長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字時(shí)空演變及區(qū)際比較
——基于碳足跡理論與方法

肖建武，趙珂藝

（中南林業(yè)科技大學(xué) 商學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

全球氣候變化問題一直廣受關(guān)注，碳排放被認(rèn)為是引起全球變暖的主導(dǎo)因素[1-2]。隨著全球氣候變暖，大氣中CO2的環(huán)境容量資源已日益稀缺，由于能源消耗量不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致碳排放量大幅增加[3]，我國(guó)政府為了達(dá)到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值溫室氣體排放比2005年下降40%～45%的目標(biāo)，采取多項(xiàng)措施控制溫室氣體排放。從而，量化CO2排放量、計(jì)算人類的碳足跡、加快減排行動(dòng)是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)［1］。長(zhǎng)株潭地區(qū)作為湖南的“金三角”及國(guó)家“兩型社會(huì)”建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，是湖南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心增長(zhǎng)極，也是中國(guó)典型的城市群之一，對(duì)湖南省其他城市的建設(shè)和發(fā)展起到引領(lǐng)示范作用。同時(shí)也是全省碳排放“重災(zāi)區(qū)”，依本文計(jì)算所得長(zhǎng)株潭地區(qū)碳排放年平均總量為1 419 萬t 約為湖南省年平均碳排放總量的1/2；同時(shí)長(zhǎng)株潭地區(qū)是中國(guó)碳排放量較大的都市圈之一，區(qū)域內(nèi)各種能源消耗量巨大，碳排放量與能源消費(fèi)量密切相關(guān)，由于長(zhǎng)株潭地區(qū)高耗能產(chǎn)業(yè)由中心向周邊轉(zhuǎn)移，使得湘潭市碳排放量大大高于長(zhǎng)沙、株洲兩市；近幾年霧霾天氣肆虐長(zhǎng)株潭地區(qū)一年約有87 天出現(xiàn)重度霧霾狀況、空氣污染嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境問題日漸成為制約長(zhǎng)株潭地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。研究該地區(qū)碳足跡-碳承載力-碳赤字時(shí)空演變規(guī)律，明晰地區(qū)區(qū)際之間協(xié)調(diào)發(fā)展差異，對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)低碳協(xié)同發(fā)展政策的實(shí)施具有重要意義。

