長(zhǎng)三角地區(qū)建筑業(yè)碳排放變化的時(shí)空特征及影響因素分析

劉 穎,王 遠(yuǎn),4*,朱 琳

長(zhǎng)三角地區(qū)建筑業(yè)碳排放變化的時(shí)空特征及影響因素分析

劉 穎1,2,3,王 遠(yuǎn)1,2,3,4*,朱 琳5

(1.福建師范大學(xué)濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 福州 350108；2.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,碳中和未來技術(shù)學(xué)院,福建 福州 350108；3.福建師范大學(xué)地理研究所,福建 福州 350108；4.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院,污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210023；5.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042)

采用碳排放系數(shù)法計(jì)算長(zhǎng)三角地區(qū)建筑業(yè)碳排放量,運(yùn)用slope指數(shù)、泰爾指數(shù)和對(duì)數(shù)平均迪氏指數(shù)法(LMDI)等方法分析長(zhǎng)三角地區(qū)26市建筑業(yè)碳排放的空間差異、演變特征及驅(qū)動(dòng)因素.結(jié)果表明: (1)2004～2020年間,長(zhǎng)三角地區(qū)建筑業(yè)碳排放先增長(zhǎng)后波浪式變化,整體呈東高西低的空間格局;(2)長(zhǎng)三角建筑業(yè)碳排放總體差異有所減小,呈現(xiàn)出先波浪式上升后逐漸減小的趨勢(shì),且長(zhǎng)三角省域內(nèi)差異大于省際間差異對(duì)總體的貢獻(xiàn);(3)驅(qū)動(dòng)因素中,經(jīng)濟(jì)發(fā)展效應(yīng)、房屋施工面積效應(yīng)促進(jìn)碳排放增加,人口密度效應(yīng)、能源消費(fèi)強(qiáng)度效應(yīng)、能源結(jié)構(gòu)強(qiáng)度效應(yīng)則呈抑制作用.

建筑業(yè)碳排放；長(zhǎng)三角；slope值；泰爾指數(shù)；影響因素

人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí),化石能源的消耗產(chǎn)生了大量溫室氣體,世界各地極端天氣和氣候事件頻發(fā).根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)發(fā)布的第六次評(píng)估報(bào)告(AR6)[1],2011～2020年間全球溫度比1850～1900年升高了1.1℃.建筑業(yè)作為三大能耗部門之一[2],在中國(guó)快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的碳排放不容忽視[3-4].《2022建筑能耗與碳排放研究報(bào)告》[5]顯示,2020年全國(guó)建筑業(yè)能源消費(fèi)占全社會(huì)的45.5%.因此,建筑業(yè)作為高碳排放的代表,也是關(guān)系到我國(guó)“雙碳”目標(biāo)能否達(dá)成的重要領(lǐng)域.

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于建筑業(yè)碳排放的研究成果頗豐,主要包括建筑業(yè)碳排放測(cè)算[6-7]、碳排放變化特征分析[8-9]、影響因素分析[10-11]、碳排放預(yù)測(cè)[12-13]等.如Huo等[14]提出了一套中國(guó)建筑能耗計(jì)算方法,將《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒能源資產(chǎn)負(fù)債表》中混雜在其他部門內(nèi)的建筑相關(guān)能耗拆分出來.該方法數(shù)據(jù)來源權(quán)威,計(jì)算過程簡(jiǎn)潔,且易于獲取建筑業(yè)能源消耗的時(shí)間序列數(shù)據(jù).Zhu等[15]采用投入產(chǎn)出模型估算中國(guó)建筑行業(yè)隱含CO2排放量,研究表明每年建筑行業(yè)隱含CO2占建筑部門CO2排放總量的一半.Wang等[16]指出降低碳排放系數(shù)和降低能源強(qiáng)度是抑制公共建筑碳排放增長(zhǎng)的主要因素,且公共建筑的碳排放量將在2041年達(dá)到12.42億t的峰值.相較于國(guó)外地區(qū),中國(guó)地區(qū)幅員遼闊,擁有34個(gè)下轄省級(jí)行政區(qū),且由于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策、人口、能源等方面的差異,不同區(qū)域碳排放差異顯著.項(xiàng)英輝等[17-18]采用超效率SBM模型對(duì)我國(guó)省域建筑業(yè)碳排放效率進(jìn)行測(cè)算,并分析建筑業(yè)碳排放效率的影響因素,提出能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、建筑業(yè)發(fā)展水平以及技術(shù)水平的提高有助于提升我國(guó)建筑業(yè)碳排放效率;曹君麗等[9]對(duì)我國(guó)東、中、西地區(qū)建筑業(yè)邊際減排成本的時(shí)空特征進(jìn)行分析,認(rèn)為我國(guó)東部建筑業(yè)邊際減排成本高于全國(guó)平均水平且呈下降趨勢(shì),中、西部地區(qū)則呈上升趨勢(shì).同樣在對(duì)我國(guó)中、東、西部地區(qū)建筑業(yè)碳排放的研究中,王幼松等[19]認(rèn)為不同環(huán)境規(guī)制工具對(duì)建筑業(yè)碳排放的影響具有差異,且東部地區(qū)更容易發(fā)揮“創(chuàng)新補(bǔ)償”效應(yīng).無獨(dú)有偶,孔凡文等[20]也表示東部地區(qū)建筑業(yè)總體碳排放較高,且東西方向的空間分異程度大于南北方向.

