风力发电减碳效益评估有助于从减碳角度更好制定能源发展相关政策.以风力资源总体丰富且亟需发展风力发电以实现能源系统脱碳的新疆为研究区,将生命周期方法与风力发电模型结合,在省、市级尺度分别评估了风力发电全生命周期的排放水平及发电效益,核算了风力发电相对于火力发电和光伏发电的减碳效益,有效弥补了传统生命周期评估中空间差异考虑不充分的问题.结果表明,风机全生命周期平均发电量为13.1×107 kWh,风力发电全生命周期共排放3944.24 tCO2-eq,通过材料处置回收和循环再利用可减少1424.79 tCO2-eq.新疆发展风力发电具有低排放强度和高减碳效益的特点,与火电相比可减少97.44％排放,减碳效益平均可达906.72 gCO2-eq/kWh,并且应优先布局在哈密、巴音郭楞蒙古自治州和北屯市;与光伏相比,减碳效益可分别达到43.85 gCO2-eq/kWh(衰减率DR=1％)和169.84 gCO2-eq/kWh(DR=3％),此情景下风电应主要部署在克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什和和田.在风电减碳效益较差地区如石河子市、铁门关市和双河市应考虑利用本地充足太阳能资源发展光伏发电.需注意风电的排放强度和减碳效益在局地小尺度评估中存在不确定性,获取更精细的结果仍需进一步评估.未来应大力发展新疆本地的风电产业,打造绿色供应链和加快发展处置回收技术以增加减碳效益.

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.

池塘等小型水体在全球碳循环中发挥着重要作用,是碳排放的热区,但是对池塘碳埋藏速率认识相对匮乏,限制了全面认识池塘在流域碳传输中的功能.为探究池塘沉积物有机碳埋藏速率及其影响因素,选取重庆市北碚区柳荫镇的11个池塘为研究对象,于2022年7月对池塘沉积物进行采样,分析了池塘沉积物基本理化性质,估算出池塘沉积物有机碳埋藏量和埋藏速率,并分析了池塘因素和流域因素对池塘沉积物有机碳埋藏速率的影响.结果显示:(1)沉积物总有机碳(TOC,Total Organic Carbon)含量在1.03％-3.51％之间变化,总体呈现随深度增加而逐渐降低的趋势;(2)有机碳埋藏速率均值为194.60 g m-2 a-1,范围区间为142.76-293.32 g m-2 a-1,略高于其他池塘的类似研究结果;(3)沉积物TOC含量与总氮(TN,Total Nitrogen)含量呈显著正相关(P＜0.01),与流域中林地面积占比呈显著正相关(P＜0.05),与旱地面积占比呈显著负相关(P＜0.05),而有机碳埋藏速率与流域内旱地面积占比呈显著正相关(P＜0.05).研究结果表明,池塘相对于大型水体储碳能力更强,池塘虽然单位面积小,但数量多,在生态系统的碳收支核算中是一种不可忽视的地理景观单元.

食物是人类生存和发展的基础,然而城市化过程中食物消费产生的碳排放也影响着生态环境与人类福祉.双碳目标下,如何协调食物消费增长与低碳减排之间的矛盾,亟需从不同尺度制定绿色消费优化策略.基于此,从居民食物消费碳排放研究的发文态势、研究方法以及研究内容3个方面进行归纳和梳理.研究发现:①由居民食物消费引起的碳排放问题仍是未来学术界的研究热点之一;②从生产端、消费端及系统视角3个方面对居民食物消费碳排放概念和内涵进行理解,有助于界定碳排放核算边界;③目前居民食物消费碳排放核算的主流测算方法包括生命周期评价(LCA)、碳排放系数、投入产出分析(IOA)和物质流分析(MFA)方法这4种;④从碳排放分布特征看,国内外学者从不同尺度(全球、国家、地区、省域、城市)、不同方式(直接与间接)、不同环节(生产与消费等)、不同消费结构(植物型与动物型)等多角度对其进行探讨;⑤从影响机制来看,基于多尺度时空融合视角量化分析居民食物消费碳排放作用机理这一科学问题值得关注.因此,综合考虑人口、社会、经济等多要素,同时考虑空间异质性,识别居民食物消费碳排放关键机制,构建面向双碳目标的碳减排潜力情景并揭示不同情景下的碳减排贡献,将有助于提出最优的居民生活绿色消费模式.