碳足跡的概念源于生態(tài)足跡。目前，國(guó)內(nèi)外碳足跡（碳排放）基本上有兩種涵義,一是指某種活動(dòng)引起的（或某種產(chǎn)品生命周期內(nèi)積累的）直接或間接的CO2排放量或溫室氣體轉(zhuǎn)化的CO2等價(jià)物排放量，其對(duì)應(yīng)的碳承載力（碳吸收）是指植物光合作用吸收CO2的量；二是指吸收化石燃料排放的CO2所需的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，可看作生態(tài)足跡的一部分[4-5]，其對(duì)應(yīng)的碳承載力是指現(xiàn)實(shí)存在的能夠用于吸收化石燃料排放的CO2的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積。而碳赤字定義為某一地區(qū)碳足跡與碳承載力之差額，當(dāng)碳足跡大于碳承載力時(shí)碳赤字為正值，表明該區(qū)域?yàn)樘荚矗龠M(jìn)氣候變暖，處于碳危機(jī)狀態(tài)；反之，碳足跡小于碳承載力時(shí)，則說明該區(qū)域?yàn)樘紖R，有利于遏制氣候變暖，處于碳安全狀態(tài)。研究碳足跡的計(jì)算方法主要包括投入產(chǎn)出法、生命周期評(píng)價(jià)法、IPCC 和碳足跡法等四大類[6]。其中IPCC 法是指聯(lián)合國(guó)氣候變化委員會(huì)編寫的國(guó)家溫室氣體清單指南，其優(yōu)點(diǎn)是詳細(xì)、全面地考慮了幾乎所有的溫室氣體排放源，并提供了具體的排放原理和計(jì)算方法[7]應(yīng)用較多較廣本研究選用IPCC 法來計(jì)量碳足跡。目前，應(yīng)用碳足跡理論與方法計(jì)量碳足跡、碳承載力和碳赤字的研究較多，趙榮欽等[8]基于碳足跡法，核算了河南省碳足跡量和碳吸收量以此為基礎(chǔ)對(duì)碳補(bǔ)償價(jià)值進(jìn)行評(píng)估；閆豐等[9]基于碳足跡法對(duì)京津冀地區(qū)間碳足跡與碳承載力進(jìn)行了量化研究；楊光春[10]利用碳足跡法對(duì)東北三省的碳排放、碳吸收、實(shí)際和理論碳赤字進(jìn)行了核算以此來預(yù)測(cè)至2026年的碳補(bǔ)償費(fèi)用；胡小飛等[11]基于碳足跡法對(duì)江西省及11 個(gè)地市的碳排放、碳承載力和碳盈余/赤字進(jìn)行了核算；肖建武等[12]利用足跡法對(duì)湖南省14 個(gè)地州生態(tài)足跡、生態(tài)承載力與盈余/赤字進(jìn)行了核算。但現(xiàn)有研究多以碳赤字/盈余（碳排放與碳吸收差值）的絕對(duì)量為基礎(chǔ)加以估算，沒有考慮人口和區(qū)域面積因素得出相對(duì)量，從而容易導(dǎo)致計(jì)算的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)與地區(qū)實(shí)際情況偏差較大，如胡小飛 等[11]從碳足跡角度對(duì)江西省域內(nèi)城市間橫向補(bǔ)償做了研究，采用碳排放和碳吸收差值的絕對(duì)量來確定碳補(bǔ)償?shù)纳鷳B(tài)補(bǔ)償費(fèi)用，但沒有考慮人口和區(qū)域面積問題與實(shí)際情況不符。

但現(xiàn)有研究多以研究某個(gè)研究區(qū)域時(shí)空格局演變，區(qū)際之間的對(duì)比研究相對(duì)較少；同時(shí)多以研究碳赤字/盈余（碳排放與碳吸收差值）的絕對(duì)量，沒有考慮人口和區(qū)域面積因素，從而容易導(dǎo)致計(jì)量的碳赤字量與地區(qū)實(shí)際情況偏差較大?；诖耍狙芯恳蚤L(zhǎng)株潭地區(qū)為研究對(duì)象，以研究區(qū)域各種能源消耗量、工業(yè)生產(chǎn)消耗量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)消耗量為基礎(chǔ)，利用IPCC2006 法計(jì)量碳排放量，通過估算研究區(qū)域植被碳吸收量、農(nóng)作物碳吸收量和濕地碳吸收量計(jì)量出研究區(qū)域內(nèi)碳赤字的絕對(duì)量，同時(shí)綜合考量研究區(qū)域內(nèi)人口數(shù)量與區(qū)域面積的影響，引用碳赤字敏感度概念，進(jìn)一步進(jìn)行碳赤字相對(duì)量的核算。以此從時(shí)間演變角度來揭示長(zhǎng)沙市、株洲市、湘潭市和長(zhǎng)株潭地區(qū)2007—2017年間碳排放、碳吸收和碳赤字時(shí)空格局演變；從空間演變角度對(duì)2007—2017年間長(zhǎng)沙市、株洲市和湘潭市的碳排放、碳吸收和碳赤字進(jìn)行區(qū)際之間的對(duì)比分析。

本研究結(jié)果直觀揭示了長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字的時(shí)空演變，明晰了長(zhǎng)株潭地區(qū)區(qū)際之間協(xié)調(diào)發(fā)展差異，對(duì)于國(guó)家“兩型社會(huì)”建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)的長(zhǎng)株潭地區(qū)具有較好的現(xiàn)實(shí)意義，為實(shí)現(xiàn)湖南省可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

