福州都市圈能源消費(fèi)碳排放空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化及其影響因素研究

朱 嘉 豪,許 章 華*,李 詩 涵,陳 秋 霞,林 中 原,凌 金 瑤,王 琳,劉 智 才

(1.福州大學(xué)先進(jìn)制造學(xué)院,福建 泉州 362200;2.福州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,福建 福州 350108;3.福建農(nóng)林大學(xué)公共管理學(xué)院,福建 福州 350002)

0 引言

近年來,過量的碳排放誘發(fā)了氣候變暖、海平面上升、冰川和凍土消融等一系列生態(tài)環(huán)境問題,備受學(xué)術(shù)界關(guān)注[1,2]。世界能源2021年統(tǒng)計(jì)年鑒報(bào)告指出,2020年中國的CO2排放量高達(dá)98.94億t,位居世界首位,其中城市的碳排放量占80%[3]。隨著區(qū)域協(xié)同戰(zhàn)略實(shí)施,構(gòu)建優(yōu)勢互補(bǔ)、高質(zhì)量的區(qū)域發(fā)展模式已成為我國城鎮(zhèn)發(fā)展的新模式,區(qū)域內(nèi)各地區(qū)的空間關(guān)聯(lián)性逐漸增強(qiáng),碳排放空間聯(lián)系更緊密和復(fù)雜[4,5]?？茖W(xué)準(zhǔn)確地估算區(qū)域碳排放量、識(shí)別區(qū)域碳排放空間關(guān)聯(lián)特征并探究其影響因素,對(duì)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展以及中國實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

現(xiàn)有區(qū)域碳排放相關(guān)研究主要包括以下三方面[6-9]:①碳排放量估算方面,排放因子法憑借計(jì)算簡單、普適性高等優(yōu)點(diǎn)受到青睞[10,11],但也存在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)缺失、口徑不一等不足。長時(shí)序夜間燈光影像的全球覆蓋性有效彌補(bǔ)了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的缺陷,學(xué)者們?cè)诓煌瑓^(qū)域驗(yàn)證了利用夜間燈光數(shù)據(jù)估算碳排放量的可行性[12,13]。②空間相關(guān)性方面,傳統(tǒng)的探索性空間分析法(如Moran′s I、重心遷移、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓等)使用簡單、快捷且能有效識(shí)別空間特征,被廣泛應(yīng)用于碳排放相關(guān)研究[14-16]。隨著地區(qū)之間的合作日益緊密,地區(qū)之間的碳排放關(guān)聯(lián)性已超越傳統(tǒng)的“近鄰”概念,轉(zhuǎn)向紛雜交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形態(tài),而傳統(tǒng)研究方法限于探索空間關(guān)聯(lián)的“屬性數(shù)據(jù)”,忽視了“關(guān)系數(shù)據(jù)”在空間關(guān)聯(lián)中的作用[4,17]。社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析(Social Network Analysis,SNA)方法是一種以“關(guān)系數(shù)據(jù)”為重點(diǎn)的量化研究方法,能考察區(qū)域碳排放的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)并逐漸被應(yīng)用于碳排放空間關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)研究[18-20],該方法既可以分析碳排放整體網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián),也可以厘清網(wǎng)絡(luò)中個(gè)體的作用,更有助于理解與把握整體的關(guān)聯(lián)性與個(gè)體的差異性,例如,發(fā)達(dá)地區(qū)大多處于網(wǎng)絡(luò)的中心,掌控著碳排放網(wǎng)絡(luò)的空間關(guān)聯(lián)和空間溢出[21,22]。③碳排放空間分異的影響因素方面,學(xué)者們運(yùn)用地理探測器、地理加權(quán)回歸模型、STIRPAT模型等從不同方面展開對(duì)碳排放影響因素的研究,大多研究認(rèn)為人口、經(jīng)濟(jì)、土地等方面的差異均會(huì)影響碳排放量[12,23,24]。

