中国城市碳排放的空间分布特征 研究 杨青林 赵荣钦 邢 月 满 洲 * 摘 要 城 市 作 为 人 类 经 济 社 会 活 动 集 中 分 布 的 区 域 ， 是 重 要 的 碳 排 放 源 。 本 文 基 于 中 国 2005 - 2013 年 各 城 市 的 相 关 数 据 ， 利 用 GIS 和 空 间 自 相 关 分 析 方 法 研 究 中 国 城 市 的 碳 排 放 空 间 分 布 特 征 ， 得 到 以 下 结 论 2005 - 2013 年 ， 中 国 市 域 碳 排 放 量 稳 定 增 加 ， 空 间 区 域 差 异 呈 现 “ 高 - 低 - 高 - 低 ” 的 态 势 ， 同 时 形 成 了 东 北 、 京 津 冀 、 成 - 渝 经 济 圈 、 长 三 角 这 些 高 碳 排 放 量 集 聚 区 ； 碳 排 放 强 度 逐 年 降 低 ， 在 空 间 分 布 上 呈 现 “ 西 北 高 ， 东 南 低 ” 的 特 点 ， 单 位 GDP 碳 排 放 存 在 显 著 的 空 间 自 相 关 性 ， 在 空 间 上 表 现 出 明 显 的集聚 特征 。根据研究结果 ， 本文提出了城市碳减排和低碳转型的政策建议 。 关键词 城市碳排放 ； 空间分布 ； 碳减排 一、 研究背景 改 革 开 放 近 40 年 来 , 中 国 经 济 飞 速 发 展 ， 是 一 种 以 快 速 城 市 化 为 特 征 的 经 济 发 展 。 城 市 化 水平不断提高的同时也产生了诸多 的环境问题 , 其中以二氧化碳为代表的温室气体 排放是一个 受 到 普 遍 关 注 的 问 题 。 1992 年 签 订 的 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 ， 要 求 最 终 目 标 是 减 少 温 室 气 体 排 放 ， 以 确 保 经 济 可 持 续 发 展 （ 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 ， 2003 ） ； 1997 年 通 过 的 京 都 议 定 书 进 一 步 规 定 了 发 达 国 家 的 具 体 减 排 目 标 ； 2015 年 达 成 的 巴 黎 协 定 要 求 尽 快 实 现 全 球 温 室 气体排放峰值 ， 标志着 2020 年后的全球气候治理将进入一个新阶段 。 国 际 能 源 署 的 报 告 中 指 出 ， 1990 - 2008 年 间 ， 中 国 的 碳 排 放 量 增 长 了 近 三 倍 （ 叶 晓 佳 等 ， 2011 ） 。 据 美 国 橡 树 岭 国 家 实 验 室 CO 2 信 息 分 析 中 心 （ CDIAC ） 发 布 的 数 据 显 示 ， 2006 年 中 国 的 碳 排 放 量 为 60 . 99 亿 吨 ， 已 经 超 过 了 美 国 ， 成 为 世 界 上 最 大 的 碳 排 放 国 家 （ 吴 开 亚 等 ， 2013 ） 。 中 * 杨 青 林 ， 华 北 水 利 水 电 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ， 邮 政 编 码 450045 ， 电 子 信 箱 ； 赵 荣 钦 （ 通 讯 作 者 ） ， 华 北 水 利 水 电 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ， 邮 政 编 码 450045 ， 电 子 信 箱 zhaorq 234 163 .com ； 邢 月 ， 华 北 水 利 水 电 大 学 资 源 与 环 境 学 院 ， 邮 政 编 码 450045 ， 电 子 信 箱 13923734987 163 .com ； 满 洲 ， 华 北 水 利 水 电 大 学 资 源 与 环 境 学 院， 邮政编码 450045 ， 电子信箱 mz_manzhou 163 .com 。 本 文 系 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 “ 城 市 典 型 产 业 空 间 的 碳 排 放 强 度 与 碳 代 谢 效 率 研 究 ” （ 4 1 3 0 1 6 3 3 ） 的 阶 段 性 成 果 。 感谢匿名审稿人提出的宝贵建议， 文责自负。 