一、數(shù)據(jù)來源與研究方法

（一）數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于2007—2017年湖南統(tǒng)計(jì)年鑒中有關(guān)長(zhǎng)株潭地區(qū)的原煤、焦炭和天然氣消耗量，草地、森林、濕地、城市綠地的面積和長(zhǎng)株潭地區(qū)人口數(shù)量、土地面積等數(shù)據(jù)。文中涉及的能源CO2排放系數(shù)、能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)、農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)系數(shù)和濕地碳吸收系數(shù)等來源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》和相關(guān)文獻(xiàn)資料整理及計(jì)算所得。

（二）研究方法

本研究中的碳足跡是一項(xiàng)活動(dòng)、一個(gè)產(chǎn)品/服務(wù)的整個(gè)生命周期、或某一地理范圍內(nèi)直接和間接產(chǎn)生的二氧化碳排放量（或CO2當(dāng)量排放 量）[6,13]。本研究選用IPCC2006 方法計(jì)算碳排放量和碳吸收量得出碳赤字/碳盈余的絕對(duì)量，同時(shí)引用碳赤字敏感度概念，進(jìn)一步進(jìn)行了碳赤字相對(duì)量的核算。碳赤字敏感度是關(guān)于碳赤字、研究區(qū)域人口和面積的函數(shù)，與碳赤字成正比，與人口和面積成反比。碳赤字敏感度越小，表明研究區(qū)域受碳排放影響越小，處于碳安全狀態(tài)；反之則表明研究區(qū)域受碳排放影響越大，處于碳危機(jī)狀態(tài)。

二、碳排放、碳吸收、碳赤字和碳赤字敏感度計(jì)量模型

（一）碳排放計(jì)量模型

IPCC2006[14]方法主要從能源消耗、工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)三個(gè)方面估算總碳排放量，計(jì)量模型表達(dá)為：

式中：CF為總碳排放量(tC·a-1)，CFn為能源消耗碳排放量，CFg為工業(yè)生產(chǎn)碳排放量(tC·a-1)，CFa為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量(tC·a-1)。

其中，能源消耗碳排放計(jì)量模型為：

式中：CFn為能源消耗碳排放量(tC)，Cij為各地區(qū)不同種類能源消耗產(chǎn)生的CO2排放量(t)，Eij為各地區(qū)不同種類的能源消耗量(t)，Kj為不同種類的能源CO2排放系數(shù)(tC·a-1)，該系數(shù)來源于IPCC 碳排放計(jì)算指南缺省值[15]，α為能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)（kg 標(biāo)準(zhǔn)煤·kg-1）。碳排放量計(jì)算主要選取原煤、焦炭、天然氣等3 種燃料進(jìn)行計(jì)算[14]。 各種能源折算標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)來源于《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》。原煤CO2排放系數(shù)為0.755 9，能源煤折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)為0.714 3，焦炭CO2排放系數(shù)為0.855，能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)為0.971 4，氣田天然氣CO2排放系數(shù)為0.448 3，能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)為1.214 3。

工業(yè)生產(chǎn)碳排放計(jì)量模型為：

中國(guó)是水泥生產(chǎn)大國(guó)，年均水泥產(chǎn)量已接近22 億t，占世界水泥總產(chǎn)量61.47%[16-17]。查詢湖南統(tǒng)計(jì)年鑒可知湖南省水泥年均產(chǎn)量約為9 450萬t,占全國(guó)總產(chǎn)量4.3%，湖南省水泥產(chǎn)量高，是水泥生產(chǎn)大省。從我國(guó)水泥生產(chǎn)規(guī)模比較與初步測(cè)算，水泥生產(chǎn)已成為我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)部門中僅次于燃煤發(fā)電外的第二大碳排放源。水泥產(chǎn)業(yè)多年來一直高居中國(guó)工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量榜首，且由于其生產(chǎn)過程的特殊性，在原料分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，是中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的碳排放大戶。因此工業(yè)生產(chǎn)碳排放選取特殊工業(yè)水泥產(chǎn)業(yè)進(jìn)行核算。由于工業(yè)生產(chǎn)過程中能源消耗所產(chǎn)生的碳排放已經(jīng)計(jì)算過。因而工業(yè)生產(chǎn)碳排放僅計(jì)算水泥生產(chǎn)過程中原料分解轉(zhuǎn)化而釋放的二氧化碳[18]。式中：CFg為工業(yè)生產(chǎn)碳排放量（tC），Gi為第i地區(qū)水泥產(chǎn)品的生產(chǎn)量(t)，Di為第i地區(qū)水泥的CO2排放系數(shù)(tC·a-1)，水泥的排放系數(shù)來源于文獻(xiàn)[19]的平均值，即0.081 8。

