基于碳循環(huán)的低碳城市發(fā)展路徑

李建南　姚林如

摘要：為應(yīng)對(duì)全球氣候變化，城市實(shí)行低碳發(fā)展模式是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的必然選擇。低碳城市建設(shè)應(yīng)結(jié)合城市碳循環(huán)特點(diǎn)，將碳匯納入衡量體系，保持碳源小于碳匯，這意味著要在城市碳循環(huán)分析基礎(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)合理的城市發(fā)展規(guī)劃，優(yōu)化城市空間布局，調(diào)整城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，打造智慧型城市。

關(guān)鍵詞：碳循環(huán);碳通量;低碳城市;發(fā)展模式

一、引言

城市是生產(chǎn)、生活和消費(fèi)的聚集體，因此城市也就成為了能源消耗的集中地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大城市消耗的能源占全球的75%，溫室氣體排放量占世界的80%。中國(guó)46%的人口居住在城市，但卻消耗著85%的能源，排放著幾乎相同比例的CO2。因此，在新型城鎮(zhèn)化背景下，以CO2等溫室氣體減排為目標(biāo)的“低碳城市”、“城市低碳發(fā)展模式”有著特殊的意義。

2008年初，世界自然基金會(huì)（World Wide Fund for Nature）與國(guó)家建設(shè)部聯(lián)合推出以中國(guó)上海和保定兩市為“低碳城市”試點(diǎn)以后，“低碳城市”迅速“躥紅”。低碳城市實(shí)際上是以“低能耗”、“低污染”和“低排放”的低碳經(jīng)濟(jì)為發(fā)展理念的城市運(yùn)營(yíng)模式或新經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。從這個(gè)意義上講，低碳城市的建設(shè)與生態(tài)文明的戰(zhàn)略目標(biāo)是完全一致的。

如何促進(jìn)城市低碳轉(zhuǎn)型，以實(shí)現(xiàn)低碳城市的目標(biāo)？大多學(xué)者提出應(yīng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和能源結(jié)構(gòu)、城市建筑、城市交通、居民消費(fèi)方式低碳化。但是單純考慮這些的建設(shè)思路將導(dǎo)致低碳城市的雷同發(fā)展。因此，在進(jìn)行低碳城市探索時(shí)，要結(jié)合城市碳循環(huán)過(guò)程特點(diǎn)，建立科學(xué)合理的低碳發(fā)展規(guī)劃，探索與城市資源稟賦、功能定位相匹配的綜合解決方案，這樣的低碳城市才具有實(shí)效性和可持續(xù)性。

二、低碳城市的內(nèi)涵

關(guān)于低碳城市的定義說(shuō)法不一。世界自然基金會(huì)的定義：低碳城市是指在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的前提下，保持能源消耗和CO2排放處于較低水平的城市;氣候組織（Climate Group）給低碳城市下的定義是：在城市內(nèi)推行低碳經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)城市的低碳排放，甚至是零碳排放。上述兩個(gè)定義較為籠統(tǒng)，只強(qiáng)調(diào)了城市低碳發(fā)展的目標(biāo)，沒(méi)有說(shuō)明城市低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)方式。還有多個(gè)學(xué)者對(duì)低碳城市作出了定義：低碳城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心動(dòng)力是低碳產(chǎn)業(yè)、城市居民的低碳生活方式和生活理念，以及政府以低碳社會(huì)為目標(biāo)規(guī)劃的城市建設(shè)藍(lán)圖。很顯然，此定義強(qiáng)調(diào)了城市低碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)方式，但是忽略了城市低碳發(fā)展的目標(biāo)。

基于以上考慮，我們認(rèn)為：低碳城市是在政府、企業(yè)、個(gè)人和組織機(jī)構(gòu)等四方面的努力下，根據(jù)城市的資源稟賦和功能要求，依靠政府的政策引導(dǎo)和制度約束，實(shí)現(xiàn)低碳的生產(chǎn)方式和生活方式，實(shí)現(xiàn)碳源小于碳匯的目標(biāo)。這個(gè)定義揭示：低碳城市的目標(biāo)是保持碳源（Carbon Source）小于碳匯（Carbon Sink），相對(duì)于碳的零排放目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)更具可完成性。此內(nèi)涵也揭示了低碳城市的實(shí)現(xiàn)方式，即應(yīng)將碳匯納入衡量體系，如果該城市的“碳的寄存體”可以承載已有的碳源，就相當(dāng)于沒(méi)有碳排放。這體現(xiàn)了城市碳循環(huán)的基本原理，通過(guò)城市植被和土壤等碳匯作用，不產(chǎn)生碳的溢出，實(shí)現(xiàn)碳源小于碳匯。

