies that dampen the intensity of the urban sprawl feedback could result in a 22% reduction in CO₂ emissions by 2030 relative to a business as usual scenario. We suggest that by advancing our mechanistic understanding of energy and fuel consumption regionally, this urban ecosystem approach has great potential for improving emissions scenario studies if replicated in other cities and urbanizing regions.     

基于适应性循环理论的区域生态风险时空演变评估——以长江三角洲城市群为例

在城市扩张和气候变化背景下，三角洲社会与生态系统正遭受多方面风险威胁，适应性视角下的区域生态风险评估有助于理解复杂系统与风险影响之间的相互作用，为长江三角洲城市群适应性规划策略提供空间定量参考。以长江三角洲城市群社会-生态系统为研究对象，耦合适应性循环与区域生态风险评估理论，构建"潜力-连通度-韧性"适应性生态风险评估框架，从整体和动态的角度评估区域在当前与未来适应性生态风险的时空分布与各城市所处的适应性循环阶段。结果表明，适应性生态风险由沿海区-城市群-生态区域呈现由较高到高再到低的趋势，大城市外围现已出现较高风险。至2030年，风险整体呈上升趋势，高风险向中小城市和生态区域蔓延。从适应性循环阶段来看，杭州、宁波等14个城市处于生态风险较低的重组阶段。常州、南通等8个城市处于风险升高的开发阶段。上海、南京、无锡和苏州处于城市发展成熟风险开始降低的保护阶段。本研究通过评估长三角城市群适应性生态风险，得到高风险区分布与各个城市的适应性风险趋势，为长三角城市群动态变化下的适应性规划策略制定提供了科学的指导，以实现区域的可持续发展。     

Reconciling Oil Palm Expansion and Climate Change Mitigation in Kalimantan,Indonesia

Our society faces the pressing challenge of increasing agricultural production while minimizing negative consequences on ecosystems and the global climate. Indonesia, which has pledged to reduce greenhouse gas (GHG) emissions from deforestation while doubling production of several major agricultural commodities, exemplifies this challenge. Here we focus on palm oil, the world’s most abundant vegetable oil and a commodity that has contributed significantly to Indonesia’s economy. Most oil palm expansion in the country has occurred at the expense of forests, resulting in significant GHG emissions. We examine the extent to which land management policies can resolve the apparently conflicting goals of oil palm expansion and GHG mitigation in Kalimantan, a major oil palm growing region of Indonesia. Using a logistic regression model to predict the locations of new oil palm between 2010 and 2020 we evaluate the impacts of six alternative policy scenarios on future emissions. We estimate net emissions of 128.4–211.4 MtCO₂ yr^-1 under business as usual expansion of oil palm plantations. The impact of diverting new plantations to low carbon stock land depends on the design of the policy. We estimate that emissions can be reduced by 9-10% by extending the current moratorium on new concessions in primary forests and peat lands, 35% by limiting expansion on all peat and forestlands, 46% by limiting expansion to areas with moderate carbon stocks, and 55–60% by limiting expansion to areas with low carbon stocks. Our results suggest that these policies would reduce oil palm profits only moderately but would vary greatly in terms of cost-effectiveness of emissions reductions. We conclude that a carefully designed and implemented oil palm expansion plan can contribute significantly towards Indonesia’s national emissions mitigation goal, while allowing oil palm area to double.     

甘南高原不同生计方式农户的碳足迹分析

二氧化碳增加导致的全球气候变暖已成为当前人类社会面临的最严峻挑战,减少碳排放迫在眉睫。以地处青藏高原东缘的甘南高原为研究区,基于农户调查数据,采用生命周期评价法估算了甘南高原不同生计方式农户的生活直接能源消费碳足迹和间接能源消费碳足迹,并运用最小二乘法分析了影响农户碳足迹的关键因素。结果发现:(1)甘南高原农户年人均碳足迹达2.67 t CO2,其中,生活直接能源消费碳足迹比例达76.53%,间接能源消费碳足迹比例仅占23.47%;(2)随着非农化水平的提高,甘南高原农户的碳足迹依次下降,其中,纯农户人均碳足迹达4.32 t,兼业户与非农户分别为2.37 t和1.07 t;(3)随着农户家庭规模的增大、收入水平的提高、距县城距离的增加和消费水平的提高,农户碳足迹不断增加;随着劳动力受教育程度的提高、恩格尔系数的增加和非农化程度的提高,农户碳足迹不断减少。