DOI10.19511/ki.jee.2017.01.007 杨青林 赵荣钦 邢 月 满 洲 中国城市碳排放的空间分布特征研究 702017 年第 1 期 国 政 府 也 在 积 极 转 变 经 济 发 展 方 式 ， 加 大 节 能 减 排 力 度 并 积 极 与 其 他 国 家 达 成 碳 减 排 共 识 。 2009 年 ， 中 国 政 府 在 联 合 国 气 候 变 化 峰 会 上 承 诺 ， 争 取 到 2020 年 中 国 的 碳 排 放 强 度 比 2005 年 下 降 40 45 （ 林 伯 强 等 ， 2010 ） 。 2015 年 ， 中 国 向 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 秘 书 处 提 交 了 强化 应对 气候 变化 行动 中 国国 家自 主贡 献 ， 提出 到 2030 年 ， 中国 的碳 排放 强度 比 2005 年 下降 60 65 ， 并提出到 2030 年左右中国的碳排放达到峰值 。 城 市 是 人 类 经 济 社 会 活 动 集 中 分 布 的 地 域 ， 城 市 化 过 程 中 建 设 用 地 扩 张 、 工 业 生 产 、 消 费 以 及 交 通 工 具 等 大 量 增 长 都 带 来 了 大 量 的 碳 排 放 。 但 由 于 中 国 的 自 然 禀 赋 、 经 济 发 展 水 平 、 产 业 结 构 及 能 源 利 用 效 率 等 存 在 较 大 的 空 间 差 异 ， 所 以 不 同 城 市 的 碳 排 放 结 构 与 强 度 存 在 较 大 的 差 异 。 因 此 ， 深 入 分 析 碳 排 放 的 空 间 分 布 特 征 尤 为 重 要 。 开 展 城 市 碳 排 放 空 间 分 布 特 征 的 研 究 可 以 深 入 地 了 解 城 市 碳 排 放 强 度 及 其 空 间 集 聚 状 态 ， 揭 示 中 国 快 速 城 市 化 进 程 中 不 同 类 型 和 发 展 水 平 的 城 市 经 济 增 长 与 碳 排 放 之 间 的 关 系 ， 有 助 于 对 比 评 估 中 国 不 同 城 市 的 碳 排 放 态 势 及 其 影 响 因 素 ， 为 差 别 化 的 低 碳 城 市 管 理 和 碳 排 放 峰 值 控 制 提 供 数 据 支 撑 ， 并 为 探 索 不 同 类型的城市低碳发展道路和模式提供指导 。 二、 文献综述 随 着 中 国 城 市 化 水 平 不 断 提 高 ， 以 二 氧 化 碳 为 代 表 的 温 室 气 体 排 放 成 为 当 前 中 国 城 市 可 持 续 发 展 面 临 的 巨 大 挑 战 之 一 （ 荣 培 君 等 ， 2016 ） 。 有 研 究 表 明 ， 我 国 能 源 消 费 产 生 的 二 氧 化 碳 占 全 国 排 放 总 量 的 75 （ Streets et al., 2001 ） 。 而 城 市 在 空 间 上 覆 盖 了 中 国 经 济 活 动 和 能 源 消 耗 的绝对主 体 （ 蔡博峰 、 张力小 ， 2014 ） ， 是我国实 现总体减 排目标的 主要执行 单元之一 （ 郑海涛等 ， 2016 ） 。 研 究 当 前 碳 排 放 空 间 特 征 以 及 不 同 城 市 与 碳 排 放 之 间 的 关 系 ， 有 利 于 解 决 城 市 化 进 程 与 环 境 保 护 之 间 的 矛 盾 ， 为 环 境 保 护 和 经 济 发 展 寻 求 一 条 共 赢 之 路 ； 量 化 研 究 城 市 化 进 程 与 碳 排放量的关系 ， 可以为中国未来的碳排放总量控制提供参考 （ 周葵 、 戴小文 ， 2013 ） 。 目 前 国 内 外 在 研 究 城 市 碳 排 放 的 问 题 上 ， 主 要 是 对 城 市 碳 排 放 的 区 域 差 异 及 影 响 因 素 进 行 分 析 。 在 研 究 碳 排 放 区 域 差 异 方 面 ， 国 内 外 学 者 主 要 研 究 碳 排 放 的 空 间 特 征 。 Rey 和 Janikas （ 2006 ） 首 次 提 出 从 时 空 耦 合 角 度 探 讨 碳 排 放 空 间 特 征 ； Antczak 和 Suchecka （ 2011 ） 发 现 欧 盟 国 家 二 氧 化 碳 存 在 空 间 自 相 关 性 。 