中國能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度及其影響因素的空間計(jì)量

程葉青，王哲野，張守志，等

摘要：目的：碳排放所引起的全球氣候變化對(duì)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，中國快速工業(yè)化和城市化帶來的碳排放問題引起國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。中國政府承諾，到2020年GDP碳排放強(qiáng)度較2005年降低40%～45%，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有賴于全國層面社會(huì)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)型，更有賴于省區(qū)層面節(jié)能減排的具體行動(dòng)。因此，在全國碳減排目標(biāo)框架下，闡明中國省級(jí)尺度能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度的時(shí)空演變特征，識(shí)別碳排放強(qiáng)度的主要影響因素，可為制定合理的碳減排差異化政策提供科學(xué)的參考依據(jù)。方法：依據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）提供的方法，選取8類主要化石能源估算碳排放量，在此基礎(chǔ)上測(cè)算了中國 1997—2010年和各省區(qū)1997、2000和2010年能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度。采用空間自相關(guān)分析方法，闡釋中國省區(qū)尺度能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度時(shí)空特征及空間關(guān)聯(lián)類型。采用空間面板計(jì)量模型，探討了總?cè)丝冢司鵊DP、能源強(qiáng)度、能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城市化率、外貿(mào)開放度和外商直接投資等因素對(duì)中國能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度時(shí)空格局變化的影響。結(jié)果：估算結(jié)果和空間分析表明，（1）1997—2010年，中國能源消費(fèi)CO2排放總量年均增長率為7.15%，而GDP年均增長率達(dá)11.72%，能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度呈下降態(tài)勢(shì)。（2）1997—2010年，中國能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度Moran’s I指數(shù)均為正值，正態(tài)統(tǒng)計(jì)量z值均通過5‰水平顯著性檢驗(yàn)，表明省區(qū)間碳排放強(qiáng)度呈顯著的空間自相關(guān)。（3）中國能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度呈北高南低的空間特征，西北與東北省區(qū)碳排放強(qiáng)度較高，東南沿海省區(qū)碳排放強(qiáng)度較低，但高碳排放強(qiáng)度的省區(qū)數(shù)量減少，低碳排放強(qiáng)度省區(qū)的數(shù)量大幅度增加。（4）中國省區(qū)能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度以HH型和LL型空間集聚為主，HH型省區(qū)主要分布在西北內(nèi)陸和東北地區(qū)，空間集聚程度有所減弱；LL型省區(qū)則集中分布于東部沿海地帶，空間集聚程度有所增強(qiáng)。中國能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度具有一定的空間鎖定或路徑依賴特征。（5）傳統(tǒng)混合面板模型、SLM、SEM和SDM估計(jì)和殘差檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明，SDM擬合效果最優(yōu)，其中，能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度、城市率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)4個(gè)因素均通過了1%顯著性水平檢驗(yàn)，是影響中國能源消費(fèi)碳排放強(qiáng)度時(shí)空變化的主要因素，且具有負(fù)的溢出效應(yīng)和反饋效應(yīng)，這種反饋效應(yīng)源于4個(gè)因素空間滯后變量和空間被解釋變量的交互作用形成的綜合效應(yīng)。結(jié)論：碳排放問題是全球性的熱點(diǎn)問題，中國經(jīng)濟(jì)快速增長帶來的碳排放引起國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)轉(zhuǎn)型過程中，提高能源利用效率，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，走低碳之路，以及實(shí)行節(jié)能減排省區(qū)聯(lián)動(dòng)策略是推動(dòng)中國實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要途徑。西北和東北應(yīng)轉(zhuǎn)變以煤為主的高消耗和高污染能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長方式和發(fā)展模式的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)型；東部沿海地區(qū)應(yīng)強(qiáng)化新能源、新材料、高新技術(shù)和高端服務(wù)業(yè)發(fā)展，走質(zhì)量與效率并重，綠色、低碳和節(jié)約型可持續(xù)之路。碳排放核算也是學(xué)術(shù)研究的前沿領(lǐng)域，既有指標(biāo)選取和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性問題，也有研究方法的適用性和合理性問題。在碳排放強(qiáng)度的空間自相關(guān)分析中，空間權(quán)重確定、距離摩擦系數(shù)估算及經(jīng)濟(jì)、人力和資本流的空間影響等問題應(yīng)給予更多關(guān)注。空間面板模型分析除了考慮系統(tǒng)內(nèi)部空間單元的相關(guān)性，系統(tǒng)外與之相鄰空間單元的影響如何納入模型也需要深入研究。

