2008年以來(lái)湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心演變及其相關(guān)分析

劉賢趙， 高長(zhǎng)春， 韓用順， 陳新保， 張 勇， 宋 焱

(湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院， 湖南 湘潭 411201)

2008年以來(lái)湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心演變及其相關(guān)分析

劉賢趙①， 高長(zhǎng)春， 韓用順， 陳新保， 張 勇， 宋 焱

(湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院， 湖南 湘潭 411201)

依據(jù)2008—2014年湖南省各市域終端能源消費(fèi)數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)，基于重心模型估算湖南省各年碳排放重心和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心坐標(biāo)，從演變路徑、移動(dòng)方向、移動(dòng)距離和空間相關(guān)性等多角度對(duì)比分析湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的動(dòng)態(tài)軌跡及其空間聯(lián)系。結(jié)果表明，以湖南省幾何中心為參照，碳排放重心大體呈東西狹長(zhǎng)型分布，且全部位于區(qū)域東部；經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心大體呈團(tuán)聚狀分布，也全部位于區(qū)域東北部。經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心與碳排放重心的移動(dòng)軌跡具有明顯的階段性，但各階段兩者在經(jīng)、緯度方向上的相關(guān)性不顯著，且前者移動(dòng)軌跡較為簡(jiǎn)單明晰。碳排放重心整體向西北移動(dòng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心總體向西南移動(dòng)，兩者的偏移主要發(fā)生在東西方向上，且經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的變化比碳排放重心劇烈，南北方向上碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的空間格局趨于均衡，說(shuō)明來(lái)自東西方向上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放變動(dòng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力是造成湖南省整體碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡的主要原因。湖南省各市域碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的表現(xiàn)形式以及相互作用的強(qiáng)弱存在較大差異，表明經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)不同地區(qū)碳排放增長(zhǎng)的效應(yīng)并不相同。

重心模型； 碳排放重心； 經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心； 湖南省

21世紀(jì)以來(lái),隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,由CO2等溫室氣體排放引起的全球氣候變化給人類生存和發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[1-2]。如何在確保經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí),既減少化石燃料消耗所排放的CO2以及有效控制碳排放水平,又能平穩(wěn)地實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型,成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。目前,學(xué)術(shù)界關(guān)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與碳排放的關(guān)系研究主要集中在3個(gè)方面:一是利用環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線(EKC)分析碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系[3-5];二是利用協(xié)整分析、分解模型、生態(tài)足跡和脫鉤理論等探討經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放之間的靜態(tài)相關(guān)性以及兩者之間的耦合動(dòng)態(tài)變化,并解釋導(dǎo)致這些關(guān)系或動(dòng)態(tài)變化的因素[6-10];三是針對(duì)我國(guó)各區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資源稟賦差異顯著的現(xiàn)實(shí),分析碳排放的區(qū)域差異特征、空間格局變化及其影響機(jī)制[11-14]。近年來(lái),國(guó)內(nèi)一些學(xué)者開始將重心理論運(yùn)用到區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境污染物的演變研究中[15-19]。但目前國(guó)內(nèi)外借助重心方法探討碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展在空間上的演變及其相關(guān)性規(guī)律的報(bào)道還不多見,而且現(xiàn)有研究也主要集中在國(guó)家層面,省域尺度的研究較少。由于中國(guó)各區(qū)域自然稟賦、歷史條件、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平等迥異,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)碳排放的影響以及經(jīng)濟(jì)空間變化對(duì)碳排放格局的響應(yīng)差異不僅體現(xiàn)在宏觀層面,還體現(xiàn)在各省、自治區(qū)和城市帶內(nèi)部,且這種不均衡性隨時(shí)間在不斷變化,從而使經(jīng)濟(jì)發(fā)展和碳排放重心處于變化之中。湖南是我國(guó)中部地區(qū)最早啟動(dòng)兩型社會(huì)建設(shè)的區(qū)域,又是國(guó)家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的重要承接地,快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境狀況的影響主要表現(xiàn)在碳排放的時(shí)空格局上[20-22],碳排放重心的變化軌跡是區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境狀況演變的最真實(shí)記錄。筆者在收集能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,引入重心模型對(duì)湖南省碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的時(shí)空動(dòng)態(tài)演變以及相互關(guān)系進(jìn)行分析,揭示湖南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放的空間變化規(guī)律,為湖南實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與推動(dòng)低碳協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