綜上,現(xiàn)有區(qū)域碳排放研究取得豐碩成果,但仍有不足:①碳排放空間關(guān)聯(lián)缺少城市群、都市圈尺度的研究。當(dāng)前我國城市正處于區(qū)域協(xié)同發(fā)展時(shí)期,基于區(qū)域協(xié)同發(fā)展視角開展研究,可提升區(qū)域碳排放協(xié)同治理能力。②碳排放空間關(guān)聯(lián)基本研究單元相對(duì)較大?？h域是我國最基礎(chǔ)的行政單元,而多數(shù)研究將SNA方法應(yīng)用于省域?qū)用?有關(guān)區(qū)域內(nèi)小尺度的碳排放空間關(guān)聯(lián)研究成果較少。③碳排放空間分異影響因素的研究有待完善。碳排放空間分異受人口、經(jīng)濟(jì)、土地等多種因素共同影響,多方面因素探究有助于全面認(rèn)識(shí)造成碳排放空間分異的原因,為今后碳排放的防控工作提供合理的決策依據(jù)及有效的治理手段。

福州都市圈是第二個(gè)國家級(jí)都市圈,其設(shè)立是為打造成美麗福建樣板區(qū)和未來兩岸幸福家園建設(shè)的模范,都市圈的生態(tài)文明建設(shè)關(guān)乎能否實(shí)現(xiàn)其宏偉目標(biāo)。基于此,本文以福州都市圈作為研究區(qū),基于夜間燈光數(shù)據(jù)構(gòu)建碳排放量反演模型并測算2000—2020年福州都市圈碳排放量,應(yīng)用SNA方法系統(tǒng)分析碳排放空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化特征,借助地理探測器模型探究碳排放空間分異的影響因素,以期為該地區(qū)的協(xié)同發(fā)展以及碳減排工作提供建議,也可為其他城市群、都市圈的發(fā)展和治理提供借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

福州都市圈位于福建省東北部、臺(tái)灣海峽西岸(117°50′E～120°15′E、25°06′N～27°37′N),是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要組成部分和21世紀(jì)海上絲綢之路的重要節(jié)點(diǎn)。2021年建設(shè)福州都市圈的方案獲批,規(guī)劃以福建省省會(huì)福州市作為核心區(qū),包括福州、莆田兩市全域,南平市延平區(qū)、建陽區(qū)和建甌市的部分地區(qū),寧德市蕉城區(qū)、福安市、霞浦縣和古田縣以及平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū),陸域總面積約2.6萬km2。近20年來,福州都市圈經(jīng)濟(jì)、人口總量不斷攀升,2020年地區(qū)生產(chǎn)總值約為1.5萬億元,常住人口約為1 300萬人,分別占全省的34.5%、33.5%,是全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的增長極。

本文按照《福州都市圈發(fā)展規(guī)劃》將研究區(qū)劃分為福州中心城區(qū)、莆田中心城區(qū)、南平中心城區(qū)、寧德中心城區(qū)以及其他地區(qū)(圖1)。其中,福州中心城區(qū)包含鼓樓區(qū)、臺(tái)江區(qū)、晉安區(qū)、倉山區(qū)、馬尾區(qū);莆田中心城區(qū)包含城廂區(qū)、涵江區(qū)、荔城區(qū)、秀嶼區(qū);南平中心城區(qū)為建陽區(qū);寧德中心城區(qū)為蕉城區(qū)。

注:審圖號(hào)為閩S(2022)134號(hào),底圖無修改,下同。圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Location of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

1)夜間燈光數(shù)據(jù)。來源于跨遙感器校正的類NPP-VIIRS數(shù)據(jù)集(https://dataverse.harvard.edu),時(shí)間跨度為2000—2020年。該數(shù)據(jù)集有效改善了DMSP-OLS和NPP-VIIRS兩種夜間燈光數(shù)據(jù)源存在異常值、飽和性和不可比較性等缺陷,延長了夜間燈光影像的時(shí)間序列,并能清晰反映城市內(nèi)部信息及其時(shí)間序列變化[25]。為滿足研究要求,將該數(shù)據(jù)集進(jìn)行裁剪、重采樣等預(yù)處理。

2)統(tǒng)計(jì)資料。本文用于估算碳排放量的9種能源消費(fèi)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)從2001—2021年《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》《福建省統(tǒng)計(jì)年鑒》及各城市統(tǒng)計(jì)年鑒、縣域年鑒與統(tǒng)計(jì)報(bào)表中獲得。采用GDP平減指數(shù)將GDP相關(guān)指標(biāo)統(tǒng)一折算成2000年不變價(jià)格,確保各年份GDP相關(guān)指標(biāo)對(duì)比的準(zhǔn)確性。

