近20年城市建設用地碳排放強度時空演變特征

任 卓，崔 佳

（哈爾濱師范大學經(jīng)濟與管理學院，黑龍江 哈爾濱 150025）

引言

近年來，全球氣候變暖已經(jīng)成為各國的熱點問題。研究證明，全球變暖是由于大氣中的二氧化碳濃度攀升造成的溫度升高，進而產(chǎn)生溫室效應。氣候變化不僅會影響氣溫的升降，還會影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡，從而引發(fā)一系列的自然災害和社會經(jīng)濟問題。為應對這一巨大挑戰(zhàn)，有147個國家在2015年簽署了《巴黎協(xié)定》，各國承諾于21世紀將全球平均氣溫漲幅控制在2攝氏度內(nèi)，并向1.5攝氏度的目標努力[1]。在此背景下，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會中宣布，“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施。二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。這是中國作為負責任的大國主動承擔全球氣候治理的積極應對，是可持續(xù)發(fā)展策略的行動體現(xiàn)。

對于碳排放的研究已經(jīng)是眾多學者們重點關注的領域。碳排放與土地利用方式緊密相連。現(xiàn)有研究表明，建設用地碳排放占全球碳排放總量的三分之二。隨著中國城市化水平不斷提升，我國城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點用地等建設用地的規(guī)模在不斷擴張。相關數(shù)據(jù)表明，在未來十多年內(nèi)中國城市化仍將持續(xù)提升[2]。因此，研究建設用地擴張與碳排放之間的動態(tài)關系，不僅有利用優(yōu)化國土空間布局，還是實現(xiàn)“雙碳”目標、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。近年來，國內(nèi)外學者對碳排放的研究主要集中在碳排放測算方法[3]、碳排放效應[4]、碳排放時空格局的變化[5]等方面。在此基礎上，有不少學者將碳排放與建設用地結(jié)合，探究建設用地碳排放的內(nèi)在機理。一部分學者利用碳排放數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)探究了建設用地碳排放的時空格局變化[6]。此外，部分學者對建設用地碳排放變化的驅(qū)動因素進行分解，并對變化趨勢進行預測[7]。目前，關于建設用地碳排放的研究大多以某個地區(qū)的建設用地碳排放為研究對象，對全國區(qū)域進行分析的研究較少。因此，將全國分區(qū)域并對其資源進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的相關研究仍然存在很大的探討空間。

1 數(shù)據(jù)來源

鑒于數(shù)據(jù)獲取的真實性和完整性，本文依據(jù)研究內(nèi)容選取了統(tǒng)計數(shù)據(jù)。本文的研究期為2000—2020年，城市建設用地面積數(shù)據(jù)來源于《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》；各省的能源消費數(shù)據(jù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒》；折標準煤系數(shù)來源于《中國能源統(tǒng)計年鑒2021》；碳排放系數(shù)來源于《IPCC 2006年國家溫室氣體清單指南2019修訂版》。本文根據(jù)《中國區(qū)域間投入產(chǎn)出表》將30個省劃分為八個區(qū)域：I東北地區(qū)包括黑龍江、遼寧、吉林；Ⅱ京津地區(qū)包括北京、天津；Ⅲ東部沿海地區(qū)包括上海、江蘇、浙江；Ⅳ北部沿海地區(qū)包括山東、河北；V南部沿海地區(qū)包括福建、海南、廣東；Ⅵ中部地區(qū)包括山西、安徽、江西、湖北、湖南、河南；Ⅶ西南地區(qū)包括重慶、云南、廣西、四川、貴州；Ⅷ西北地區(qū)包括內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆，西藏、香港、澳門及臺灣暫不列入。

2 研究方法

2.1 建設用地動態(tài)度

建設用地動態(tài)度可以表示研究區(qū)域在特定時間段內(nèi)的動態(tài)變化情況。計算公式如式（1）所示。式（1）中：V表示建設用地擴張的變化率；B1和B2分別為研究初期研究末期建設用地面積，km2；T為研究期時長。

2.2 IPCC碳排放核算

建設用地是人類生產(chǎn)生活的載體，建設用地碳排放主要來源于各類活動所消耗的能源。因此建設用地碳排放量可參考IPCC碳排放核算清單，通過能源消耗進行間接估算。計算公式如式（2）所示。

式（2）中：CE為城市建設用地碳排放量，萬t；Aj表示第j種能源的碳排放量，萬t；表示第j種能源消耗量，萬t；Ej表示第j種能源的折標準煤系數(shù)，kgce/kg；Fj表示第j種能源的碳排放系數(shù)，kg CO2/kg或kg CO2/m3。各類能源折標準煤系數(shù)和碳排放系數(shù)如表1所示。

2.3 碳排放強度

城市建設用地碳排放強度為單位建設用地面積上承載的社會經(jīng)濟活動的碳排放量，該指標從空間上反映人為活動產(chǎn)生碳排放的負擔，值越大表示建設用地人為活動產(chǎn)生的碳排放越多，在產(chǎn)生高經(jīng)濟效益的同時增加了環(huán)境負擔[8]。計算公式如式（3）所示。

式（3）中：CI表示城市建設用地碳排放強度，萬t/km2；CE表示城市建設用地碳排放量，萬t；B表示建設用地面積，km2。

3 結(jié)果與分析

3.1 城市建設用地面積變化特征

據(jù)統(tǒng)計，2000—2020年城市建設用地面積由22 021.22 km2增加到59 669.53 km2，呈持續(xù)擴張趨勢，年均擴張速率為8.55%。其中漲幅較大的是西北地區(qū)和西南地區(qū)。按照公式（1）對各區(qū)域2000—2020年城市建設用地擴張速度進行測算，結(jié)果見表2。

