中国能源足迹增长波动的驱动因子分析

基于生态足迹方法计算了中国1953～2006年的人均能源足迹,利用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法提取其增长的波动周期,利用因子分析方法探讨了不同时间尺度下驱动中国人均能源足迹增长的主要因子.结果发现:(1)53a来,中国人均能源足迹在波动中不断增长,人均能源足迹年增长率存在准4a、准13a、准17a和准27a 4个主要波动周期;(2)对与中国能源足迹波动高度相关的37个影响因子在IMF1、IMF2、IMF3 3个主要尺度下的因子分析发现,人均GDP增长率、轻工业产值增长率、第二产业增长率、工业增长率、工业总产值增长率、社会消费品零售增长率、资本形成总额增长率、重工业产值增长率、第三产业增长率、建筑业增长率、交通运输仓储增长率等是3个尺度下共同的第1影响因子.据此,建议中国的能源政策制定者更应关注稳定经济增长、优化产业结构、调整国内石油开采、提高交通运输效益等.     

中国人均生态足迹与生物承载力变化的EMD分析及情景预测

利用经验模态分解(EMD)方法分解并提取1961～2001年中国人均生态足迹与生物承载力变化的波动周期,建立具有周期性波动的非线性动力学预测模型,提出未来50a中国人均生态足迹和生物承载力变化的3种预测情景。结果表明:(1)40a来,中国人均生态足迹在波动中不断增加,具有明显的3.5a和8a两个波动周期;中国人均生物承载力在波动中不断减少,具有明显的2.7a和28a两个周期。(2)若一切照旧,即未来50a中国人均生态足迹与生物承载力保持过去40a的年均变化率不变,则人均生态足迹会持续上升,2050年达到3.391g.hm2;人均生物承载力持续下降,2050年降为0.490g.hm2;而人均生态赤字急剧拉大,2050年为3.024g.hm2,可持续发展形势非常严峻。(3)若缓慢变化,即未来20a中国人均生态足迹保持年均增长率1.195%、人均生物承载力年均减少率0.614%不变,则2025年人均生态足迹为1.849g.hm2、人均生物承载力为0.860g.hm2、人均赤字0.989g.hm2。(4)若人均生态足迹快速减少,即2025～2050年中国人均生态足迹年均减少率为0.996%、人均生物承载力年均减少率为0.614%不变,则2050年人均生态足迹为1.381g.hm2、人均生物承载力0.739g.hm2、人均生态赤字0.641g.hm2,但这需要中国经济发展和技术水平的极大提高、能源消费结构的多元化、居民消费意识和消费模式的快速转变、人民生活质量的极大改善。这样,中国的生态发展才有助于实现全球水平的生态可持续发展,在促进世界可持续发展的道路上起到积极的推动作用。     

基于生态足迹方法的南京可持续发展研究

20世纪90年代末以来,随着南京城市化进程的加快和城市建成区面积的扩展,城市生态安全问题日益突出。在运用生态足迹方法分析南京市1999—2009年人均生态足迹及生态承载力变化的基础上,采用Mann-kendall法对南京市人均生态足迹突变点进行分析,应用灰色关联模型从经济、社会和生态子系统方面分析不同阶段人均生态足迹变化的原因。研究表明:1999—2009年间南京市人均生态足迹呈增长趋势,人均生态承载力呈减小趋势,单位万元GDP生态足迹和生态多样性指数呈逐年下降趋势,生态经济系统发展能力较好,但生态压力较大。南京市人均生态足迹变化分为1999—2002年的低位增长阶段和2003—2009年高位波动阶段。通过影响南京市生态足迹变化因素分析发现,2003—2009年与1999—2002年相比,经济子系统依然处于主要地位,但影响因素由农业向以三产为主转变,同时生态子系统和社会子系统各因素的影响力提升。据此,提出优化产业结构,控制人口数量,加强基础设施建设,改善居民居住环境,加大城市绿化建设,提高城市污物处理能力,减少污染物排放的南京可持续发展对策。     