三、城市碳循環(huán)核算

城市碳循環(huán)具有“自然—經(jīng)濟(jì)”二元結(jié)構(gòu)特征。城市生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的碳循環(huán)過(guò)程包括城市能源消耗、城市擴(kuò)建、城市土壤植被覆蓋等產(chǎn)生的碳通量變化。同時(shí)，在自然和人為的作用下，其碳庫(kù)的碳儲(chǔ)量在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生著輸入和輸出的碳通量變化。了解城市碳循環(huán)過(guò)程為低碳城市發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持和目標(biāo)切入點(diǎn)。

（一）城市的碳通量

城市的碳循環(huán)核算首先是從城市碳庫(kù)、城市輸入通量和城市輸出通量等幾個(gè)方面來(lái)整體考慮城市的碳通量的變化。因此，一方面我們要大量收集能源的消耗、交通使用、植被和土壤等方面的數(shù)據(jù)，另一個(gè)方面也需要進(jìn)行對(duì)影響城市碳循環(huán)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生物物理因素進(jìn)行跨學(xué)科研究。

（二）城市碳通量的核算

對(duì)城市自然經(jīng)濟(jì)大系統(tǒng)展開(kāi)碳通量核算的具體內(nèi)容包括： 城市工業(yè)、居民、交通能源消耗的碳排放; 計(jì)算城市植被、土壤覆蓋產(chǎn)生的碳通量; 估算城市擴(kuò)建和土地利用方式轉(zhuǎn)換帶來(lái)的直接和間接的碳排放和碳儲(chǔ)量的變化。具體核算的過(guò)程，首先可以利用遙感技術(shù)（RS）手段并結(jié)合城市的地面調(diào)查，獲得城市各種土地利用、河流及覆蓋植被、生產(chǎn)和社區(qū)的狀態(tài)參數(shù)，隨后可以利用地理信息系統(tǒng)（GIS）結(jié)合生態(tài)模型來(lái)分析和處理城市碳通量的空間分布及動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)，最后以地圖、圖形、數(shù)據(jù)表格等形式展示分析的結(jié)果。

四、低碳城市發(fā)展模式

城市的低碳發(fā)展模式，不僅僅是停留在城市植樹(shù)造林綠化層面，更應(yīng)該是從低碳城市發(fā)展規(guī)劃入手。在城市碳循環(huán)核算的基礎(chǔ)上，降低重點(diǎn)領(lǐng)域碳排放、政府推行低碳管理方式等方面開(kāi)啟碳源控制模式和碳匯降碳模式。

（一）低碳城市發(fā)展規(guī)劃

在城市碳核算的基礎(chǔ)上，科學(xué)地分析城市當(dāng)前和過(guò)去各區(qū)域的碳源/匯數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)城市各區(qū)域碳源/匯未來(lái)發(fā)展情景，以此制訂合理的低碳城市發(fā)展規(guī)劃。

1. 確定城市不同區(qū)域的碳排放強(qiáng)度。在城市碳核算的基礎(chǔ)上，將城市劃分為碳排放重點(diǎn)區(qū)、碳排放平衡區(qū)、碳匯區(qū)。針對(duì)三類(lèi)功能區(qū)來(lái)酌情確定經(jīng)濟(jì)的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和環(huán)境保護(hù)閾限，制定切實(shí)可行的區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，以實(shí)現(xiàn)碳源和碳匯平衡。

2. 確定城市不同區(qū)域、行業(yè)的碳減排數(shù)量。通過(guò)計(jì)算得出城市CO2等溫室氣體等的排放總量后，根據(jù)減排的目標(biāo)和減排的要求，將這些指標(biāo)合理的分解到各個(gè)區(qū)域、部門(mén)和企業(yè)，要求嚴(yán)格按照碳減排的計(jì)劃來(lái)組織生產(chǎn)，通過(guò)控制溫室氣體排放的總量。

（二）低碳城市發(fā)展模式

現(xiàn)有關(guān)于低碳城市發(fā)展模式的研究主要局限于限制高碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展、改變能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展低碳交通和低碳建筑、政府推行低碳管理方式等幾個(gè)方面。而在城市碳循環(huán)分析的基礎(chǔ)上，可以明晰不同模式的基本驅(qū)動(dòng)因子（如地理?xiàng)l件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素等）的作用，根據(jù)城市溫室氣體排放的清單和份額，當(dāng)前和過(guò)去城市各區(qū)域的碳源/匯等碳循環(huán)規(guī)律，有針對(duì)性地在碳排放重點(diǎn)實(shí)行碳源控制模式和碳匯降碳模式。

1. 碳源控制模式。碳排放重點(diǎn)區(qū)一般位于城市中心區(qū)，交通和建筑又是其中的重點(diǎn)領(lǐng)域。因此針對(duì)這類(lèi)區(qū)域可采取如下措施：采用低碳排放強(qiáng)度的交通系統(tǒng)，比如采用固定軌道大容量新能源的公共交通體系，可以在很大程度上減少交通領(lǐng)域的碳排放;同時(shí)，盡量采用清潔能源和新能源;提高能源使用效率和減少碳排放;采用綠色建筑技術(shù)，降低建筑物的能源消耗和碳排放等。

