第34卷第2期 2014年3月 热带地理 TROPICAL GE0GRAPHY Vo1．34．NO．2 Mar．，2014 刘明达，蒙吉军，刘碧寒．国内外碳排放核算方法研究进展卟热带地理，2014，342248258 国内外碳排放核算方法研究进展 刘明达 ，蒙吉军 ，刘碧寒 1．北京师范大学政府管理学院，北京100875；2．中国电子信息产业发展研究院，北京100048 3．北京大学城市与环境学院，北京100871；4．城市建设研究院，北京，100120 摘要近年来，碳排放研究已被世界广泛重视，其核算方法直接影响到碳排放数据的可靠性。文章针对近年来 碳排放领域的核算研究，从理论上讨论了IPCC和中国关于碳排放项目清单，对比分析了排放因子法、质量平衡 法和实测法3种主要碳排放核算方法的优缺点及适用对象；从实践上将核算清单项目与方法细化到国家／省区、城 市、住区、单体建筑和家庭5个空间尺度单元。在总结现有研究成果的基础上，概括出了碳排放研究的范式与框 架。综述发现1碳排放研究已形成以IPCC为主导、各方积极参与的局面，目前已发展成为一个范式清晰、方 法成熟、使用范围广泛、与时代紧密结合的研究领域；2IPCC提出的排放清单与核算方法在各空间单元尺度开 展实践，并在解决城市问题过程中产生新的学科增长点；3碳排放核算仍然存在尺度关注不均衡，中观尺度研 究较少，以及核算方法的自身缺陷，数据获取的外部限制等问题；4中国形成了适合本国的碳排放清单，在历 史碳排放、碳排放区域差异以及自然系统碳排放等方面取得了一些进展，但存在理论创新少、方法探索不多、数 据获取受限等问题。 关键词IPCC；碳排放；清单；核算 中图分类号x196 文献标志码A 文章编号10015221201402024811 20世纪607O年代以来，气候变化、粮食危机、 人口压力等一系列环境压力因素引起国际社会的普 遍关注。1979年，第一届哥本哈根大会首次将气候 变化提到了国际事务性合作的高度。随着全球变化 科学研究的深入，各国政府逐渐将焦点放在碳排放 问题上。人类活动通过化石燃料的燃烧，工业原材 料加工和将森林、草原转换成低生物量的生态系统3 种主要方式，使固定的碳元素以气体分子的形式释 放到大气中，从而增加大气碳含量 。自工业革命 以来，人类活动使大气中的CO 体积分数增加了 25％～30％，甲烷体积分数增加了100％ ～。人类活 动的温室气体排放被认为是气候变暖的直接要因之 一；工业革命以来的累积碳排放已使全球平均气温 上升了2℃ 。在可预见的未来，由人类经济活动导 致的温室气体增加所引起的气候变化，及其一系列 影响将相继显现 。。 政府间气候变化专门委员会Intergovernmental Panel on Climate Change，简称IPCC是由世界气象 组织WMO和联合国环境署UNEP在1988年 共同建立的，尝试从科学与政治2个角度推进碳排放 领域的研究与实践，以达到各国政府合作减少碳排 放的目的。1992年该委员会就气候变化问题达成了 作为纲领性文件的联合国气候变化框架公约 UNFCCC，专门负责控制CO 等温室气体排放工 作，以应对全球气候变化带给经济和社会的不利影 响。1997年，公约缔约方第3次会议制定了京都议定书，简称京都 议定书Kyoto Protoco1，为发达国家规定了有法 律约束力的定量化减排和限排指标 。2007年，为 解决京都议定书承诺期结束后没有法律性文件 约束各成员国这一问题，制定了“巴厘岛路线图” Bali Roadmap，敦促各方进一步紧密合作。2009 年底，缔约国十五次会议在丹麦首都哥本哈根召开， 发达国家与发展中国家正式形成两大阵营，经过12 d的艰苦谈判，最终达成了不具法律约束力的哥本 哈根协议Copenhagen Accord，在一定程度上反 映了碳排放问题已经日益与国际政治关系联系在一 起，成为政治地理的新问题 ]。 收稿日期20131213；修回日期20140218 基金项目国家自然科学基金项目41371097 作者简介刘明达1985一，男，辽宁人，助理研究员，博士研究生，研究方向为政府经济管理、战略性新兴产业等，Email池stm163．com。 2期 刘明达等国内外碳排放核算方法研究进展 249 IPCC在碳排放领域的研究主要集中于提出和 构建碳排放量核算的范式与框架；公布全球气候变 化的研究报告；出版温室气体排放源的指导性清单， 并分别附带计算方法 。