基于碳循环的低碳城市发展分析

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摘要：为应对全球气候变化，城市实行低碳发展模式是经济和社会发展的必然选择。低碳城市建设应结合城市碳循环特点，将碳汇纳入衡量体系，保持碳源小于碳汇，这意味着要在城市碳循环分析基础上，进行科学合理的城市发展规划，优化城市空间布局，调整城市产业结构，打造智慧型城市。

关键词：碳循环；碳通量；低碳城市；发展模式

一、引言

城市是生产、生活和消费的聚集体，因此城市也就成为了能源消耗的集中地。据统计，大城市消耗的能源占全球的75%，温室气体排放量占世界的80%。中国46%的人口居住在城市，但却消耗着85％的能源，排放着几乎相同比例的CO2。因此，在新型城镇化背景下，以CO2等温室气体减排为目标的“低碳城市”、“城市低碳发展模式”有着特殊的意义。2008年初，世界自然基金会(WorldWideFundforNature)与国家建设部联合推出以中国上海和保定两市为“低碳城市”试点以后，“低碳城市”迅速“蹿红”。低碳城市实际上是以“低能耗”、“低污染”和“低排放”的低碳经济为发展理念的城市运营模式或新经济发展模式。从这个意义上讲，低碳城市的建设与生态文明的战略目标是完全一致的。如何促进城市低碳转型，以实现低碳城市的目标？大多学者提出应实现经济和能源结构、城市建筑、城市交通、居民消费方式低碳化。但是单纯考虑这些的建设思路将导致低碳城市的雷同发展。因此，在进行低碳城市探索时，要结合城市碳循环过程特点，建立科学合理的低碳发展规划，探索与城市资源禀赋、功能定位相匹配的综合解决方案，这样的低碳城市才具有实效性和可持续性。

二、低碳城市的内涵

关于低碳城市的定义说法不一。世界自然基金会的定义：低碳城市是指在经济高速发展的前提下，保持能源消耗和CO2排放处于较低水平的城市；气候组织（ClimateGroup）给低碳城市下的定义是：在城市内推行低碳经济，实现城市的低碳排放，甚至是零碳排放。上述两个定义较为笼统，只强调了城市低碳发展的目标，没有说明城市低碳目标的实现方式。还有多个学者对低碳城市作出了定义：低碳城市经济发展的核心动力是低碳产业、城市居民的低碳生活方式和生活理念，以及政府以低碳社会为目标规划的城市建设蓝图。很显然，此定义强调了城市低碳目标的实现方式，但是忽略了城市低碳发展的目标。基于以上考虑，我们认为：低碳城市是在政府、企业、个人和组织机构等四方面的努力下，根据城市的资源禀赋和功能要求，依靠政府的政策引导和制度约束，实现低碳的生产方式和生活方式，实现碳源小于碳汇的目标。这个定义揭示：低碳城市的目标是保持碳源（CarbonSource）小于碳汇（CarbonSink），相对于碳的零排放目标，这个目标更具可完成性。此内涵也揭示了低碳城市的实现方式，即应将碳汇纳入衡量体系，如果该城市的“碳的寄存体”可以承载已有的碳源，就相当于没有碳排放。这体现了城市碳循环的基本原理，通过城市植被和土壤等碳汇作用，不产生碳的溢出，实现碳源小于碳汇。

三、城市碳循环核算

城市碳循环具有“自然—经济”二元结构特征。城市生态经济系统的碳循环过程包括城市能源消耗、城市扩建、城市土壤植被覆盖等产生的碳通量变化。同时，在自然和人为的作用下，其碳库的碳储量在一定时间内会发生着输入和输出的碳通量变化。了解城市碳循环过程为低碳城市发展提供数据支持和目标切入点。（一）城市的碳通量。城市的碳循环核算首先是从城市碳库、城市输入通量和城市输出通量等几个方面来整体考虑城市的碳通量的变化。因此，一方面我们要大量收集能源的消耗、交通使用、植被和土壤等方面的数据，另一个方面也需要进行对影响城市碳循环的社会经济和生物物理因素进行跨学科研究。（二）城市碳通量的核算。对城市自然经济大系统展开碳通量核算的具体内容包括：城市工业、居民、交通能源消耗的碳排放；计算城市植被、土壤覆盖产生的碳通量；估算城市扩建和土地利用方式转换带来的直接和间接的碳排放和碳储量的变化。具体核算的过程，首先可以利用遥感技术(RS)手段并结合城市的地面调查，获得城市各种土地利用、河流及覆盖植被、生产和社区的状态参数，随后可以利用地理信息系统(GIS)结合生态模型来分析和处理城市碳通量的空间分布及动态变化数据，最后以地图、图形、数据表格等形式展示分析的结果。