区域碳排放核算是当前全球气候变化与碳排放研究的核心内容之一.中国于2010年出台《全国主体功能区规划》,主体功能区是以区域开发程度、资源环境基础和未来开发潜力为依据,县域为基本单位的区域规划方案,这为区域碳排放核算和配额分配提供了全新的视角.鉴于县域的能源数据不够完善,基于经济、人口、省级能耗量等数据构建了适用于主体功能区划分的碳排放核算方法,并确保各主体功能区的碳排放总量和分部门碳排放量都与该省的总碳排放量和分部门的一一对应相等.以中国广东省为案例,对其四类主体功能区在2005-2015年间的碳排放情况进行核算分析.研究发现:四类主体功能区的碳排放总量与经济总量呈现高度正相关性;四类地区中碳排放量从大到小依次为优化、重点、农产品、生态开发区.碳排放强度最大的为生态开发区,其次是重点开发区,农产品开发区和优化开发区.重点开发区和优化开发区的碳排放占全省比值达86％,都应作为未来节能减排措施的最主要的作用对象,需加快产业结构升级,扩大新能源技术的应用.农产品开发区和生态开发区应加快发展循环农业,有机低碳农业生态环境友好型产业.

以减少碳排放为核心的应对气候变化行动已成为全球趋势,中国政府积极践行减少碳排放的国际承诺,出台多项鼓励新能源的政策措施,其中包括对新能源产业的补偿以及将燃油汽车改装为电动汽车.但是这些政策的实施效果并不太清楚.举例来说,煤电为主的供电类型极大削弱了碳减排的效果,充电桩等配套基础设施建设和旧车报废等过程还会产生额外碳排放,不同城市之间的这些情况差别也较大.因此,城市层面生命周期尺度上的电动车碳减排效果尚未明确.基于生命周期理论,以杭州市为例,在构建公交车生命周期模型下分别核算纯电动和柴油车生命周期碳排放量,并在基准情景、低碳情景和强化低碳情景下进行公交车油改电碳排模拟.研究结果表明:(1)杭州市单辆纯电动和柴油公交车生命周期C02排放量分别为1103.237t和1401.319t,减排比例达21.27％.其中,电力生产约占纯电动车生命周期碳排量74.10％,柴油生产与消耗约占柴油车生命周期碳排量86.96％;(2)目前杭州市在营运的2312辆纯电动公交车生命周期内(13年)碳减排总量约达到68.917万t,年均5.301万t;(3)在油改电过程中,纯电动公交车需运行约3.5年后才能相对柴油公交车真正起到碳减排效果;(4)在不同新煤电技术及能源结构优化下,2020、2035和2050年杭州市公交车油改电项目每辆车碳减排量将达到354.071-884.339t,年均27.236-68.026t,减排比例25.27％-63.11％,且2050年强化情景下纯公交车生命周期碳排量仅为当前纯电动公交车和柴油公交车的46.86％和36.89％,潜在碳减排效益显著.

在全球温室气体浓度升高的背景下,如何减少碳排放、增加碳吸收是当前应对气候变化研究的热点,本研究基于我国1963-2016年粗钢产量,采用温室气体清单指南编制方法,建立了钢渣碳汇核算方法,核算了我国1963-2016年钢渣碳汇量,并进行了不确定性分析.结果表明:1963-2016年间,我国钢渣的年碳汇量总体呈上升趋势,从3.75×103 t C增加至1359.32× 103 t C.1963-2016年间我国钢渣累积碳汇量为15×106 t C,钢渣碳汇的总不确定性约为±30.4％.钢渣年碳汇量由当年产钢渣碳汇量和历年产钢渣碳汇量两部分组成.由于钢渣结构致密,年碳化速率较小,导致1963-2016年间当年产钢渣碳汇量较小,占钢渣碳汇总量的37％;历年产钢渣碳汇量较大,占钢渣碳汇总量的63％.虽然钢渣年碳汇量不大,但长期累积碳汇量非常可观,其碳汇作用不容忽视.今后研究应细化不同环境条件下钢渣碳化速率,降低钢渣碳汇核算的不确定性;推动以钢渣为原材料的碳捕集与封存技术发展,增加有效碳汇,为我国应对气候变化国际谈判提供科技支撑.

