宋麗美, 徐峰, 2

基于CiteSpace的城市碳排放研究進(jìn)展與研究體系建構(gòu)

宋麗美1, 徐峰1, 2

1. 湖南大學(xué)建筑學(xué)院, 湖南, 長沙 410082 2. 丘陵地區(qū)人居環(huán)境湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南, 長沙 410082

采用知識(shí)圖譜方法對(duì)1991-2019年國內(nèi)碳排放研究進(jìn)行梳理, 得到我國城市碳排放研究科學(xué)知識(shí)圖譜。梳理國內(nèi)“城市碳排放”研究熱點(diǎn)與演進(jìn)規(guī)律, 構(gòu)建城市碳排放研究框架體系。研究發(fā)現(xiàn): (1)近20年國內(nèi)城市碳排放研究內(nèi)容主要集中在“低碳經(jīng)濟(jì)”、“城市規(guī)劃”、“土地管理”、“溫室氣體排放”等方面, 以實(shí)證研究為主, 缺乏系統(tǒng)的理論體系研究, 跨學(xué)科的研究也較少; (2)研究精度和深度不夠: 各行業(yè)部門碳排放研究主要是診斷性地對(duì)碳源及影響因素的梳理, 缺乏具體因素作用過程和機(jī)制的探討; (3)基于空間數(shù)據(jù)的碳排放研究缺乏, 數(shù)據(jù)收集與共享是當(dāng)下碳排放研究中急需解決的基礎(chǔ)工作; (4)未來研究需要識(shí)別不同特征及不同發(fā)展階段城市的低碳發(fā)展之路, 有針對(duì)性地提出低碳城市規(guī)劃發(fā)展模式及路徑, 為制定科學(xué)合理的碳排放研究體系提供理論依據(jù), 為更加積極有效地低碳城市建設(shè)提供決策參考。

碳排放; 科學(xué)知識(shí)圖譜; CiteSpace

0 前言

碳排放研究在全球積極應(yīng)對(duì)氣候問題的大趨勢(shì)下成為重點(diǎn), 從國家, 區(qū)域, 城市到農(nóng)村都開始探索低碳發(fā)展模式。系統(tǒng)的碳排放研究梳理有助于引導(dǎo)決策者從不同環(huán)節(jié)管理CO2排放量, 最終減少溫室氣體排放。國內(nèi)學(xué)者從不同行業(yè)對(duì)于碳排放研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié), 如孫晉坤0對(duì)旅游交通碳排放, 張丹0對(duì)農(nóng)作物碳足跡核算研究述評(píng); 范鳳巖等0對(duì)能源碳排放影響因素研究進(jìn)行了梳理; 張曉梅0對(duì)省際區(qū)域碳排放核算進(jìn)行了回顧和述評(píng); 王悅0運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量歸納了城市家庭消費(fèi)碳排放研究進(jìn)展。近年來城市規(guī)劃視角下碳排放研究綜述也逐漸增多, 以顧朝林為代表的學(xué)者較早關(guān)注氣候變化下城市規(guī)劃的適應(yīng)性及研究進(jìn)展0。也有學(xué)者從具體規(guī)劃出發(fā), 如楊磊等0梳理了城市空間形態(tài)與碳排放關(guān)系研究的基本思路, 發(fā)現(xiàn)定量研究是主流方向; 肖華斌0從城市空間結(jié)構(gòu)組織與形態(tài)、土地資源開發(fā)與利用、交通系統(tǒng)規(guī)劃與管理和城鄉(xiāng)綠地評(píng)估幾個(gè)方面闡述了國內(nèi)外低碳導(dǎo)向的空間規(guī)劃理論和技術(shù)研究現(xiàn)狀; 魏書威等0從城市住區(qū)碳排放體系建構(gòu)、方案評(píng)價(jià)實(shí)踐等方面系統(tǒng)梳理了城市住區(qū)方案碳評(píng)的研究進(jìn)度; 侯路瑤等0梳理了1990—2016年國外氣候變化與城市規(guī)劃的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì), 發(fā)現(xiàn)整合氣候要素、人類社會(huì)、空間系統(tǒng)三者互動(dòng)協(xié)作發(fā)展的適應(yīng)性規(guī)劃體系是今后適應(yīng)性發(fā)展的核心。