国 内 学 者 大 多 从 全 国 视 角 和 省 域 视 角 进 行 了 分 析 ， 赵 云 泰 等 （ 2011 ） 、 付 云 鹏 等 （ 2015 ） 、 冯 宗 宪 和 陈 志 伟 （ 2015 ） 从 国 家 层 面 研 究 了 中 国 碳 排 放 强 度 之 间 的 空 间 自 相 关 性 并 核 算 了 2001 - 2012 年 中 国 的 碳 排 放 量 ； 李 建 豹 等 （ 2015 ） 、 程 叶 青 等 （ 2013 ） 、 高 长 春 等 （ 2016 ） 从省域层面研究了空间相关性 、 碳排放强度和碳排放量的时空格局特征 。 研 究 城 市 碳 排 放 主 要 使 用 定 量 方 法 ， 很 少 使 用 定 性 方 法 。 定 性 研 究 主 要 是 对 文 献 的 搜 集 和 整 理 或 者 是 通 过 分 析 原 始 数 据 研 究 碳 排 放 。 定 量 研 究 的 方 法 多 种 多 样 ， 主 要 有 指 数 分 解 分 析 （ 汪 东 等 ， 2012 ） 、 结 构 分 解 分 析 （ 汪 臻 ， 2012 ） 、 环 境 压 力 等 式 （ Dietz Rosa, 1997 ） 、 Kaya 等 式 、 71STIRPAT 模 型 （ 杨 晓 军 、 陈 浩 ， 2013 ） 、 时 空 地 理 加 权 回 归 模 型 肖 宏 伟 、 易 丹 辉 ， 2014 、 协 整 分 析 （ Gam Rejeb, 2012 ） 、 多 指 标 面 板 数 据 聚 类 分 析 （ Liddle, 2014 ） 、 极 值 边 界 分 析 （ 王 立 平 等 ， 2014 ） 等 。 每 一 种 方 法 都 有 自 己 的 优 缺 点 ， 例 如 指 数 分 解 分 析 、 Kaya 等 式 和 STIRPAT 模 型 的 优 点 是 可 以 用 公 式 对 各 影 响 因 素 进 行 逐 一 分 解 分 析 。 缺 点 主 要 是 大 多 从 时 间 序 列 数 据 分 析 各 影 响 因 素 对 碳 排 放 的 影 响 ， 并 且 选 取 的 影 响 因 素 有 数 量 限 制 ， 数 据 不 易 得 且 不 易 与 实 际 问 题 相 结 合 。 而 回 归 模 型 方 法 在 数 据 的 使 用 上 比 较 灵 活 ， 可 以 使 用 时 间 序 列 、 基 年 横 截 面 和 面 板 数 据 ， 数 据 易 得 且 能 够 与 实 际 问 题 相 结 合 。 目 前 ， 运 用 地 理 学 中 ArcGis 、 空 间 统 计 分 析 模 型 （ Wong Lee ， 2005 ） 、 空间 自相 关 （ 赵荣 钦等 ， 2014 ） 分析 空间 格局 特征 已经 成为 主流 。 以上 文献 丰富 了碳 排放 空间特征及相关性的研究 ， 为本文提供了重要的借鉴 。 总 体 来 看 ， 国 内 外 学 者 针 对 国 家 和 省 域 层 面 的 研 究 比 较 多 ， 而 对 市 域 层 面 的 碳 排 放 空 间 分 布 特征的研究还有待 进一步加强 。 市域空间是中国城 市的基本单元 ， 开展不同城市碳排 放空间差 异 研 究 有 助 于 定 量 分 析 城 市 化 水 平 、 产 业 结 构 等 因 素 对 城 市 碳 排 放 的 影 响 ， 有 助 于 从 城 市 角 度 探 寻低碳发展策略 ， 推动城市低碳转型 。 因此 ， 本文基于市域空间的 视角 ， 对中国城市碳排放的 空 间 分 布 特 征 进 行 了 分 析 ， 为 快 速 城 市 化 进 程 中 的 中 国 低 碳 城 市 发 展 策 略 的 选 择 提 供 参 考 。 三、 中国城市碳排放的空间分布特征分析 （ 一 ） 研究区域与数据来源 本 文 以 中 国 285 个 ① 地 级 以 上 城 市 （ 包 括 了 281 个 地 级 市 ， 4 个 直 辖 市 ） 为 研 究 对 象 （ 因 为 三 沙 市 、 铜 仁 市 、 毕 节 市 、 拉 萨 市 、 普 洱 市 以 及 香 港 、 澳 门 、 台 湾 地 区 的 数 据 不 全 或 者 统 计 口 径 不 一 致 ， 未 包 含 在 本 研 究 中 ） ， 收 集 整 理 了 2005 - 2013 年 各 城 市 年 度 统 计 数 据 ， 主 要 是 化 石 能 源 ， 包 括 煤 炭 、 石 油 、 天 然 气 的 消 耗 量 （ 万 吨 ） 。 