区域生态足迹盈亏测算及其空间特征——以江苏省为例

生态足迹分析法能够通过计算生物生产性土地和水域的产量,估算人类对自然资本的消耗和自然资本的供给情况,进而对区域发展的可持续发展状态进行定量评估。论文在改进国家公顷生态足迹模型的基础上,对江苏省及其13个地级市生态足迹盈亏进行测算,进而揭示其空间演化特征。研究结果表明:(1)2015年江苏省的人均生态足迹为1.7890 hm2/人,人均生态承载力为0.2991 hm2/人,生态赤字为-1.4899 hm2/人,万元GDP生态足迹为0.2033 hm2/万元;(2)地级市中,人均生态足迹上,常州市最高为2.9317 hm2/人,宿迁市最低为1.7348 hm2/人;人均生态承载力上,盐城市最高为0.6111 hm2/人,苏州市最低为0.0812 hm2/人;人均生态赤字上,常州市最高为-2.8115 hm2/人,盐城市最低为-1.1503 hm2/人;万元GDP生态足迹上,宿迁市最高为0.3956 hm2/万元,无锡市最低为0.1651 hm2/万元;(3)江苏省及其苏南、苏中地区的人均建筑用地生态足迹和化石能源用地生态足迹所占比例较大,苏北地区人均耕地生态足迹和草地生态足迹所占比例较大;(4)人均生态足迹和生态赤字在空间分布上较为一致,呈现出南高北低的特征,而人均生态承载力呈现北高南低的分布特征;万元GDP生态足迹空间分布北高南低,整体上与人均地区生产总值成反比。研究结果能够为江苏省区域协调发展、生态文明建设提供理论指导和定量参考。     

福州市旅游生态足迹动态

基于生态足迹的理论,分析了城市旅游生态足迹的概念内涵、测算依据和计算方法。从旅游者消费结构特征出发,将城市旅游生态足迹模型分为旅游交通、餐饮、住宿、购物、游览、娱乐等6个子模型,并对1996年、2001年和2006年福建省福州市的旅游生态足迹分别进行了测评,计算出1996年、2001年和2006年福州市的人均均衡旅游生态足迹分别为0.053550、0.039537hm2和0.042167hm2。实证分析结果表明:(1)人均旅游生态足迹与游客量并不一定呈正相关关系;(2)影响城市旅游生态足迹总体变化的关键因子主要有旅游流的数量与方式、旅游者的消费水平和结构、旅游者的空间行为和旅游目的地(景区)的利用与经营发展水平等因素;(3)旅游饭店的能源生态消费实际上比建筑生态消费大,但随着旅游业的发展和游客需求的变化,特别是对高星级饭店需求的增加,这种规律有弱化的趋势;(4)旅游交通生态足迹一直是各年旅游生态占用中最大的部分,并且有逐步增大的趋势,倡导交通工具的合理选择与安排,是减少旅游生态占用,实现城市旅游可持续发展的最有效途径;(5)2006年福州市旅游者人均均衡旅游生态足迹是当地人均生态足迹的10.59倍,超过当地生态承载力的26.41倍,城市旅游活动是一种对自然资源需求和消耗较高的生活方式。     

基于物质流和生态足迹的可持续发展指标体系构建——以安徽省铜陵市为例

将物质流分析方法和生态足迹模型相结合,构建可持续发展指标体系,利用因子分析法对安徽省铜陵市2000—2010年间的可持续发展状况进行了评价。结果表明:(1)铜陵市直接物质输入(DMI)总体呈增长趋势,2010年相比2000年增长2.65倍,进口比重有所下降,区域资源开采活动有所增强,但直接物质输入仍主要依赖于进口,区内加工排放(DPO)总体呈上升趋势,区域内隐藏流(DHF)成为环境压力的主要来源;(2)铜陵市物质生产力数据显示其在物质利用效益方面有了改善,但与同期国内平均水平相比,仍存在一定差距;(3)铜陵市人均生态足迹持续上升,2010年达到7 hm2/人,生态足迹与生态承载力之间的矛盾逐渐加大;(4)可持续发展指标体系评价表明,铜陵市可持续发展状况呈现下降趋势。铜陵市应从调整三次产业关系、转变经济运行方式等角度出发,实现真正意义上的可持续发展。     