3)矢量數(shù)據(jù)。福州都市圈行政區(qū)劃底圖來自全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)1∶100萬數(shù)據(jù)庫(https://www.webmap.cn);福州都市圈邊界范圍來源于《福州都市圈發(fā)展規(guī)劃》。

2 研究方法

2.1 能源消費(fèi)碳排放測算

依據(jù)《2006年IPCC國家溫室氣體排放清單》測算出福建省9種常見能源的碳排放量E,公式為:

E=∑(Em×θm×fm)×44/12

(1)

式中:Em、θm分別為第m種能源的消耗量和折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù),fm為來源于IPCC有關(guān)第m種能源的碳排放系數(shù)(表1)。

表1 不同類型能源消費(fèi)碳排放系數(shù)Table 1 Carbon emission coefficients for different types of energy consumption 單位:萬t標(biāo)準(zhǔn)煤/萬t

2.2 碳排放量反演模型

基于夜間燈光值與碳排放量統(tǒng)計(jì)值之間的關(guān)系構(gòu)建碳排放量反演模型(式(2))[12],擬合結(jié)果R2=0.916(P<0.01),表明利用夜間燈光數(shù)據(jù)模擬碳排放具有可行性。考慮到碳排放量反演模型存在誤差,加入調(diào)整因子K修正碳排放的模擬值(式(3)),測算得到福州都市圈碳排放量。

(2)

(3)

2.3 改進(jìn)引力模型

參考文獻(xiàn)[4,19],將地區(qū)生產(chǎn)總值、人口數(shù)量、碳排放量加入引力模型進(jìn)行修正,得到測度福州都市圈碳排放空間網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度的改進(jìn)引力模型如下:

(4)

式中:Gij和Dij分別為地區(qū)i和地區(qū)j之間的引力值和空間距離,Gi、Pi、Ci分別為地區(qū)i的生產(chǎn)總值、人口數(shù)量、碳排放量,kij為調(diào)節(jié)系數(shù)。

2.4 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法

本文利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法分析福州都市圈碳排放空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化特征[26]。通過改進(jìn)引力模型求得福州都市圈各地區(qū)之間的碳排放引力值,將2000年碳排放空間網(wǎng)絡(luò)平均引力值作為閾值,若引力值大于閾值記為1,反之則為0,由此得到適用于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的二值矩陣[19]。整體網(wǎng)絡(luò)特征由網(wǎng)絡(luò)密度、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度、網(wǎng)絡(luò)效率3個(gè)指標(biāo)測度,網(wǎng)絡(luò)密度和網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度的升高表明整體網(wǎng)絡(luò)愈加復(fù)雜且網(wǎng)絡(luò)效率降低;個(gè)體中心性由點(diǎn)度中心度、中間中心度和接近中心度3個(gè)指標(biāo)衡量;此外,運(yùn)用核心—邊緣結(jié)構(gòu)識(shí)別碳排放網(wǎng)絡(luò)中的核心區(qū)與邊緣區(qū),從而明確各地區(qū)在碳排放網(wǎng)絡(luò)中的地位及重要程度。

2.5 地理探測器

地理探測器既可用于檢驗(yàn)單變量的空間分異性,也可通過檢驗(yàn)兩個(gè)變量空間分布的耦合性,探測變量之間的因果關(guān)系[27]。本文利用地理探測器中的因子探測器和交互探測器分析各影響因子對(duì)福州都市圈碳排放空間分異的作用機(jī)制。其中,因子探測器主要從空間異質(zhì)性角度定量分析潛在影響因子的影響力大小,交互探測器用于判別不同影響因子是否存在交互作用以及交互作用的類型和強(qiáng)度。