除此之外，世界各国的学 者也根据本国情况开展碳排放研究，主要工作有 制定更具倾向性的碳排放清单；构造更有针对性的 碳排放计算方法；在国家、省级行政区、城市、住 区乃至单体建筑等多个尺度开展实践性工作。 可以看出，目前碳排放的研究体系可以归纳为3 大部类研究主体、研究内容与引申探讨。IPCC、 各国政府和独立研究机构是该研究的主体，3者之间 相互指导和借鉴。制定碳排放清单也即碳排放源 普查和碳排放量计算方法构建是主要的研究内容， 其中碳排放量计算方法的研究又可分为针对不同地 域尺度的碳排放量核算、针对不同客体的碳排放量 核算和方法论探讨3个领域针对具体计算对象的不 同空间尺度构建核算方法，从方法学理论出发构建 具体核算方法，依据核算工作开展的不同方向和领 域进行探讨。相关的引申探讨包括对于碳减排、碳 交易和低碳城市等领域的研究图I。 政府间气候变化专 。委员会 I．． 碳排放源 排放清 、、 装 ； 嚣蚕 I、 --～。／ l 指 汇 l- 导 报 指 借 1 导 鉴 l _ l 各国政府组织 l 一姜一 借 借 鉴 鉴 1 、～ ／ 独立研究机构 宏观 某种或几种含碳排 垒球气候蹙化厦顸副 一 排竹田 t |一一 放物的计算； 垒球、jI陆、直家碳植环 俳似固T估 ／ 垒球、大陆、匿家碳排放 ’ 某些生产生活行为 中观 的碳排放计算； 碳减排量估算与技术探讨 城市 荏匣碳排放估茸 式 ／ ／ 一 I ，、 城市、佳匣碱排放估整模型‘_ 7‘。 质重平衡括 某区域的碳排放计 碳交易范式与相关分析 _ 微观 ／ ／ 算； 建荫 隶庭碳tf}敲估垃范式 低碳城市规划与建设理论 与家庭晒动胄关的碱涌 [／ 某生态系统的碳排 碳俺存， }放的堍觋生卷帆制 实测法 放计算； 1碳排放清单 图1碳排放研究框架 温室气体排放清单包括一套标准的温室气体排 放统计表，涵盖所有相关气体；还包括一份说明估 算温室气体排放量所使用的方法学问题和数据的报 告。其包括的温室气体主要有二氧化碳COz、甲 烷CH 、氧化亚氮N0、氢氟烃HFCs等。 由于碳素是温室气体的主要元素，因此该清单又称 为碳排放清单。 1996年，IPCC出版首份国家温室气体清单指 南，以自然排放源、社会经济排放源2大类为基础， 将碳排放源细分为6个部门能源Energy、工业 过程Industrial Processes、溶剂和其他产品应用 SolventsOther Product Use、土地利用变化和林 地Landuse ChangeForestry、农业Agriculture、 废弃物Waste，并对每个部门进一步给出明细排 放项目。 以1996年温室气体排放清单为基础，2006年 IPCC又出版了新的清单指南；将碳源合并为4个部 门，即能源Energy、工业过程和产品用途 Industrial Processes and Product Use，简称IPPU、 农业林业和其他土地利用Agriculture，Forestry and 250 热带地理 34卷 Other Land Use，简称AFOLU、废弃物Waste o 在之后的3次修订中，补充说明了如何使用该清单 进行国家尺度的碳排放量估算，进一步明确了核算 方法。新版本将“工业过程”与“溶剂和其他产品 应用”合并为“工业过程和产品用途”，将“土地利 用变化和林地”与“农业”合并为“农业林业和其 他土地利用”；原因在于碳排放源是一个完整的，涉 及工农业生产、日常生活和自然生态系统各个过程 的巨系统，内部有十分复杂的联系，因此将较为独 立的部门进行合并与划分，有利于更全面地理解和 核算。该核算清单是迄今为止门类最为齐全、体系 最为合理的清单，涉及人类生产生活的各个领域和 各个流程，是各国政府向IPCC报告本国碳排放类 型和数量的重要参考文本。世界各国也在IPCC给 出的碳排放清单指导框架下，纷纷研究制定适合本 国国情和更有针对性的碳排放清单，用于更为详尽 的盘查本国碳排放特点和数量。 应IPCC的要求，中国政府于2001年针对可代 表本国碳排放清单所包含的5大部门能源相关 能源生产、能源加工与转换、能源消费、生物质能 燃烧、工业生产、农业活动、城市废弃物处置处理、 土地利用变化与林业 叫进行明细化研究，并分别形 成最终清单。