湖南省位于我國(guó)中南部(24°08′～30°08′ N，108°47′～114°05′ E),地處長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶腹地,2014年全省人均GDP為3.5萬(wàn)元,碳排放總量達(dá)2.09×108t。以湖南省14個(gè)市為數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計(jì)單元,經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)采用市域人均GDP,碳排放量計(jì)算采用市域規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)8種化石能源(原煤、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油和天然氣)的終端消費(fèi)量,數(shù)據(jù)均源自2009—2015年湖南省及各市統(tǒng)計(jì)年鑒(因2008年以前湖南市域尺度的能源消費(fèi)數(shù)據(jù)缺失)，各中心城市的地理坐標(biāo)源于《中國(guó)地名錄》。

2 研究方法

2.1 碳排放估算

基于2008—2014年終端能源消費(fèi)量對(duì)湖南省各市域碳排放量進(jìn)行估算,具體計(jì)算方法以及采用的標(biāo)準(zhǔn)煤折算系數(shù)和碳排放系數(shù)參見文獻(xiàn)[22]。

2.2 重心概念與重心模型

重心指物體各部分所受重力產(chǎn)生合力的作用點(diǎn),在地理學(xué)中指區(qū)域內(nèi)能夠維持區(qū)域平衡的支撐點(diǎn),主要用于描述某種屬性在某一時(shí)段內(nèi)的空間變化及其趨勢(shì)。重心模型可用重心坐標(biāo)、重心偏移距離和方向等表征。假設(shè)某區(qū)域有n個(gè)子區(qū)域,第i個(gè)子區(qū)域的中心坐標(biāo)為pi(xi,yi),屬性值(如經(jīng)濟(jì)發(fā)展和碳排放)為mi,則該區(qū)域某一屬性的重心坐標(biāo)Q(x,y)為

x=∑(mi×xi)/∑mi,

(1)

y=∑(mi×yi)/∑mi。

(2)

若各子區(qū)域?qū)傩灾迪嗟?則計(jì)算所得的重心為該區(qū)域的幾何中心。

偏心距離(Do)指區(qū)域某屬性重心與幾何中心的距離,其測(cè)算公式為

(3)

式(3)中,c為地理坐標(biāo)單位(度)轉(zhuǎn)化為平面距離(km)的系數(shù)，取值111.11;(xo，yo)為區(qū)域幾何中心的坐標(biāo)。

重心移動(dòng)距離與移動(dòng)方向反映區(qū)域?qū)傩宰兓能壽E及其在區(qū)域空間的活性,計(jì)算公式分別為

(4)

(5)

式(4)～(5)中,a和b為不同年份;Da，b和θa,b分別為不同年份間重心的移動(dòng)距離和移動(dòng)角度,-180°<θa,b<180°,正東方向?yàn)?°,逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?反之為負(fù);(xa,ya)和(xb,yb)分別為第a年與第b年某區(qū)域?qū)傩缘闹匦淖鴺?biāo)。重心移動(dòng)角度(θ)與轉(zhuǎn)移方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：(0°,90°),東北方向；(90°，180°)，西北方向；(-90°，0°)，東南方向；(-180°，-90°)，西南方向；0°或±180°，正東或正西方向；±90°,正北或正南方向。

3 結(jié)果與分析

3.1 碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的區(qū)位分析

利用ArcGIS 10.2軟件將由式(1)計(jì)算出的湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心(表1)作圖(圖1)。從表1和圖1可知,2008—2014年,碳排放重心位于27.734°～27.777° N,112.301°～112.434° E之間,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在27.834°～27.851° N,112.291°～112.326° E之間變化,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心位于碳排放重心的西北方。以湖南省幾何中心(27.59° N,111.71° E)為參照,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心均偏離幾何中心。其中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心大體呈團(tuán)聚狀分布,且全部位于幾何中心的東北方向且偏離中心較遠(yuǎn),表明湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在不均衡性,東北部經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高;碳排放重心大體呈東西狹長(zhǎng)型分布,也全部處于區(qū)域幾何中心的東部且偏離中心較遠(yuǎn),說(shuō)明湖南省碳排放的東西差異較大,碳排放較嚴(yán)重的區(qū)域仍主要集中在東部,傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式有待轉(zhuǎn)變。

