城市扩张所导致的绿地减少、生态环境退化等问题,影响碳达峰、碳中和(简称"双碳")目标的实现."城市双修"通过对被破坏的城市自然生态系统的恢复与重建,有效发挥森林、草原、湿地和土壤的固碳作用,以及优化城市及社区更新方式,改变居民出行和生活方式,有助于城市碳汇能力提升和碳排放的降低.基于2005-2021年我国287个地级市的非平衡面板数据,运用交错双重差分模型评估"生态修复、城市修补"(简称"城市双修")政策的碳减排效应.研究发现:(1)"城市双修"政策使城市碳排放显著降低了 5.6％,但该效应有3年的滞后期;(2)机制分析揭示了城市绿地的增加是"城市双修"政策实现"双碳"目标的重要途径,绿地面积每增加1000hm2,城市碳排放降低1.5％;(3)异质性分析表明"城市双修"政策会扩大碳排放最高和最低城市之间的碳排放差距,城市的生态基础、财政基础以及政策执行力度会影响"城市双修"政策的碳减排效力,并对位于经济发达的东部地区的城市的碳减排助推作用更强.研究据此提出了充分总结推广试点经验、系统推进城市低碳转型、因地制宜开展"城市双修"工作等对策建议.

中国碳排放的时空格局对全球气候治理极为重要,其驱动机制是"减排"的关键所在.对中国省域碳排放时空特征和驱动模式进行聚类研究,揭示不同省域的模式相似性与差异性,对于各省域的"双碳"目标达成和路径安排具有重要影响和现实支撑.研究采用 1997-2019 年碳排放量及社会经济数据,从聚类分析角度探讨了中国省域碳排放的趋势及驱动模式,基于偏最小二乘法(PLS)模型的归因结果,识别不同省域碳排放的驱动因素的贡献度和敏感性,进一步探寻省域减排方案.研究表明:①研究期内中国碳排放以 499.25mt/a的速率上升,呈低位平缓波动-大幅上升-高位缓慢波动的趋势变化,省域碳排放呈北高南低、东高西低格局.②省域碳排放模式具有差异性,北京、天津等为低起点低速发展类,趋势呈扁平"S"型;吉林、新疆等为低起点高速发展类,呈上升"S"型;河南、广东等为中起点高速发展类,呈扩张"S"型.山东、山西为高起点超高速发展类,呈指数"S"型.③中国省域碳排放驱动因子的贡献度和敏感性存在空间差异.经济发展、产业结构、城市化水平与能源消耗等对碳排放的贡献度较高,其中地区GDP、人均GDP、第二产业占比GDP、年底非农人口比例、地区能源消耗总量等是碳排放的主要贡献因子.碳排放对产业结构、科技发展、环境规制的敏感性较强.④中国省域碳排放驱动模式的分异性较为明显,同类驱动模式省域多在地理空间范围内形成"集聚"现象.因此,不同省域政府减排策略的落实应考虑其碳排放的发展规模及驱动机制的差异,实现地区发展和减排"两手抓"的同时利用地区优势,资源互通、交流合作,加强省域间碳排放的"共治",进一步促进高质量发展.

中国致力于在2060年前实现碳中和,为缓解气候变化的全球性目标贡献力量.人类活动引起的土地变化是造成碳排放的主要原因之一.四川省森林资源丰富,具有较高的经济增长潜力和重要的生态地位,是中国实现碳中和的关键区域之一.为从土地管理的角度为中国的碳中和提供政策支持,本文在顾及土地利用强度和生态-经济权衡的情景下预测了四川省2030年的土地变化,提出了顾及土地利用强度的陆地生态系统未来碳储量估算方法,并估算了四川省2030年的碳储量.结果表明,四川省若能在未来平衡经济效益和生态效益,可在2030年同时实现经济生产总值(相对于2020)增加约34％和碳储量增加约3％.为实现上述目标,四川省未来具体需加强西北部高原温带湿润/半湿润地区和高原亚寒带半湿润地区的林地和湿地的保护与扩张,并促进以成都为核心的四川省东南部中亚热带湿润地区城市的均衡发展.

城市密度是衡量城市各要素空间集聚程度的表征也是调控城市各要素资源分配效率的重要手段.过往主要围绕城市密度的物质形态测度来研究城市空间资源利用与环境问题,少有立足碳排放绩效的视角来研究城市密度的演变逻辑.立足生态效益中自然资源投入最小化与获得价值最大化的观点,从经济、社会、环境三个维度构建碳排放绩效综合评价指标,以长三角41个城市为例,基于标准差椭圆分析城市密度与碳排放绩效的时空演变及关联特征,采用地理加权回归模型与地理探测器相结合的方法,确定城市密度对碳排放绩效的影响效应及机制.结果表明:(1)城市密度与碳排放绩效均升高,城市密度增速减慢,而碳排放绩效增速加快;二者均呈东南—西北向发展且关联性不断增强.(2)城市密度分指标对碳排放绩效的影响效应存在时空差异,东南部多数城市各分指标影响系数增大且作用方向不变;西北部人口密度负向影响显著增强,经济密度的影响由负转正,而空间密度的影响由正转负.(3)城市密度与其他经济社会因素交互后对碳排放绩效产生影响,其中经济密度与产业结构协同作用对碳排放绩效的影响最大,且与因子独立作用相比,人口密度与其他影响因素的交互效应增幅最大.理清城市密度对碳排放绩效的影响效应及机制,可以为城市空间结构的合理优化提供依据.

