城市低碳發(fā)展的研究框架和理論體系＊

張旺，潘雪華

(1．中國(guó)社會(huì)科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究所，北京100005;2．湖南工業(yè)大學(xué)全球低碳城市聯(lián)合研究中心，湖南株洲412007;3．首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100048)

城市低碳發(fā)展的研究框架和理論體系＊

張旺1，2，3，潘雪華1

(1．中國(guó)社會(huì)科學(xué)院城市發(fā)展與環(huán)境研究所，北京100005;2．湖南工業(yè)大學(xué)全球低碳城市聯(lián)合研究中心，湖南株洲412007;3．首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京100048)

低碳城市作為一個(gè)整體系統(tǒng)，其研究框架可從空間、時(shí)間和功能三個(gè)維度來展開。涵蓋經(jīng)濟(jì)和社會(huì)兩個(gè)方面的城市系統(tǒng)，下含生產(chǎn)和生活兩個(gè)子系統(tǒng)。自然資源、能源是城市系統(tǒng)的輸入部分，環(huán)境、排放是城市系統(tǒng)的輸出部分。城市低碳發(fā)展理論體系的研究具體包括:系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特征，系統(tǒng)的空間性、地方性和全球性，城市綜合碳循環(huán)模型體系，自然與人為雙重影響的碳代謝過程，不同空間尺度的城市碳排放和控制，城市過去、現(xiàn)在和未來的碳排放清單與減排路徑分析，切實(shí)可行的碳管理措施，城市低碳發(fā)展的方法論和技術(shù)支撐體系。

城市低碳發(fā)展;系統(tǒng)論;研究框架;理論體系

城市是集聚人口、產(chǎn)業(yè)、建筑和交通物流等經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的空間載體，它向低碳轉(zhuǎn)型即規(guī)劃和建設(shè)低碳城市是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的必由之路，低碳城市規(guī)劃與建設(shè)的實(shí)踐迫切需要城市低碳發(fā)展理論的系統(tǒng)指導(dǎo)。由于城市低碳發(fā)展涉及到人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)等諸多要素，因此該領(lǐng)域的研究已成為城鄉(xiāng)規(guī)劃、地理科學(xué)、城市生態(tài)、環(huán)境科學(xué)與工程、城市經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)等多學(xué)科共同關(guān)注的焦點(diǎn)。

國(guó)外對(duì)城市低碳發(fā)展的研究主要側(cè)重點(diǎn)在城市碳排放驅(qū)動(dòng)因素［1］、低碳城市循環(huán)與代謝［2］、低碳城市空間規(guī)劃［3］、低碳城市環(huán)境管治［4］等四個(gè)方面，但在理論獨(dú)創(chuàng)、模式構(gòu)建和體系完善等方面的研究還顯得不夠充分;國(guó)內(nèi)學(xué)者側(cè)重對(duì)低碳城市的內(nèi)涵［5］、戰(zhàn)略［6］、規(guī)劃［7］和途徑［8］等宏觀方面的研究，但缺少對(duì)城市家庭和社區(qū)、企業(yè)和園區(qū)等小尺度層面的碳排放定量研究?？傊?，國(guó)內(nèi)外已有城市低碳發(fā)展的研究均處于探索階段，還不夠系統(tǒng)，具體表現(xiàn)在:以宏觀抽象的定性概括為多，而符合MRV原則的研究較少;以城市層面的中觀尺度居多，而針對(duì)城市群、大都市區(qū)等宏觀層面及家庭、企業(yè)等微觀層面的研究較少;以區(qū)域性、個(gè)案性的具體行動(dòng)計(jì)劃為多，但真正可推廣、能響應(yīng)全球氣候變化的路徑和制度較少。因而城市低碳發(fā)展的理論還有待進(jìn)一步的完善和深入?；诖耍俑鶕?jù)前人的研究成果，我們從學(xué)科交叉、系統(tǒng)科學(xué)的角度嘗試提出城市低碳發(fā)展的研究框架和理論體系。