表1湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心坐標(biāo)及其年際移動(dòng)方向與距離

Table1CoordinatesofFCEandFEDofHunanprovinceanddirectionanddistanceoftheirannualmovement

年份碳排放重心經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心北緯/(°)東經(jīng)/(°)方向距離/kmEWMD/kmSNMD/km北緯/(°)東經(jīng)/(°)方向距離/kmEWMD/kmSNMD/km20082777311243427851112326200927750112393西南5185-4523-253527846112312西南1532-1428-0555201027734112352西南4909-4595-173027836112291西南2634-2442-0986201127761112397東北58415043294827837112295東北048604840044201227748112384西南1998-1421-140527838112300東北057805680109201327766112359西北3432-2810197127835112312東南13591296-0411201427777112301西北6540-6415127327834112317東南05330595-0031

EWMD為東西方向移動(dòng)距離； SNMD為南北方向移動(dòng)距離。向東、向北移動(dòng)為正值,向西、向南移動(dòng)為負(fù)值。

圖1 2008—2014年湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心分布及其變化軌跡Fig.1 Distribution of FCE and FED of Hunan province and trajectories of their variations in 2008-2014

3.2 碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的轉(zhuǎn)移軌跡

由圖1可知,湖南碳排放重心和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的移動(dòng)軌跡具有明顯的階段性,并且各階段劃分的時(shí)間點(diǎn)大致相同。從碳排放重心移動(dòng)的軌跡看,2008—2010年,快速大幅向西南移動(dòng);2010—2011年,急劇向東北移動(dòng);2011—2014年，先向西南移動(dòng)再快速偏向西北,說(shuō)明湖南碳排放重心格局易于波動(dòng),且湖南西北部成為新的碳排放焦點(diǎn)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心方面,其移動(dòng)軌跡相對(duì)碳排放重心簡(jiǎn)單明晰,總體上呈傾斜的“L”型。2008—2010年,快速向西南移動(dòng),表明西南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平呈提升態(tài)勢(shì),湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的東西差異及南北差距在減小;2010—2012年,緩慢向東北移動(dòng),表明湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的東西及南北差距在拉大;2012—2014年,穩(wěn)定向東南移動(dòng),說(shuō)明湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的東西差異在拉大而南北差異有所減小。

3.3 碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心演變比較分析

3.3.1在經(jīng)緯度上的移動(dòng)

在經(jīng)度方向上,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的移動(dòng)軌跡在2008—2010年具有明顯的相似性,兩者重心均向低經(jīng)度方向移動(dòng)(圖2),雙尾檢測(cè)的相關(guān)系數(shù)為0.99,但在99%置信水平上不顯著(因樣本限制,下同),表明在此期間湖南西部的碳排放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展增長(zhǎng)迅速,與東部的差距正在縮小。原因是“十一五”期間受國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施和產(chǎn)業(yè)由東向西轉(zhuǎn)移的政策驅(qū)動(dòng),湖南西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)在得到快速發(fā)展的同時(shí),碳排放的增長(zhǎng)也快于其他地區(qū)。2010—2011年,湖南東部碳排放急劇增長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度也開始與西部拉開差距;2011—2014年,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心軌跡轉(zhuǎn)移態(tài)勢(shì)截然相反,碳排放重心西部方向的驅(qū)動(dòng)力持續(xù)增強(qiáng),而經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心西部方向的驅(qū)動(dòng)力持續(xù)減弱,雙尾檢測(cè)的相關(guān)系數(shù)為-0.93,但在99%置信水平上不顯著。總體而言,2008—2014年湖南碳排放重心在經(jīng)度上呈現(xiàn)高—低—高—低的變化態(tài)勢(shì),整體向低經(jīng)度方向移動(dòng)的趨勢(shì)明顯;經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在經(jīng)度上則呈現(xiàn)高—低—高的變化態(tài)勢(shì),變化趨勢(shì)不甚明顯。

