基于夜間燈光的居民居住碳排放模型模擬研究.pdf

1、百年以來，全球氣候正經(jīng)歷著以氣溫變暖為主要特征的顯著變化，中國(guó)與全球的變暖基本同步，是世界上變暖較為激烈的地區(qū)之一。全球變化問題是21世紀(jì)人類社會(huì)面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一，應(yīng)對(duì)氣候變化逐漸成為國(guó)際談判、政府間合作、領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)談的重要議題。IPCC將全球變化的主要原因歸結(jié)為溫室氣體濃度的上升，特別是CO2濃度的上升，化石燃料燃燒和土地利用變化所導(dǎo)致的碳排放被認(rèn)為是引起全球變暖的最主要原因。第四次評(píng)估報(bào)告（IPCC-AR4）指出，20世紀(jì)中葉以

2、來全球平均溫度的上升非?？赡苁侨祟惢顒?dòng)造成的溫室氣體濃度增加的結(jié)果；第五次評(píng)估報(bào)告（IPCC-AR5）進(jìn)一步指出，全球氣候系統(tǒng)的變暖是明確無誤的，并更加確認(rèn)了人類活動(dòng)和全球變暖之間的因果關(guān)系。
　　2009年，中國(guó)已經(jīng)成為超過美國(guó)的全球最大的 CO2排放國(guó)，在全國(guó)能源消費(fèi)比例中，居民生活能源消費(fèi)僅次于工業(yè)部門，成為第二大能源消費(fèi)部門，若將間接居民生活能源消費(fèi)計(jì)算在內(nèi)，居民生活能源消費(fèi)在全國(guó)能源消費(fèi)總量中的比重已經(jīng)超過50％。隨著居

3、民收入的不斷增長(zhǎng)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)，居民生活能源消費(fèi)量和碳排放量均逐漸增加。生活能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的多樣性、不同家庭能源消費(fèi)的差異性，以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，增加了居民生活能源消費(fèi)量和碳排放的核算難度，且核算尺度大多停留在省、市級(jí)行政單元上，僅有少部分研究核算了縣級(jí)尺度上的居民生活能源消費(fèi)量和碳排放量。利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)核算居民生活能耗碳排放的工作量是相當(dāng)龐大的，再加上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在不同尺度上的不一致性及粗糙性，縣鄉(xiāng)級(jí)尺度甚至更小尺度上的能源消耗量等數(shù)據(jù)

4、的不易獲得性，以及精度的不確定性，都增加了高精度居民能耗碳排放量計(jì)算的難度，并且跨越行政界線核算碳排放更加困難。
　　DMSP/OLS傳感器具有較高的光電放大特性，對(duì)夜間的燈光具有高度的光敏感性，可以監(jiān)測(cè)到夜間微弱的光源，為監(jiān)測(cè)人類活動(dòng)提供了有效的數(shù)據(jù)源，DMSP/OLS數(shù)據(jù)具有易獲取性，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人口估算、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、城市化進(jìn)程、碳排放等方面。
　　本文利用DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)，再輔以DNVI和DEM影像，利

5、用空間數(shù)據(jù)模擬居民點(diǎn)密度，然后結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)核算鄭州市居民居住碳排放，并基于模擬的居民點(diǎn)密度得到了1km×1km的居民居住碳排放空間分布格局，主要得出如下結(jié)論：
　　（1）本文基于夜間燈光影像，又融合了NDVI、DEM影像，通過構(gòu)建模型模擬了居民點(diǎn)密度的空間分布格局，為更深一步的研究奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并且證實(shí)了空間數(shù)據(jù)可以較好地應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題的研究中，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)等相關(guān)領(lǐng)域的研究拓展了思路。
　?。?）鄭州市市區(qū)和縣城中心的碳

6、排放量較高，而周圍區(qū)域的碳排放量較低，整體上呈現(xiàn)多中心的空間分布格局，且部分中心有連成一線的趨勢(shì)，如上街區(qū)、滎陽市和鄭州市區(qū)緊密相連。鄭州市區(qū)的碳排放量明顯高于其他碳排放中心，1km2內(nèi)的碳排放量最高可達(dá)14466.55tCO2。各區(qū)域碳排放總量的高低順序?yàn)椋航鹚畢^(qū)>中原區(qū)>管城回族區(qū)>惠濟(jì)區(qū)>新鄭市>中牟縣>二七區(qū)>滎陽市>鞏義市>上街區(qū)>登封市>新密市。
　?。?）采用標(biāo)準(zhǔn)差分級(jí)法將鄭州市碳排放劃分為4個(gè)等級(jí)：低碳排放區(qū)、中等

7、碳排放區(qū)、較高碳排放區(qū)、高碳排放區(qū)。高碳排放區(qū)主要位于金水區(qū)、管城回族區(qū)和中原區(qū)，較高碳排放區(qū)也較為集中地分布在鄭州市區(qū)，中等和較低碳排放區(qū)在各個(gè)市（區(qū)、縣）范圍內(nèi)分布較為均一。
　?。?）鄭州市人均碳排放整體上呈東高西低、北高南低的空間格局，而以碳排放總量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的金水區(qū)的人均碳排放卻明顯小于周圍區(qū)域，在空間上呈現(xiàn)凹點(diǎn)。
　?。?）利用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布對(duì)碳排放總量和人均碳排放的空間分布格局進(jìn)行了分析，結(jié)果表明人均碳排放空間

8、分布的展布范圍大于碳排放總量的展布范圍，人均碳排放的橢圓中心較碳排放總量的橢圓中心偏西。由于金水區(qū)的人均碳排放較小，這一因素影響了人均碳排放的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓，說明人口密度較大程度上制約著人均碳排放。
　　（6）利用GeoDa軟件分別分析碳排放總量和人均碳排放的空間集聚狀況，結(jié)果表明二者在空間上均表現(xiàn)出一定的空間正相關(guān)；分別分析了人均碳排放與居民收入、人均GDP之間的相關(guān)性，結(jié)果表明：人均碳排放與人均收入呈空間正相關(guān)，而人均碳排放和人均