土地利用变化引起的碳排放增加,是全球碳排放量增加的重要原因,土地利用不合理会影响区域碳平衡.利用 1990-2015 年遥感影像数据和能耗数据,通过碳排放模型构建、碳排放效应测算、土地利用碳排放动态度和碳排放贡献率等方法,剖析了武汉市土地利用碳排放时空变化.结果表明:(1)武汉市碳排放量逐年增加,研究期内增加了91.02%,年均增长率为 3.64%.建设用地是最大碳源,水域和林地是主要碳汇,建设用地的碳排放量是决定土地利用净碳排放量的主导因素.(2)单位国内生产总值的碳排放强度波动下降,人均碳排放强度稳定上升.(3)碳排放强度较大的地区主要集中在城市中心的建城区,远郊区林地集中的地区碳排放强度较小.武汉市"碳源"增强区以市中心呈现典型的圆形分布,而"碳汇"增强区零星分布在公园建设、退耕还林和退建还林区.(4)建设用地对区域碳排放量变化的碳排放贡献率高达 99.75%,是区域碳排放的主要贡献因子.

城市收缩作为城市化进程中的一种现象,与碳排放之间的关系错综复杂.当前从多维度收缩视角来探究碳排放量驱动因素的研究鲜有.据此,从人口、社会和经济三个维度构建城市收缩评价体系,利用黄河中游四省 50 个城市 2012-2020 年面板数据,基于熵值法、夜间灯光指数及地理探测器等方法探究城市收缩对碳排放时空差异的影响.结果表明:①黄河中游资源型城市收缩现象最为严重,呈现"大分散,小聚集"特征.人口收缩占比最多,综合收缩最少.②碳排放总量在研究时段内从 2327 Mt增长到 3040 Mt,热点区域分布在鄂尔多斯市、乌海市、呼和浩特市、忻州市和朔州市;冷点区域从陕西省和河南省分散分布逐渐向河南省集聚.碳排放总量两极分化现象明显,高值区域数量少,数值大,且逐年增幅大;低值区域数量多,数值低,呈逐年降低趋势.成长型和成熟型资源城市是碳排放量的热点区域,同时城市收缩加剧了碳排放量;衰退型和再生型资源城市已经成为碳排放量的冷点区域,此时的城市收缩对碳排放量抑制作用加强.③城市收缩对于碳排放量的影响是复杂的,经济收缩对碳排放空间分异的解释力最强,人口收缩解释力最小,多数影响因素空间叠加后会产生双因子增强作用,且主导因素由人口和经济收缩转变为社会和经济收缩.可见,黄河中游城市碳排放时空格局及影响因素存在一定差异,因此,在制定双碳行动方案时应综合考虑这些差异,进而可提出有针对性且能适应于地区发展需要的节能减排对策.

贵州省是我国喀斯特生态系统的典型分布区,生态敏感且脆弱,同时其也曾是我国的连片特困区,经济发展愿望迫切.对区域环境-经济发展状况及相互作用关系进行研究具有重要意义.研究从植被净生态系统生产力、土壤碳储量、岩溶碳通量三方面计算了贵州省陆地生态系统碳吸收,以能源燃烧排放的CO2表征碳排放量,对区域碳吸收和碳排放的时空变化特征进行剖析,在此基础上构建环境碳负荷指数和脱钩弹性系数,用于解析贵州省碳收支状况及环境碳负荷与经济发展之间的脱钩关系.结果显示:(1)贵州省植被净生态系统生产力均值为 257.72 g C/m2,呈逐步增强趋势,空间上呈现西高东低、南高北低的分布格局;岩溶碳通量的均值为 6.71 t C/km2,年际波动较大,集中分布在研究区东北和西南部;土壤碳储量的均值为8.38 t/hm2,其高值区主要位于研究区南部和东部边缘;(2)区域碳排放呈现出了逐年增长的特征,表明了能源消耗的增强,形成了以城市高值区为中心向外辐射递减,各点之间以道路连通为特征的分布格局;(3)环境碳负荷指数呈逐年增长趋势,表征区域面临的环境压力越来越大,特别是在贵州省主城区出现了明显的收支不平衡,能源结构优化亟待加强;(4)综合脱钩状态整体以弱脱钩和扩张连接为主,且随时间推移脱钩状态由弱脱钩向扩张连接转变,说明环境保护滞后于经济发展,也就意味着贵州省经济的发展一定程度上牺牲了环境保护.未来应进一步强化生态修复工程的可持续性,同时发展绿色经济以促进区域生态-经济可持续发展.