一 城市低碳發(fā)展的研究框架

為適應(yīng)和減緩全球氣候變化，低碳城市作為技術(shù)應(yīng)用、市場(chǎng)交易和政策實(shí)施的主要平臺(tái)，是一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)體系。其研究涵蓋的內(nèi)容十分廣泛。在低碳城市這一巨系統(tǒng)之下又可細(xì)分為空間、時(shí)間、功能三個(gè)維度，三個(gè)維度并不是相互獨(dú)立的關(guān)系，而是耦合互動(dòng)、互為影響的(圖1)。

(一)時(shí)間維度

時(shí)間維度是從描述城市低碳發(fā)展的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程角度來展開研究，包括序列、進(jìn)程、演變和趨勢(shì)，即以時(shí)間序列推演為基礎(chǔ)，綜合歷史軌跡、趨勢(shì)分析與愿景預(yù)測(cè)對(duì)城市低碳發(fā)展水平作出科學(xué)評(píng)價(jià)和估測(cè)。一般運(yùn)用經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與碳排放之間的“脫鉤”等理論，基于情景分析法、碳足跡分析法、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SD)模型、城市CA模型等研究模型和方法的優(yōu)缺點(diǎn)，構(gòu)建綜合、發(fā)展的模型體系，來探析不同時(shí)間尺度的城市低碳發(fā)展?fàn)顩r。與時(shí)間維相匹配的是基于城市生命周期的低碳發(fā)展研究，具體包括低碳城市的界定、碳排放清單的編制和核算體系、低碳導(dǎo)向的規(guī)劃、建設(shè)與管理這一系列過程。

圖1 城市低碳發(fā)展的研究框架圖

(二)空間維度

空間維度是從包容城市低碳發(fā)展及其現(xiàn)象的場(chǎng)所角度來展開研究，包括位置、分布、布局和尺度。其中位置除決定著城市所處的氣候地帶進(jìn)而直接影響其綜合總能耗外，也關(guān)系到其能源資源稟賦、能源結(jié)構(gòu)和碳排放的絕對(duì)數(shù)量。人口、產(chǎn)業(yè)、交通和建筑等城市要素的分布、密度和布局等也是影響碳排放空間格局和分異的關(guān)鍵因子。而家庭—社區(qū)、企業(yè)—園區(qū)、城市層面、大都市區(qū)/城市群是城市低碳發(fā)展研究的主要尺度和空間單元，其中家庭、企業(yè)空間能源消費(fèi)活動(dòng)是城市低碳排放的基本單位，居民的衣食住行、企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)與城市碳排放密切相關(guān);社區(qū)是居民能源利用、日常生活方式改變的背景，有助于居民低碳消費(fèi)觀念的形成;園區(qū)是企業(yè)的集聚區(qū)和碳排放的集中區(qū)，可以從生產(chǎn)源頭控制城市碳排量;城市個(gè)體是全球碳循環(huán)的基本單元，也是國(guó)家實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的基本行動(dòng)者;城市群被視為城市發(fā)展過程中的高級(jí)空間組織，也是綜合控制管理城市碳排放的高級(jí)單元［9］。目前研究多集中在城市個(gè)體這個(gè)中觀層面，而從宏觀(大都市區(qū)/城市群)和微觀(家庭/社區(qū)、企業(yè)/園區(qū))層面的研究成果較為少見。

(三)功能維度

功能維度從城市低碳發(fā)展所發(fā)揮的有利作用角度來展開研究，包括要素、作用、鏈接和類型。城市的構(gòu)成要素包括人口、產(chǎn)業(yè)、建筑、交通和綠地等，這些要素同時(shí)也是碳源和碳匯，它們?cè)谧匀缓腿藶榈纳a(chǎn)與消費(fèi)環(huán)節(jié)中，通過土地利用格局的變化發(fā)生作用和鏈接，表現(xiàn)為碳代謝、碳泄漏和碳循環(huán)，進(jìn)而形成不同的城市形態(tài)和低碳發(fā)展類型。人類生產(chǎn)與消費(fèi)活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放主要來源于利用碳基能源而排出的氣體，這是伴隨城市系統(tǒng)內(nèi)部要素的相互作用及跨界物質(zhì)流動(dòng)過程中引發(fā)的鏈接，即碳代謝與碳循環(huán)。城市碳循環(huán)研究城市空間水平和垂直兩個(gè)方向的碳通量。城市碳代謝研究人類活動(dòng)直接和間接產(chǎn)生、產(chǎn)品整個(gè)生命周期累積的碳排放總量［10］。而碳泄漏則是城市點(diǎn)位的間接碳排放，主要來自跨區(qū)域之間交通和貿(mào)易產(chǎn)生的CO2。各種要素、作用和鏈接彼此組合成為低碳城市系統(tǒng)的類型，表現(xiàn)為不同的時(shí)空耦合和多尺度的關(guān)聯(lián)及效應(yīng)。

