基于碳平衡分析的城镇化可持续性评估方法研究

China is in a critical period of economic development mode shift. Urbanization strategy got more and more attention. The sustainability of urbanization is influenced by many natural and social-economic factors, which also shows a spatial differentiation. With the increased carbon resource constraints in the context of climate change, low carbon development becomes an important factor to address regional sustainable development. However, there is still lack of integrated methodology to evaluate low carbon and sustainable development.Carbon balance is influenced by urbanization in many aspects. The improvement of living standard for urbanization areas will increase carbon emissions, and land urbanization will change the way of land use. Meanwhile, industrial development and technical progress can both improve energy efficiency and reduce carbon emissions.The capability to protect carbon sinks is also enhanced. Based on the theory of sustainable development and systematic carbon cycle,this study explores the conceptual model of linkage between carbon balance analysis and sustainability. This study also uses geostatistics method and GIS technology to develop the sustainability assessment model for urbanization(SAMU) by use of carbon balance analysis. The SAMU model is then used to evaluate the sustainability of regional urbanization under the scenarios with different urbanization policies. This study can provide a theoretical basis and technical support for the sustainable development of urbanization.

中国正处于经济发展方式转变的关键时期，城镇化战略受到诸多关注。城镇化可持续性受到多种自然地理和社会经济因素的综合影响，具有空间差异性。随着气候变化背景下碳资源约束的加剧，低碳发展成为影响城镇化可持续性的重要因素，但与之相关的评估方法并未形成独立的、完整的方法学体系。城镇化进程对区域碳源碳汇有复杂影响：人口城镇化之后生活水平提升会引起碳排放的增长，土地城镇化则改变了原有土地利用方式，但产业聚集和技术进步又会带动能效提高和碳排放的下降，同时加强了碳汇保护和提升能力。本研究基于可持续发展和系统碳循环的基本理论，探讨城镇化进程中的碳平衡与可持续性的关联概念模型；利用空间统计学方法和地理信息系统（GIS）技术，开发建立基于碳平衡分析的城镇化可持续性评估模型。将该模型用于不同城镇化政策情景下的区域可持续性评估，为我国的城镇化可持续发展提供理论依据和技术支撑。

全球城镇人口在2015年已经达到了54%，城镇化过程的资源环境问题是世界各国在实现可持续发展过程中面临的重大挑战。中国正处于经济发展方式转变的关键时期，其城镇化战略受到诸多关注。政府间气候变化专家委员会（IPCC）第五次评估报告表明，人类对气候变化的影响正在加速显现。城镇化与气候变化具有复杂而微妙的联系，因此，中国的新型城镇化战略和执行过程需要全面衡量其对碳循环的综合影响，以期实现区域低碳发展与可持续性的同步提升。研究在国内外最新可持续发展与碳循环理论及实证研究成果的基础上，深入分析了区域碳循环与可持续性的内在联系，提出城镇化进程中自然碳汇的不可替代性，并在此基础上建立了城镇化进程中的碳平衡与低碳可持续发展的关联概念模型，从碳循环的视角建立城镇化低碳发展与可持续性评估方法学体系，提出了碳中和系数（Carbon Neutral Coefficient，CNC）的概念，并开发出基于集成清单和GIS-RS技术的碳平衡分析方法，将其应用于中国上海崇明岛城镇化进程中的可持续性评估与政策情景分析。结果表明，随着区域城镇化过程的推进，CNC数值呈现出明显的时空分异现象，其变化能同时反映区域自然本底状况和社会经济发展的综合影响。驱动力分析结果表明，人类活动导致的区域土地利用/覆盖变化是影响区域碳循环和碳平衡状态改变的重要原因。通过对特定区域CNC时空变化与相关政策的关联性分析，可以发现部分生态环境政策达到了预期目标，但依然存在政策实施效果与规划指标的差距。在此基础上，不同的政策情景分析结果可以为区域低碳管理和可持续发展决策提供必要的指引与参考。贯彻“精明增长”、底线控制等理念，划定区域生态底线、优化区域用地布局、重视能效提升，加强科技创新对区域低碳与可持续发展的支撑能力建设，对城镇化过程中实现可持续发展具有重要意义。总的来看，碳平衡分析可以作为评估城镇化可持续性的重要辅助工具，对促进区域低碳与可持续发展起到重要作用，为我国气候变化背景下的新型城镇化提供理论依据和技术工具。