可以發(fā)現(xiàn), 已有的綜述在研究內(nèi)容上多是獨(dú)立性地對(duì)某個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研究, 且以傳統(tǒng)的主觀文獻(xiàn)閱讀整理為主, 缺少結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)對(duì)城市碳排放整體研究現(xiàn)狀的總結(jié)和體系化的研究。采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)各類研究主題文獻(xiàn)的特征進(jìn)行分析, 可以反映出學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)0。且系統(tǒng)地對(duì)城市碳排放研究框架進(jìn)行梳理可以讓已有研究脈絡(luò)和研究空缺更加清晰, 對(duì)未來的研究方向和趨勢(shì)把握具有一定參考價(jià)值。本文基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué), 利用CiteSpace在碳排放研究科學(xué)知識(shí)圖譜的基礎(chǔ)上, 梳理1991—2019年這一時(shí)間段國內(nèi)外碳排放研究熱點(diǎn)與熱點(diǎn)演變規(guī)律, 旨在分析國內(nèi)碳排放研究中存在的不足與空缺, 提出城市碳排放研究框架體系, 為進(jìn)一步開展相關(guān)研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

當(dāng)前有關(guān)文獻(xiàn)計(jì)量的軟件有十余種之多, 各個(gè)軟件都具有各自的優(yōu)勢(shì), 而Cite Space軟件以其強(qiáng)大的文獻(xiàn)共被引分析而知名, 當(dāng)前Cite Space軟件已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、醫(yī)學(xué)等60多個(gè)領(lǐng)域0。鑒于1990年IPCC(氣候變化政府間工作小組)第一次提出各國應(yīng)承擔(dān)氣候變化的責(zé)任這一舉措對(duì)各國氣候研究問題的影響, 本文以中國知網(wǎng)(CNKI)收錄的學(xué)術(shù)期刊和Web of science為核心數(shù)據(jù)庫, 以“碳排放”和“城市”為主題詞以及摘要關(guān)鍵詞對(duì)學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)論文兩類文獻(xiàn)進(jìn)行檢索, 通過citespace軟件去重后, 收集了1991年至2019年(數(shù)據(jù)獲取截止日為2019年10月31日)“城市碳排放”相關(guān)文獻(xiàn)共2204篇。

1.2 研究方法

科學(xué)知識(shí)圖譜是顯示科學(xué)知識(shí)發(fā)展進(jìn)展與結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖, 可以反映某學(xué)科的發(fā)展歷程、研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)。本文使用CiteSpace5.5.R2 SE(64-bit)作為分析工具, 對(duì)CNKI數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換, 去重建立分析數(shù)據(jù)庫生成科學(xué)知識(shí)圖譜。

2 城市碳排放研究總體趨勢(shì)分析

2.1 碳排放研究關(guān)鍵詞分析

通過CiteSpace軟件的“關(guān)鍵詞共現(xiàn)”對(duì)1991—2019年所有文獻(xiàn)中關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次進(jìn)行聚類分析, 可以發(fā)現(xiàn)碳排放研究中出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞為“碳排放”、“低碳經(jīng)濟(jì)”、“城市規(guī)劃”、“土地管理”、“溫室氣體排放”等如下圖1?；剂系氖褂煤屯恋乩玫淖兓且?CO2增加的主要原因, 而經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和土地利用方式直接影響著能源使用及其碳排放強(qiáng)度, 所以近20年國內(nèi)城市碳排放研究的熱點(diǎn)與趨勢(shì)也主要集中在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 土地利用管理, 低碳城市規(guī)劃三個(gè)方面。

對(duì)“低碳城市”關(guān)鍵詞再次分析后得到下圖2關(guān)鍵詞聚類圖譜, 研究熱點(diǎn)具體集中在“低碳生態(tài)城市”、“指標(biāo)體系”、“控制性詳細(xì)規(guī)劃”、“模型”等方面。可以發(fā)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)概念提出后, 眾多城市研究學(xué)者開始從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩炕芯拷嵌群兔鞔_的規(guī)劃方法上引導(dǎo)城市低碳發(fā)展。