(四)整體系統(tǒng)

整體系統(tǒng)是從城市低碳發(fā)展相互關(guān)聯(lián)的個(gè)體組成集合的角度來展開研究，主要涵蓋效益、反應(yīng)、反饋和影響四個(gè)方面的內(nèi)容。低碳城市是一個(gè)涉及經(jīng)濟(jì)社會(huì)、資源環(huán)境、人工生態(tài)和城市區(qū)域等多個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜巨系統(tǒng)，這一整體系統(tǒng)又由各產(chǎn)業(yè)部門或空間單元等子系統(tǒng)構(gòu)成。低碳城市系統(tǒng)的效益分為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三個(gè)方面，它們可以通過一套綜合模型體系來進(jìn)行仿真計(jì)算和分析。系統(tǒng)響應(yīng)是指人類在促進(jìn)城市低碳發(fā)展過程中所采取的對(duì)策和制定的積極政策，如提高資源利用效率、研發(fā)低碳技術(shù)、開展碳市場(chǎng)交易、實(shí)行碳稅、發(fā)行碳基金和實(shí)施低碳環(huán)境管治等等。系統(tǒng)反饋主要表現(xiàn)為人們借助3S技術(shù)手段獲取城市低碳發(fā)展的海量數(shù)據(jù)信息，并考慮基于全生命周期過程的控制和減少CO2排放。低碳城市系統(tǒng)影響是指其保障能源安全、減少熱島效應(yīng)，并平衡和穩(wěn)定自然生態(tài)系統(tǒng)、減少溫室氣體排放，以減緩和適應(yīng)全球氣候變化。總之城市個(gè)體作為一個(gè)整體系統(tǒng)，是應(yīng)對(duì)全球氣候變化的基本空間單元，也是國(guó)家實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的綜合空間載體。

二 城市低碳發(fā)展的理論體系

從上述研究框架可知城市低碳發(fā)展是一個(gè)跨學(xué)科的巨大、復(fù)雜和開放的理論和實(shí)踐體系?；诳沙掷m(xù)發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)理念，在此筆者從系統(tǒng)論的角度來整合和提升城市低碳發(fā)展理論(圖2)。

圖2 城市低碳發(fā)展的理論體系圖

如圖2所示，城市低碳發(fā)展理論體系涉及的內(nèi)容非常豐富。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來研究是把某一個(gè)城市作為一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，即城市系統(tǒng)(CS)，下含生產(chǎn)和生活兩個(gè)子系統(tǒng)，其中企業(yè)和園區(qū)是生產(chǎn)碳排放賬戶的空間單元，而家庭和社區(qū)則是生活也即消費(fèi)碳排放賬戶的空間單元。城市系統(tǒng)(CS)又主要涵蓋經(jīng)濟(jì)和社會(huì)兩個(gè)方面，人口、建筑、交通、土壤、植被、科教、商貿(mào)、金融和管治等是其要素體現(xiàn)。城市系統(tǒng)(CS)內(nèi)的子系統(tǒng)和要素之間相互耦合，彼此影響，成為碳排放的驅(qū)動(dòng)因子。自然資源系統(tǒng)(NRS)、能源系統(tǒng)(ENS)是城市系統(tǒng)(CS)的輸入，環(huán)境系統(tǒng)(ENV)、排放系統(tǒng)(EME)是城市系統(tǒng)(CS)的輸出。碳管理和碳控制即減碳技術(shù)和政策措施，對(duì)城市系統(tǒng)(CS)的輸入起到正反饋?zhàn)饔?，而人為和自然過程中的碳代謝與碳循環(huán)則對(duì)城市系統(tǒng)(CS)的輸出起到負(fù)反饋?zhàn)饔谩３鞘兄g、區(qū)域之間商品和貿(mào)易的流動(dòng)造成的間接碳排放就表現(xiàn)為碳泄漏。多尺度、全方位的城市低碳發(fā)展方法論與技術(shù)支撐體系可以科學(xué)有效地指導(dǎo)城市向低碳化方向發(fā)展。總之，通過建立這樣一套城市低碳發(fā)展的理論體系，旨在為城市朝著低碳的生產(chǎn)、生活與管理方式，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與自然的和諧可持續(xù)發(fā)展提供路徑指引。