该清单充分体现了中国碳排放源的特 点生物质能燃烧被单列出来加以考察，是由于中 国农村地区还广泛存在着直接燃烧生物质能燃料的 现象；中国农业活动在经济部门中占有较大比例， 粮食主产区分布广泛，地跨多个自然带，受区域地 形和小气候影响，耕作制度复杂多样，因此将农业 活动碳排放单列；中国快速的城市化过程已导致的 污染问题突出，城市废弃物的处理和处置亦被列入 清单。 2碳排放量核算指导性方法 碳排放计算方法与模型，按照其设计思路可分 为宏观和微观两大类。宏观估算模型在大尺度上对 碳排放核算给出概念I生解释与方法，而微观估算模 型直接面对不同的排放源类型估算出碳排放量。目 前，使用范围较广、兼具宏观和微观特点的方法有 排放因子法、质量平衡法和实测法3种。在具体估 算某些部门中某些项目时，也有一些更为适用的专 门方法，如基于质量平衡法开发的自然碳库碳含量 估算模型等。 2．1排放因子法 排放因子法EmissionFactor Approach是IPCC 提出的第一种碳排放估算方法，也是目前广泛应用 的方法。其基本思路是依照碳排放清单列表，针对 每一种排放源构造其活动数据与排放因子 Emission Factor，以活动数据和排放因子的乘积作 为该排放项目的碳排放量估算值 EmissionsADEF 1 式中Emissions为温室气体排放量如c0、CH 等； AD为活动数据单个排放源与碳排放直接相关的具 体使用和投入数量；EF为排放因子单位某排放 源使用量所释放的温室气体数量。其中，活动数 据主要来自国家相关统计数据、排放源普查和调查 资料、监测数据等；排放因子可以采用IPCC报告中 给出的缺省值即依照全球平均水平给出的参考 值，也可以自行构造，获取途径见表1 。 表1 排放因子数值获取来源 Tab．1 Resources ofgaining emission factors data 文献类别 出处 备注 IPCC指南 IPCC排放因子数据库Emission Factors Data Base 国际排放因子数据库美国环境保护署USEPA EMEP／CORINAIR放清单指导手册 来自经同行评议的国际或国内杂志的数据 其他具体的研究成果、普查、调查、测量和监测数据 IPCC网站 提供普适性的缺省因子 IPCc网站 嚣翁瓣性缺省因子和各国实践工作中采 美国环保署网站 提供有用的缺省值或可用于交叉检验 欧洲环境机构网站EEA 提供有用的缺省值或可用于交叉检验 国家参考图书馆、环境出版社、环境新闻杂志、较为可靠和有针对性，但可得性和时效性较 期刊 差 大学等研究机构 需要检验数据的标准性和代表眭 目前，以排放因子法为基础，多国都提出了碳 排放计算器，以面向用户的方式提供碳排放量估算 的方法，从一个侧面说明排放因子法业已成为当今 碳排放估算方法的主流。 2_2质量平衡法 质量平衡法MassBalance Approach是近年 来提出的一种新方法。根据每年用于国家生产生活 的新化学物质和设备，计算为满足新设备能力或替 2期 刘明达等国内外碳排放核算方法研究进展 251 换去除气体而消耗的新化学物质份额。该方法的优 势是可反映碳排放发生地的实际排放量，不仅能够 区分各类设施之间的差异，还可以分辨单个和部分 设备之间的区别；尤其当年际问设备不断更新的情 况下，该种方法更为简便。 2．3实测法 实测法Experiment Approach基于排放源的 现场实测基础数据，进行汇总从而得到相关碳排放 量。该法中间环节少、结果准确，但数据获取相对 困难，投入较大。现实中多是将现场采集的样品送 到有关监测部门，利用专门的检测设备和技术进行 定量分析，因此该方法还受到样品采集与处理流程 中涉及到的样品代表性、测定精度等因素的干扰。 目前，实测法在中国的应用还不多。 综合比较，上述3种方法的优缺点、适用的尺度 和对象及应用状况见表2。 表2 3种方法的比较 Tab．2 Instructionsguidelines for three s 3不同尺度的碳排放量核算方法 自然系统中的能源、原材料和水等被人类加以利 用，形成各种产品和服务来维持人类社会的发展，在 这一过程中，产品和服务、能源与水按照国家与省区、 城市、住区、单体建筑和家庭单元的尺度层级发生流 动，并伴随着含碳化合物排放到自然系统中，经过人 为或自然的处置、降解而重新参与经济循环，对废弃 物的处置和处理过程也发生碳排放 图2。 