这 些 数 据 主 要 来 自 中 国 城 市 统 计 年 鉴 中 国 能 源 统 计 年 鉴 中 国 区 域 经 济 统 计 年 鉴 等 。 需 要 说 明 的 是 ， 在 碳 排 放 空 间 特 征 分 析 中 ， 为 了 保 证 地 图 的 连 续 性 ， 探 索 城 市 碳 排 放 的 空 间 规 律 性 ， 除 了 以 上 285 个 城 市 之 外 ， 又 计 算 了 67 个 城 市 的 碳 排 放 量 与 碳 排 放 强 度 （ 以 2013 年 中 国 城 市 统 计 年 鉴 的 城 市 为 统 计 范 围 ， 包 括 了 县 级 市 、 自 治 县 、 州 、 盟 和 地 区 ） ， 共 计 352 个 空 间 单 元 。 其 中 ， 由 于 缺 乏 黔 东 南 苗 族 侗 族 自 治 州 、 黔 南 布 依 族 苗 族 自 治 州 、 黔 西 南 布 依 族 苗 族 自 治 州 三 个 空 间 单 元 的 人 口 、 GDP 和 能 源 消 费 数 据 ， 所 以 在 城 市 碳 排 放 空 间 分 析 部 分 没 有 计 算 以 上 地 区 的 碳 排 放 及 其 强 度 。 （ 二 ） 研究方法 1 . 碳排放核算方法 借鉴 IPCC 的计算方法 ， 确定各种能源消费碳排放的计算公式为 （ 赵荣钦等 ， 2012 ） ①中国地级以上城市数量参考 中国城市统计年鉴 。 杨青林 赵荣钦 邢 月 满 洲 中国城市碳排放的空间分布特征研究 722017 年第 1 期 CEenergy -i Qenergy -i Henergy -i Cenergy -i Menergy -i （ 1 ） （ 1 ） 式 中 ，CEenergy -i 为 第 i 种 能 源 的 碳 排 放 量 ；Qenergy -i 为 第 i 种 能 源 的 消 费 量 ； Henergy -i 为第i 种能源的 净发热值 ； Cenergy -i 为第i 种能源的 碳排放系 数 ；Menergy -i 为第i 种 能 源 的 CH 4 排 放 系 数 。 其 中Cenergy -i A i B i ，A i 为 缺 省 碳 含 量 ，B i 为 缺 省 氧 化 碳 因 子 。 具 体 数值见表 1 。 表 1 各 种能源类型的碳排放系数计算表 能源类型 原煤 石油 天然气 净发热值 （ kJ/kg 或 kJ/m 3 ） 20908 41816 38931 缺省碳含量 （ kgC/GJ ） 25 . 8 20 15 . 3 氧化碳因子 1 1 1 CH 4 排放系数 （ kgCH 4 /TJ ） 1 3 1 总碳排放系数 （ kgC/kg 或 kgC/m 3 ） 0 . 539 0 . 836 0 . 596 2 . 城市碳排放强度 的空间自相关分析 空 间 自 相 关 指 数 可 以 衡 量 城 市 间 碳 排 放 强 度 在 空 间 上 的 依 赖 程 度 。 自 相 关 分 析 包 括 全 局 和 局 部 空 间 自 相 关 分 析 ， 其 中 全 局 空 间 自 相 关 用 于 探 测 一 个 总 的 空 间 范 围 在 空 间 上 的 依 赖 程 度 ， 用 Morans I 指 数 来 度 量 空 间 自 相 关 的 全 局 指 标 。 全 局 自 相 关 指 数 计 算 方 法 如 下 （ 赵 荣 钦 等 ， 2014 ） I i 1 n x i -x ˉ j 1 n W ij x j -x ˉ/ i 1 n x i -x ˉ 2 i 1 n j 1 n W ij （ 2 ） （ 2 ） 式 中 ，n 为 研 究 区 域 的 空 间 样 本 个 数 ，x i 和 x j 分 别 是 市 域i 和 j 的 碳 排 放 强 度 ，w ij 是 空 间 权 重 ， 本 文 通 过 基 于 邻 接 关 系 rook 获 得 空 间 权 重 矩 阵 。 x ˉ 是 所 有 城 市 碳 排 放 强 度 的 平 均 值 。 I （ Morans I ） 系 数 值 介 于 - 1 和 1 之 间 ， 越 接 近 于 1 ， 表 明 具 有 极 强 的 正 空 间 自 相 关 ； 该 值 越 接 近 - 1 ， 表 明 具 有 极 强 的 负 空 间 自 相 关 ； 如 果 该 值 接 近 或 等 于 0 ， 表 明 空 间 单 元 属 性 属 于 随 机 分 布状态 。 