基于IPSO-BP神经网络模型的山东省碳排放预测及生态经济分析

在低碳经济发展背景下,针对山东省碳排放数据更新迟缓、以往预测模型难以满足现实需求的问题,统计相关数据,根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐方法测算山东省2000—2017年碳排放量和排放强度,并借助脱钩分析、碳承载力和碳赤字探究碳排放的动态变化趋势;基于5项最重要的碳排放影响因素,建立改进的粒子群算法(IPSO...     

基于净生产力生态足迹模型的工业碳排放效应、影响因素与情景模拟

以不同类型城市东营和滨州为例,采用基于净生产力的生态足迹模型测度2005—2014年两市工业碳排放效应,利用弹性系数模型对工业碳排放生态足迹及其影响因素进行对比,通过情景模拟分析了基准和低碳情景下两市的可持续低碳发展潜力。研究结果显示:(1)东营碳排放总量和碳排放强度明显高于滨州,两市的碳排放生态足迹总体上都处于上升趋势,年均增长率分别为12.79%和6.16%,这与两市工业化发展阶段不同有关;(2)2005—2008、2008—2011和2011—2014,东营工业碳排放生态足迹当量主导影响因素组合变化为"耕地面积-土地城镇化率-能源结构系数"转化为"耕地面积-人口规模-能源结构系数"到"耕地面积-人口规模-第二产业比重";滨州2005—2014年的主导因素组合一直为"人口规模-土地城镇化率-能源结构系数";(3)通过情景模拟分析2020年东营、滨州的低碳发展潜力:基准和低碳情景下,滨州生态赤字分别为东营的10倍和2.6倍;就"减排"潜力而言,滨州远远高于东营,但实现低碳情景是工业GDP增长从现阶段20.6%骤降到6.5%为代价,对产业结构调整升级要求很高。对东营而言,低碳情景的实现不仅要将能源利用效率提高一倍,更要保证大量重要"碳汇"资源的恢复与重建。     

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.
     

中国农作物生产碳足迹及其空间分布特征

基于中国1993—2013年的农业统计数据,采用生命周期评价、重心模型以及GIS等方法分析农作物生产碳排放及碳足迹的时序变化、碳足迹重心的移动轨迹、碳排放和碳足迹的空间分布特征以及影响碳排放的主导因素.结果表明: 研究期间,中国农作物生产碳排放量(GHGe)、单位播种面积碳足迹(CFs)和单位耕地面积碳足迹(CFc)均显著增加,而单位产量碳足迹(CFy)和单位产值碳足迹(CFv)显著减少.CFs重心一直分布在河南,且逐渐移向西南;CFc重心位于湖北或河南,并向西北方向移动;CFy重心位于陕西或河南,且整体移向东南;CFv重心始终在河南,并逐渐移向西南.GHGe和碳足迹存在显著的省域差异,GHGe具有南北低、中部高的特点,CFs是东西两翼高、中间低,CFc高值区主要集中在中部及东部沿海省份,CFy在西北-东南方向上表现为“高-低-高”,CFv在西北-东南方向上则是由高走低.农业生产过程中不同投入占农作物碳足迹的比例以化肥最为突出,化肥投入构成中以氮肥和复合肥所占比例较大.通过分析GHGe与各影响因素的关联度,得出化肥尤其是磷肥和氮肥、灌溉以及农田N₂O排放是导致GHGe显著增加的主导因素,并据此提出发展低碳农业的对策建议.     

成都平原及其周边区域土地利用碳排放效应及空间格局

土地利用变化的碳排放研究对了解人类活动对生态环境的扰动程度及其机理、制定有效的碳排放政策具有重要意义。采用1990-2010年能源消费数据、遥感与GIS提取的土地利用数据, 通过构建土地利用碳排放模型, 对20 a来成都平原及其周边区域土地利用的碳排放进行了定量分析。结果表明: (1)土地利用变化的碳排放增加3269.37×10⁴ t, 增长率达137%, 呈显著增加趋势。(2)建设用地和林地分别为区域最大的碳源与碳汇。建设用地的碳排放增加3271.55× 10⁴ t, 增长率达139.01%, 林地的碳汇减少1.30×10⁴ t, 减少率达3.12%, 但仍占碳汇的99%以上。(3)土地利用的碳排放存在明显区域差异。中部、北部和南部冲积平原(成都市及其第二圈层、绵阳市辖区、绵竹市、乐山市辖区)碳排放大, 平原周边区域邻近川西高原山地碳排放小。(4)土地利用结构与碳排放存在一定的相互关系, 趋高的碳源、碳汇比导致土地利用的碳源效应远大于碳汇效应。因此, 研究区减排的重点应该在保持或增加现有的林地的同时, 主要以降低建设用地的碳排放、碳足迹为主。     