基于前文國(guó)內(nèi)外理論研究基礎(chǔ)，為進(jìn)一步豐富和發(fā)展城市低碳發(fā)展理論體系，今后的研究應(yīng)該在以下方面展開:

(一)城市低碳發(fā)展系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特征

從圖2可看出，城市低碳發(fā)展系統(tǒng)由一定的結(jié)構(gòu)組成，是許多子系統(tǒng)和要素構(gòu)成的一個(gè)不可分割的有機(jī)整體。這些子系統(tǒng)和要素之間相互作用、相互關(guān)聯(lián)與相互制約，他們之間相對(duì)穩(wěn)定的耦合方式、組織秩序以及某些失控關(guān)系會(huì)通過一定的功能表現(xiàn)出來。城市低碳發(fā)展系統(tǒng)是一種非線性的反饋系統(tǒng)，除具備一般系統(tǒng)的整體性、層次性、復(fù)雜性等特征外，還具有高度的開放性、異質(zhì)性、突變性、不確定性、不可逆性和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性。城市低碳發(fā)展系統(tǒng)的演化過程是自然生態(tài)系統(tǒng)與包含經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生產(chǎn)生活等在內(nèi)的人工生態(tài)系統(tǒng)兩大系統(tǒng)相互耦合的結(jié)果，其中任何一個(gè)子系統(tǒng)和要素發(fā)生變化都可能對(duì)其它子系統(tǒng)和要素產(chǎn)生或短或或長(zhǎng)的影響，與之同時(shí)其功能也隨之改變。

因而探討城市低碳發(fā)展各子系統(tǒng)和要素之間的定量變化關(guān)系、空間格局的變化與過程、碳排放結(jié)構(gòu)與調(diào)控措施等相關(guān)性理論是進(jìn)一步深入研究的內(nèi)容。如在分析交通能耗與城市密度的關(guān)系方面，在檢驗(yàn)城市結(jié)構(gòu)、功能分區(qū)以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分布方面，對(duì)于高密度發(fā)展何種程度上能夠達(dá)到綜合碳排量平衡，都沒給出具體的研究方法及量化指標(biāo)［11］。小汽車增多與城市空間的緊湊發(fā)展之間存在著一定矛盾［12］，但對(duì)于高密度狀態(tài)下的城區(qū)，交通擁擠造成的多余能耗及排放相對(duì)于遠(yuǎn)距離小汽車交通的排放哪方面更少［13］?以及城市空間緊湊與綜合能耗水平的降低之間是否存在著一個(gè)明顯的門檻，怎樣達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)?再就是如何定量研究來論證城市環(huán)境影響程度與城市發(fā)展密度之間的關(guān)系［14］。

(二)城市低碳發(fā)展系統(tǒng)的空間性、地方性和全球性

城市低碳發(fā)展系統(tǒng)的空間性主要表現(xiàn)為水平方向的城市空間擴(kuò)張與垂直方向的地表覆蓋對(duì)碳代謝與碳循環(huán)的影響。根據(jù)城市的空間影響范圍，城市系統(tǒng)可分為城市蔓延區(qū)(Urban Sprawl)和城市足跡區(qū)(Urban Footprint)［2］，城市蔓延區(qū)和足跡區(qū)的跨境交通、商貿(mào)和產(chǎn)品流動(dòng)等活動(dòng)影響城市水平方向的碳代謝。城市開放空間、城市非開放空間以及城市擴(kuò)張過程會(huì)影響城市生態(tài)系統(tǒng)中的土壤成分、綠地結(jié)構(gòu)［15］，進(jìn)一步影響到城市垂直方向的碳循環(huán)。城市空間建成區(qū)、綠地、貧民區(qū)有不同的碳循環(huán)［16］。城市擴(kuò)張導(dǎo)致了自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為城市生態(tài)系統(tǒng)［17］，引起植被、土壤碳庫(kù)和碳通量變化［18］。城市土地利用的變化是碳排放重要的人為因素。所以分析和研究不同土地利用方式的碳儲(chǔ)量及其碳通量，以及不同地類及其轉(zhuǎn)化的碳排放效應(yīng)，對(duì)于更大尺度的碳過程研究和區(qū)域之間的對(duì)比研究具有重要的意義［19］。