建筑業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),它與建材化工、電子冶金等上游行業(yè)及交通運(yùn)輸、房地產(chǎn)和相關(guān)服務(wù)的下游行業(yè)緊密相連.在全球化不斷加深的背景下,各城市的建筑業(yè)之間的關(guān)系也日趨緊密.然而,現(xiàn)有研究主要聚焦于國(guó)家或省級(jí)的整體研究,未能深入探討城市間建筑業(yè)碳排放差異[21].因此,從地理學(xué)的視角,基于國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略,選擇城市群作為研究對(duì)象顯得尤為重要.通過采用slope值、泰爾指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差橢圓等方法,可以分析城市群建筑業(yè)碳排放的時(shí)空格局發(fā)展特點(diǎn)及其對(duì)整體區(qū)域的影響.這樣的研究有助于優(yōu)化區(qū)域的協(xié)同機(jī)制,提高碳減排效果.同時(shí),為了更全面理解建筑業(yè)碳排放的驅(qū)動(dòng)因素,除了考慮傳統(tǒng)的人口、經(jīng)濟(jì)和能源因子,研究還將能源細(xì)分為能源結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和能源消耗強(qiáng)度,并加入房屋施工面積作為考量,以為長(zhǎng)三角地區(qū)制定有效的減排策略提供參考.

1 研究方法和數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 建筑業(yè)碳排放估算方法 建筑業(yè)碳排放包含兩方面,即直接碳排放與間接碳排放[22].直接碳排放指的是建筑業(yè)全生命周期消耗的各類能源所產(chǎn)生的碳排放;間接碳排放指的是建筑工程中所使用的建筑材料在生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中所產(chǎn)生的碳排放.參照前人研究[23–27],本文根據(jù)物料守恒原理,選取發(fā)展成熟的碳排放系數(shù)法[28]進(jìn)行計(jì)算,將各類能源、材料使用所產(chǎn)生的碳排放加總得到該研究區(qū)域的建筑業(yè)碳排放量,具體公式如下:

式中:E,y表示地區(qū)第年的建筑業(yè)總碳排放, 萬(wàn)t; DE,y、IE,y分別表示地區(qū)第年的建筑業(yè)直接碳排放(萬(wàn)t)和間接碳排放(萬(wàn)t);FU,y,k、BM,y,h分別表示地區(qū)第年能源和建筑材料的使用量;f、m、r分別表示能源和建筑材料的碳排放系數(shù)、回收系數(shù).能源使用包括原煤、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、天然氣、液化天然氣、熱力、電力等;建筑材料包括鋼材、木材、水泥、玻璃、鋁材等.

1.1.2 slope值 為進(jìn)一步刻畫長(zhǎng)三角地區(qū)各市建筑業(yè)碳排放的發(fā)展趨勢(shì),本文在對(duì)其碳排放量進(jìn)行核算的基礎(chǔ)上,計(jì)算長(zhǎng)三角各地區(qū)建筑業(yè)碳排放的slope值[29],計(jì)算公式如下:

式中:17表示本文計(jì)算碳排放量的年數(shù)(即2004～ 2020年);x表示第幾年(2004年為第1年);E,i表示年地區(qū)的建筑業(yè)碳排放量(萬(wàn)t).計(jì)算結(jié)果中,若slope>0,表明該地區(qū)建筑業(yè)碳排放隨時(shí)間推移而增加;若slope<0,則表示碳排放量隨時(shí)間表現(xiàn)出下降的趨勢(shì),且slope值反映出該地區(qū)建筑業(yè)碳排放增加/減少的速率或傾向程度.為便于劃分各地區(qū)的排放程度類型,本文采用標(biāo)準(zhǔn)差劃分法將各地區(qū)碳排放量的變化趨勢(shì)分為4種類型,劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示.

表1 變化趨勢(shì)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.1.3 泰爾指數(shù) 泰爾指數(shù)(Theil index)被用來衡量個(gè)人之間或者地區(qū)間收入差距(或者稱不平等度),能將總體差異性分為各部分之間與各部分內(nèi)的差異性,后來被應(yīng)用于分析區(qū)域間或區(qū)域內(nèi)能源消耗的差異性[30].泰爾指數(shù)越小,各區(qū)域內(nèi)或區(qū)域間差異程度越小,其取值范圍為[0,1].計(jì)算公式如下:

式中:N為26(即長(zhǎng)三角地區(qū)包含的26個(gè)地級(jí)市行政單位);M為劃分的區(qū)域數(shù)量,本文綜合考慮地理因素與碳排放量級(jí)因素,將上海市與江蘇省地區(qū)劃分為同一區(qū)域,因此M取3,分別指江蘇區(qū)域(含上海)、浙江區(qū)域、安徽區(qū)域;i、j、t分別表示i市、j區(qū)域、年份;Pi、Pj、Pji、P分別表示i市、j區(qū)域、j區(qū)域i市、長(zhǎng)三角區(qū)域的人口數(shù)量;Ci、Cj、Cji、C分別表示i市、j區(qū)域、j區(qū)域i市長(zhǎng)三角區(qū)域的建筑業(yè)碳排放量;Tt、TW,j,t、TW,t、Tb,t分別表某年的整體、j區(qū)域、區(qū)域內(nèi)、區(qū)域間泰爾指數(shù);WW,t表示建筑業(yè)碳排放區(qū)域內(nèi)差異對(duì)總體泰爾指數(shù)的貢獻(xiàn)率;Wb,t表示建筑業(yè)碳排放區(qū)域間差異對(duì)總體泰爾指數(shù)的貢獻(xiàn)率;Wj,t表示區(qū)域j的建筑業(yè)碳排放對(duì)整體泰爾指數(shù)的貢獻(xiàn)率水平.