城市碳基能源代謝結(jié)構(gòu)分異與演變機(jī)理——以北京市為例.pdf

1、城市部門結(jié)構(gòu)調(diào)整引發(fā)的碳基能源代謝時(shí)空異構(gòu)性是城市地域系統(tǒng)中矛盾最尖銳的人地關(guān)系之一,城市碳基能源代謝結(jié)構(gòu)分異與演變機(jī)理分析是因地制宜解決該問題的重要基奠。以“城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)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(jīng)濟(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)分異來闡釋社會(huì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)中人流、經(jīng)濟(jì)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(diǎn);通過分析不同空間人流、經(jīng)濟(jì)流的碳基能源代謝結(jié)構(gòu)與格局來闡釋城市地域系統(tǒng)的人地耦合的空間相關(guān)性與分異性;通過分析結(jié)構(gòu)、空間、時(shí)間維度碳基能源代謝的驅(qū)動(dòng)機(jī)制來闡釋城市地域系統(tǒng)人地相互作用的機(jī)理。總體上構(gòu)建碳基能源代謝的結(jié)構(gòu)-格局-過程(碳錐)三維分析框架,借鑒城市空間結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、空間分析等方面的計(jì)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(chǎn)業(yè)調(diào)整引起的城市碳基能源代謝結(jié)構(gòu)分異、空間變化及演變機(jī)理,得出

3、以下結(jié)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?；诘乩磉吔纭⒆阚E區(qū)和地理邊界+的碳基能源代謝核算既能描述生產(chǎn)過程的碳排放,又能刻畫產(chǎn)業(yè)鏈過程的碳排放,可進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)與能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、消費(fèi)模式轉(zhuǎn)變所導(dǎo)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(guān)系緊張程度,三種核算方法從不同層面揭示了城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的碳基

4、能源代謝特點(diǎn)。
　?、瞥鞘刑蓟茉创x結(jié)構(gòu)-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(diǎn)。通過城市碳基能源代謝結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分解,突破了僅從部門產(chǎn)值結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的局限性,突出了對(duì)外服務(wù)結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及空間結(jié)構(gòu)在理解城市碳基能源代謝方面的開放性和復(fù)雜性,可在明確碳減排關(guān)鍵部門的基礎(chǔ)上能夠進(jìn)一步闡釋城市之間的碳減排關(guān)聯(lián)和定位碳減排敏感部門,還能進(jìn)一步呈現(xiàn)城市碳基能源代謝的地域網(wǎng)絡(luò)、圈層模式以及空

5、間集聚分散的分異過程,進(jìn)而多尺度和多層面展示了城市碳基能源代謝的開放性、復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。
　　⑶城市碳基能源代謝結(jié)構(gòu)-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(jié)構(gòu),綜合闡釋了碳基能源代謝演變規(guī)律。將人流、經(jīng)濟(jì)(產(chǎn)業(yè))流與碳基能源流進(jìn)行耦合疊置,以及與改進(jìn)的EIO-LCA模型、空間分析模型進(jìn)行綜合集成而構(gòu)建的城市碳錐分析模型,可有效整合基于產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)分異和基于人口集散的空間分異分析方法,并使其能夠?qū)Τ鞘刑蓟x進(jìn)行

6、多維測度,有助于從初始投入結(jié)構(gòu)、最終需求結(jié)構(gòu)、最終產(chǎn)出結(jié)構(gòu)層面綜合解釋碳基能源代謝演變機(jī)制。
　?、缺本┦胁块T、對(duì)外服務(wù)、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)的碳基能源代謝結(jié)構(gòu)變化分別具有階段性-部門性、交替演變性、生產(chǎn)過程與產(chǎn)業(yè)異位性的特點(diǎn)。北京市碳基能源代謝總量與強(qiáng)度呈現(xiàn)不同的部門特點(diǎn),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(duì)外服務(wù)碳基能源代謝潛力“退二進(jìn)三”的產(chǎn)業(yè)變化趨向明顯,對(duì)外服務(wù)碳基能源代謝能力呈現(xiàn)行業(yè)波動(dòng)增長的

7、狀態(tài),城市對(duì)外服務(wù)所帶來的經(jīng)濟(jì)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(guān)聯(lián)程度高的部門碳排放變化波動(dòng)大,關(guān)聯(lián)程度低的部門變化相對(duì)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(duì)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(jié)構(gòu)?？臻g等級(jí)結(jié)構(gòu)整體上表現(xiàn)為核心-外圍模式,但網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的雛形已經(jīng)顯現(xiàn),且碳排放中心與人口、經(jīng)濟(jì)中心錯(cuò)位,功能地域結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為圈層結(jié)構(gòu)上的斑塊化,圈層之間受產(chǎn)業(yè)異質(zhì)

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(diǎn)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(qū)動(dòng)型發(fā)展(擴(kuò)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(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)的代謝模式(極化式2型、擴(kuò)散式2型)。
　?、时本┦刑蓟茉创x與經(jīng)濟(jì)增長存在長期均衡關(guān)系,產(chǎn)業(yè)投入產(chǎn)出結(jié)構(gòu)從多層面影響碳基能源代謝變化。城市、部門經(jīng)濟(jì)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(nóng)業(yè)、工業(yè)部門的倒U型演變態(tài)勢(shì),但工業(yè)分行業(yè)的擴(kuò)張性負(fù)脫鉤及擴(kuò)張性耦合則進(jìn)一步表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度總體上要高于碳排放增長速度,進(jìn)而說明初始要素投入結(jié)構(gòu)、最終消費(fèi)結(jié)構(gòu)、最終需求結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放增加的比較突出。
　　本研究的主要貢獻(xiàn)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(bǔ)已有研究中基于生產(chǎn)和消費(fèi)碳排放核算方法中存在的重要缺陷,有助于揭示社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)資源耗竭與環(huán)境變化的影響