圖1 國內(nèi)城市“碳排放”研究關(guān)鍵詞聚類圖譜

Figure 1 Clustering atlas of keyword research on "carbon emissions" in domestic cities

圖2 國內(nèi)“低碳城市”研究關(guān)鍵詞聚類圖譜

Figure 2 Keyword clustering map of domestic "low-carbon city" research

2.2 城市碳排放研究脈絡(luò)分析

通過城市碳排放研究突現(xiàn)詞圖譜選取前13個(gè)突現(xiàn)詞, 如下圖3?？梢园l(fā)現(xiàn), 2009年是“碳排放”研究突現(xiàn)時(shí)間段, 與圖4知網(wǎng)文獻(xiàn)數(shù)量變化趨勢(shì)一致。發(fā)現(xiàn)2010年開始出現(xiàn)城市規(guī)劃對(duì)“碳排放”思考的熱潮, 從2014年開始, 碳排放研究的關(guān)鍵詞開始增多, 逐漸出現(xiàn)了“生態(tài)城市”、“城鎮(zhèn)化”和“碳減排”這樣的關(guān)鍵詞, 可以看出大家對(duì)低碳發(fā)展模式的認(rèn)識(shí)逐漸加強(qiáng)。

2.3 城市碳排放研究的主要機(jī)構(gòu)與作者

我國從事城市碳排放研究的人員散布在全國各地的科研機(jī)構(gòu)及院校中, CiteSpace分析結(jié)果如下圖5, 城市碳排放研究的主要機(jī)構(gòu)是高校和研究院, 其中中國社會(huì)科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究所發(fā)文數(shù)量最多為30篇, 發(fā)文數(shù)量情況如下表1。

2.4 城市碳排放研究的期刊分布特征

將發(fā)文數(shù)量超過20篇以上的期刊定為城市碳排放關(guān)注的重要期刊, 統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn), 《城市發(fā)展研究》、《城市規(guī)劃》、《中國人口·資源與環(huán)境》等8本期刊是為低碳城市研究的主要期刊。近年來發(fā)文數(shù)量、主要發(fā)文作者、共被引次數(shù)情況(統(tǒng)計(jì)截止時(shí)間為2019年11月15日)如下表2。

圖3 國內(nèi)城市“碳排放”研究突現(xiàn)詞圖譜

Figure 3 A map of the emergent words of "carbon emission" research in domestic cities

圖4 2001 年至 2018 年城市碳排放文獻(xiàn)增長變化趨勢(shì)

Figure 4 Urban carbon emissions literature growth trends from 2001 to 2018

圖5 國內(nèi)城市碳排放研究的主要機(jī)構(gòu)圖譜

Figure 5 Atlas of major institutions for domestic urban carbon emission research

表1 國內(nèi)城市碳排放研究的主要發(fā)文機(jī)構(gòu)

統(tǒng)計(jì)截止日期: 2019年11月15日

表2 城市碳排放研究主要期刊

3 城市碳排放研究內(nèi)容分析

通過CiteSpace文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類分析發(fā)現(xiàn), 國內(nèi)學(xué)者對(duì)于城市碳排放的研究主要集中在: 碳排放核算、碳排放影響因素分析、碳排放與用地關(guān)系研究、低碳城市發(fā)展模式與路徑研究等4個(gè)方面。

3.1 城市碳排放核算研究

IPCC(政府間氣候變化專門委員會(huì))于2006 年出版的碳排放清單是被廣泛普遍認(rèn)可的[16]。顧朝林[17]梳理了中國城市溫室氣體排放清單編制和方法綜述, 叢建輝等[18]歸納了9種城市碳排放邊界界定方法, 都為后來研究提供了重要參考。我國發(fā)布的“企業(yè)溫室氣體排放核算和報(bào)告”系列國家標(biāo)準(zhǔn), 建筑碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(GBT 51366-2019)是我國溫室氣體核算標(biāo)準(zhǔn)的良好開端, 但還尚未成熟。