圖2 湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在經(jīng)緯度上的變化軌跡Fig.2 Trajectories of FCE and FED of Hunan Province moving along longitude and latitude of the coordinate

圖2顯示,在緯度方向上,2008—2014年碳排放重心和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心互不相交,且經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的緯度高于碳排放重心的緯度。具體來(lái)說(shuō),2008—2010年,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心和碳排放重心均向低緯度方向移動(dòng),雙尾檢測(cè)的相關(guān)系數(shù)為0.97,但在99%置信水平上不顯著,說(shuō)明此期間湖南南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快,碳排放量也同步增長(zhǎng)。2010—2011年,湖南北部碳排放急劇增長(zhǎng),但經(jīng)濟(jì)發(fā)展保持穩(wěn)定。2011—2014年,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心除小幅向低緯度移動(dòng)外,基本趨于穩(wěn)定,表明湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的南北差距在縮小但北部快于南部的狀況仍未改變;碳排放重心在此期間波動(dòng)較大,并有明顯向高緯度移動(dòng)的趨勢(shì),與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的相關(guān)系數(shù)為-0.91,但在99%置信水平上不顯著,說(shuō)明湖南北部碳排放增長(zhǎng)較快,南北差距繼續(xù)拉大?？傮w而言,2008—2014年湖南碳排放重心在緯度上呈高—低—高的變化態(tài)勢(shì),而經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心則向低緯度移動(dòng)。

3.3.2重心移動(dòng)方向與距離

在移動(dòng)方向上,2008—2014年碳排放重心整體移動(dòng)角度為177.96°,總體向西偏北移動(dòng)。按坐標(biāo)方位角計(jì)算,碳排放重心偏西移動(dòng)的頻率最高,在6次移動(dòng)過(guò)程中,向西南和西北方向共移動(dòng)了5次,移動(dòng)頻率為83.3%,向東北方向移動(dòng)1次(表1),表明湖南西南部和西北部碳排放比例不斷上升。就經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心而言,2008—2014年整體移動(dòng)角度為-177.95°,即總體向西偏南移動(dòng),表明湖南西南部市域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)強(qiáng)勁,經(jīng)濟(jì)地位在加強(qiáng)。在6次移動(dòng)過(guò)程中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心向西南、東北和東南3個(gè)方向各移動(dòng)了2次(表1),移動(dòng)頻率均為33.3%,這意味著經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的未來(lái)變化具有一定的不確定性。

在移動(dòng)距離上,碳排放重心從2008年的27.773° N，112.434° E移動(dòng)到2014年的27.777° N，112.301° E,直線移動(dòng)距離為14.73 km,東西方向上的直線移動(dòng)距離為14.72 km,南北方向上的直線移動(dòng)距離為0.52 km,說(shuō)明碳排放重心的移動(dòng)主要是由經(jīng)向上的碳排放變化引起的。從表1的碳排放重心移動(dòng)距離可以看出,2008—2011年碳排放重心移動(dòng)最為劇烈,移動(dòng)距離占總偏移距離的57.09%,年均移動(dòng)距離達(dá)5.31 km;2011—2013年移動(dòng)距離較小,只占總移動(dòng)距離的19.46%;2013—2014年移動(dòng)距離占總移動(dòng)距離的23.43%,這說(shuō)明湖南碳排放重心由急劇變動(dòng)趨于緩和，之后再轉(zhuǎn)向強(qiáng)烈波動(dòng)。經(jīng)度上碳排放重心最大年際移動(dòng)距離為6.42 km,緯度上最大年際移動(dòng)距離為2.95 km(表1)。由此可見,碳排放重心在東西方向上的變幅比南北方向大(表2),說(shuō)明湖南碳排放差距主要體現(xiàn)在東西方向上。2008—2014年,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心直線移動(dòng)距離為2.05 km。在6 a的移動(dòng)過(guò)程中,2008—2010年實(shí)際移動(dòng)距離較大(表1),占總移動(dòng)距離的57.98%,年均移動(dòng)距離為2.08 km,說(shuō)明在此期間湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距加大;2010—2014年間,除2012—2013年出現(xiàn)突增值外,其他年份均波動(dòng)較小,年均移動(dòng)距離為1.01 km,表明2010年之后湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距在縮小。從經(jīng)緯度上看,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在經(jīng)度上的最大年際移動(dòng)距離為2.44 km,在緯度上的最大移動(dòng)距離為0.99 km,表明經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在經(jīng)度上的移動(dòng)幅度大于在緯度上的移動(dòng)幅度,說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距的擴(kuò)大也主要發(fā)生在東西方向上,但這并不意味著南北方向上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距很小或者不重要。