3．1国家、省区尺度 国家是IPCC碳排放评估体系中的最高级、最 重要的评估单元，也是直接接受IPCC指导的工作 单元。IPCC对各国依照既有框架提交的碳排放数据 进行汇总和分析，给出全球碳排放的相关研究结果。 省区尺度的碳排放核算工作与国家尺度相似，是国 家碳排放核算体系的重要环节。由于IPCC 2006年 碳排放清单指南中4个部门中所有碳排放项目均能 够对应到国家、省区尺度，涵盖了包括经济生产、 生活消费、废弃物处理与土地利用等各个方面，所 以国家／省区尺度的核算多从4个部门的碳排放源 清单出发进行核算。 3．1．1核算清单 I能源部门。能源消耗是最早被纳入碳排放核 算体系的排放源之一，也是碳排放的主要来源。在 国家、省区尺度的碳排放核算中，能源消耗部门被 划分为固定源燃烧、移动源燃烧、逸散、二氧化碳 运输和注入4个子部门，并依据每个子部门中的不同 行业、流程进一步加以研究，给出具体的估算公式、 活动数据获取方法和排放因子值。 2IPPU部门。IPPU部门按照经济生产类别划 分为采掘工业、化学工业、金属工业、非能源产品 生产、电子工业、其他产品制造和使用等子部门， 并进一步针对全球范围内较重要的一些工业产品， 计算其制造过程中原材料加工、能源消耗和设备排 放所产生的碳排放量。以工业生产过程为基础，从 原材料加工出发，估算包含在工业生产过程中和工 业制成品内部的碳排放。 3AFOLU部门。AFOLU部门碳排放量的核算 针对因人类活动而发生覆被变化的地区或各种自然 生态系统的碳排放来开展。对该部门的核算涉及与 自然地理有关的多个过程，是一个复杂的体系，因 此对应的核算方法也包含各种物理化学过程。 4废弃物部门。人类活动所产生的废弃物需要 通过一系列技术手段进行处理，按照处理方式的不 同可分为废弃物处置、固体废弃物的生物处理、废 弃物的焚化和露天燃烧、废水排放和处理4个子部 252 热带地理 34卷 l I 自然瓷源 I 一 ～． I 能源 l I原材料I l 水 J 薷霜 I I l I l I 产品和服务 I I l I I I I 国家、省区尺度 I I I I t l 0 城市尺度 l l l l l t 加-F转运、 I 土地变化和 l 住区尺度 I l 消费 l I t l l 单体建筑尺度 I I I ▲ l I 1 l I l 家庭单元尺度。 J l f I l l I I } I r ● 1 I 向环境排放的废水废气和生活垃圾 } 蠢 处理 图2不同区域尺度碳排放模式 Fig．2 Carbon emission model in different scales 门；根据4种废弃物处理类型的工艺过程，分别计算 其碳排放量。 3．1．2核算方法对于能源部门排放量的核算，排 放因子法已经得到较为成熟的应用。排放因子法也 是IPPu部门计算排放量比较传统和主流的方法；但 由于实际情况中存在因生产工艺更新而导致排放因 子发生变化等问题，因此IPCC提出质量平衡方法， 该方法能够较好地解决此类问题。 基于增加一损失的自然碳库碳含量估算模型是 IPCC和许多学者针对AFOLU部门专门提出的碳排 放量估算宏观模型，目前得到较广泛的认可。该宏 观模型首先估算土地碳库中碳含量的变化，之后将 其换算为碳排放量。具体操作如下1将碳排放源 划分为生物量、死有机质、土壤有机碳、生物量燃 烧产生的非CO。排放4个库；2界定目前土地分类 体系中几类对碳排放而言最重要的土地类型林地、 农地、草地、湿地、聚居地、其他土地与土地利 用过程牲畜和粪便管理、土壤与化肥排放、木产 品采伐；3采用排放因子法计算每一土地类型和 土地利用过程中各个库的碳库碳含量变化，然后逐 级汇总换算为整个AFOLU部门的碳排放量。需要 指出的是，该部门包含的“聚居地”碳排放不包含 在聚居地上人类活动所产生的碳排放，仅计算聚居 地这一土地利用类型本身产生的碳排放量。但不同 学者出于不同理解和具体需要，通过改造、简化等 方式又给出了自己的核算方法 ”。 废弃物部门主要运用排放因子法，IPCC 2006 的碳排放清单指南中给出了全球各区域废弃物主要 构成的缺省调查数据以及处理过程中的碳排放核算 方法。该部门碳排放量的核算较多地依赖于具体处 理过程的相关监测数据，因此对于国家、省区尺度 的估算有一定难度，比较理想的尺度是城市或住区。 