國外學(xué)者0提出城市碳排放清單包括食物, 水, 建筑材料, 化石燃料和電力, 以及垃圾填埋, 焚燒, 回收和廢水等; 核算范圍多是城市尺度0, 也有“社區(qū)”尺度的研究0, 但小尺度研究都集中在發(fā)達(dá)國家的城市地區(qū), 因?yàn)閿?shù)據(jù)更容易獲得。國內(nèi)學(xué)者張梅0從能源消費(fèi)、工業(yè)生產(chǎn)過程和廢棄物排放方面對(duì)城市碳排放進(jìn)行了估算和分析; 葉瑞克等0分別就城市建筑群碳排放核算、道路交通碳排放核算構(gòu)建模型。

總體來看, 城市尺度的碳排放清單涵蓋的排放活動(dòng)類型非常全面, 但研究分類不夠細(xì)致。對(duì)于不同層級(jí)碳排放的核算仍然沒有統(tǒng)一的清單, 這種不確定性很大程度上由于數(shù)據(jù)缺乏。如何根據(jù)區(qū)域特征有針對(duì)性地提出科學(xué)全面的碳排放核算清單仍然是當(dāng)下學(xué)術(shù)研究和政策制定中的重要挑戰(zhàn)。

3.2 城市碳排放影響因素研究

3.2.1 整體因素分解研究

(1)研究內(nèi)容

從溫室氣體被關(guān)注以來就有國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注碳排放因素分解。城市碳排放的影響因素研究一方面是從宏觀角度研究城市或區(qū)域的碳排放特征與影響因素0。采用不同的分析方法結(jié)果可能不同, 但大多結(jié)論都表明人口規(guī)模、能源強(qiáng)度、人均收入水平以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)是影響二氧化碳排放的重要因素0。另一方面是從具體行業(yè)視角研究不同領(lǐng)域碳排放影響因素, 如交通運(yùn)輸業(yè)碳排放0, 工業(yè)碳排放0, 家庭生活能源消費(fèi)碳排放0, 城市能源碳排放0, 城市住宅碳排放0。通過文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn), 不管是城市整體能源消耗的碳排放還是具體行業(yè)領(lǐng)域碳排放的影響因素都可以歸納為人口、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、能源強(qiáng)度4個(gè)方面。大部分研究表明, 能源強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的變動(dòng)是影響我國CO2排放的主要因素, 而經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的影響在不同時(shí)期貢獻(xiàn)程度會(huì)不相同0。

(2)研究方法

當(dāng)前對(duì)于碳排放影響因素的研究方法主要有以下四種: ①EPAT方程因素分解; ②對(duì)數(shù)均值迪氏指數(shù)因素分解法(LMDI); ③kaya恒等式; ④STIRPAT模型?？傮w來看對(duì)于城市總量數(shù)據(jù)進(jìn)行宏觀因素分解的研究較多, 缺少對(duì)于具體行業(yè)內(nèi)部微觀的深入研究?？梢詫⒊鞘邢到y(tǒng)中影響因素具體指標(biāo)概括為下圖6, 研究基本是從城市形態(tài)特征、功能特征、地理特征、社會(huì)經(jīng)濟(jì)特征幾個(gè)方面展開。

單因素分析是就一個(gè)具體因素分析其與碳排放之間的關(guān)系, 如人口規(guī)模, 結(jié)構(gòu), 密度和增長率與碳排放的關(guān)系。國外學(xué)者表明隨著小型家庭顯著增加, 人口結(jié)構(gòu)的變化增加了溫室氣體的排放0。楊文芳0研究我國人口對(duì)碳排放的影響, 表明人口增長對(duì)東部碳排放有顯著正的影響, 而對(duì)西部省份影響不明顯; 如經(jīng)濟(jì)水平與碳排放的關(guān)系, 大多數(shù)研究證明經(jīng)濟(jì)條件與能源使用和碳排放呈正相關(guān)0。

對(duì)碳排放因素的研究后來逐漸擴(kuò)展到對(duì)城市化與環(huán)境污染之間的因果關(guān)系驗(yàn)證。眾多研究表明城市化對(duì)CO2排放有促進(jìn)作用0, 但Sharma S.S0則指出了相反的研究結(jié)果。對(duì)于城市化與碳排放關(guān)系研究以發(fā)展中國家居多, 如Ning Zhang0利用1961-2011年期間141個(gè)國家的面板數(shù)據(jù), 驗(yàn)證了城市化與碳排放之間存在倒U型關(guān)系, 轉(zhuǎn)折點(diǎn)約為73.80%; 也有人指出城市化相關(guān)的CO2排放依賴于能源消費(fèi)組合等因素0, 能源使用是模擬城市化與CO2排放關(guān)系的關(guān)鍵變量。