總體而言,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的偏移主要體現(xiàn)在經(jīng)度方向上,并且經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的變化幅度大于碳排放重心的變化幅度(表2)。表明湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的變動(dòng)比碳排放重心劇烈,兩者的偏移主要是由東西方向上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放的變動(dòng)引起的。

表22008—2014年湖南碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心指標(biāo)分析

Table2IndexanalysisofFCEandFEDofHunanProvincefrom2008to2014

項(xiàng)目EWMDCSNMDC經(jīng)度緯度最大值最小值方差最大值最小值方差碳排放重心 04260331112434°E112301°E00017627777°N27734°N000023經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心06650394112326°E112291°E00001627851°N27834°N000004

EWMDC為經(jīng)度方向移動(dòng)距離系數(shù)； SNMDC為緯度方向移動(dòng)距離系數(shù)。

3.3.3與幾何中心的偏離

幾何中心是區(qū)域在空間上的均衡點(diǎn),碳排放重心和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心與幾何中心的偏離程度能夠反映區(qū)域碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展分布的空間均衡程度。從圖3可以看出,碳排放重心總體偏移幾何中心的距離由2008年的82.71 km下降到2014年的68.65 km,重心在東西方向出現(xiàn)突變,且不斷靠近幾何中心,但仍偏離幾何中心較遠(yuǎn),表明湖南各區(qū)域碳排放差異較大。從變化態(tài)勢(shì)看,碳排放重心的經(jīng)度偏移與總偏移相關(guān)性極強(qiáng),兩者幾近重合,雙尾檢測(cè)的相關(guān)系數(shù)為0.996,在α=0.01水平上顯著;而碳排放重心緯度偏移與總偏移相差較大,且緯度偏移曲線波動(dòng)相對(duì)平緩,表明碳排放重心在南北方向上的格局趨于穩(wěn)定。由此可以得出,來(lái)自東西方向上的碳排放差異產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力是造成湖南整體碳排放不均衡的主要原因。

圖3 湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心偏離幾何中心的距離變化Fig.3 Variation of the distance of FCE and FED from the geometric center of Hunan Province

經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心相對(duì)于幾何中心而言,總體偏移距離由2008年的73.94 km下降到2014年的72.41 km,年均下降僅0.26 km,說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心仍偏離幾何中心較遠(yuǎn)。圖3顯示,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的經(jīng)度偏移與總偏移變化極為相似,雙尾檢測(cè)的相關(guān)系數(shù)為0.988,并在α=0.01水平上顯著;經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的緯度偏移與總偏移差異較大,但波動(dòng)微小。說(shuō)明來(lái)自經(jīng)度方向上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展變動(dòng)是影響湖南經(jīng)濟(jì)發(fā)展均衡性的重要原因,而經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在南北方向上的空間格局趨于均衡。

3.4 碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)分析

前述分析已經(jīng)表明,湖南省碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在經(jīng)緯度上的變化具有一定的相關(guān)性,說(shuō)明碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間有著較強(qiáng)的聯(lián)系。由于各市域地理位置、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和所處階段等不同,其碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系必然存在一定的差異。當(dāng)某個(gè)市域的碳排放或經(jīng)濟(jì)發(fā)展所占比例較大或增長(zhǎng)較快時(shí),重心就會(huì)向該市域移動(dòng),從而使重心處于變化之中。為進(jìn)一步分析碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系及其相互作用,根據(jù)各市域碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化特征(圖4)以及碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的擬合關(guān)系(表3),將湖南14個(gè)市域的碳排放分為3種類型。