城市低碳發(fā)展系統(tǒng)的地方性表現(xiàn)為城市碳代謝與碳循環(huán)具有空間異質(zhì)性，即不同區(qū)域的城市、不同城市的不同功能區(qū)碳排放的規(guī)模、驅(qū)動(dòng)因子和變化及其潛在趨勢(shì)都存在差異。因而加強(qiáng)對(duì)處于不同經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件的城市、不同城市各功能區(qū)的碳排放機(jī)制研究，對(duì)于研究更大范圍內(nèi)的城市碳循環(huán)規(guī)律相當(dāng)重要。

城市低碳發(fā)展系統(tǒng)的全球性研究?jī)?nèi)容主要包括城市碳管理和人類社會(huì)的可持續(xù)性、城市化碳排放對(duì)碳匯功能的影響、空前的城市化率［20］。在全球尺度上，城市化和全球碳循環(huán)是如何通過人口、富裕程度、能源及其他生物物理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)機(jī)制相互作用的。［21］

(三)城市綜合碳循環(huán)模型體系

已有的碳循環(huán)模型多從經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科中移植和衍生過來，目前對(duì)城市系統(tǒng)碳循環(huán)的評(píng)估也以單一計(jì)算方法為主，對(duì)城市系統(tǒng)碳循環(huán)過程進(jìn)行整體綜合評(píng)估和模擬的模型還較少。因此要構(gòu)建城市系統(tǒng)碳循環(huán)及其影響的綜合評(píng)價(jià)模型，不僅要考慮生物和物理特性，也要包括城市系統(tǒng)的人文因素，從自然和人文兩個(gè)角度構(gòu)建城市碳通量的估算模型，并從城市碳庫(kù)、城市輸入通量和輸出通量等方面來整體考慮城市的碳通量。［21］這需要一方面調(diào)查研究城市有關(guān)能源使用、產(chǎn)業(yè)、交通和建筑排放、植被和土壤碳通量等方面的數(shù)據(jù)，另一方面也需開展對(duì)影響城市碳循環(huán)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生物物理等驅(qū)動(dòng)因子的跨學(xué)科研究。只有如此，才能更好地了解不同區(qū)域城市系統(tǒng)碳循環(huán)的過程、方向和機(jī)理，為制定切實(shí)科學(xué)的碳管理措施提供定量依據(jù)和模擬仿真。

(四)自然與人為雙重影響的碳代謝過程

城市物質(zhì)代謝的主要目的是為了分析和了解與人類有關(guān)的物質(zhì)和能量的流動(dòng)，重點(diǎn)關(guān)注社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)數(shù)量與質(zhì)量的進(jìn)出及其對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。［22］城市碳代謝為理解城市水平的碳流動(dòng)提供了概念性框架，［2］它研究人類活動(dòng)直接和間接產(chǎn)生、產(chǎn)品整個(gè)生命周期累積的碳排放總量。［23］當(dāng)前宏觀層面的碳代謝研究多從人均水、污水、交通、能源和原料等領(lǐng)域展開，但城市代謝方法未考慮到城市蔓延區(qū)和足跡區(qū)的植被及土壤的垂直碳通量自然過程的碳代謝研究較為深入;［2］而微觀方面的碳代謝研究則主要是從家庭層面研究自然資源的流入與流出通量。［22］這種基于宏微觀層面展開的碳代謝研究，為分析自然生態(tài)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)雙重因素對(duì)碳循環(huán)的空間異質(zhì)性影響提供了思路，特別有助于解釋不同經(jīng)濟(jì)社會(huì)結(jié)構(gòu)和生活方式對(duì)人為因素碳循環(huán)的影響，也是精確測(cè)度城市碳排放量的科學(xué)基礎(chǔ)。