3 結(jié)果與分析

3.1 福州都市圈碳排放量分析

從圖2可知,2000—2020年福州都市圈碳排放總量從346.4萬t增至2 912.5萬t,增加了約7.4倍。其中,2000—2014年碳排放總量呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢,年均增長145.8萬t,2014—2016年出現(xiàn)小幅降低,減少218.8萬t,2016—2020年則快速上升,從2 168.4萬t升至2 912.5萬t,總體呈現(xiàn)出“增—減—增”趨勢。不同地區(qū)碳排放量存在較大差異,福州中心城區(qū)碳排放量占比最高,年均占比約34%,作為福州都市圈核心區(qū),福州中心城區(qū)發(fā)展建設(shè)早,大規(guī)模城市建設(shè)引起碳排放量增多,后期發(fā)展逐漸放緩,導(dǎo)致其碳排放量占比呈現(xiàn)出先升后降趨勢;莆田中心城區(qū)碳排放量占比位居第二,為先降后升趨勢,莆田市在2008年提出了“以港興市,工業(yè)強(qiáng)市”的發(fā)展策略,促使其碳排放量及占比升高;南平市發(fā)展重心由延平區(qū)轉(zhuǎn)向南平中心城區(qū),導(dǎo)致南平中心城區(qū)碳排放占比持續(xù)上升而延平區(qū)碳排放占比不斷下降;寧德市中心城區(qū)碳排放量占比總體保持穩(wěn)定;長樂區(qū)、福清市等沿海地區(qū)人口和產(chǎn)業(yè)的聚集導(dǎo)致其碳排放量較內(nèi)陸地區(qū)更高,研究期內(nèi)碳排放占比顯著上升。目前,福州都市圈碳排放總量增長趨勢有所減緩,但未呈現(xiàn)明顯的收斂趨勢。為應(yīng)對(duì)可能的碳排放增長,福州都市圈應(yīng)通過發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)、提升技術(shù)創(chuàng)新、提高能源利用率等措施,因地制宜開展碳減排工作,爭取早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

圖2 2000—2020年福州都市圈碳排放總量及各地區(qū)碳排放量占比的變化趨勢Fig.2 Change trend of total carbon emissions in the Fuzhou metropolitan area and the proportion of carbon emissions in each region from 2000 to 2020

3.2 福州都市圈碳排放的空間關(guān)聯(lián)分析

3.2.1 整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征分析 計(jì)算2000—2020年福州都市圈碳排放網(wǎng)絡(luò)密度、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度和網(wǎng)絡(luò)效率(表2),分析碳排放整體網(wǎng)絡(luò)特征。網(wǎng)絡(luò)密度從0.111增至0.575,說明福州都市圈碳排放空間關(guān)聯(lián)關(guān)系的緊密程度提高,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)愈加緊密;網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度從0.431升至1.000,表明都市圈各地區(qū)均處于碳排放空間網(wǎng)絡(luò)中,且普遍存在碳排放的空間溢出性;網(wǎng)絡(luò)效率從0.891減至0.478,證實(shí)碳排放空間網(wǎng)絡(luò)趨于復(fù)雜化,關(guān)聯(lián)數(shù)上升。近20年來,福州都市圈深入貫徹“山海協(xié)作”理念,深化沿海地區(qū)與內(nèi)陸山區(qū)的合作,通過共建共享已形成產(chǎn)業(yè)協(xié)作、道路互通和福利共享等的同城化發(fā)展雛形,但同時(shí)也造成了區(qū)域碳排放量增加,使碳排放網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)愈加緊密?；诓煌貐^(qū)的碳排放引力值,采用自然斷點(diǎn)法將福州都市圈整體碳排放網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從低至高分為5個(gè)層級(jí)(圖3),可以看出,2000—2020年福州都市圈整體碳排放空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)東南沿海作用強(qiáng)、西北內(nèi)陸作用弱的空間格局。研究初期,福州中心城區(qū)和周邊地區(qū)(如長樂區(qū)、福清市和閩侯縣等)形成一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)起步早且區(qū)域合作更密切,導(dǎo)致碳排放空間關(guān)聯(lián)更密切。隨著碳排放空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸完善,各地區(qū)之間的碳排放關(guān)聯(lián)逐漸增強(qiáng),形成較密集的碳排放空間網(wǎng)絡(luò),并逐步從沿海地區(qū)向內(nèi)陸地區(qū)輻射。

表2 2000—2020年福州都市圈碳排放整體網(wǎng)絡(luò)特征Table 2 Characteristics of the overall network of carbon emissions in the Fuzhou metropolitan area from 2000 to 2020

圖3 2000—2020年福州都市圈碳排放整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層級(jí)特征Fig.3 Characteristics of the overall network structure of carbon emissions in the Fuzhou metropolitan area from 2000 to 2020