第1種類型為前升后降型,包括長(zhǎng)沙、株洲、湘潭、永州、郴州、常德、衡陽(yáng)和益陽(yáng)8個(gè)市(圖4),其碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈指數(shù)關(guān)系,即前期(2008—2011年)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)碳排放起推動(dòng)作用,兩者均呈增長(zhǎng)趨勢(shì);而后期(2011—2014年)碳排放隨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈緩慢下降趨勢(shì)。這說(shuō)明近年來(lái)湖南在推進(jìn)新型工業(yè)化過(guò)程中,上述城市通過(guò)政策引導(dǎo)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)有效地控制了高耗能行業(yè)的碳排放,使得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)碳排放的依賴度降低。

圖4 湖南市域碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的年際變化Fig.4 Annual variations of carbon emission and economic development at the city-level in Hunan Province

第2種類型為持續(xù)下降型,包括懷化、湘西自治州和張家界,碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈顯著線性負(fù)相關(guān),經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)碳排放的推動(dòng)作用微弱，原因是能源消費(fèi)碳排放量的高低與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān),懷化、湘西自治州和張家界主要為旅游型城市,支柱產(chǎn)業(yè)多為第一產(chǎn)業(yè)或第三產(chǎn)業(yè),綠色農(nóng)業(yè)和低碳旅游業(yè)發(fā)展迅速,使得經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)高能耗、高排放的產(chǎn)業(yè)依賴程度一直在降低。

第3種類型為持續(xù)上升型,包括岳陽(yáng)、婁底和邵陽(yáng),經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)碳排放具有明顯的推動(dòng)作用,兩者表現(xiàn)為顯著線性正相關(guān),其中岳陽(yáng)和婁底的推動(dòng)作用最為明顯。這是因?yàn)樵狸?yáng)和婁底等市域經(jīng)濟(jì)發(fā)展以傳統(tǒng)的高耗能產(chǎn)業(yè)(如石化、建材、冶金和電力等)為主導(dǎo),而新型工業(yè)化則處于起步階段,傳統(tǒng)的高耗能行業(yè)仍是主導(dǎo)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力,如冶煉、建材生產(chǎn)和石化等綜合能耗仍處于同比上升階段,從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)碳排放的依賴較大。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)引入重心模型,對(duì)比分析了湖南2008—2014年碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的演變特征及其在經(jīng)緯度上變化的相關(guān)性,構(gòu)建了碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相關(guān)方程,得出以下結(jié)論:

(1)碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心均偏離幾何中心,且兩者的移動(dòng)軌跡具有明顯的階段性;碳排放重心的格局形成具有較大的波動(dòng)性,經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的格局則相對(duì)簡(jiǎn)單明晰。

表3湖南各市域碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)分析

Table3CorrelationanalysisofcarbonemissionandeconomicdevelopmentrelativetocitiesinHunanProvince

市域擬合方程 R2P值趨勢(shì)線長(zhǎng)沙y=17243e-0049x 04890053指數(shù)型株洲y=15843e-0069x05270048指數(shù)型湘潭y=19129e0038x04860054指數(shù)型永州y=3419e0131x04920051指數(shù)型郴州y=15153e0150x05070049指數(shù)型常德y=9398e0109x05340047指數(shù)型衡陽(yáng)y=25079e-0124x05560042指數(shù)型益陽(yáng)y=9915e0046x05120049指數(shù)型懷化y=-1504x+643408050006直線型湘西州y=-225x+113206500028直線型張家界y=-242x+139409190001直線型岳陽(yáng)y=5837x+2199905650051直線型婁底y=13273x+1829209830000直線型邵陽(yáng)y=4952x+89806860021直線型

x為人均GDP，萬(wàn)元；y為碳排放量，萬(wàn)t。

(2)在經(jīng)度方向上,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心大致經(jīng)歷了2個(gè)發(fā)展階段,2008—2011年表現(xiàn)為同落同漲的現(xiàn)象,2011年后兩者呈現(xiàn)相反的發(fā)展態(tài)勢(shì);在緯度方向上,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心也經(jīng)歷了2個(gè)發(fā)展階段,2008—2010年兩者重心同步向低緯度移動(dòng),2010年以后兩者發(fā)展態(tài)勢(shì)出現(xiàn)分化。