農(nóng)業(yè)碳排放計(jì)量模型為：

農(nóng)業(yè)種植（如水稻、小麥、玉米等）與養(yǎng)殖活動(dòng)排放的碳所占比重較小，而化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等在生產(chǎn)、運(yùn)輸、施用過程中產(chǎn)生的碳排放量所占比重較大[20-21]，因此，本研究主要計(jì)算化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜及農(nóng)田灌溉過程中所形成的碳排放量，農(nóng)業(yè)機(jī)械使用過程中消耗的能源已在能源消費(fèi)部分計(jì)算，不再重復(fù)計(jì)算。式中：Mf為化肥使用量(t)，My為農(nóng)藥使用量(t)，Mm為農(nóng)膜使用量(t)，Mg為灌溉面積(hm2)，A=0.895 6tC·t-1，B=4.934 1tC·t-1，C=5.18tC·t-1，J=0.266 5tC·hm-2， 系數(shù)來源于文獻(xiàn)[22]。

（二）碳吸收計(jì)量模型

碳吸收主要依賴植被的光合作用、農(nóng)作物生育期對(duì)碳的吸收量、濕地對(duì)碳的吸收量，本研究將對(duì)這三個(gè)因素來分析計(jì)量碳吸收的情況。碳吸收計(jì)量模型可表達(dá)為：

式中：CC為總碳吸收量(tC·a-1)，Cf為植被碳吸收量(tC·a-1)，Ca為農(nóng)作物碳吸收量(tC·a-1)，Cw為濕地碳吸收量(tC·a-1)。

植被碳吸收計(jì)量模型為：

式中：Cf為不同類型植被年碳吸收量(tC·a-1)，Ci為不同類型植被面積(hm2),分為森林、草地、城市綠地，R為CO2中碳的含量，Bi為不同植被類型單位面積凈初級(jí)生產(chǎn)力(t·hm-2·a-1)(NPP)長(zhǎng)株潭地區(qū)草地、城市綠地NPP取自丁慶福[23]等的估計(jì)值(3.26t·hm-2·a-1)，因長(zhǎng)株潭地區(qū)的植被類型以森林為主，該取值對(duì)總體結(jié)果影響較小，森林凈初級(jí)生產(chǎn)力采用周廣勝[24]等建立的模型來進(jìn)行計(jì)算，該模型通過年均溫和年降水量計(jì)算出可能蒸散量，通過可能蒸散量計(jì)算出輻射干燥度，最終估算NPP，計(jì)算公式如下：

式中：RDi為i區(qū)域輻射干燥度，PERi為i區(qū)域可能蒸散量，ri為i區(qū)域年降水量，BTi為i區(qū)域年均溫。

農(nóng)作物碳吸收計(jì)量模型為：

式中：Cai為第i類農(nóng)作物生育期對(duì)碳的吸收量(tC·a-1)，Cei為第i類農(nóng)作物通過光合作用合成的單位質(zhì)量干物質(zhì)需要吸收的碳(tC)，Ywi為第i類作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(t)，Hi為第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)[22]。本研究?jī)H對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)產(chǎn)量較多的水稻、玉米、油菜籽、柑橘、薯類等部分農(nóng)作物的碳吸收進(jìn)行估算。