3.2.2 個(gè)體中心性分析

1)點(diǎn)度中心度分析。由圖4a可知,福州中心城區(qū)、莆田中心城區(qū)、長樂區(qū)、福清市、閩侯縣和連江縣的點(diǎn)度中心度較高,表明這類地區(qū)與周邊地區(qū)建立的關(guān)聯(lián)關(guān)系較多,在碳排放空間網(wǎng)絡(luò)中處于核心節(jié)點(diǎn)。一方面,這類地區(qū)主要位于經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速的沿海地區(qū),并且緊湊的斑塊形態(tài)有利于建立密切的合作聯(lián)絡(luò);另一方面,這類地區(qū)圍繞福州中心城區(qū),中心城區(qū)是都市圈發(fā)展的核心區(qū),對(duì)整個(gè)都市圈輻射作用最強(qiáng),對(duì)鄰近地區(qū)的帶動(dòng)作用尤為明顯,導(dǎo)致其碳排放量加劇。而南平中心城區(qū)、建甌市和平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)等地區(qū)的點(diǎn)度中心度較低,南平中心城區(qū)和建甌市城市發(fā)展緩慢且相鄰地區(qū)少,不易建立碳排放空間關(guān)聯(lián),而平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)位于海島,更不利于與周邊地區(qū)建立關(guān)聯(lián),因此,這類地區(qū)在碳排放網(wǎng)絡(luò)中的重要性較弱。

圖4 2000—2020年福州都市圈碳排放網(wǎng)絡(luò)平均點(diǎn)度中心度、中間中心度、接近中心度的空間格局Fig.4 Spatial pattern of average degree centrality,betweenness centrality and closeness centrality of carbon emissions network in the Fuzhou metropolitan area from 2000 to 2020

2)中間中心度分析。由圖4b可知,中間中心度呈現(xiàn)明顯的“極化現(xiàn)象”,福州中心城區(qū)的中間中心度最高,在碳排放網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的“橋梁”作用,對(duì)其他地區(qū)碳排放量有較強(qiáng)的控制力。福州中心城區(qū)在碳排放網(wǎng)絡(luò)中集聚著資金、產(chǎn)業(yè)和人口等資源要素,通過與其他地區(qū)的經(jīng)濟(jì)合作、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移以及人口遷移等方式,進(jìn)一步影響其他地區(qū)的碳排放量。其余地區(qū)的中間中心度作用不明顯,主要由于自身碳排放關(guān)聯(lián)要素的優(yōu)勢不足,基本處于“被動(dòng)”情形,對(duì)碳排放空間網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的控制和影響作用薄弱。

3)接近中心度分析。由圖4c可知,接近中心度相較于點(diǎn)度中心度和中間中心度的空間分布更均衡。其中,福州中心城區(qū)、莆田中心城區(qū)、寧德中心城區(qū)、長樂區(qū)、福清市、閩侯縣和連江縣的接近中心度較高,易與其他地區(qū)產(chǎn)生關(guān)聯(lián),且不易受其他地區(qū)影響,在碳排放網(wǎng)絡(luò)中處于“主導(dǎo)”地位,而南平中心城區(qū)和建甌市受地理位置影響,在碳排放空間網(wǎng)絡(luò)中難以獲得資金和產(chǎn)業(yè)等要素的流入,區(qū)域協(xié)同作用影響力弱,故在碳排放網(wǎng)絡(luò)中處于“孤立”狀態(tài),接近中心度水平低。

通過個(gè)體中心性分析可知,福州都市圈碳排放空間網(wǎng)絡(luò)存在明顯的“極化效應(yīng)”,福州中心城區(qū)是碳排放空間網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)中心區(qū),對(duì)整個(gè)福州都市圈碳排放空間網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的控制和分配能力,莆田中心城區(qū)、長樂區(qū)、福清市、閩侯縣的個(gè)體中心性指標(biāo)相對(duì)較高,易與周邊地區(qū)建立碳排放網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián);而南平中心城區(qū)和建甌市則處于碳排放網(wǎng)絡(luò)的邊緣位置,不利于與周邊地區(qū)建立碳排放聯(lián)系,說明福州中心城區(qū)的核心輻射作用仍不足,未來要加強(qiáng)核心區(qū)的引領(lǐng)作用。針對(duì)福州中心城區(qū)、長樂區(qū)和福清市等個(gè)體中心度高的地區(qū),在區(qū)域協(xié)同發(fā)展的同時(shí)應(yīng)注重節(jié)能減排,并積極促進(jìn)周邊地區(qū)協(xié)同開展碳減排工作;對(duì)于個(gè)體中心性低的地區(qū)(如南平中心城區(qū)和建甌市),需要進(jìn)一步提升自身的網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)性,同時(shí)謹(jǐn)防碳排放的空間溢出性。