分析北京市农用地碳储量对土地利用变化的响应,对快速城市化和工业化区域及全国农用地低碳利用调控具有重要意义.利用1980年第二次土壤普查数据与2010年测土配方施肥项目成果土壤数据核算北京市农用地表层土壤碳储量,利用生物量遥感信息(NDVI)模型反演林地、草地植被碳储量,对北京市土地利用变化造成的农用地碳储量变化进行研究,结果表明:1)1980-2010年,北京市农用地碳储量由75.29 Tg-C增至81.13Tg-C,增加5.83 Tg-C,其中,土壤碳储量减少7.51 Tg-C,植被碳储量增加13.34 Tg-C;2)30年间,北京市农用地面积减少14.11× 104 hm2,其中,耕地流失最为显著,主要去向为建设用地和林地,林地面积略有增加;3)北京市用地类型保持不变的农用地土壤碳储量减少297.63× 104 t,植被碳储量增加1095.21× 104 t,共计增加797.58× 104 t,其中,用地类型保持不变的耕地、林地碳储量增加,草地碳储量减少;4)30年间,土地利用类型转化使北京市农用地土壤碳储量减少75.71×104 t,植被碳储量增加212.49× 104 t,共计增加136.78× 104 t,其他用地类型转为林地使碳储量增加,有利于碳汇的形成,林地转出为其他用地类型均会造成一定碳排放;5)平原造林、退耕还林等工程有利于增加北京市农用地固碳量.未来北京市可通过控制农用地面积减少量,优化农用地内部结构,降低用地类型间的转换频率以提高农用地碳储量.研究可为其他区域及全国在快速城市化工业化过程中提升农用地碳储量提供一定参考.

城市建设中的矿物质材料开发利用活动不仅导致大量碳排放,也产生了碳吸收.以往建筑矿物质材料的碳吸收过程一直没有得到重视和科学量化.本研究采用遥感影像阴影高度反演技术,提取地块的建筑容量,识别建筑类型,以此为依据确定矿物材料用量及碳含量参数,采用热重分析法测定碳化率,基于以上步骤构建城市建筑碳汇量的核算方法,并选取沈阳市蒲河新来测试这一核算方法,同时进行不确定性分析.结果表明:1996-2016年,沈阳市蒲河新城各类型建筑产生的碳汇总量依次为:居住建筑＞公共服务建筑＞其他类建筑＞商业金融建筑＞工业建筑;各类建筑用地的碳汇容积率依次为:商业金融建筑＞居住建筑＞公共服务建筑＞其他类建筑＞工业建筑.本研究构建的基于建筑容量提取的城市尺度的建筑碳汇量核算方法,可以快速准确地估算不同类型城市建设用地无机材料产生的碳汇量.在城市自然碳汇有限条件下,利用建筑碳汇增加城市碳汇量,能够为我国城市低碳发展提供新的思路.

旅游业作为国民经济发展的战略性支柱产业在区域发展中具有重要作用.借鉴生态效率的基本思想,考虑区域能源消费结构差异,使用自下而上的方法将旅游交通、旅游住宿与游憩活动碳排放进行加总估算出2000-2013年中国旅游业碳排放量;接着运用单一比值法计算出2000-2013年中国及各地区旅游业生态效率值,利用变异系数、莫兰指数对测度结果进行分析并与可持续发展生态效率值进行比较.研究结果表明:(1) 2000-2013年,中国旅游业碳排放量不断增加,从2000年的1202.71万t增加到2013年的4151.57万t.旅游业部门之间碳排放量差异较大,尤其是旅游交通部门占到旅游业碳排放量的90％左右;(2)得益于2000-2013年旅游业发展的促进政策,中国及各地区旅游业生态效率总体上呈现不断改善的趋势,中国旅游业生态效率由2000年0.1193 kgCO2-e/$下降到0.0309 kgCO2-e/$.(3)时间维度上,中国旅游业生态效率的区域不平衡问题仍然存在,相比于2000年旅游业生态效率变异系数0.7114,2013年的变异系数反而增加到0.7483;空间维度上,各地区旅游业生态效率聚集模式发生了明显变化,莫兰指数由0.3036减少到0.0278.(4)通过将测度结果进行比较,中国旅游业自2000年开始进入可持续发展阶段,中国旅游业的整体可持续水平要优于其他产业,各地区的旅游业在2010年全部进入可持续发展状态.最后,对结果进行了讨论并提出旅游业生态效率的优化应从旅游收入增加与旅游业减排两方面进行.