(3)碳排放重心整體向西偏北移動(dòng),而經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心則向西偏南移動(dòng),兩者的偏移主要發(fā)生在東西方向上,其中經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的變動(dòng)比碳排放重心劇烈;在南北方向上,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的空間格局均趨于均衡。說(shuō)明來(lái)自東西方向上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放變動(dòng)形成的驅(qū)動(dòng)力是造成湖南整體碳排放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡的主要原因。

(4)根據(jù)各市域碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的表現(xiàn)形式以及相互作用的強(qiáng)弱差異,可將湖南14個(gè)市域分為3類,即碳排放前升后降型、碳排放持續(xù)下降型和碳排放持續(xù)上升型。

碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心的動(dòng)態(tài)演變是區(qū)域碳排放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異性與均衡性的空間直觀體現(xiàn),對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)同發(fā)展具有重要的參考價(jià)值。筆者認(rèn)為,碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心具有一定的相關(guān)關(guān)系,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是導(dǎo)致碳排放增長(zhǎng)的重要因素,但碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心在轉(zhuǎn)移過(guò)程中出現(xiàn)了偏移。這在一定程度上說(shuō)明,湖南部分快速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的地區(qū)并沒有帶來(lái)碳排放的急劇增長(zhǎng),即經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)不同地區(qū)碳排放增長(zhǎng)的效應(yīng)并不相同。因此,為更好地服務(wù)于湖南社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境戰(zhàn)略,實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展,就需要根據(jù)各市域自身碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的表現(xiàn)形式及相互作用的強(qiáng)弱制定相關(guān)政策,加強(qiáng)碳排放重心轉(zhuǎn)移的驅(qū)動(dòng)因素以及碳排放重心與經(jīng)濟(jì)發(fā)展重心之間的相互作用及耦合機(jī)理的研究。

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VariationsofFocusofCarbonEmissionandFociofEconomyDevelopmentinHunanProvinceSince2008andTheirCorrelationAnalysis.

LIUXian-zhao,GAOChang-chun,HANYong-shun,CHENXin-bao,ZHANGYong,SONGYan

(School of Resource, Environment and Safety Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, China)

Based on the data of end-point energy consumption and economic development of 14 cities in Hunan Province from 2008 to 2014, a focus model was used to work out coordinates of the focus of carbon emission (FCE) and foci of the economy development (FED) for analysis of dynamics of FCE and FED from the angle of evolvement path, direction of the move, distance of the move and spatial correlation. Results show that: With the geometric center of Hunan Province as reference, FCE appeared to be a long strip going from east to west in the eastern part of the province, while FED did in coacervate in the northeastern part of the province; Both FCE and FED moved apparently by stage, but they did not have much correlation between the two either longitudinally or latitudinally; However, the move of the former was relatively simple and explicit in trajectory; FCE as a whole moved northwestwardly, while FED did southwestwardly. Deviation of the two occurred mainly latitudinally, and FED varied more drastically than FCE mainly longitudinally, but the two tended to be balanced in spatial distribution, which suggested that the imbalance between economic development and carbon emission in the province is mainly caused by the laltitudinal movement of FCE and FED; The manifestation of the relationships between carbon emission and economic development and their interaction varied sharply between cities in Hunan, indicating that the effect of economic growth on carbon emissions varied with region.

focus model; focus of carbon emission; focus of economic development; Hunan Province

X22

： A

： 1673-4831(2017)09-0792-08

10.11934/j.issn.1673-4831.2017.09.004

劉賢趙(1970—),男,湖南隆回人,教授,博士,主要研究方向?yàn)闅夂颦h(huán)境演變與碳氮循環(huán)。E-mail: xianzhaoliu@sina.com

(責(zé)任編輯： 許 素)

2016-11-15

教育部人文社科項(xiàng)目(14YJAZH050); 湖南省社會(huì)科學(xué)基金(14YBA170); 湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CX2016B542)

① 通信作者E-mail: xianzhaoliu@sina.com