用 局 部 空 间 自 相 关 （ Local Indicators of Spatial Association ， LISA ） 指 数 来 判 别 局 部 空 间 单 元 集 聚 的 类 型 。 LISA 指 数 其 实 就 是 局 部 空 间 自 相 关 ， 全 局 空 间 自 相 关 解 释 了 研 究 区 域 到 底 有 无 集 聚 （ H-H ， L-L ） ， 而 LISA 集 聚 图 反 映 的 是 空 间 联 系 的 局 部 指 标 。 局 部 空 间 自 相 关 计 算 方 法 如 下 I i x i -x ˉ s 2 j w ij x j -x ˉ （ 3 ） 3 . 空间自相关显著性检验 Morans I 没有显著性检验的功能 ， 将其转化成正态检验统计量Z （ 周文 、 赵果庆 ， 2016 ） Z I -EI VARI （ 4 ） （ 4 ） 式 中 ， I 为 Morans I 的 值 ， VARI 为 全 局 Morans I 的 方 差 ，EI 为 全 局 Morans I 的 期 望 值。 根据Z 值的大小 ， 在设定的显著性水平下进行显著性检验 。 73（ 三 ） 中国城市碳排放的空间特征分析 1 . 中国城市碳排放量的空间特征分析 从 全 国 市 域 碳 排 放 量 空 间 分 布 图 来 看 ， 碳 排 放 量 呈 “ 高 - 低 - 高 - 低 ” 的 特 点 （ 图 1 ） 。 结 合 前 文 的 计 算 方 法 ， 对 中 国 352 个 城 市 的 能 源 消 费 碳 排 放 量 进 行 了 核 算 ， 结 果 发 现 ， 2013 年 352 个 城 市 的 碳 排 放 总 量 约 为 17 亿 吨 ， 其 中 上 海 市 的 碳 排 放 量 最 高 ， 为 4380 . 583 万 吨 ， 主 要 以 工 业 碳 排 放 为 主 。 上 海 市 作 为 全 国 的 经 济 中 心 ， 第 二 产 业 占 绝 对 优 势 ， 在 产 业 发 展 的 过 程 中 ， 化 石 能 源 的 使 用 率 远 远 高 于 其 他 能 源 ， 导 致 碳 排 放 量 大 。 天 津 、 郑 州 、 广 州 等 东 、 中 部 城 市 碳 排 放 量 也 位 居 前 列 ， 这 是 由 于 东 、 中 部 地 区 工 业 基 础 好 、 化 石 能 源 使 用 率 较 高 、 城 市 化 进 程 较 早 且 城 市 化 速 度 快 、 生 活 水 平 普 遍 较 高 、 居 民 能 源 消 费 结 构 单 一 。 加 之 “ 中 部 崛 起 ” 战 略 的 实 施 ， 带 动 了 中 部 城 市 迅 速 发 展 ， 特 别 是 第 二 产 业 的 发 展 ， 这 也 增 加 了 碳 排 放 量 。 而 西 部 城 市 ， 工 业 生 产 相 对 落 后 ， 工 业 能 源 消 费 水 平 低 ， 所 以 碳 排 放 量 总 体 而 言 低 于 东 、 中 部 的 城 市 ， 但 是 随 着 “ 西 部 大 开 发 战 略 ” 的 实 施 ， 西 部 城 市 发 展 速 度 明 显 加 快 ， 以 成 都 、 重 庆 、 贵 阳 为 代 表 的 城 市 群 迅 速 发 展 ， 所 以 这 些 地 区 的 碳 排 放 量 也 明 显 高 于 周 边 城 市 。 从 图 1 可 以 看 出 ， 碳 排 放 量 在 空 间 格 局 上 呈 “ 高 - 低 - 高 - 低 ” 的特点 。 碳 排 放 量 的 空 间 分 布 呈 集 聚 特 征 。 从 图 1 可 以 看 出 ， 东 北 工 业 经 济 区 、 京 津 冀 经 济 区 、 成 渝 经 济 区 、 以 上 海 为 中 心 的 长 三 角 经 济 区 是 高 碳 排 放 量 集 聚 地 ， 外 围 城 市 的 碳 排 放 量 小 于 集 聚 中 心 。 在 地 域 经 济 特 征 方 面 ， 这 些 区 域 工 业 基 础 较 好 ， 城 市 与 城 市 之 间 有 着 历 史 上 的 联 系 ， 在 产 业 发 展 、 能 源 开 采 、 能 源 流 通 率 和 流 通 量 、 交 通 联 系 程 度 等 方 面 都 远 远 高 于 外 围 城 市 ， 另 一 方 面 ， 这 些 城 市 本 身 能 源 资 源 丰 富 ， 是 以 化 石 能 源 为 主 的 工 业 城 市 ， 以 往 过 度 追 求 经 济 发 展 速 度 导致这些区域碳排放量大于周边城 市 。 