眾多研究表明, 目前我國城市化對(duì)碳排放是促進(jìn)作用, 正處于環(huán)境庫茲涅茨曲線的上升階段, 不同城鎮(zhèn)化模式下各因素對(duì)碳排放的影響存在明顯差異。

3.3 用地規(guī)劃視角下的城市碳排放研究

(1)城市用地與碳排放的關(guān)系研究

國內(nèi)外大量關(guān)注土地利用變化對(duì)氣候變化的研究0表明退耕還林或還草能顯著增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力; 趙榮欽等0針對(duì)土地利用變化與碳排放關(guān)系做了大量研究, 總結(jié)了土地利用類型與碳排放源對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表3。

圖6 城市能源消費(fèi)的影響因素模型

Figure 6 Influencing factors model of urban energy consumption

表3 土地利用類型與碳排放源對(duì)應(yīng)關(guān)系

城市擴(kuò)張過程的用地面積增長和空間特征變化均會(huì)影響城市碳排放。國外學(xué)者采用DEA分析0、Malmquist指數(shù)模型0方法對(duì)土地利用的碳排放效率研究表明土地利用結(jié)構(gòu)(特別是建設(shè)用地的冗余)是造成碳排放效率差異的主要原因。國內(nèi)學(xué)者舒心等0研究了長三角城市群碳排放與城市用地增長的脫鉤狀態(tài), 表明至2015年近70%的城市已達(dá)到了脫鉤; 朱志遠(yuǎn)0研究了城市建設(shè)用地集約利用程度與碳排放效率的關(guān)系, 表明城市建設(shè)用地集約程度與碳排放綜合效率并不保持普遍一致。雖然學(xué)者們對(duì)城市化與碳的因果關(guān)系進(jìn)行了大量研究, 但對(duì)土地利用導(dǎo)致碳排放的動(dòng)態(tài)過程仍沒有深刻理解, 對(duì)有哪些低碳干預(yù)措施, 在哪個(gè)環(huán)節(jié)干預(yù)或者干預(yù)效果如何都沒有研究的很透徹。

(2)土地利用碳排放的驅(qū)動(dòng)機(jī)制及因素分解

城市土地利用碳排放的影響因素分解有助于理清主要的碳排放源, 為低碳城市規(guī)劃找到切入口; 李健0發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)水平與建設(shè)用地規(guī)模是碳排放量增長的正效應(yīng)因素, 碳排放強(qiáng)度與土地利用效率是負(fù)效應(yīng)因素; 張俊峰等0研究發(fā)現(xiàn), 經(jīng)濟(jì)水平, 人口因素對(duì)城市土地利用碳排放具有較強(qiáng)的正效應(yīng), 土地利用結(jié)構(gòu)、土地利用效率、能源效率和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化一定程度上抑制碳排放。

可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)研究是針對(duì)中觀城市區(qū)域進(jìn)行土地利用碳排放測(cè)算和因素分解, 對(duì)碳排放趨勢(shì)和主要影響因素有了初步認(rèn)識(shí), 并提出優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)、提升土地利用和能源效率等策略減少碳排放的途徑。但這類文章多基于宏觀視角分析, 出現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)管理、土地資源規(guī)劃與管理專業(yè)領(lǐng)域, 對(duì)于怎么構(gòu)建和如何干預(yù)某一因素的作用機(jī)制沒有深入研究。