濕地碳吸收計(jì)量模型為：

式中：Cw 為濕地碳吸收量(tC)，Qi 為 第i種濕地類型面積(hm2)，Si為第i種類型濕地碳吸收系數(shù)(t·hm-2·a-1)，濕地碳吸收系數(shù)約為0.57（t·hm-2·a-1）來源于文獻(xiàn)[25]。

（三）碳赤字計(jì)量模型

式中：C表示碳赤字或盈余，CF為總碳排放量，CC為總碳吸收量，當(dāng)CF-CC＞0 時(shí)，碳排放量大于碳吸收量，表明該區(qū)域?yàn)樘荚?，促進(jìn)氣候變暖，處于碳危機(jī)狀態(tài)；當(dāng)CF-CC=0 時(shí)，表明該地區(qū)為碳均衡狀態(tài)；當(dāng)CF-CC＜0 時(shí)，碳排放量小于碳吸收量，則說明該區(qū)域?yàn)樘紖R，有利于遏制氣候變暖，處于碳安全狀態(tài)。

（四）碳赤字敏感度計(jì)量模型

敏感度分析是指從定量分析的角度研究有關(guān)因素發(fā)生某種變化對(duì)某一個(gè)或一組關(guān)鍵指標(biāo)影響程度的一種不確定分析技術(shù)。碳赤字敏感度是綜合人口數(shù)量的變動(dòng)和區(qū)域面積的變化對(duì)碳赤字的影響程度，與碳赤字成正比，與人口和面積成反比。式中M為某區(qū)域的碳赤字敏感度， t/(萬人·km2·a)；R為區(qū)域內(nèi)人口數(shù)量（萬人）；D為區(qū)域內(nèi)土地面積（km2）。

三、長(zhǎng)株潭地區(qū)碳排放量、碳吸收量、碳赤字量和碳赤字敏感度時(shí)空格局演變與區(qū)際比較

（一）碳排放量時(shí)空演變與區(qū)際比較

基于IPCC2006 法對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)2007—2017年碳排放情況進(jìn)行了核算，如圖1所示。長(zhǎng)沙市2007—2017年間碳排放整體呈先上升后下降趨勢(shì)，且前7年碳排放量有顯著提升，年平均增長(zhǎng)率達(dá)6.36%，后3年有大幅度降低趨勢(shì)。這與近些年國(guó)家逐漸重視能源結(jié)構(gòu)調(diào)整有一定關(guān)系，如《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要求大幅提升新能源汽車的應(yīng)用比例，大力推廣使用清潔能源；株洲市碳排放趨勢(shì)圖顯示2007—2013年碳排放量有小幅度的增長(zhǎng)，2013年以后呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。可以看出株洲市政府正在努力改善由于化石能源消耗造成的碳排放超標(biāo)問題，努力發(fā)展新能源，為株洲市創(chuàng)建“國(guó)家新能源示范城市”助力，同時(shí)數(shù)據(jù)波動(dòng)也從側(cè)面體現(xiàn)了在摸索中前進(jìn)；湘潭市在11年間碳排放量變化幅度較大，2007—2011年碳排放量逐年增加較大幅度，僅2010—2011年的一年間增長(zhǎng)了118 萬t，2011年后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)但到2013年達(dá)到小高點(diǎn)，自2013年后碳排放量逐年降低，2017年較2013年碳排放量降低了160 多萬t，但整體碳排放還是較長(zhǎng)沙市、株洲市多。總體上長(zhǎng)株潭地區(qū)呈現(xiàn)“M”型變化，2007—2011年呈持續(xù)上升趨勢(shì)，2012年下降趨勢(shì)明顯，但在2013年上升到最高值點(diǎn)1 813.17 萬t，2013—2015年呈大幅度下降趨勢(shì)，2015年后又出現(xiàn)略微上升變動(dòng)。綜上可知，2013年左右是個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，自2013年之后，長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市均有大幅度的下降趨勢(shì)，其中湘潭市表現(xiàn)尤為突出。縱觀長(zhǎng)株潭地區(qū)碳排放量時(shí)空演變趨勢(shì)圖可知，湘潭市碳排放量最多，每年均高于長(zhǎng)沙市和株洲市，長(zhǎng)沙市居于第二位，株洲市碳排放量最少。湘潭市碳排放量遠(yuǎn)大于長(zhǎng)沙和株洲兩市，甚至出現(xiàn)數(shù)量級(jí)的差別，這主要是由于湘潭市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)較長(zhǎng)沙、株洲兩市多，對(duì)化石能源的需求量大，表明湘潭市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)降低碳排放強(qiáng)度還有很大空間，還需要進(jìn)一步淘汰高能耗的設(shè)備和改進(jìn)生產(chǎn)工藝。