(五)不同空間尺度的城市碳排放和控制

空間尺度上，已有碳排放和控制的研究多集中在發(fā)達(dá)國(guó)家城市個(gè)體層面，因而未來一方面應(yīng)向小尺度的家庭和社區(qū)、企業(yè)和園區(qū)延伸，另一方面向更大尺度的都市區(qū)、城市群等層面擴(kuò)展，研究地域也要從少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家拓展至發(fā)展中國(guó)家。城市的空間擴(kuò)展和新城市的產(chǎn)生，不斷侵占原有地域生態(tài)系統(tǒng)的邊界，區(qū)域城市就發(fā)展成為城市區(qū)域，即大都市區(qū)和城市群。大都市區(qū)/城市群被看作城市發(fā)展過程中的高級(jí)空間組織，也成為綜合控制和管理城市碳排放的高級(jí)空間單元。因而要對(duì)城市和區(qū)域進(jìn)行合理的碳管理，必須要從城市—區(qū)域—全球的綜合視角，將碳管理和城市發(fā)展、城市部門和地方實(shí)際結(jié)合起來。［24］不同尺度的社區(qū)(城市社區(qū)、部門社區(qū)、興趣社區(qū)、智能手機(jī)社區(qū))可以將經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—社會(huì)目標(biāo)整合起來，［25］為個(gè)人提供低碳行為的氛圍與規(guī)范;［26］低碳社區(qū)規(guī)劃可以合理安排住房密度，有效利用交通設(shè)施，彌補(bǔ)綜合規(guī)劃的缺陷，日漸成為規(guī)劃過程的主題。［27］

(六)城市過去、現(xiàn)在和未來的碳排放清單與減排路徑分析

時(shí)間序列上，首先區(qū)分處于不同經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展階段，再定量估測(cè)過去和當(dāng)前城市的碳源和碳匯，編制碳排放清單，探尋可行的減碳技術(shù)和政策方面路徑;運(yùn)用脫鉤等理論從基準(zhǔn)、最優(yōu)和低碳三種假設(shè)條件來分析低碳城市的未來發(fā)展情景。隨著城市演化帶來的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)，碳排放的結(jié)構(gòu)、功能和控制都發(fā)生變化，所以在時(shí)間尺度上分析碳轉(zhuǎn)換的過程與機(jī)理值得深入探討。

(七)切實(shí)可行的碳管理措施

城市碳管理要解決的主要科學(xué)問題有［21］:1．在全球尺度上，城市化和全球碳循環(huán)是怎樣通過人口、富裕程度、能源及其他生物物理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)機(jī)制相互作用的;2．不同城市的不同碳模式的基本驅(qū)動(dòng)因子(如地理?xiàng)l件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、歷史遺存/模式等)及其潛在結(jié)構(gòu)是什么。3．影響城市碳減排的管理策略有那些。如:區(qū)域高效碳管理中的權(quán)衡和協(xié)作有哪些，在城市及區(qū)域碳管理中，碳管理制度和結(jié)構(gòu)的作用是什么。

碳管理的關(guān)鍵切入點(diǎn)在社會(huì)和人文兩個(gè)角度:調(diào)節(jié)城市規(guī)劃、土地和交通基礎(chǔ)設(shè)施以及城市化及其規(guī)劃之間的關(guān)系，是將碳管理與城市發(fā)展相整合的關(guān)鍵過程，未來幾十年城市設(shè)計(jì)和管理方法將對(duì)未來碳循環(huán)產(chǎn)生巨大影響［28］;城市政策是追求可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)低碳排放的有效手段［29］;城市清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)［30］、碳排放交易計(jì)劃(ETS)［31］、城市區(qū)域碳管理(URCM)［32］等全球、地方氣候政策需要落實(shí)到區(qū)域、城市層面，碳稅［33］、限額交易、碳信用額等是常用的政策工具［34］;對(duì)于碳金融、碳貿(mào)易等碳市場(chǎng)而言，均衡有效的投資、投資組合可使CO2有效減排［35］，碳金融風(fēng)險(xiǎn)也為不同氣候政策提供了擴(kuò)大交流的機(jī)會(huì)［36］;而研發(fā)和“干中學(xué)”兩種不同驅(qū)動(dòng)力的技術(shù)進(jìn)步作用，也對(duì)應(yīng)著不同的政策情景和碳稅模式［37］;從管治層面說，政府、企業(yè)、個(gè)人起著重要的作用，考慮市場(chǎng)環(huán)保論、運(yùn)用新環(huán)境政治工具［38］;如何計(jì)算分析和協(xié)調(diào)處理城市之間、區(qū)域之間的商品和服務(wù)流動(dòng)所引起的間接碳排放即碳泄漏問題。