(3)城市形態(tài)與碳排放優(yōu)化研究

Ewing第一次系統(tǒng)性地研究了城市空間形態(tài)與碳排放關(guān)系, 認(rèn)為城市空間形態(tài)通過電力傳輸過程的損耗、對(duì)住房市場的影響、形成城市熱島效應(yīng)這三個(gè)途徑來影響居民碳排放0; 國內(nèi)學(xué)者如潘海嘯0從區(qū)域規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和詳細(xì)規(guī)劃三個(gè)層次提出低碳城市空間規(guī)劃策略, 并在城市交通與土地使用、密度控制和功能混合方面提出改進(jìn)規(guī)劃編制的建議; 秦波0表明建筑密度、土地利用形態(tài)、就業(yè)可達(dá)性和公交可達(dá)性均對(duì)居民的直接碳排放產(chǎn)生顯著影響; 還有很多學(xué)者模擬不同城市規(guī)劃方案碳排放動(dòng)態(tài)情景提出低碳空間規(guī)劃策略0。總體來看, 空間形態(tài)與碳排放關(guān)系與規(guī)劃策略可概括為下圖7。大多數(shù)研究主要側(cè)重于空間形態(tài)、土地利用控制和空間布局方案的優(yōu)化策略, 缺少基于空間數(shù)據(jù)分析的定量研究和微觀機(jī)理的解釋。應(yīng)該加強(qiáng)分析不同土地利用屬性、集約度與人類資源投入等微觀層面土地利用碳排放效應(yīng)的具體分析, 提高研究精度。

3.4 城市低碳建設(shè)模式與路徑研究

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為低碳模式是一種以低能耗、低污染、低排放和高效能、高效率、高效益的新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。諸大建0從建筑、生產(chǎn)和交通三方面制定了基于城市生活低碳化、物質(zhì)生產(chǎn)循環(huán)化及城市空間緊湊化的低碳發(fā)展策略; 中國科學(xué)院0也指出低碳城市就是以城市空間為載體來發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì), 實(shí)施綠色交通和建筑來轉(zhuǎn)變居民消費(fèi)觀念, 創(chuàng)新低碳技術(shù), 從而達(dá)到城市低碳發(fā)展; 董琦0從城市空間規(guī)劃、交通規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃三方面闡述了建設(shè)低碳城市對(duì)城市規(guī)劃政策的引導(dǎo)要求; 宋德勇0總結(jié)了較為成熟的6種低碳發(fā)展模式, 并指出不同的城市應(yīng)該根據(jù)自身特征選擇適宜的發(fā)展模式; 莊貴陽0從產(chǎn)業(yè)低碳化、能源供應(yīng)低碳化, 空間布局及基礎(chǔ)設(shè)施的低碳化、低碳生態(tài)系統(tǒng)和增強(qiáng)碳匯、低碳社會(huì)消費(fèi)模式闡述了城市低碳發(fā)展路徑; 顧大治0從交通體系重構(gòu)和土地利用規(guī)劃入手, 探討綠色城市空間規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)低碳城市發(fā)展目標(biāo); 李超骕等0則認(rèn)為低碳城市建設(shè)是涉及政府、企業(yè)以及居民三方面的多目標(biāo)問題。總體看低碳城市建設(shè)路徑可概括為: 以低碳經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ), 城市空間為載體, 通過規(guī)劃引領(lǐng), 低碳建設(shè), 有效管理與公眾參與最終實(shí)現(xiàn)城市“三生”系統(tǒng)的低碳目標(biāo), 如下圖8。從研究現(xiàn)狀來看, 我們國家低碳城市建設(shè)模式處于起步探索階段, 但是隨著多個(gè)低碳試點(diǎn)確定, 國內(nèi)對(duì)低碳城市發(fā)展規(guī)劃的研究不斷增多。一方面需要增強(qiáng)理論體系研究, 提高研究精度, 研究城市化過程中經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)系統(tǒng)如何影響能源和土地使用并影響碳排放。

圖7 城市空間形態(tài)與碳排放作用機(jī)制及規(guī)劃策略

Figure 7 Urban spatial form and carbon emissions action mechanism and planning strategy

另一方面, 為了提高社會(huì)關(guān)注, 必須讓政府企業(yè)等利益相關(guān)者或更多的社會(huì)參與者共同參與碳排放系統(tǒng)研究, 共同探索減緩碳排放的路徑, 向低碳城市化道路轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)論與展望

4.1 碳排放理論研究體系

總體來看, 國內(nèi)外對(duì)于低碳城市的關(guān)注度越來越高, 基于以上分析可以將城市碳排放研究按照研究內(nèi)容分為3級(jí), 如下圖9, 使得碳排放研究層級(jí)更加清晰。旨在為今后研究者提供參考, 從研究不足和空缺不斷完善碳排放理論研究體系。