3.2.3 核心—邊緣結(jié)構(gòu)分析 由圖5可以看出,2000—2020年福州都市圈碳排放網(wǎng)絡(luò)核心區(qū)從沿海地區(qū)逐步向周邊地區(qū)蔓延,數(shù)量從4個(gè)增至9個(gè)。2000年僅有福州中心城區(qū)、長樂區(qū)、福清市、連江縣處于核心區(qū),隨著時(shí)間推移,莆田中心城區(qū)、寧德中心城區(qū)、閩侯縣、羅源縣和永泰縣從邊緣區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵膮^(qū)。沿海地區(qū)區(qū)位優(yōu)勢明顯,人口資源和產(chǎn)業(yè)集群等優(yōu)勢突出,因而在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)著核心位置。在碳排放網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中,沿海地區(qū)與周邊地區(qū)通過產(chǎn)業(yè)、交通和服務(wù)業(yè)等多方面的強(qiáng)化合作,導(dǎo)致碳排放向周邊地區(qū)擴(kuò)散和溢出,使周邊地區(qū)的碳排放量上升并逐步演變?yōu)楹诵膮^(qū)。相比之下,南平中心城區(qū)、建甌市和霞浦縣等地區(qū)發(fā)展較緩慢,加之與核心區(qū)距離遠(yuǎn),受到的輻射作用弱,這類地區(qū)很難納入核心區(qū)范圍。對(duì)此,福州都市圈應(yīng)加強(qiáng)內(nèi)陸地區(qū)與核心區(qū)的協(xié)同發(fā)展,縮小地區(qū)之間的差異,避免兩極分化現(xiàn)象。

圖5 2000—2020年福州都市圈碳排放網(wǎng)絡(luò)核心區(qū)與邊緣區(qū)Fig.5 Core and edge areas of carbon emissions network in the Fuzhou metropolitan area from 2000 to 2020

3.3 福州都市圈碳排放的影響因素分析

3.3.1 影響因子選取 為探究福州都市圈碳排放的空間異質(zhì)性,本文參考杜海波等的研究[8,28,29],從人口、經(jīng)濟(jì)、土地和社會(huì)4類要素中選取城鎮(zhèn)化率、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地利用程度、社會(huì)資本和社會(huì)服務(wù)共7個(gè)因子指標(biāo)(表3),將所有因子進(jìn)行離散化處理[30],利用地理探測器分析各因子對(duì)碳排放空間分異的影響。

表3 影響因子的選取Table 3 Selection of influencing factors

3.3.2 單因子影響研究 利用因子探測器對(duì)碳排放空間分異的影響因子進(jìn)行檢驗(yàn)分析,從而得出各因子的影響力(表4)。結(jié)果顯示,城鎮(zhèn)化率、人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地利用程度、社會(huì)資本和社會(huì)服務(wù)對(duì)福州都市圈碳排放空間分異均有顯著影響,但各因子的影響程度有差異。

表4 2000—2020年各因子的影響力Table 4 Influences of factors from 2000 to 2020

1)從人口要素對(duì)碳排放空間的影響看,城鎮(zhèn)化率、人口規(guī)模對(duì)碳排放空間格局的影響力較強(qiáng),但影響力總體呈現(xiàn)下滑態(tài)勢。具體看,2000—2010年福州都市圈全面推動(dòng)戶籍管理制度改革,極大促進(jìn)農(nóng)村剩余勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移,快速的城鎮(zhèn)化進(jìn)程不僅加大對(duì)基本生活物資的需求,還易造成城市擁堵、資源浪費(fèi)等不良現(xiàn)象,導(dǎo)致福州都市圈的城鎮(zhèn)化對(duì)碳排放空間分異作用增強(qiáng)。2010年以后,福州都市圈積極推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè),合理引導(dǎo)人口流動(dòng),并隨著產(chǎn)業(yè)由沿海省份向內(nèi)陸省份轉(zhuǎn)移,跨省務(wù)工人員流動(dòng)比重降低,有效緩解區(qū)域碳排放壓力,促使城鎮(zhèn)化率的影響力減弱。