四、低碳城市发展模式

城市的低碳发展模式，不仅仅是停留在城市植树造林绿化层面，更应该是从低碳城市发展规划入手。在城市碳循环核算的基础上，降低重点领域碳排放、政府推行低碳管理方式等方面开启碳源控制模式和碳汇降碳模式。（一）低碳城市发展规划。在城市碳核算的基础上，科学地分析城市当前和过去各区域的碳源/汇数据，预测城市各区域碳源/汇未来发展情景，以此制订合理的低碳城市发展规划。1.确定城市不同区域的碳排放强度。在城市碳核算的基础上，将城市划分为碳排放重点区、碳排放平衡区、碳汇区。针对三类功能区来酌情确定经济的开发强度和环境保护阈限，制定切实可行的区域发展规划，以实现碳源和碳汇平衡。2.确定城市不同区域、行业的碳减排数量。通过计算得出城市CO2等温室气体等的排放总量后，根据减排的目标和减排的要求，将这些指标合理的分解到各个区域、部门和企业，要求严格按照碳减排的计划来组织生产，通过控制温室气体排放的总量。（二）低碳城市发展模式。现有关于低碳城市发展模式的研究主要局限于限制高碳产业发展、改变能源结构、发展低碳交通和低碳建筑、政府推行低碳管理方式等几个方面。而在城市碳循环分析的基础上，可以明晰不同模式的基本驱动因子（如地理条件、社会经济因素等）的作用，根据城市温室气体排放的清单和份额，当前和过去城市各区域的碳源/汇等碳循环规律，有针对性地在碳排放重点实行碳源控制模式和碳汇降碳模式。1.碳源控制模式。碳排放重点区一般位于城市中心区，交通和建筑又是其中的重点领域。因此针对这类区域可采取如下措施：采用低碳排放强度的交通系统，比如采用固定轨道大容量新能源的公共交通体系，可以在很大程度上减少交通领域的碳排放；同时，尽量采用清洁能源和新能源；提高能源使用效率和减少碳排放；采用绿色建筑技术，降低建筑物的能源消耗和碳排放等。2.碳汇降碳模式。碳汇降碳模式主要针对增加城市绿地面积，提高碳汇能力。城市的热岛效应可以通过树木和绿地空间的增加来提高碳吸收。据测算，如果一个城市全部屋顶面积实行绿化，城市上空的CO2将减少80%左右；改善营养搭配和农业规划措施来提供人们所需要的食物，不仅有利于个人的身体健康还可以增加土壤碳汇和减少碳排放；在工业生产方面，通过补贴有利于碳捕捉的技术开发和利用，将是未来城市碳汇降碳模式一个重要领域。

五、低碳城市发展路径选择

基于碳循环的低碳城市发展模式旨在进行碳循环管理，充分利用城市资源禀赋或创新城市碳汇功能，控制或减少城市碳的排放，以实现城市经济社会与生态环境的协调发展，故我们可以从优化城市空间布局、调整产业布局和打造智慧型城市入手。（一）优化城市空间布局。国内外的研究和具体的实践表明：如果城市在建设的过程中空间布局不合理，将导致碳排放的增加。因此，合理的布局城市的发展蓝图、优化城市的道路交通和调整城市的用地建设。优化城市内部结构和合理控制用地规模，是低碳城市建设的核心基础。其中，合理控制用地规模国外多采取生态主导的紧凑型发展模式；而优化城市内部结构是将相似或者相关的用地进行集聚或者合理的处理闲置用地进行绿化来实现空间的降碳。其中优化城市空间布局是从源头降低能源消耗，减少温室气体排放的重要途径。如增加建设生态景观，建少硬地广场，进行城市屋顶绿化的改造，可以提升城市的绿地单位面积绿化功能和碳汇效率。（二）调整城市产业布局。在城市规划过程中，应根据城市不同区域和行业碳通量情况，进行与城市功能定位相适应的产业发展规划，如第一产业应该向距离城市比较近的郊区地区迁移，中心城区发展第三产业，城市郊区结合部以轻工业为主；卫星城周围建设农业区和高新技术区，形成农业现代化示范基地和产业模范基地，建设以种植和养殖为主的产业空间布局；其次根据其次应根据减排目标要求，提高高碳产业的规划准入条件。结合城市实际，严格管控企业的进入，鼓励发展能源消耗低，废弃物排放少的工业、高新技术和第三产业部门，控制能耗产业外延扩张，禁止发展高排放的产业，强制性地退出能源使用率较低、高浪费、高排放等对城市生态环境影响严重、预期收益低的产业。（三）打造低碳智慧型城市。在互联网时代，智慧城市是以大数据和云计算为特征的低碳城市。因此，将互联网和物联网作为城市发展的手段，打造低碳智慧城市的发展，是降低城市碳排放的一条有效途径。如通过大数据和云计算，为城市提供有效的便民服务。便民是将城市的人员、资源、交通、电力等生产生活要素合理的分配，最大限度地减少闲置资源的浪费；最后，打造低碳智慧社区，积极运用现代科技，实现信息的共享，资源的二次利用，实现社区的管理智能化和低碳化。

作者:李建南 姚林如 单位:南昌航空大学