3．2城市尺度 由于CO 排放量的80％以上来自于城市 ，所以 城市一直是碳排放研究的热点。近年来，低碳城市 的研究和实践可谓是蔚然成风，许多组织和国家都 开展了相关方面的实践 。IPCC编制的碳排放清 单主要针对国家尺度，城市尺度在依照该清单进行 计算时需要视具体情况进行简化。 3．2．1核算清单 1能源消耗。主要包括能源部门中的固定源燃 烧主要是化石燃料和移动源燃烧主要是交通 2期 刘明达等国内外碳排放核算方法研究进展 253 能源[1sl对于IPPU部门中涉及到的相关生产过程 中的排放，目前多直接归纳到能源燃烧的碳排放量 估算中。齐玉春等 将城市能源使用碳排放归纳为 以下方面工业生产、电力生产中的燃料燃烧；燃 料加工、运输及工业利用过程中的泄漏和挥发；交 通工具排放；其他零散点源碳排放。 2土地利用。城市植被以绿化树木、灌木树篱 和草地为主，除自然碳排放外，也受人类日常维护 措施如施肥、修剪和管理等影响。土壤能够排放碳， 由于城市植被和土壤属于城市自然部分，其碳排放 以自然为主，因此与自然系统碳排放的研究方法类 似 。城市不同土地覆被类型有不同的碳排放量。 城市扩张导致建成区大量侵占水体、林地、草地和 农田等其他类型的土地，导致碳排放量的变化。刘 纪远等 的研究表明，中国近20年来的城市用地大 部分由农田转化而来，由于农田和城市土地本身的 碳释放量相当，因此中国城市化自身造成的土地利 用／覆被变化对生态系统碳循环的影响并不显著。而 西方国家大量城市用地是由森林转化而来的，在城 市化过程中造成大量的碳排放。 3废弃物处理。1965年，Wolman提出了城市 代谢的概念 ，认为城市代谢就是将物质、能量、 食物等输入城市系统，并将产品和废物从城市系统 中输出的过程，其本质是将城市视为有机体，并重 点考虑其排泄过程的效应。从城市代谢的角度理解 废弃物处理过程中的碳排放问题，有助于更全面地 挖掘废弃物处理的碳排放源，理解处理处置过程中 的碳排放变化并进行核算口”。城市碳排放核算的对 象以IPCC指南中4大部门为基础，参考城市经济生 活的特点、地域范围的限制，制定出有针对性的核 算清单。 3．2．2核算方法 目前，城市碳排放的估算以排放 因子法为主 ，尤其是一些针对城市能源消耗、城 市工业过程碳排放的研究，质量平衡法居于辅助地 位。国内的研究多将各种类型的碳排放源转换为标 准煤，将不同的排放因子统一为标准煤的碳排放因 子，继而进行估算 。日本在生态城市建设中多 截取生产或生活的某一侧面口q，或者从生产方面进 行资源循环利用、能源深加工，或从生活方面进行 垃圾分类回收、减少不可回收商品的使用等。 3．3住区尺度 3．3．1核算清单住区尺度碳排放清单包含住区能 源消耗、生产生活过程中的物质能源消耗、蕴含在 ①资料来源http／／www．pvupscale．org。 商品中的碳排放、住区内部废弃物处理过程以及绿 化地段的碳排放。目前，中国开展的相关研究较少， 还没有针对该尺度较为成熟的碳排放估算清单。刘 念雄等口 认为中国住区碳排放源主要来自建筑周期 过程及住区内部植被，而未将居民生产生活所产生 的碳排放包括在内。 3．3．2核算方法 目前，国内关于住区尺度碳排放 的研究处于起步阶段，并没有成熟完整的核算方法。 国外对住区碳排放量的核算，多以典型住区生态 小区、住区为主，尤其是生活型住区『如英国的贝 丁顿BedZED口 、德国的太阳区Solar Quaaer 等 ]，通过梳理住区的地理范围、运转模式、主要 功能等，划清有针对陛的排放清单后逐个核算。 3．4单体建筑尺度 近年来，许多国家在建筑的规划、设计、施工 及物业管理过程中都融人了低碳的理念。中国在 2008年奥运会的过程中，积极开展了绿色建筑的研 究和实践口 。2010年上海世博会主办方也与UNEP 共同发布了中国2010年上海世博会绿色指南， 系统提出筹展、参展、运营和参观的环保要求，用 绿色、低碳的理念来指导世博会的具体实践p。 3．4．1核算清单关于单体建筑碳排放的估算，其 排放源的确定应该从建筑物成品内部各种项目 功能出发，香港建筑物碳审计报告 ”将其划分为3 个部分图3。 图3建筑碳排放源分类 Fig．