碳排放量 （ 万吨 ） 图例 0 0 . 001 - 500 . 000 500 . 001 - 1000 . 000 1000 . 001 - 1500 . 000 1500 . 001 - 2000 . 000 2000 . 001 - 4380 . 583 N 南 海 诸 岛 图 1 2013 年中国 城 市碳排放量空间分布 杨青林 赵荣钦 邢 月 满 洲 中国城市碳排放的空间分布特征研究 742017 年第 1 期 城 市 的 GDP 与 碳 排 放 量 有 显 著 的 正 向 线 性 关 系 。 经 济 相 对 发 达 的 城 市 一 般 是 重 度 排 放 单 元 ， 例如北京 、 上海 、 重庆 、 成都等 ， 而经济相对落后的城 市 ， 碳排放量远远小于经 济发达的城市 。 例 如 三 亚 市 、 大 理 市 、 五 指 山 市 等 ， 这 些 城 市 属 于 轻 度 排 放 单 元 。 由 GDP 与 碳 排 放 量 散 点 图 （ 图 2 ） 可 以 看 出 ， GDP 和 碳 排 放 量 的 线 性 关 系 很 明 显 ， R 2 达 到 0 . 8574 ， 说 明 城 市 的 GDP 增 长 对 碳 排 放 量 的 大 小 有 显 著 影 响 ， 当 GDP 增 长 时 ， 碳 排 放 量 随 之 增 长 。 从 产 业 的 角 度 来 看 ， 第 二 产 业 的 发 展 是 城 市 经 济 发 展 的 基 本 保 证 ， 当 第 二 产 业 发 展 较 快 时 ， 城 市 GDP 也 增 长 较 快 ， 同 时 第 二 产 业 也 具 备 高 耗 能 、 碳 排 放 量 大 的 特 点 ， 所 以 高 碳 排 放 的 企 业 主 要 涉 及 的 是 第 二 产 业 。 在 碳 排 放 量 图 （ 图 1 ） 中 可 以 看 出 ， 第 二 产 业 发 达 的 城 市 分 布 的 地 区 主 要 是 在 沿 海 或 中 部 城 市 ， 这 些 城 市 的 特 点 是 经 济 比 较 发 达 ， 碳 排 放 量 高 ， 所 以 碳 排 放 量 的 大 小 在 很 大 程 度 上 受 产 业 结 构 和 GDP 的 影 响 。 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 碳排放量 （ 万吨 ） 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 GDP （ 万元 ） Y 0.302x 12.006 R 2 0 . 8574 图 2 2005 - 2013 年中国城市 GD P 与碳排放量的散点图 2 . 中国城市碳排放强度的 空间特征分析 碳 排 放 强 度 空 间 分 布 呈 西 高 东 低 的 态 势 。 碳 排 放 强 度 是 指 每 单 位 国 民 生 产 总 值 的 增 长 所 带 来 的 二 氧 化 碳 排 放 量 ， 根 据 碳 排 放 量 与 GDP 之 比 ， 可 以 得 到 各 个 城 市 的 碳 排 放 强 度 。 由 图 3 可 知 ， 中国市域碳排放强度 的空间差异明显 ， 大体呈西高东低的特 征 。 其中六盘水 、 贵阳等市碳排 放强度最大 ， 中卫市 、 石嘴山市 、 固原市 、 银川市等次之 ， 五指山市 、 三亚市 、 深圳市 、 苏州市 、 上海 市等东南沿海城市 碳排放强度明显低 于西部城市 ， 所以总体上呈西高东 低的特点 。 碳排放强度 与碳排放量分布在空 间上有明显差异 ， 且存在不匹配现象 ， 经济发达的地区 ， 碳排放量一般也较 高 ， 而 碳 排 放 强 度 较 低 ， 例 如 北 京 市 的 碳 排 放 强 度 较 小 ， 只 有 0 . 15 万 吨 / 万 元 。 而 经 济 相 对 落 后 的 地 区 ， 单 位 GDP 碳 排 放 量 高 。 这 是 由 于 随 着 经 济 发 展 和 社 会 进 步 ， 各 城 市 GDP 随 之 增 长 ， 虽 然 碳 排 放 总 量 依 旧 增 加 ， 但 是 随 着 低 碳 技 术 革 新 、 能 源 利 用 效 率 不 断 提 高 ， 碳 排 放 强 度 却 不 断 降 低 （ 图 4 ） 。 因 此 ， 一 般 高 新 技 术 地 区 有 较 低 的 碳 排 放 强 度 ， 而 传 统 工 业 地 区 碳 排 放 强 度 高 。 