來源出版物：地理學(xué)報(bào), 2013, 68(10): 1418-1431

入選年份：2016

生態(tài)阻力面模型構(gòu)建及其在城市擴(kuò)展模擬中的應(yīng)用

葉玉瑤，蘇泳嫻，張虹鷗，等

摘要：目的：城市擴(kuò)展模擬一直都是地理學(xué)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。由于城市擴(kuò)展過程受社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策、自然、生態(tài)等各種因素的復(fù)雜影響，因此往往表現(xiàn)出不確定性，準(zhǔn)確模擬城市擴(kuò)展具有相當(dāng)難度。相比而言，環(huán)境生態(tài)因素對(duì)于城市擴(kuò)展的約束是相對(duì)恒定的，這促使我們產(chǎn)生從生態(tài)約束的角度建立城市擴(kuò)展阻力模型的想法。在改進(jìn)最小累積阻力模型（MCR）的基礎(chǔ)上創(chuàng)建適合于城市擴(kuò)展模擬的生態(tài)阻力面模型（UEER），并應(yīng)用于廣州市城市擴(kuò)展模擬中。方法：（1）方法構(gòu)建：基于最小累積阻力模型（MCR）進(jìn)行方法創(chuàng)新，在模型中引入不同等級(jí)源的相對(duì)阻力因子K，并考慮生態(tài)障礙對(duì)于城市擴(kuò)展的剛性約束，構(gòu)建適合于城市擴(kuò)展模擬的生態(tài)阻力面模型（UEER）。根據(jù)土地利用覆蓋數(shù)據(jù)，將現(xiàn)狀城市用地確定為源，再根據(jù)源的擴(kuò)展能力差異，將源分為n級(jí)。從地形坡度、植被覆蓋、土地覆蓋、生態(tài)敏感性、生態(tài)重要性以及與道路的關(guān)系等6個(gè)方面評(píng)價(jià)生態(tài)阻力，結(jié)合生態(tài)障礙分布圖，生成生態(tài)阻力基面的綜合評(píng)價(jià)圖。使用ArcGIS中Reclass模塊中reclassify功能在生成的城市擴(kuò)展生態(tài)阻力面上進(jìn)行邊界提取，模擬城市建設(shè)用地增長至不同規(guī)模時(shí)的邊界。（2）方法應(yīng)用：以廣州為例，利用土地利用第二次調(diào)查數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)以及其他生態(tài)要素相關(guān)數(shù)據(jù)，通過源的確定與分級(jí)、基面阻力綜合評(píng)價(jià)、UEER模型運(yùn)算等步驟，構(gòu)建城市擴(kuò)展的生態(tài)阻力面，模擬城市用地?cái)U(kuò)展至不同規(guī)模情景時(shí)的空間分布及邊界，并與MCR模型結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果：（1）基于UEER模型，可以模擬出廣州城市建設(shè)用地規(guī)模增長至1000 km2、1500 km2、2000 km2時(shí)的情景，能夠反映城市建設(shè)用地增長至各個(gè)規(guī)模時(shí)城市用地的邊界與空間形態(tài)。（2）基于UEER模型與基于 MCR模型的模擬結(jié)果差別顯著，前者更加符合實(shí)際情況并體現(xiàn)生態(tài)保護(hù)的要求。從海珠區(qū)局部的對(duì)照結(jié)果顯示，MCR模型由于未考慮珠江水系以及南部萬畝果園等生態(tài)障礙的剛性約束，結(jié)果造成城市擴(kuò)展對(duì)珠江水系以及萬畝果園的侵占與蠶食，相比而言，基于UEER模型的模擬結(jié)果更有利于保護(hù)珠江水系以及萬畝果園等重要的生態(tài)要素。增城局部的對(duì)照結(jié)果顯示，由于UEER模型考慮了源的擴(kuò)展能力，模擬結(jié)果相比MCR模型結(jié)果表現(xiàn)得更加收斂，擴(kuò)展規(guī)模也明顯減小，這更加符合實(shí)際情況。結(jié)論：（1）UEER模型的實(shí)質(zhì)在于以逆向思維解決不確定性問題，從生態(tài)阻力綜合評(píng)價(jià)入手構(gòu)建城市擴(kuò)展的生態(tài)阻力面，用以判斷生態(tài)約束下城市擴(kuò)展的空間運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，為城市擴(kuò)展模擬提供了一種新的思路和新的方法，同時(shí)也為生態(tài)政策的制定與評(píng)估提供了一種有效的情景模擬工具，可以在政策評(píng)估與規(guī)劃輔助決策中發(fā)揮重要作用。（2）與基于 MCR模型的模擬結(jié)果相比，基于UEER模型的模擬結(jié)果更加符合實(shí)際并體現(xiàn)生態(tài)保護(hù)的要求。從城市擴(kuò)展的規(guī)模與強(qiáng)度控制來看，模擬結(jié)果更加符合實(shí)際需求，并體現(xiàn)政策調(diào)控方向。從城市形態(tài)以及與生態(tài)要素的關(guān)系來看，一些重要的生態(tài)要素在快速城市化進(jìn)程中能夠得以保留，同時(shí)生態(tài)障礙作為生態(tài)隔離，能夠有效地防止城市的蔓延式擴(kuò)展，從而使城市擴(kuò)展表出明顯的組團(tuán)式特征。

來源出版物：地理學(xué)報(bào), 2014, 69(4): 485-496

入選年份：2016