3 Classification of sources ofcarbon emission 1直接排放 包括固定源产生电力、热能或蒸汽时的燃烧燃 料；流动源在运送物料、产品、废物或接载人员进 出建筑物过程中的燃料燃烧；设备及系统运作时释 ＼＼ _，、、＼＼ 一 ～ 一 建断 一 一 一 ，，， 热带地理 34卷 放的温室气体；在建筑物边界内被绿色植物吸收的 温室气体作为负值参与碳排放计算。 2间接排放 指建筑物消耗的电力及天然气在其生产过程中 所引致的温室气体排放。 3其他 包括建筑物内产生的废纸在处置中排放的甲 烷；建筑物污水处理耗用电力而引致的温室气体排 放；蕴含在饮用水处理中的电力生产过程中的温室 气体排放。 3．4．2核算方法 目前，在建筑碳排放领域大多 采用实测法，也可以根据具体情况采用排放因子 法。 3．5家庭单元尺度 家庭单元是碳排放估算的基础单元，主要基于 家庭成员的日常生活起居所引起的碳排放开展估 算，可以明确国家公民的日常行为方式，指引人们 以更加环保、节约的生活方式降低碳排放。由于家 庭单元碳排放估算是基于消费的，所有与生产有关 的过程都可以在消费中得到对应，因此可以在对国 家社会结构和地域分异有充分认识的基础上，通过 合理的分层、分类抽样方法在全国范围内开展家庭 碳排放调查，最终自下而上汇总为建筑、住区、城 市乃至国家的能源消耗、IPPU和废弃物部门碳排 放，在平行估算AFOLU部门中非食物性生产子部门 碳排放量的基础上，将二者进行加和，即可得到各 个尺度的最终碳排放量值。这与IPCC提供的自上而 下的估算体系殊途同归。 3．5．1核算清单家庭单元碳排放清单涉及生活消 费的方方面面，包括食物在内的几乎所有生活所需 商品在制造过程中都包含了碳排放p 刮。 刘晶茹等 将家庭碳排放模式归纳为家庭单 元直接利用自然资源所产生的能源、原材料和水， 以及三者所提供的产品和服务来维持日常生活，同 时产生废弃物回归自然环境中，家庭又能够通过循 环利用等方式延长相关能源、原材料、水和产品服 务在自身内部的使用时间。在这一循环的各个环节 中都伴随碳的排放。家庭尺度碳排放也可以个人为 单元开展核算，陈彦玲等 研究认为影响中国个人 碳排放量的因素主要是经济增长、产业结构、能源 消费结构及效率水平。 3．5-2核算方法排放因子法是估算家庭碳排放的 主要方法，目前广为流行的家庭碳排放计算器的设 计原理就来自排放因子法。中国的台湾、南京等地 区都曾尝试推出过各自适用的家庭碳排放清单及估 算公式②。 综上所述，各地域尺度单元与碳排放核算方法 之间可建立起如图4的对应关系。 l 度 l 碳储存、碳排放的微观生态机制过程研究 ＼。一一／ 图4各地域尺度碳排放研究与碳排放计算方法对应关系 Fig．4 Relationship between carbon emission approaches and studies in different scales ②资料来源http／／icoo1．saveoursky．org．tw。 2期 刘明达等国内外碳排放核算方法研究进展 255 4国内外研究进展 4．1国外进展 概括起来，国际碳排放研究的趋势可以归纳为 以下4点 1IPCC的理论与方法被各国普遍接受。IPCC 聚集了全世界1 000余位科学家，对全球气候变化、 土地变化、碳排放估算的范式开展了为期l0余年的 研究工作，发表各式报告、指南等文本数lO份，已 大致建立起了包含各学科领域、各地域要素、各生 产环节在内的碳排放估算框架体系，并给出了碳排 放源清单与核算方法，成功指导了区域实践④。目 前各国政府主导的碳排放核算工作大多在IPCC制 定的范式指导下开展。 2宏观与微观尺度研究成果日益丰富。IPCC 倡导和组织的全球政府碳排放量核算与报告工作， 极大促进了宏观碳排放领域的研究，有关全球、大 陆和国家尺度的碳排放数量和预测、碳减排计算、 碳循环模式等方面的知识已被人们越来越多地了 解；由各国独立研究机构开展的微观尺度碳源碳汇 调查、人类日常行为碳排放等工作成果也El益丰富。 3与其他学科的结合、发展趋势良好。目前， 碳排放领域的研究已经充分学习和吸纳了物理学、 化学、数理统计、地理学、生态学等学科的研究方 法和思路，日益成为一项综合l生的复杂研究体系； 其研究成果也因此更加具有综合指导意义和实践意 义。 4与城市问题紧密结合、派生新的学术增长点。 城市是人类生产生活集中的场所，城市化是经济发 展最主要的地理表现之一。