4.2 碳排放框架體系

通過主要的期刊的碳排放研究文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn), 城市碳排放研究涉及了國家-省域-城市-社區(qū)的不同尺度, 交通運(yùn)輸業(yè)、旅游業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)、物流業(yè)、家庭生活等不同部門, 碳排放核算、區(qū)域分異、影響因素分析等不同研究內(nèi)容, 研究體系如下圖10,而規(guī)劃視角的碳排放研究體系可概括為圖11, 后期的“低碳城市規(guī)劃研究”內(nèi)容與范基平低碳城市研究綜述0中“發(fā)展模式, 支撐體系, 實(shí)現(xiàn)途徑, 評(píng)估體系”等低碳城市發(fā)展理論相關(guān)研究內(nèi)容一致。

圖8 低碳城市建設(shè)路徑

Figure 8 The path of low-carbon city construction

圖9 碳排放研究層級(jí)(由內(nèi)到外研究范圍逐漸縮小)

Figure 9 Carbon emission research level (gradual narrowing of research scope from inside to outside)

圖10 城市碳排放研究體系

Figure 10 Urban carbon emission research system

4.3 研究不足

通過梳理可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)城市碳排放的研究豐富, 但也存在不足之處, 主要表現(xiàn)在以下方面:

(1)研究方法

首先, 當(dāng)前核算方法主要是基于能源消費(fèi)的碳排放量, 但是二氧化碳的排放不僅與終端能源有關(guān), 它涉及到工業(yè)生產(chǎn)過程、廢棄物處理等非能源消費(fèi)環(huán)節(jié)。因此基于全過程、全領(lǐng)域的碳排放核算方法是目前碳排放核算方法中迫切需要解決的難題。其次, 不同領(lǐng)域中能源來源可能不同, 是否采用不同的能源碳排放系數(shù), 碳排放系數(shù)的選擇直接影響了碳排放核算結(jié)果的準(zhǔn)確性, 所以不同行業(yè)碳排放核算差別與碳排放系數(shù)的確定需要更加精確。

(2)研究內(nèi)容

首先, 以實(shí)證研究為主, 缺少體系化的理論研究。對(duì)于城市碳排放的動(dòng)態(tài)過程仍然沒有深刻系統(tǒng)的研究, 低碳干預(yù)措施在哪個(gè)環(huán)節(jié)干預(yù)或者干預(yù)效果如何都沒有研究的很透徹; 已有研究多是診斷性的, 指出有哪些碳排放源, 排放了多少碳, 缺乏具體環(huán)節(jié)碳排放作用機(jī)理的定量化研究。尤其是規(guī)劃視角下的研究需要量化空間利用與碳排放的“機(jī)制”和“規(guī)劃干預(yù)”等中后期研究。

其次, 跨學(xué)科和綜合的研究仍然較少, 少有學(xué)者將其他學(xué)科研究成果結(jié)合來對(duì)城市化過程中區(qū)域不同層次和系統(tǒng)的碳排放進(jìn)行更深入的理解。

(3)研究手段

研究方法大多依賴傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 以空間數(shù)據(jù)為載體的規(guī)劃碳排放研究缺乏。地理信息系統(tǒng)、衛(wèi)星圖像和大數(shù)據(jù)計(jì)算能力和儲(chǔ)存極大地?cái)U(kuò)大了我們研究不同地區(qū)碳排放的能力, 應(yīng)該得到充分利用, 而這一塊是當(dāng)前我國碳排放研究的空缺。

4.4 研究展望

低碳建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程, 對(duì)于碳排放清單的梳理是碳排放評(píng)價(jià)和碳減排研究的基礎(chǔ)。未來碳排放研究一方面需要梳理碳排放清單找出不同行業(yè)碳排放源, 研究不同碳排放源的排放機(jī)制, 影響因素, 再針對(duì)性地提出碳減排策略; 另一方面對(duì)不同系統(tǒng)碳排放研究精度有待加強(qiáng), 需要基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的結(jié)合以對(duì)碳排放問題有更綜合系統(tǒng)的理解; 同時(shí)針對(duì)我國實(shí)際, 更多的研究需要識(shí)別不同特征及不同發(fā)展階段城市的低碳發(fā)展之路, 有針對(duì)性地提出低碳城市規(guī)劃模式及路徑。