圖1 2007—2017年間長(zhǎng)株潭地區(qū)碳排放量時(shí)空演變趨勢(shì)

（二）碳吸收量時(shí)空演變與區(qū)際比較

基于碳吸收計(jì)量模型對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)2007—2017年碳吸收情況進(jìn)行核算，圖2結(jié)果顯示長(zhǎng)沙市11年間碳吸收量基本保持在250 萬t 左右，2013年后呈現(xiàn)平緩上升趨勢(shì)；株洲市11年間的碳吸收力保持在183 萬t 左右，變化甚微；湘潭市基本在143 萬t 左右浮動(dòng)?？傮w上長(zhǎng)株潭地區(qū)碳吸收量每年變化不大，略有增加?？v觀長(zhǎng)株潭地區(qū)碳吸收量時(shí)空演變趨勢(shì)圖，對(duì)比長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市的碳吸收量可知，長(zhǎng)沙市的碳吸收力要明顯強(qiáng)于株洲市，且株洲市強(qiáng)于湘潭市，這與碳排放時(shí)空演變趨勢(shì)圖有所不同，長(zhǎng)沙市是碳吸收最多的地區(qū)這與2013年長(zhǎng)沙市落實(shí)《綠色湖南建設(shè)綱要》為主線以建設(shè)“品質(zhì)長(zhǎng)沙”為總攬，開展“三年造綠大行動(dòng)”有著不可分割的關(guān)系，而湘潭市是碳排放最多地區(qū)卻是碳吸收最弱地區(qū)。

圖2 2007—2017年間長(zhǎng)株潭地區(qū)碳吸收量時(shí)空演變趨勢(shì)

（三）碳赤字量時(shí)空演變與區(qū)際比較

碳排放量與碳吸收量相減得碳盈余/碳赤字值，當(dāng)碳排放量小于碳吸收量時(shí)為碳盈余表示為負(fù)值，碳排放量大于碳吸收量時(shí)為碳赤字表示為正值，基于碳赤字計(jì)量模型對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)2007—2017年碳赤字絕對(duì)量情況進(jìn)行了核算如圖3所示，長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市在2007—2017年各年份均呈現(xiàn)碳赤字狀態(tài)且均大致呈現(xiàn)出先迅速增加后急速減少再緩慢上升的過程，長(zhǎng)沙市和株洲市碳赤字在2013年達(dá)到最高值，分別為396.85 萬t和242.98 萬t 而湘潭市的極高值點(diǎn)出現(xiàn)在2011年，達(dá)653.16 萬t。由于湘潭市碳排放量最多，碳吸收量最小，湘潭市碳赤字量大大高于長(zhǎng)沙、株洲兩市。總體來說長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字在2007—2017年間基本呈現(xiàn)“M”型增長(zhǎng)趨勢(shì)。2007—2011年持續(xù)增加，2012年出現(xiàn)回落趨勢(shì)但卻在2013年上升到最高值點(diǎn)達(dá)1 237.01 萬t；自2013年后逐年遞減，在2015年出現(xiàn)最小值為512.31 萬t，在2015年后略有上升。這一變化與長(zhǎng)株潭地區(qū)近些年優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)整能源布局有密不可分的關(guān)系?？v觀長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字量時(shí)空演變趨勢(shì)圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)湘潭市的碳赤字量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩市，11年間湘潭市的平均碳赤字量約是長(zhǎng)沙市的2.6倍，株洲市的3 倍。