城市化对区域生态足迹的影响及其耦合关系

城市系统与区域生态系统间存在着复杂的相互影响,分析二者的交互耦合关系,可以客观地反映区域生态协调发展程度,为区域城市化发展提供科学依据。在修正城市生态足迹模型的基础上,计算了2000—2015年昆明市三维生态足迹动态,并建立了城市化综合评价指标体系,探讨生态足迹模型变化的驱动因子,构建城市化与生态耦合模型并测算其协调度。结果表明:过去15年间,昆明市土地利用类型的流转加剧、建设用地比例提升、经济增长和社会进步指标反映出城市化水平逐年提高;自然资源消耗增加和污染排放加剧使得人均生态足迹逐年上升。研究初期,人均生态承载力下降态势明显,后逐渐有所上升,生态赤字逐年减小,资源压力有所减轻。生态足迹广度基本不变、生态足迹深度先上升后下降、资源的利用效率逐年增加,其主要驱动因素在于社会层面的高质量城市化发展与经济产业结构调整。昆明市生态足迹与城市化耦合水平及协调度均呈逐年稳定上升,于2015年基本过渡到协调阶段;生态承载力与城市化耦合水平及协调度均呈波动上升态势,这与城市化负向作用逐渐积累、集中凸显相关。总体上,昆明市城市化进程中,需要提升城市化发展质量,管控城市扩张规模。     

基于生态足迹的半干旱草原区生态承载力与可持续发展研究--以内蒙古锡林郭勒盟为例

以内蒙古自治区锡林郭勒盟为例,以锡林郭勒盟1981-2008年的统计资料为依据,应用生态足迹法对其近30 a的生态足迹和生态承载力进行了实证计算和研究,探讨了半干旱草原区的生态承载力动态变化及其对可持续发展的影响。研究表明:(1)工业化、城镇化的快速发展,使该区生态足迹明显增加,人均生态足迹由1981年的1.0868 hm²增加到2008年的24.2176 hm²,高于全国和国内部分草原区,化石能源和草地生态足迹急剧增加是区域生态足迹增加的主导因素;(2)随着人口增长,草地、耕地等人均承载力下降,土地总人均承载力也从1981的3.1565 hm²下降到2008年的2.3915 hm²;(3)该区域发展呈现出由生态盈余转为生态赤字,且生态赤字快速增长的趋势。其根源一方面是20世纪90年代以来,国内市场对煤炭等本地优势资源需求的增加和重新配置加速了该区域工业化进程,增加了生态足迹;另一方面草地需求旺盛导致对草地的掠夺性经营加剧,致使草地退化严重,降低了生态承载力。锡林郭勒盟以畜牧业为主,草地是经济发展的基础,而工业化、城镇化的发展急剧增加了对草地资源的需求,如何科学、合理的协调工业化、城镇化发展和草地退化之间的矛盾,是锡林郭勒盟能否可持续发展的一个关键性因素。     

淮南市三维生态足迹及其驱动因子研究

三维生态足迹综合考虑生态足迹的深度和广度, 对于理解城市可持续发展具有重要意义。基于三维生态足迹模型测度了淮南市 2007—2014 年的生态足迹动态变化, 并建立生态足迹影响因素指标体系, 利用多元线性回归模型对其驱动因子进行了分析。结果表明, 淮南市人均三维生态足迹由 2007 年的 3.8138 增加至 2014 年的 8.7164, 人均生态承载力下降至 0.2458; 生态足迹深度年均上升 12.55%,足迹广度处于相对稳定状态, 人均三维生态足迹受足迹深度与足迹广度共同影响, 但主要受足迹深度影响, 消耗存量资本逐渐成为区域发展的主流。模型分析表明, 经济发展、生态环境污染等因素对淮南市生态足迹有正向驱动作用; 生态环境建设、社会发展等因素对生态足迹有负向作用, 可减缓生态压力的扩大趋势。建议未来应转变经济发展模式, 优化产业结构,提高能源利用效率, 以减少足迹深度; 加大生态环境保护力度、保护耕地, 合理控制人口增长以减少足迹广度, 提高淮南市可持续发展能力。     