在双碳目标和新型城镇化背景下,保证经济平稳增长的同时减少碳排放是实现城市高质量发展的重要任务之一,更是长沙、株洲、湘潭等国家低碳试点城市重点建设目标之一.因此以长株潭城市群中用地变化和碳排放最为剧烈的中心城区作为研究区域,在现状分析的基础上运用Markov-PLUS耦合模型和碳排放响应模型,模拟了自然状态发展情景、耕地保护发展情景、生态保护发展情景和绿色低碳发展情景下建设用地扩张及碳排放响应情况.结果表明:①2000-2020长株潭城市群建设用地面积呈现阶段性的波动增长趋势,耕地和林地是其主要来源,扩张强度在2010-2015年最大,主要集中在城市群中心区域;碳排放量呈现倒"V"型曲线,可以划分为碳排放量快速上升阶段(2000-2005年)和碳排放量下降阶段(2005-2020年),以2010年为节点,下降幅度先增加后减缓;二者之间存在较为密切的正相关关系,整体表现为建设用地面积增加(减少)碳排放随之增加(减少)的较强扩张与较高排放模式.②Markov-PLUS模拟结果显示,长株潭城市群建设用地在自然状态发展情景下扩张面积最大(235.9503km2),在生态保护发展情景下扩张面积最小(200.6354km2);绿色低碳发展情景下建设用地扩张所占用的生态碳汇面积相对较少(169.78km2),占未利用地相比其他情景较多(1.20km2),扩张分布较为合理,带来的生态环境压力和碳排放压力较小,既有利于生态环境保护也有利于社会经济发展.③碳排放响应结果显示,在不同情景下长株潭城市群各区县的碳排放对建设用地扩张均表现出一定的敏感性,综合建设用地扩张与碳排放响应结果,绿色低碳发展情景是长株潭城市群未来的较优发展模式.

碳排放核算是落实温室气体减排目标、应对气候变化和实现可持续发展的重要基础.碳排放强度的变化趋势体现了碳减排成效,是主体功能区未来减排措施和低碳发展道路的选择与调整的重要依据.以我国典型高碳经济省份山西省为研究对象,采用BP神经网络模型,基于市级碳排放量、人口、GDP、夜间灯光总值、植被覆盖率、城市化水平构建了适用于主体功能区的碳排放核算模型,运用探索性空间数据分析、Dagum基尼系数和时间倾向率等方法,分析了主体功能区碳排放时空特征、碳排放区域差异并评价碳减排成效.结果表明:(1)从时间趋势来看,2006-2020年各主体功能区碳排放量呈现逐年增长的趋势,其增长率均表现为重点开发区域(48.08％)＞农产品主产区(38.13％)＞重点生态功能区(33.95％)的特征,与各区域的功能定位和产业结构显著相关.(2)从空间演变来看,主体功能区的空间集聚特征与山西省"两山夹一川"的独特地势相关.重点开发区域空间集聚格局较为稳定,集中在山西省中部,而农产品主产区、重点生态功能区的集聚特征不显著,分布在东部和西部.(3)碳排放区域差异分析表明山西省碳排放地区间总体差异呈现下降趋势,总体基尼系数由2006年的0.505下降到2020年的0.498,年均下降0.102％,重点开发区域和重点生态功能区之间的差异是总体差异的主要来源.(4)碳减排效果评价显示主体功能区碳排放强度均呈现下降趋势,重点开发区域的碳减排成效显著高于农产品主产区和重点生态功能区.基于对主体功能区碳排放的分析,结合其功能定位,针对性地提出主体功能区减排和低碳发展措施.本文为我国能源资源型省份制定和实施差异化节能减排政策提供了科学参考.

碳循环是影响气候变化的关键环节.利用改进的CASA模型对东北三省 2000-2020 年间自然碳源\汇进行了估算;通过增加真实碳排放量对估算过程的约束,改进了夜间灯光数据和碳排放拟合方法,探究了区域碳源碳汇和碳盈亏的时空分布和影响因素.结果显示:(1)净生态系统生产力在时间上呈现波动上升趋势,空间上黑龙江省自然碳汇总量最高(164.61 Tg C/a),约占东北三省的 60%;(2)能源消费碳排放总量呈现先上升,再下降,近年趋于稳定的时间变化趋势,空间上以辽宁省年均碳排放量增速最快,增速约为 6.95 Tg C/a;(3)2005 年为东北三省整体从碳盈余转变为碳亏损的转折点,近年来亏损速率有所下降;(4)东北三省碳盈亏与自然因素呈正相关,与人口规模、地区生产总值、碳排放强度、产业结构呈现负相关关系.辽宁省能源消费总量的攀升使能源结构的下降未能扭转其碳亏损的局面,并使其碳盈亏与能源结构呈现正相关关系;黑龙江省和吉林省农业人口流失较快一定程度上导致了城市化水平与碳盈亏呈现正相关关系.(5)东北三省均应降低碳排放强度,黑龙江省和吉林省应调整能源结构,辽宁省应调整产业结构.研究结果可为东北三省"双碳目标"的实现提供理论依据.