2)從經(jīng)濟(jì)要素對(duì)碳排放空間的影響看:①產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)碳排放空間分異作用不顯著,可能緣于福州都市圈二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展較均衡,且隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型加快,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從“二三一”轉(zhuǎn)向“三二一”,通過數(shù)字技術(shù)賦能以及發(fā)揮山海資源優(yōu)勢,壯大水產(chǎn)、茶葉和食用菌等綠色產(chǎn)業(yè),使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化對(duì)碳排放空間分異的作用變?nèi)?。②?jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響力呈現(xiàn)先升后降趨勢。20世紀(jì)末,隨著“3820”戰(zhàn)略實(shí)施,福州都市圈充分利用區(qū)位優(yōu)勢,依托海洋和僑力資源,經(jīng)濟(jì)水平迅速提升并培育出機(jī)械制造、紡織化纖和冶金建材等千億產(chǎn)業(yè)集群,導(dǎo)致碳排放量增加。隨著數(shù)字產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,傳統(tǒng)企業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型,經(jīng)濟(jì)增長漸漸擺脫對(duì)能源的依賴,對(duì)碳排放空間分異作用減弱。

3)從土地要素對(duì)碳排放空間的影響看,土地利用程度對(duì)碳排放空間分異的作用持續(xù)增強(qiáng)。建設(shè)用地主要承載人類的生活與生產(chǎn),大規(guī)模的土地建設(shè)必然加快化石能源消耗[31]。福州都市圈內(nèi)獨(dú)特的“八山一水一分田”地形,使土地資源較貧瘠,前期建設(shè)用地通過侵占耕地達(dá)到擴(kuò)張目的,隨著耕地資源不斷減少以及加強(qiáng)對(duì)耕地的保護(hù),迫使建設(shè)用地向山地蔓延,開采難度增加并耗費(fèi)更多的人力、物力,導(dǎo)致土地利用程度對(duì)碳排放量的作用增強(qiáng)。

4)從社會(huì)要素對(duì)碳排放空間的影響看:①社會(huì)資本對(duì)碳排放空間分異的影響最顯著。研究初期,福州都市圈基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,隨著大規(guī)模的招商引資,促進(jìn)舊城改造和新區(qū)開發(fā)等,社會(huì)資本的投入加快刺激建筑工程材料等重污染型企業(yè)產(chǎn)品的需求,對(duì)碳排放空間分異作用明顯加強(qiáng);研究末期,福州都市圈基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍在完善,通過加快公路、鐵路和港口等重要交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以提升區(qū)域互聯(lián)互通水平,因此,社會(huì)資本對(duì)碳排放空間分異的影響雖有所減弱但仍顯著。②社會(huì)服務(wù)的影響力逐漸減小。一方面社會(huì)服務(wù)需要依靠配套基礎(chǔ)設(shè)施,前期大規(guī)模的配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)勢必造成碳排放量增加;另一方面,隨著福州都市圈打造社會(huì)資源共建共享的同城化生活圈,推動(dòng)社會(huì)服務(wù)向都市圈各地區(qū)輻射,居民就近即可享受完善的配套服務(wù),節(jié)約了出行成本且降低能源消耗,因此后期社會(huì)服務(wù)對(duì)碳排放空間分異的驅(qū)動(dòng)力衰減。

3.3.3 因子間交互作用分析 本文利用交互探測器評(píng)估2000—2020年碳排放空間分異影響因子的交互作用,結(jié)果顯示(圖6),因子間交互作用均比單因子對(duì)福州都市圈碳排放空間分異作用強(qiáng),并以雙因子增強(qiáng)作用為主導(dǎo)(由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因子影響力在研究期內(nèi)均不顯著,故不再討論其交互性)。從年際變化看,2000年城鎮(zhèn)化率∩人口規(guī)模、城鎮(zhèn)化率∩土地利用程度(均為0.998)對(duì)碳排放空間分異的交互作用表現(xiàn)強(qiáng)烈;2005年、2010年城鎮(zhèn)化率∩社會(huì)資本(0.997、0.998)的交互作用最突出;2015年土地利用程度∩社會(huì)資本(0.979)交互作用較高;2020年經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平∩社會(huì)資本(0.994)交互作用顯著,這與單因子探測結(jié)果相一致。2000—2010年福州都市圈“人口紅利”效應(yīng)明顯,通過大規(guī)模的招商引資,在完善城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢,吸引大量周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)人口和鄰省人口的遷移,勢必會(huì)增強(qiáng)碳排放及其空間分異;2010—2020年福州都市圈注重區(qū)域的聯(lián)動(dòng)發(fā)展,通過完善區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò),加強(qiáng)山海之間的區(qū)域合作,提升區(qū)域的發(fā)展水平并縮小地區(qū)之間的發(fā)展差距,但同時(shí)大規(guī)模的資本投入與土地資源開發(fā)促進(jìn)區(qū)域碳排放增加并導(dǎo)致碳排放空間分異增強(qiáng)。由于雙因子交互作用均會(huì)增加碳排放量以及碳排放空間分異化,在現(xiàn)實(shí)的碳排放治理中更需要關(guān)注此類現(xiàn)象,削弱多因子的共同作用可以促進(jìn)福州都市圈的碳減排。