由表2可知，城市建設用地動態(tài)度差異較為明顯，呈現(xiàn)減弱的特征。主要差異集中在京津地區(qū)、東部沿海地區(qū)、北部沿海地區(qū)和南部沿海地區(qū)。從時間上看，2000—2005年城市建設用地動態(tài)度最高，各區(qū)域動態(tài)度在3.42%～20.74%之間，其中京津地區(qū)、東部沿海地區(qū)和南部沿海地區(qū)擴張強度較大，東北地區(qū)擴張強度最小；2005—2010年城市建設用地擴張強度明顯減小，動態(tài)度均在10%以下，其中南部沿海地區(qū)擴張強度最大，京津地區(qū)擴張強度最小，且與前一時期相比，京津地區(qū)下降幅度最大；2010—2015年城市建設用地擴張強度在1.75%～6.68%之間，西南地區(qū)擴張強度最大，東北地區(qū)擴張強度最小。西南地區(qū)擴張強度高于前一時期，其余區(qū)域均低于前一時期，其中東北地區(qū)降幅最大；2015—2020年城市建設用地動態(tài)度在0.18%～6.48%之間，各區(qū)域城市建設用地擴張強度緩慢下降，西南地區(qū)仍為擴張強度最大的地區(qū)，東部沿海是擴張強度最小的區(qū)域，東北地區(qū)和南部沿海地區(qū)擴張強度有所增加，其余區(qū)域均減少。從整個研究期看，西南地區(qū)和南部沿海地區(qū)建設用地動態(tài)度較大，各區(qū)域建設用地動態(tài)呈現(xiàn)下降趨勢，京津地區(qū)、東部沿海地區(qū)下降幅度最為明顯。

3.2 城市建設用地碳排放強度空間特征

本文將2000年、2005年、2010年、2015年和2020年城市建設用地碳排放強度按照自然斷點法分為五個等級（如圖1所示）。從整體來看，各區(qū)域城市建設用地碳排放強度變化差異明顯，北部地區(qū)明顯高于南部地區(qū)。從時間上看，2000年全國城市建設用地碳排放強度均在中等以上的水平，除南部沿海地區(qū)處于中等狀態(tài)外，其余區(qū)域均處于較高的等級水平；2005年京津地區(qū)碳排放強度下降到中等水平，南部沿海地區(qū)下降到較低水平，其余各區(qū)域均保持較高等級；2010年全國城市建設用地碳排放強度等級明顯提高，西北地區(qū)和北部沿海地區(qū)上升到高等級，南部沿海地區(qū)上升到中等水平；2015年東部沿海和京津地區(qū)碳排放強度有所下降；2020年多個區(qū)域碳排放強度等級降低，京津地區(qū)由較低等級降低到低等級，南部沿海地區(qū)由中等進入到較低等級階段，西南地區(qū)由較高降低到中等水平，北部沿海地區(qū)由高等級降低到較高等級。與2000年相比，西南地區(qū)、南部沿海地區(qū)、東部沿海地區(qū)和京津地區(qū)2020年碳排放強度等級都有不同程度的下降，西北地區(qū)等級有所提高，呈現(xiàn)西北方向等級升高、東南方向等級降低的分布。從區(qū)域來看，西北地區(qū)是平均碳排放強度最高的區(qū)域，京津地區(qū)是平均碳排放強度最低的區(qū)域。碳排放強度西北方向普遍高于東南方向，呈現(xiàn)西北向東南遞減的狀態(tài)。這是因為西北地區(qū)仍然依靠物質(zhì)資本投入和能源消耗帶動經(jīng)濟增長，導致經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境的矛盾愈演愈烈，這違背了“綠色”發(fā)展的理念。而其他區(qū)域尤其是東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平高，開放程度也高，更加注重利用科技促進經(jīng)濟發(fā)展，進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰掉高耗能的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展高新技術產(chǎn)業(yè)。

圖1 2000-2020年城市建設用地碳排放強度等級

4 結(jié)論與建議

本文分析2000—2020年城市建設用地的時空特征。并且基于IPCC清單核算各區(qū)域城市建設用地碳排放量和碳排放強度。

第一，城市建設用地動態(tài)度趨于下降狀態(tài)，建設用地擴張強度減弱。京津地區(qū)和東部沿海地區(qū)動態(tài)度下降幅度最大。

第二，與研究初期相比，城市建設用地碳排放強度西北方向等級上升，東南方向等級下降，并且呈現(xiàn)西北向東南遞減的特征。

研究表明，中國城市建設用地處于不斷擴張的狀態(tài)，碳排放也在增加。國家對碳排放的管控不僅要繼續(xù)重視對東南碳排放量較高的地區(qū)，西北地區(qū)的碳排放問題更要著重解決。為推動減排目標的實現(xiàn)，提出以下建議：其一，嚴格控制建設用地擴張，提高建設用地利用效率；其二，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尤其西部地區(qū)要重視發(fā)展新能源和高新技術產(chǎn)業(yè)；其三，參考國外研究制定碳稅和碳排放交易權政策，實現(xiàn)碳排放交易可視化管理，從而促進減排目標的實現(xiàn)。