75碳排放量 （ 万吨/ 万元 ） 图例 0 0 . 01 - 0 . 24 0 . 25 - 0 . 33 0 . 34 - 0 . 48 0 . 49 - 0 . 92 0 . 93 - 3 . 18 N 南 海 诸 岛 图 3 2013 年中国城市碳排放强度空间分布 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 碳排放量 （ 亿吨 ） 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 1 0 年份 碳排放强度 （ 亿吨/ 亿元 ） 碳排放强度 碳排放量 图 4 2005 - 2013 年中 国碳排 放总量和碳排放强度 碳 排 放 强 度 具 有 明 显 的 空 间 集 聚 特 征 。 为 了 揭 示 中 国 市 域 碳 排 放 强 度 的 局 部 空 间 自 相 关 性 ， 基 于 opengeoda 软 件 计 算 了 2013 年 全 国 市 域 碳 排 放 强 度 数 据 并 绘 制 了 2013 年 中 国 城 市 碳 排 放 强 度 空 间 集 聚 格 局 图 （ 图 5 ） 和 市 域 空 间 碳 排 放 强 度 Morans I 散 点 图 （ 图 6 ） 。 全 局 Morans I 指 数 是 0 . 321 ， 经 随 机 化 运 行 999 次 ， 显 著 性 水 平 p 0 . 001 ， z 10 . 8239 ， 在 1 的 水 平 上 显 著 。 表 明 中 国 城 市 的 碳 排 放 强 度 呈 现 显 著 的 空 间 正 相 关 关 系 ， 也 就 是 说 碳 排 放 强 度 较 高 （ 较 低 ） 的 城 市 在 空 间 上 相 邻 ， 全 国 市 域 碳 排 放 强 度 的 单 元 集 聚 特 征 比 较 明 显 。 从 图 5 可 以 看 出 ， 中 国 城 市 碳 排 放 强 度 空 间 集 聚 明 显 ， 主 要 以 高 高 集 聚 和 低 低 集 聚 为 主 。 分 析 空 间 集 聚 图 可 知 ， 高 高 集 聚 的 城 市 主 要 分 布 在 西 部 和 中 部 部 分 城 市 ， 低 低 集 聚 的 城 市 主 要 分 布 在 东 部 沿 海 地 区 。 随 着 “ 西 部 大 开 发 ” 战 略 和 “ 中 部 崛 起 ” 战 略 的 实 施 ， 西 部 和 中 部 城 市 为 了 能 加 快 发 展 速 度 ， 忽 略 了 技 术 带 来 的 附 加 值 ， 只 是 利 用 本 地 区 先 天 条 件 ， 形 成 了 粗 放 的 发 展 模 式 ， 尽 管 西 部 和 中 部 地 区 的 碳 排 放 量 低 于 东 部 ， 但 是 碳 排 放 强 度 高 于 东 部 城 市 。 而 东 部 城 市 城 市 化 起 步 较 早 ， 工 业 基 础 杨青林 赵荣钦 邢 月 满 洲 中国城市碳排放的空间分布特征研究 762017 年第 1 期 好 ， 同 时 注 重 低 碳 产 业 的 发 展 和 低 碳 技 术 的 投 入 ， 能 源 利 用 效 率 不 断 提 高 ， 碳 排 放 强 度 较 小 。 可 见 ， 在 今 后 的 发 展 中 ， 各 城 市 应 该 大 力 发 展 低 碳 产 业 ， 运 用 新 技 术 提 高 能 源 利 用 效 率 ， 走 低 碳 城市道路 。 不显著 高高集聚 低低集聚 低高集聚 高低集聚 无数据 N 南 海 诸 岛 图 5 2013 年中国城市 碳 排放强度空 间集聚格局 Morans I 0 . 321091 14 8 2 - 4 - 10 - 16 单位 GDP 碳排放 - 16 - 10 - 4 2 8 14 图 6 2013 年市域空间碳排放强度 Morans I 散点图 3 . 中国城市碳排放的时序演变特 征 分 析 图 4 可 知 ， 碳 排 放 量 呈 总 体 上 升 的 趋 势 ， 碳 排 放 强 度 总 体 呈 下 降 趋 势 。 2005 - 2013 年 ， 中 国 城 市 能 源 消 费 碳 排 放 量 从 8 . 744 亿 吨 增 加 到 17 . 006 亿 吨 ， 年 均 增 长 率 为 8 . 67 ， GDP 年 均 增 长 率 为 15 . 46 。 2005 - 2013 年 ， 中 国 城 市 的 碳 排 放 强 度 由 2005 年 的 0 . 