圖3 2007—2017年間長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字量時(shí)空演變趨勢(shì)

（四）碳赤字敏感度時(shí)空格局演變與區(qū)際比較

碳排放和碳吸收值相減可以得碳赤字絕對(duì)量值，進(jìn)而除以人口和面積得到長(zhǎng)株潭地區(qū)2007―2017年碳赤字敏感度即碳赤字的相對(duì)量?；谔汲嘧置舾卸扔?jì)量模型對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)2007—2017年碳赤字相對(duì)量情況進(jìn)行了核算，由圖4可知，2007—2017年長(zhǎng)沙市和株洲市碳赤字敏感度變化甚微，在平均值23 萬t/(萬人·km2·a)和 37 萬t/(萬人·km2·a)左右浮動(dòng)，兩市碳赤字敏感度最大值均在2013年，長(zhǎng)沙市為46.49 萬t/(萬人·km2·a)，株洲市為54.84 萬t/(萬人·km2·a)；長(zhǎng)沙市最小值在2017年為7.79 萬t/(萬人·km2·a)，株洲市在2015年達(dá)到最小值8.68 萬t/(萬人·km2·a)。2007—2017年湘潭市碳赤字敏感度先呈上升趨勢(shì)后呈“階梯式”下降趨勢(shì)在2011年達(dá)最高值471.98 萬t/(萬人·km2·a)，2016年達(dá)最小值274.06 萬t/(萬人·km2·a)。總體長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字敏感度變化趨勢(shì)與湘潭市一致，受湘潭市影響較大，呈現(xiàn)“M”型變動(dòng)。2007—2011年持續(xù)上升且在2011年達(dá)極高值點(diǎn)，2012年呈下降趨勢(shì)隨之2013年上升到高點(diǎn)，2013年后便逐年下降?？v觀長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字敏感度時(shí)空演變趨勢(shì)圖對(duì)比可知，湘潭市的碳赤字敏感度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于株洲和長(zhǎng)沙兩市，表明在三市中湘潭市受碳排放的影響最大；株洲市碳赤字敏感度略大于長(zhǎng)沙市，表明株洲市受碳排放影響大于長(zhǎng)沙市，長(zhǎng)沙市在這三市內(nèi)受碳排放的影響最小。

圖4 2007—2017年間長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字敏感度時(shí)空演變趨勢(shì)

四、結(jié)論及政策啟示

運(yùn)用碳足跡理論與方法，計(jì)量了長(zhǎng)株潭地區(qū)及長(zhǎng)沙市、株洲市和湘潭市的碳排放量、碳吸收量、碳赤字量和碳赤字敏感度并加以進(jìn)行地區(qū)的時(shí)空格局演變與地區(qū)之間的橫向區(qū)際對(duì)比分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1）長(zhǎng)株潭地區(qū)能源消耗是主要的碳源，農(nóng)作物碳吸收是最主要的碳匯。2007—2017年間，長(zhǎng)株潭地區(qū)碳排放量大致呈先增加后減少趨勢(shì)，能源消耗占碳排放量比重高達(dá)80%為主要的碳源；碳吸收量11年間基本保持平穩(wěn)狀態(tài)，變化幅度不大，農(nóng)作物是最主要的碳匯，占總碳吸收比重的75%。2）長(zhǎng)株潭地區(qū)11年間碳排放量始終高于碳吸收量，每年均表現(xiàn)為碳赤字。長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市碳排放與碳吸收能力差異明顯，湘潭市對(duì)長(zhǎng)株潭地區(qū)總碳排放量貢獻(xiàn)率最大對(duì)總碳吸收量貢獻(xiàn)較小，長(zhǎng)沙市對(duì)總碳吸收量貢獻(xiàn)較大。3）長(zhǎng)株潭地區(qū)11年間碳赤字量大致呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(shì)。2007—2017年期間，長(zhǎng)株潭地區(qū)由于碳排放量與碳吸收量不同，表現(xiàn)出不同的碳赤字格局。2007—2017年期間長(zhǎng)株潭地區(qū)碳排放量均大于碳吸收量，每年均呈現(xiàn)碳赤字狀態(tài)，由圖3可知碳赤字量呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(shì)；其中長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市的轉(zhuǎn)折點(diǎn)均在2013年，2013年后三市的碳赤字量大幅度減少，表明2013年后長(zhǎng)株潭地區(qū)的低碳節(jié)能減排行動(dòng)進(jìn)展成效顯著。但湘潭市的碳赤字量每年均高于其他兩市，11年間湘潭市的平均碳赤字量約是長(zhǎng)沙市的3 倍，株洲市的2.6 倍。4）長(zhǎng)株潭地區(qū)與湘潭市碳赤字敏感度變化趨勢(shì)一致，受湘潭市影響較大。2007—2017年期間，長(zhǎng)株潭地區(qū)碳赤字敏感度變化趨勢(shì)與湘潭市一致，受湘潭市影響較大，呈現(xiàn)“M”型變動(dòng)。11年間湘潭市碳赤字敏感度普遍高于株洲和長(zhǎng)沙兩市，其中湘潭市的平均碳赤字敏感度約是長(zhǎng)沙市的15 倍，株洲市的9 倍，由此可知湘潭市是碳排放的大市處于碳危機(jī)狀態(tài)。