西藏生态足迹与承载力动态分析

利用生态足迹模型,对2005—2010年西藏的生态足迹和生态承载力以及生态盈余进行了测算。研究发现,西藏2005—2010年人均生态足迹呈现出振荡式上升趋势,从2005年的0.34 hm2/人波动上升到2010年的0.83 hm2/人,其中人均林地消费所占比重最大,多年平均值占总消费的39.8%;人均耕地消费基本稳定在0.18—0.2 hm2/人之间,其他类型土地消费所占比重相对较少;人均生态承载力呈现平滑下降趋势,从2005年的14.78 hm2/人下降到了2010年的13.77 hm2/人,其中林地和牧草地及其转换的化石能源地人均生态承载力所占比重达到了95%,可耕地、牧草地、林地的人均生态承载力在2005—2010年之间呈现缓慢下降趋势,水域人均生态承载力变化不大;人均生态盈余较大,但呈现出递减趋势,2005年为14.44 hm2/人,而2010年下降到12.94 hm2/人;生态盈余中比重最大的是林地,但其足迹波动较大,介于1%—30%之间;草地人均生态足迹仅占生态承载力的5%左右,水域人均生态足迹占生态承载力的比例可忽略不计。     

中国人均灰水生态足迹变化驱动效应测度及时空分异

将传统灰水足迹和水生态足迹方法相结合,运用扩展的Kaya恒等式和LMDI指数分解方法对中国各省市的人均灰水生态足迹变化的驱动因素进行测度分析,充分考虑了资本和劳动力因素,选取经济活度效应,资本深化效应,资本效率效应,足迹强度效应,环境效率效应5个效应对人均灰水生态足迹变化的影响,结合ISODATA聚类模型对各效应进行空间聚类,从而分析各效应的空间特征。结果显示:中国人均灰水生态足迹产出变化是这5种因素共同作用的结果,资本深化效应和经济活度效应具有增量效应特点,而环境效率效应、足迹强度效应、资本效率效应呈减量效应特点;在各驱动效应的的强弱对比中,资本深化效应和足迹强度效应的特征较为明显。经济发展带动了科技进步也使得用水效率不断提高是足迹强度效应呈减量效应的主要原因;而工业化阶段经济向资本密集型转变是资本效率下降的主要原因。研究对中国灰水生态变化与资本要素之间的关系进行了探讨,对环保政策的调整及水资源可持续利用研究具有一定的参考价值。     

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊，也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态，揭示其时空演化特征，对探究其生态可持续影响因素与作用机理，降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型，填补了化石能源无法核算生态承载力的问题，同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中，计算了2000—2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明：(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力，致使人均生态赤字在时间维度上不断增大，空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势；(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗，且表现为高生态赤字；(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响；(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。     

新疆生态足迹与环境压力的时空分异

提高生态现代化总体水平是改善区域生态环境承载力的核心和关键。利用生态环境质量指数和生态现代化指数(EM I)对我国西部生态环境脆弱区的新疆维吾尔自治区生态足迹和环境压力的变动态势进行了系统分析。结果表明:2004年新疆生态现代化指数在全国排名为27位,仍然为我国生态现代化水平落后的地区之一。1980—2005年,新疆综合现代化水平远低于高收入国家、世界平均水平和中等发达国家。1998年新疆人均生态足迹由25957hm2增加到2007年的40551hm2,人均生态承载力由3.1270hm2减少到2.8266 hm2。区域环境水平呈下降趋势。资源转化率、生态保护指数呈明显上升态势。环境治理指数呈剧烈变动,1996-2003年呈"N"型变动态势,区域生态脆弱性没有明显逆转。     

沿海快速城市化地区能值生态足迹变化分析

当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展。生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题。首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字。同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20%。结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展。因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要。一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求。     