圖11 城市規(guī)劃視角下的碳排放研究框架體系

Figure 11 Carbon emissions research system from the perspective of urban planning

值得探索的研究方向包括: 1)城市建設(shè)低碳發(fā)展模式, 城市化碳效應(yīng)與國外進(jìn)行對(duì)比分析; 2)定量化研究城市建設(shè)發(fā)展中碳系統(tǒng)變化, 研究各子系統(tǒng), 如改變經(jīng)濟(jì)和政策對(duì)碳排放和碳庫的影響; 3)加強(qiáng)微觀層面碳庫碳匯系統(tǒng)的研究, 對(duì)土地資源可持續(xù)管理以應(yīng)對(duì)城市發(fā)展碳增加的部分; 4)基于城市空間數(shù)據(jù)深入研究各種“碳排放”驅(qū)動(dòng)因素作用機(jī)制, 從土地利用、能源、建筑等微觀層面提出低碳技術(shù); 5)探索定量研究來控制能源使用和碳排放預(yù)測(cè), 約束碳增量, 使得碳排放增量在城市系統(tǒng)的“碳”承載范圍內(nèi)。

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A review of the research on the carbon emission based on CiteSpace and construction of research system

SONG Limei1, XU Feng1,2

1. Architecture school, Hunan University, Chang Sha, Hunan 410082, China 2. Hunan key laboratory of sciences of urban and rural human settlements in hills areas, Chang Sha, Hunan 410082, China

This paper analyzed the carbon emission study in China from 1998 to 2019 by CiteSpace, and got the scientific knowledge map of city carbon emission research in China. On this basis, it presented the most research hotspots and evolution rules of "carbon emission of city", built a carbon emission research system of city . The results show that: (1)In the past 20 years, the research content of domestic urban carbon emissions has mainly focused on “l(fā)ow-carbon economy”, “urban planning”, “l(fā)and management”, “greenhouse gas emission”. It was mainly based on empirical research, but was lacking systematic theoretical system research, interdisciplinary and integrated research. (2) The accuracy and depth of research are not enough; the research on city carbon emissions of various systems is mainly diagnostic for carbon sources, lacking of the discussion of the process and mechanism of carbon emissions in a certain industries. (3)Carbon emissions research based on geographic information systems and satellite imagery is the vacancy in current carbon emissions research in China, and data collection and data sharing are the basic work that need to be urgently addressed in current carbon emissions research. (4)Future research needs to identify the low-carbon development model of cities for different characteristics and different stages of development, and propose the development model and path of low-carbon urban planning in a targeted manner. It can provide a theoretical basis for formulating a scientific and reasonable carbon emissions research system, and provide a decision-making reference for a more active and effective low-carbon city construction.

carbon emissions; scientific knowedge map; CiteSpace

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.05.023

X196

A

1008-8873(2021)05-183-12

2020-04-05;

2020-05-04

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助”田園綜合體宜居村鎮(zhèn)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)集成與示范”(2019YFD11001301); 湖南省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“綠色宜居村鎮(zhèn)建筑協(xié)同發(fā)展與創(chuàng)新”(2020RC4045)

宋麗美(1991—), 女, 山西朔州人, 博士研究生, 從事農(nóng)村與區(qū)域低碳建設(shè)發(fā)展方面的研究, 電話13107005808, email:35727948@qq.com

通信作者:徐峰(1971—), 男, 湖南長沙人, 教授, 院長, 博士生導(dǎo)師, 從事綠色宜居村鎮(zhèn)技術(shù)集成研究, fengxu@hnu.edu.cn

宋麗美, 徐峰. 基于CiteSpace的城市碳排放研究進(jìn)展與研究體系建構(gòu)[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(5): 183–194.

SONG Limei, XU Feng. A review of the research on the carbon emission based on CiteSpace and construction of research system[J]. Ecological Science, 2021, 40(5): 183–194.