52 亿 吨 / 亿 元 降 至 2013 年 的 0 . 29 亿 吨 / 亿 元 ， 年 均 降 幅 7 . 57 ， 并 有 持 续 下 降 的 趋 势 。 在 “ 十 一 五 ” 期 间 ， 国 家 提 出 优 化 产 业 结 构 的 政 策 ， 各 城 市 积 极 加 快 转 变 经 济 增 长 方 式 ， 优 化 产 业 结 构 ， 强 力 推 进 节 能 减 排 ， 能 源 利 用 77效 率 不 断 提 高 ， 碳 排 放 量 增 长 速 度 有 减 缓 趋 势 ， 碳 排 放 强 度 明 显 降 低 。 “ 十 一 五 ” 期 间 的 碳 排 放 量年均增长率为 7 . 11 ， 低于 2005 - 2013 年的年均增长率 。 实 际 上 ， 当 GDP 增 长 速 度 超 过 碳 排 放 量 增 长 速 度 时 ， 此 时 GDP 增 长 主 要 依 赖 技 术 带 来 的 产 值 增 长 ， 从 而 可 以 改 变 原 来 以 大 量 能 源 消 耗 带 来 产 值 的 增 长 方 式 ， 所 以 碳 排 放 强 度 不 断 降 低 ， 这 有 利 于 实 现 城 市 碳 减 排 。 在 未 来 的 城 市 发 展 中 ， 应 该 对 城 市 的 高 耗 能 产 业 开 展 低 碳 技 术 革 新 ， 加 快 先 进 技 术 推 广 应 用 ， 不 断 优 化 产 业 结 构 ， 提 高 能 源 利 用 效 率 ， 降 低 碳 排 放 量 与 碳 排 放 强 度 。 四、 结 论与政策建议 本 文 采 用 2005 - 2013 年 间 的 统 计 数 据 ， 对 中 国 352 个 城 市 碳 排 放 及 其 强 度 的 空 间 分 布 特 征 进行了分析 ， 主要结论如下 （ 1 ） 2005 - 2013 年 间 中 国 城 市 碳 排 放 量 不 断 增 加 。 碳 排 放 量 在 空 间 分 布 中 呈 “ 高 - 低 - 高 - 低 ” 的 特 点 ， 东 部 地 区 的 碳 排 放 量 高 于 西 部 地 区 ， 同 时 形 成 了 东 北 、 京 津 冀 、 成 - 渝 经 济 圈 、 长 三 角 等 高 碳 排 放 量 集 聚 区 。 高 碳 排 放 量 的 城 市 群 产 业 结 构 单 一 ， 第 二 产 业 占 据 绝 对 优 势 ， 在 产 业 发展的过程中 ， 主要使用化石能源 ， 导致碳排放量大于周边城市 。 （ 2 ） 中 国 城 市 的 碳 排 放 强 度 逐 年 降 低 ， 在 空 间 特 征 中 呈 “ 西 北 高 - 东 南 低 ” 的 特 点 ， 单 位 GDP 碳 排 放 存 在 显 著 的 空 间 正 相 关 关 系 ， 并 在 空 间 上 表 现 出 集 聚 特 征 ， 西 部 和 中 部 部 分 城 市 呈 现 高 高集聚的特征 ， 东南沿海城市则呈现出低低集聚 。 （ 3 ） 不 同 城 市 碳 排 放 及 其 碳 排 放 强 度 具 有 较 大 的 空 间 差 异 ， 且 存 在 明 显 的 不 匹 配 现 象 。 一 般 在 经 济 发 达 的 城 市 ， 碳 排 放 量 也 较 高 ， 但 是 单 位 GDP 的 碳 排 放 量 较 低 。 由 于 经 济 发 展 和 社 会 进 步 ， 各 城 市 生 产 总 值 随 之 增 长 ， 虽 然 碳 排 放 总 量 依 旧 增 加 ， 但 是 发 达 地 区 的 城 市 有 资 源 、 技 术 、 交 通 、 工 业 基 础 、 对 外 交 流 等 优 势 ， 所 以 随 着 低 碳 技 术 革 新 、 低 碳 理 念 深 入 人 心 、 能 源 利 用 效 率 不 断 提 高 ， 碳 排 放 强 度 却 不 断 减 少 。 因 此 经 济 发 达 地 区 有 较 低 的 碳 排 放 强 度 ， 而 经 济 欠 发 达 的地区碳排放强度高 。 根据以上结论 ， 本文提出推动城市碳减排和低碳转型的政策建议 ， 主要有以下四个方面 第一 ， 推进低碳技术革新 ， 提高能源利用效率 。 中部和西部的碳排 放强度较高 ， 东部城市的 碳 排 放 强 度 较 低 ， 是 由 于 东 部 发 达 城 市 注 重 低 碳 产 业 的 发 展 和 运 用 新 技 术 降 低 碳 排 放 ， 不 断 提 高 能 源 利 用 率 。 我 国 正 处 于 工 业 化 中 期