城市碳基能源代謝結構分異與演變機理——以北京市為例.pdf

1、城市部門結構調整引發(fā)的碳基能源代謝時空異構性是城市地域系統(tǒng)中矛盾最尖銳的人地關系之一,城市碳基能源代謝結構分異與演變機理分析是因地制宜解決該問題的重要基奠。以“城市產業(yè)結構調整如何引發(fā)碳基能源代謝變化”這一問題為核心,將城市碳基能源流與人流、經濟流耦合疊置,通過界定碳基能源代謝核算范疇與邊界來闡釋自然系統(tǒng)與社會經濟系統(tǒng)的反饋耦合邊界;通過分析城市部門碳基能源代謝結構分異來闡釋社會經濟子系統(tǒng)中人流、經濟流與自然子系統(tǒng)中碳基能源流耦合疊置的

2、相互聯(lián)系特點;通過分析不同空間人流、經濟流的碳基能源代謝結構與格局來闡釋城市地域系統(tǒng)的人地耦合的空間相關性與分異性;通過分析結構、空間、時間維度碳基能源代謝的驅動機制來闡釋城市地域系統(tǒng)人地相互作用的機理。總體上構建碳基能源代謝的結構-格局-過程(碳錐)三維分析框架,借鑒城市空間結構、產業(yè)結構、空間分析等方面的計量方法,建立城市碳錐分析模型,以北京市為典型案例,研究人口變化、產業(yè)調整引起的城市碳基能源代謝結構分異、空間變化及演變機理,得出

3、以下結論：
　?、呕诳臻g要素流的城市碳基能源代謝分類有助于增加碳排放核算的規(guī)范性和可比性?；诘乩磉吔?、足跡區(qū)和地理邊界+的碳基能源代謝核算既能描述生產過程的碳排放,又能刻畫產業(yè)鏈過程的碳排放,可進一步增強產業(yè)與能源結構調整、消費模式轉變所導致的碳排放核算的規(guī)范性和可比性,有助于制定更有操作性的碳減排約束政策。不同邊界與范疇下的碳基能源代謝核算能描述了不同程度的人地關系緊張程度,三種核算方法從不同層面揭示了城市社會經濟發(fā)展的碳基

4、能源代謝特點。
　?、瞥鞘刑蓟茉创x結構-格局-過程分析框架(碳錐概念模型)多層面和多尺度揭示了城市碳基能源代謝的演變特點。通過城市碳基能源代謝結構的進一步分解,突破了僅從部門產值結構進行分析的局限性,突出了對外服務結構和關聯(lián)網絡結構以及空間結構在理解城市碳基能源代謝方面的開放性和復雜性,可在明確碳減排關鍵部門的基礎上能夠進一步闡釋城市之間的碳減排關聯(lián)和定位碳減排敏感部門,還能進一步呈現(xiàn)城市碳基能源代謝的地域網絡、圈層模式以及空

5、間集聚分散的分異過程,進而多尺度和多層面展示了城市碳基能源代謝的開放性、復雜性和動態(tài)性。
　?、浅鞘刑蓟茉创x結構-格局-過程集成模型(碳錐分析模型)多維度測度了碳基能源代謝結構,綜合闡釋了碳基能源代謝演變規(guī)律。將人流、經濟(產業(yè))流與碳基能源流進行耦合疊置,以及與改進的EIO-LCA模型、空間分析模型進行綜合集成而構建的城市碳錐分析模型,可有效整合基于產業(yè)的結構分異和基于人口集散的空間分異分析方法,并使其能夠對城市碳基代謝進行

6、多維測度,有助于從初始投入結構、最終需求結構、最終產出結構層面綜合解釋碳基能源代謝演變機制。
　　⑷北京市部門、對外服務、產業(yè)關聯(lián)的碳基能源代謝結構變化分別具有階段性-部門性、交替演變性、生產過程與產業(yè)異位性的特點。北京市碳基能源代謝總量與強度呈現(xiàn)不同的部門特點,并依工業(yè)行業(yè)類型及碳排放量而存在位序-規(guī)模分布和倒 U型分布等分布模式。對外服務碳基能源代謝潛力“退二進三”的產業(yè)變化趨向明顯,對外服務碳基能源代謝能力呈現(xiàn)行業(yè)波動增長的

7、狀態(tài),城市對外服務所帶來的經濟增長效益低于所帶來的資源壓力與環(huán)境影響。碳基能源代謝關聯(lián)程度高的部門碳排放變化波動大,關聯(lián)程度低的部門變化相對平穩(wěn);高直接碳排部門的隱含碳排放并不一定高,直接碳排放相對較低的部門隱含碳排放可能居高不下。
　?、杀本┦刑蓟茉创x存在明顯的圈層結構。空間等級結構整體上表現(xiàn)為核心-外圍模式,但網絡結構的雛形已經顯現(xiàn),且碳排放中心與人口、經濟中心錯位,功能地域結構呈現(xiàn)為圈層結構上的斑塊化,圈層之間受產業(yè)異質

8、性沖擊而形成新的代謝類型。各區(qū)縣根據(jù)不同的代謝特點可分為4種碳基能源代謝區(qū)域,因地域分工變化而表現(xiàn)出不同的演變規(guī)律與地域組合。街區(qū)碳基能源代謝的空間增長模式屬于人口規(guī)模驅動型發(fā)展(擴散式1型、集聚式2型),中心區(qū)與外圍區(qū)交接地帶可能存在高能耗產業(yè)驅動的代謝模式(極化式2型、擴散式2型)。
　　⑹北京市碳基能源代謝與經濟增長存在長期均衡關系,產業(yè)投入產出結構從多層面影響碳基能源代謝變化。城市、部門經濟發(fā)展與其碳基能源代謝變化表現(xiàn)為總

9、體上的直線型與農業(yè)、工業(yè)部門的倒U型演變態(tài)勢,但工業(yè)分行業(yè)的擴張性負脫鉤及擴張性耦合則進一步表明經濟發(fā)展速度總體上要高于碳排放增長速度,進而說明初始要素投入結構、最終消費結構、最終需求結構變化對碳排放增加的比較突出。
　　本研究的主要貢獻為：①基于空間要素流視角提出地理邊界、足跡區(qū)、地理邊界+的碳基能源代謝核算方法體系,能夠彌補已有研究中基于生產和消費碳排放核算方法中存在的重要缺陷,有助于揭示社會經濟發(fā)展對資源耗竭與環(huán)境變化的影響