圖6 2000—2020年影響因子交互作用結(jié)果Fig.6 Results of influencing factor interactions from 2000 to 2020

4 結(jié)論

本文利用夜間燈光數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)測算2000—2020年福州都市圈的碳排放量,并利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法和地理探測器探究福州都市圈碳排放空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化及其影響因素,得出以下主要結(jié)論:

1)2000—2020年福州都市圈能源消費(fèi)碳排放總量持續(xù)增加,從346.4萬t升至2 912.5萬t。福州中心城區(qū)是主要的碳排放源,但隨著時(shí)間推移,福州中心城區(qū)碳排放量占比有所下降;莆田中心城區(qū)碳排放量位居第二,研究期內(nèi)碳排放占比出現(xiàn)小幅波動(dòng)、略有上升趨勢;南平中心城區(qū)和寧德中心城區(qū)碳排放量較低;長樂區(qū)和福清市等沿海地區(qū)的碳排放量較內(nèi)陸地區(qū)更高。

2)從整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看,碳排放網(wǎng)絡(luò)密度和網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度上升,而網(wǎng)絡(luò)效率降低,表明福州都市圈各地區(qū)在促進(jìn)區(qū)域協(xié)同發(fā)展的同時(shí),加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)等方面的合作,導(dǎo)致區(qū)域碳排放量增加,碳排放整體網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)程度提升。從個(gè)體中心性看,福州中心城區(qū)屬于碳排放網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)核心區(qū),對(duì)整個(gè)碳排放網(wǎng)絡(luò)具有重要控制作用,周邊的莆田中心城區(qū)、長樂區(qū)、福清市、閩侯縣等處于碳排放網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)核心位置,受到福州中心城區(qū)的輻射作用,使其個(gè)體中心性增強(qiáng),易與其他地區(qū)建立碳排放空間關(guān)聯(lián);延平區(qū)、永泰縣、霞浦縣等都市圈邊緣地區(qū)的個(gè)體中心性低,在碳排放網(wǎng)絡(luò)中扮演著相對(duì)“孤立”角色。

3)城鎮(zhèn)化率、人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土地利用程度、社會(huì)資本和社會(huì)服務(wù)對(duì)福州都市圈碳排放空間分異作用顯著。其中,土地利用程度對(duì)碳排放空間分異作用逐漸上升,而城鎮(zhèn)化率、人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、社會(huì)資本和社會(huì)服務(wù)對(duì)碳排放空間分異的影響力逐漸衰減。因子的交互作用對(duì)碳排放空間分異的影響顯著增強(qiáng),并以雙因子增強(qiáng)為主。

本研究從區(qū)域協(xié)同發(fā)展角度出發(fā),有助于提升福州都市圈碳排放污染聯(lián)合防控治理能力以及指導(dǎo)各地區(qū)開展差異化的治理工作。結(jié)合夜間燈光數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)估算各地區(qū)的碳排放,延長了研究年限,但可能會(huì)與真實(shí)碳排放情況存在一定差異,未來可根據(jù)不同地區(qū)實(shí)測數(shù)據(jù)估算碳排放,使計(jì)算結(jié)果更精確。區(qū)域協(xié)同發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系,如何科學(xué)衡量區(qū)域整體發(fā)展水平以及評(píng)估各地區(qū)之間的發(fā)展差異是未來工作的重點(diǎn),厘清區(qū)域協(xié)同發(fā)展與碳排放相關(guān)問題的關(guān)系,對(duì)區(qū)域發(fā)展和環(huán)境污染協(xié)同治理具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。