2. 碳匯降碳模式。碳匯降碳模式主要針對(duì)增加城市綠地面積，提高碳匯能力。城市的熱島效應(yīng)可以通過(guò)樹(shù)木和綠地空間的增加來(lái)提高碳吸收。據(jù)測(cè)算，如果一個(gè)城市全部屋頂面積實(shí)行綠化，城市上空的CO2將減少80%左右;改善營(yíng)養(yǎng)搭配和農(nóng)業(yè)規(guī)劃措施來(lái)提供人們所需要的食物，不僅有利于個(gè)人的身體健康還可以增加土壤碳匯和減少碳排放;在工業(yè)生產(chǎn)方面，通過(guò)補(bǔ)貼有利于碳捕捉的技術(shù)開(kāi)發(fā)和利用，將是未來(lái)城市碳匯降碳模式一個(gè)重要領(lǐng)域。

五、低碳城市發(fā)展路徑選擇

基于碳循環(huán)的低碳城市發(fā)展模式旨在進(jìn)行碳循環(huán)管理，充分利用城市資源稟賦或創(chuàng)新城市碳匯功能，控制或減少城市碳的排放，以實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，故我們可以從優(yōu)化城市空間布局、調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局和打造智慧型城市入手。

（一）優(yōu)化城市空間布局

國(guó)內(nèi)外的研究和具體的實(shí)踐表明：如果城市在建設(shè)的過(guò)程中空間布局不合理，將導(dǎo)致碳排放的增加。因此，合理的布局城市的發(fā)展藍(lán)圖、優(yōu)化城市的道路交通和調(diào)整城市的用地建設(shè)。優(yōu)化城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)和合理控制用地規(guī)模，是低碳城市建設(shè)的核心基礎(chǔ)。其中，合理控制用地規(guī)模國(guó)外多采取生態(tài)主導(dǎo)的緊湊型發(fā)展模式;而優(yōu)化城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)是將相似或者相關(guān)的用地進(jìn)行集聚或者合理的處理閑置用地進(jìn)行綠化來(lái)實(shí)現(xiàn)空間的降碳。其中優(yōu)化城市空間布局是從源頭降低能源消耗，減少溫室氣體排放的重要途徑。如增加建設(shè)生態(tài)景觀，建少硬地廣場(chǎng)，進(jìn)行城市屋頂綠化的改造，可以提升城市的綠地單位面積綠化功能和碳匯效率。

（二）調(diào)整城市產(chǎn)業(yè)布局

在城市規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)城市不同區(qū)域和行業(yè)碳通量情況，進(jìn)行與城市功能定位相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，如第一產(chǎn)業(yè)應(yīng)該向距離城市比較近的郊區(qū)地區(qū)遷移，中心城區(qū)發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)，城市郊區(qū)結(jié)合部以輕工業(yè)為主;衛(wèi)星城周?chē)ㄔO(shè)農(nóng)業(yè)區(qū)和高新技術(shù)區(qū)，形成農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化示范基地和產(chǎn)業(yè)模范基地，建設(shè)以種植和養(yǎng)殖為主的產(chǎn)業(yè)空間布局;其次根據(jù)其次應(yīng)根據(jù)減排目標(biāo)要求，提高高碳產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃準(zhǔn)入條件。結(jié)合城市實(shí)際，嚴(yán)格管控企業(yè)的進(jìn)入，鼓勵(lì)發(fā)展能源消耗低，廢棄物排放少的工業(yè)、高新技術(shù)和第三產(chǎn)業(yè)部門(mén)，控制能耗產(chǎn)業(yè)外延擴(kuò)張，禁止發(fā)展高排放的產(chǎn)業(yè)，強(qiáng)制性地退出能源使用率較低、高浪費(fèi)、高排放等對(duì)城市生態(tài)環(huán)境影響嚴(yán)重、預(yù)期收益低的產(chǎn)業(yè)。

（三）打造低碳智慧型城市

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，智慧城市是以大數(shù)據(jù)和云計(jì)算為特征的低碳城市。因此，將互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)作為城市發(fā)展的手段，打造低碳智慧城市的發(fā)展，是降低城市碳排放的一條有效途徑。如通過(guò)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算，為城市提供有效的便民服務(wù)。便民是將城市的人員、資源、交通、電力等生產(chǎn)生活要素合理的分配，最大限度地減少閑置資源的浪費(fèi);最后，打造低碳智慧社區(qū)，積極運(yùn)用現(xiàn)代科技，實(shí)現(xiàn)信息的共享，資源的二次利用，實(shí)現(xiàn)社區(qū)的管理智能化和低碳化。

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（作者單位：南昌航空大學(xué)）