上述結(jié)論具有較強(qiáng)的政策啟示：

第一，目前長(zhǎng)株潭地區(qū)碳排放量始終高于碳吸收量且能源消耗是導(dǎo)致碳排放量大的主要因素。減少碳排放的主要著力點(diǎn)在于提高能源技術(shù)效率和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以此減少能源消耗。一要進(jìn)行長(zhǎng)株潭地區(qū)能源市場(chǎng)化改革，能源市場(chǎng)是提高效率的重要機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)。二要推進(jìn)創(chuàng)新，創(chuàng)新需涉及到技術(shù)、人才、信息、知識(shí)等各個(gè)方面以此全面提高能源技術(shù)效率和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。三要深化能源領(lǐng)域的分工協(xié)作，推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式變革，研究建立碳排放總量和能源消費(fèi)總量，實(shí)行總量和強(qiáng)度雙控同時(shí)加快發(fā)展清潔能源和可再生能源如提高天然氣、風(fēng)能等清潔能源的使用比例或推進(jìn)煤炭清潔高效利用。

第二，長(zhǎng)株潭地區(qū)應(yīng)全面實(shí)行低碳節(jié)能減排行動(dòng)。一要抓住重點(diǎn)企業(yè)、重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)地區(qū)，開展“萬家企業(yè)節(jié)能減排行動(dòng)”；同時(shí)加強(qiáng)工業(yè)建筑、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的節(jié)能減排；開展全民行動(dòng)，倡導(dǎo)集約適度、綠色低碳、文明健康的生活方式和消費(fèi)模式，實(shí)行全領(lǐng)域全方位的節(jié)能減排運(yùn)動(dòng)。二要抓好節(jié)能評(píng)估審查等制度落實(shí)；加快推進(jìn)碳排放權(quán)、節(jié)能量和排污權(quán)等市場(chǎng)化機(jī)制建設(shè)。三要發(fā)揮好價(jià)格、財(cái)稅、金融等政策的激勵(lì)作用，引導(dǎo)各類資金促進(jìn)節(jié)能減排、低碳發(fā)展；四要實(shí)行最嚴(yán)格保護(hù)資源環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督制度，對(duì)違法行為零容忍。

第三，湘潭市是碳排放大市，需通過實(shí)際行動(dòng)促進(jìn)該區(qū)域高效可持續(xù)發(fā)展。繼續(xù)推進(jìn)“以政府為主導(dǎo)、以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”的節(jié)能減排模式來降低規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)碳排放強(qiáng)度，調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加快節(jié)能工程建設(shè)、大力推進(jìn)科技創(chuàng)新、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和企業(yè)重組。