(八)城市低碳發(fā)展的方法論和技術(shù)支撐體系

城市低碳發(fā)展研究是一個(gè)新興的交叉學(xué)科領(lǐng)域，急需建立起自己的一套方法學(xué)和技術(shù)支撐體系，其主要內(nèi)容應(yīng)涵蓋:1．城市低碳發(fā)展理論框架、數(shù)據(jù)與技術(shù)支持系統(tǒng);2．已有城市低碳發(fā)展模型的整合、新型適用的綜合模型體系構(gòu)建;3．低碳城市規(guī)劃技術(shù)方法和指標(biāo)體系;4．城市碳管理的制度設(shè)計(jì)與實(shí)施機(jī)制;5．基于3S技術(shù)應(yīng)用的綜合研究體系;6．城市低碳發(fā)展實(shí)踐模式的提煉與借鑒。

三 結(jié)論與討論

城市低碳發(fā)展是一個(gè)涉及人口、資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)等諸多方面的整體系統(tǒng)，其研究框架可從時(shí)間、空間和功能三個(gè)維度展開。城市作為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)兩個(gè)方面的復(fù)雜巨系統(tǒng)，下含生產(chǎn)和生活兩個(gè)子系統(tǒng)。自然資源、能源是城市系統(tǒng)的輸入，環(huán)境、排放是城市系統(tǒng)的輸出。碳管理和碳控制對(duì)城市系統(tǒng)的輸入起正反饋?zhàn)饔?，而碳代謝與碳循環(huán)則對(duì)城市系統(tǒng)(CS)的輸出起負(fù)反饋?zhàn)饔谩?/p>

正處于經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型期的中國(guó)各城市發(fā)展歷史、所處階段和社會(huì)文化差異明顯，所以基于時(shí)空耦合的城市碳排放和控制過程與機(jī)理值得深入探討;又由于中國(guó)城市發(fā)展模式區(qū)別于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，因此有必要?jiǎng)?chuàng)建一套適合我國(guó)區(qū)域發(fā)展的低碳城市發(fā)展的研究框架和理論體系。

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Research Framework and Theoretical System of Low Carbon Urban Development

ZHANG Wang1，2，PAN Xuehua1

(1．The Chinese academy of social sciences urban development and environmental research institute，Beijing 100005;2．Hunan university of global low carbon cities joint research center，hunan zhuzhou 412007;3．The capital normal university environment and tourism resources institute，Beijing 100048)

Urban low carbon development is a huge，complex but open theory and practical system，thus;a research framework and theoretical system from the perspective of system theory is established．Low carbon urban，as a whole system，can be studied from three dimensions of space，time and function．Economic and social natural resources and energy are the input of urban systems as well as environment and emissions is the output．The research of theoretical system of low－carbon urban development in the future should be rich in the following aspects:such as:the structural system and functional characteristics，space system，locality and globalize，city＇s comprehensive model system of carbon cycle，carbon metabolism process of double impact between nature and man－made，urban carbon emissions and control at different spatial scales，the past，present and future carbon emission inventories and emission reduction path analysis，practical carbon management measures，as well as the methodology of low－carbon urban development and technical support system．

low carbon urban development;system theory;research framework;theoretical system

F291

A

1674－117X(2012)01－0008－07

10．3969/j．issn．1674－117X．2012．01．002

2011－12－10

收稿日期:國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(2011BAJ07B03－06)，湖南省教育廳重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目(10A025)

張旺(1974－)，男，湖南汨羅人，湖南工業(yè)大學(xué)教師，助理研究員，博士生，主要從事城鄉(xiāng)規(guī)劃、資源環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究。

責(zé)任編輯:徐蓓