植酸钠对菌根真菌根内菌丝碱性磷酸酶活性及根外菌丝生长的影响

采用三室隔网培养装置,以玉米为宿主植物,接种丛枝菌根真菌(AM)(Glomus intraradices),研究了不同用量的植酸钠对AM真菌生长和代谢活性的影响．研究发现,接种AM真菌的植株地上部和根系的P浓度和吸P量,比非菌根植物的提高了1～2倍．外源植酸钠的存在,显著降低了AM真菌根内菌丝的碱性磷酸酶活性,增加了AM真菌在土壤中的菌丝密度．结果表明,外源植酸钠对根内AM真菌碱性磷酸酶活性和真菌根外菌丝的生长具有调控(增减)作用,并且AM真菌提高了植物对土壤固有养分和外源植酸钠中P的吸收和利用．     

城镇化对新疆土地利用碳排放的影响及其耦合关系

推进绿色城镇化和发展低碳经济是实现区域可持续发展的关键。运用综合指标法和碳排放模型分别对2000-2018年新疆14个地(州、市)的城镇化水平和土地利用碳排放进行测度,并基于偏最小二乘法和耦合协调度模型对二者的影响机理和耦合关系进行探讨。结果表明:(1)新疆各地(州、市)的新型城镇化水平差异显著,2018年乌鲁木齐市最高(83.43%),克州最低(18.15%),且城镇化的主导类型以人口城镇化→土地城镇化→经济城镇化→社会城镇化的发展顺序转变;(2)新疆土地利用碳效应由负转正,净碳排放量年均增速达7.86×10⁶ t/a,变异系数以2004年为折点,呈倒"V"型变化趋势,2004年后各地(州、市)碳消耗的相对差异逐渐缩小。(3)经济、社会、土地是城镇化影响区域土地利用碳排放的3个重要维度,人均国内生产总值、第二产业增加值、社会消费品零售总额、全社会固定资产投资总额、建成区面积是其中的极重要因素。(4)各地(州、市)城镇化与土地利用碳排放的耦合度、耦合协调度均呈上升趋势,二者具有良好的共振性,且趋于同步发展,表明新疆城镇化发展过程中能源消耗的负向作用日益凸出。最后为提高新疆碳排放效率,促进城镇化绿色发展提出了建议和对策。     

东北地区耕地利用碳排放核算及驱动因素

随着我国社会经济的不断发展,耕地资源开发利用的广度和深度不断扩展,耕地的生产效率和生产规模逐步提高。与此同时,耕地管理活动中由农用品投入、能源消耗等产生的碳排放量也飞速增长。本研究以东北地区耕地利用碳排放为研究对象,采用生命周期法构建碳排放核算框架体系;基于东北地区1979—2015年碳排放量的估算结果,采用对数平均迪氏指数模型构建影响农业碳排放的驱动因素体系,深入探讨东北地区耕地碳排放的影响机制。结果表明: 与1979年相比,2015年耕地利用碳排放总量增长了21.9%,碳排放强度则降低了1.54 t·hm^-2。土壤管理和农用品投入碳排放是耕地利用碳排放的主要排放源,占排放总量的83.6%。土地生产率、科技资金配置率的提高,会增加耕地利用碳排放;投入产出比、人均耕地面积、科技投入强度降低,则会减少耕地利用碳排放。     

下辽河平原稻田非生长季碳排放观测研究

应用静态箱 /气相色谱法对下辽河平原稻田非生长季碳排放动态变化规律进行了测定。结果表明 ,非生长季 (10月至翌年 4月 )稻田CH4、CO2 和N2 O排放总体上随气温变化而发生变化。在冻融期 (3月中下旬 )CO2 和N2 O有明显的排放。非生长季节的稻田是大气CO2 和N2 O的源 ,作为大气CH4的源或汇的作用不明显。     

国际参与下的全球气候保护策略可行性模拟

控制全球二氧化碳含量在 2050年前不超过500ml/m3和在2010年全球平均升温不超过2℃是当前国际气候保护的热点问题.建立了一个全球性的包含GDP溢出机制和技术进步作用的RICE类型模型,以分析全球合作减排的配额公平性和方案有效性.研究结果表明,为了将2050年全球二氧化碳浓度控制在500ml/m3,以"人均排放权均等"的原则进行国际碳排放权配额分配时,以1861年为历史排放起点会导致发达国家与发展中国家在可使用配额上产生极大悬殊,不易在国际谈判中被接受.Stern的减排方案能虽能较显著地将2100年升温幅度控制在2℃以内,但是,该方案的实施使发展中国家将损失相对较多的经济收益用于支付减排的成本.相比之下较优的国际减排方案为:至2050年,发达国家的排放水平比1990年降低80%,中国、俄罗斯和世界其他国家从2020年之后开始减排,至2050年,中国比2005年排放水平降低25%,俄罗斯比2005年排放水平降低30%,世界其他地区比2005年排放水平增加量不超出30%.