随着环境问题的日益突 显，城市环境问题因其危害的严重性、曝光的及时 性、广泛的关注性而受到各方重视。作为大气主要 碳源的化石燃料燃烧和土地利用变化过程p吲，也大 多集中在城市化高度完善或迅速进行的地区，因此 碳排放研究将城市作为一个重点。目前已经形成了 包括城市碳循环、城市碳管理 等新的研究方向 和学术增长点，成为发展城市理论、指导城市实践 的重要力量p 。 4．2国内进展 随着近年来经济迅猛发展，中国碳排放量与日 俱增，总量已达世界第一。在政府的推动和倡导下， 中国学术界碳排放研究成果颇丰，专门的研究机构、 研究人员和文献数量显著增加。2003年以来被 Elsevier Science英文期刊数据库收录的中国学者关 于“碳排放”“碳循环”的研究成果100余篇，且呈 逐年增加趋势。利用中国期刊全文数据库 http／／epub．edu．cnki．net／以“碳排放”和“碳循环” 为关键词，对1998年以来的文献进行了检索。可以 看出目前对中国碳排放的历史演变过程 、区 域差异特点 、主要影响因素 ，及生态系统 碳排放与碳循环的模式、特点、数量 等问题进 行了研究表3。 表3 1 998年以来以“碳排放”“碳循环”为关键词的中文文献总结 Tab．3 Summary ofChinese papers which focused on“carbon emission’“carbon cycling”since 1998 “碳 循 环” l998200o 2O0o一2002 2O022O04 20042O06 2O062OO9 33 以大尺度研究为主，区域尺度研究起步 64 大尺度研究更加深入，区域尺度研究加强 70 引入同位素方法，与生态系统研究相结合 100碳循环建模 95 生态系统碳循环占据主流 5不足与展望 国际碳排放研究已基本形成以IPCC为主导， 各国政府和科学组织踊跃参与的局面，并已经从单 ③资料来源http／／www．ipcc．ch／。 全球及大陆尺度碳循环研究、碳循环与自然地理要素关系研究 保持大尺度碳循环研究基础上，更加注重区域尺度的研究，和碳循环 与气候变化的研究 碳循环与生态系统相结合，关注更小的生态地理要素的影响 各种尺度的碳循环建模，研究自然地理要素本身的碳循环过程 与陆地生态系统有关的碳循环研究，并扩展到土地利用领域 纯的科学问题上升为政治问题。IPCC报告中归纳出 囊括4种主要排放源的碳排放清单，以及3种估算 碳排放的模型方法。这些清单及方法在不同地域尺 度单元中得到广泛应用和发展，并在城市尺度派生 256 热带地理 34卷 出新的学科增长点。中国科学界在该领域作出了一 些贡献，形成了适合本国国情的碳排放核算清单， 并在一些方面取得进步。 5．1 不足 迄今为止，以IPCC为主导、各国政府广泛参 与、各独立研究机构和非政府组织普遍关注的碳排 放研究取得很大进展，短短l0余年时间已经发展成 为一个范式清晰、方法成熟、使用范围广泛、与时 代紧密结合的研究领域。但总体说来，还存在以下 2点不足 1尺度关注不均衡，中观尺度研究较少。由于 城市、住区尺度的碳排放估算过程中面临2个主要 问题一是与自然系统有关的碳循环过程，难以对 应到中观的城市尤其是住区尺度；二是人类社会经 济系统中，一个城市或住区基本不可能独立承担完 整的经济循环链，且日益复杂化和全球化的经济产 业链也进一步导致中观尺度的碳排放源边界难以界 定。这2个问题导致了城市、住区尺度的碳排放研 究进展缓慢。目前，还很难见到关于中尺度的全面 碳排放源清查、碳排放量估算，或者专门针对中尺 度碳排放研究而设计的碳排放核算模型，在中国也 是如此 叫；而相同工作在宏观、微观领域进展顺利。 2{亥算方法的自身缺陷，数据获取的外部限制。 在一些尺度、一些经济生产部门或者某些排放源， 碳排放量核算的基础数据获取、核算方法建立工作 已经取得很大进展；但由于方法误差最小的实测法 在实际操作中，存在数据获取受限的问题，因此排 放因子法、质量平衡法等基于间接数据的方法被广 泛应用，这就意味着方法本身的系统误差无法避免， 计算结果也因此受到影响。 国内方面，则还存在一些自身缺陷。 1理论创新较少，认知来源于国外。虽然中国 关于碳排放研究的文献数量增长很快，但却较少有 文献能够深入剖析碳排放的理论体系，对于整个碳 排放研究框架的补充和完善也多来自于国外研究成 果的学习和引用，新知识的消化较强，创新不够。 