福建省生态足迹和生态承载力的动态变化

利用生态足迹理论,计算分析了福建省1999～2003年5年间的生态足迹变化过程.结果表明,福建省人均生态足迹由1999年的1.428 hm²上升至2003年的1.658 hm²,人均生态承载力由1999年的0.683 hm²减少到2003年的0.607 hm²,生态赤字逐年提高,生态足迹与生态承载力之间的矛盾加剧,生态环境处于不安全状态.生态足迹供需结构分析表明,福建省人均生态足迹供需存在严重的不平衡,其需求以草地和化石燃料为主,两者占总量的55.74%～63.43%,而供给以耕地为主,草地仅占人均生态承载力的0.77%～0.82%,化石燃料的供给几乎为零.5年间万元GDP生态足迹总体上呈下降趋势,表明福建省的资源利用率不断提高.与此同时,结合福建省经济发展现状和资源分布特点,提出了减少区域生态赤字的对策.     

基于ARIMA模型的生态足迹动态模拟和预测——以甘肃省为例

生态足迹(EF)是一种定量测量人类对自然利用程度的方法。然而目前对其发展趋势准确的定量分析尚不多见。可采用自回归综合移动平均模型(ARIMA)来模拟并预测区域生态足迹。综合运用生态足迹方法和ARIMA模型对甘肃省1949-2009年的生态足迹和生态承载力进行了动态模拟和分析,在此基础上预测了2010-2015年的生态足迹变化趋势。结果表明:1949-2009年,人均生态足迹呈现上升趋势,预计2010-2015年上升趋势明显加快,2015年会增加到2.6051 hm²/人,是2009年的1.67倍;1997-2004年人均生态承载力逐年减少,2005年之后逐年增加,预计2010-2015年仍会增加;预计2010-2015年所有人均生态足迹组成类型均呈现上升趋势,尤以人均化石能源生态足迹增长显著;1997-2009年人均生态承载力均小于人均生态足迹,导致生态赤字,甘肃省生态环境处于不可持续状态,预计2010-2015年人均生态承载力略有增长,但仍小于人均生态足迹,生态赤字不断增大,预计2015年增长到-2.0468 hm²/人,约为2009年(-1.0262 hm²/人)的两倍,甘肃省生态环境不断恶化;经济的发展依赖于化石能源的消耗而造成对自然资源的过度利用,大量耕地转换为建设用地,草地荒漠化是引起甘肃省生态赤字的主要原因;改变经济发展和资源消费模式,控制人口规模,减少人均生态足迹消耗,优化配置和集约节约利用自然资源,提高生态承载力是促进社会经济和资源环境可持续发展的有效途经。     

重庆市直辖以来生态足迹的动态测度与分析

生态足迹是近来测度生态可持续发展的一种定量方法。以重庆统计年鉴为主要数据来源,对重庆市1997-2004年的生态足迹进行了时间序列的测度。结果表明,2004年重庆市的人均生态足迹为1.2108hm^2,实际生态承载力为0.4696hm^2,人均生态赤字为0.7412hm^2。从1997-2004年人均生态足迹逐年增加,人均生态承载力逐年减少,导致人均生态赤字逐年增大,对外来资源的依赖性越来越大。利用灰色预测模型进行了预测,2009年人均生态赤字将达到0.8695hm^2,并在此基础上提出了减少生态赤字的一系列措施。     

基于改进三维生态足迹的沈阳市自然资本动态

利用改进后的三维生态足迹模型,对沈阳市1995—2014年自然资本动态变化趋势进行分析.结果表明: 1995—2014年,沈阳市人均生态承载力整体呈小幅波动,人均生态足迹、人均生态赤字、人均足迹广度和足迹深度整体上呈波动式增加;足迹广度和足迹深度的变化率逐渐趋向稳定;耕地自然资本利用从2004年开始由资本流量过渡为资本存量,资本存量取代资本流量成为区域耕地自然资源需要的来源,且存量流量利用比逐渐增大;林地一直在利用资本流量,资本流量占用率基本保持不变;草地和水域一直在利用资本存量,且存量流量利用比逐渐增大;沈阳市的发展处于不可持续状态.协调好自然资本存量消耗与存量流量利用之间的关系是实现沈阳市可持续发展的关键途径之一.可通过开发新能源、合理规划土地和提高土地利用率来减少对自然资本的消耗,同时加强对生态环境的保护,以实现沈阳市的可持续发展.