2方法探索不多，数据获取受限。中国统计数 据年限较短，涵盖类别有限尤其是基层地区，在 一定程度上影响了中国宏观尺度碳排放估算的准确 性，导致碳排放的基础研究工作不尽如人意 ”；加 之核算方法在创新上显出不足，因此造成中国碳排 放核算方法绝大多数采用IPCC的主流方法。 3学科侧重过大，研究发展不均衡。中国碳排 放研究工作的开展多来自于地方政府和行业协会的 推动，因此过分注重国内大区域如省、经济生产 行业部门的碳排放，而碳排放是一个生态和经济多 要素共同影响、自然和人文多学科交叉、地方和全 球多尺度综合的过程，因此过分强调行政区域、行 业边界的研究势必对国内碳排放研究的长远发展不 利。 5-2展望 目前碳排放研究存在的问题和不足将在未来工 作中逐步得到解决，相关机构和学者将进一步关注 目前研究的短板，加快中观尺度的方法体系建立， 充实研究案例；同时数据观测、获取的方式和手段 也将不断更新，从而丰富数据来源，大幅提升研究 的精准度和可参考价值。 国内方面，下一步应着力推进碳排放理论构建 和方法论研究等工作。要注重顶层设计，合理引导 研究资金和力量投向。立足国内实际，从产业体系、 能源结构、资源禀赋、发展阶段等方面出发，构建 适应国内情况的碳排放理论体系，构建全尺度、广 覆盖的碳排放源数据库，深入开展碳排放核算方法 研究，进一步加强碳排放研究对国际气候变化谈判 的支撑能力。 参考文献 [1]VITOUSEK P M，MOONEY H A，JANE Lubchenco，et a1．Human domination of earth’S ecosystems[J]．Science，1997，27725494-499． 『2]CRUTZEN P J．Geology of Mankind[J]．NaCre，2002，415323． [3]MYLES R A，DAVID J F，CHRIS Huntingford．Warming caused by cumulative carbon emissions towards the trillionth tonne[J]．Nature， 2009．45811631l66． I4]MAHLMAN J D．Uncertaintiens in Projections of Human Caused Climate Wanning[J]．Science，1997，278211416-1417． [5]涂瑞和．联合国气候变化框架公约与京都议定书及其谈判 过程IJ1．环境保护，200536571． [6]6 曾文革．哥本哈根协议的国际法解析IJ1．重庆大学学报社会 科学版，2010，1612430． 『7]IPCC／UNEP／OECD／IEA．Revised 1996 IPCC guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[R]．ParisIntergovernmental Panel on Climate Change，United Nations Environment Program，Organization for Economic CoOperation and Development，International Energy Agency，1997． [8]IPCC／IGES．2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[R]．GenevaIntergovernmental Panel on Climate Change， Institute for Global Environmental Strategies，2006． 19]IPCC／IGES．Good practice guidance for land use，landuse change and forestry[R]．JapanIntergovemmental Panel on Climate Change，Institute for Global Environmental Strategies，2003． [IO1 IPCC／IGES．Definitions and ological options to inventory 2期 刘明达等国内外碳排放核算方法研究进