京津冀城市群能源-污染物代谢过程-格局-机理研究

Jing-Jin-Ji urban agglomeration became a heavy polluted area because of its large energy consumption. To trace the chain of smog and haze, industries, and energy backward, it is meaningful to conduct research at two poles of urban metabolic processes analysis, energy and pollutant. Previous research mainly concentrated on some related analysis of energy and pollutant, but neglected the industries chains which connect energy and pollutant, nor metabolic processes. Meanwhile, there was a lack of quantitative analysis on the spatial and temporal patterns and mechanisms. So the current research cannot meet the requirements of agglomerations’ ecological management. This project takes the angle from energy and pollutant metabolic processes of urban agglomeration, uses input-output analysis, ecological network analysis, statistical analysis, and GIS, and also combines with ecological monitoring and modeling. Based on theoretical methods and case studies, this project will choose Jing-Jin-Ji urban agglomeration as case study and propose technical route progressively to identify the metabolic processes of energy and pollutant, reveal their spatial and temporal distribution, analyze their internal mechanisms, and also separate metabolic processes spatially and optimize agglomeration’s future development. This can provide quantitative analysis for reducing energy consumption and pollutant emission in agglomerations, promoting ecological management and guarantee ecological safety of agglomerations. The project will become an effective basis for promoting cross-discipline research on urban ecology, system ecology, and ecological economy, and improving the research and methodology for urban ecological system.

京津冀城市群因能源消耗巨大演变成污染群备受关注，逆向追踪雾霾-产业-能源作用链，围绕城市群代谢过程的两极“能源-污染物”开展研究，具有重要意义。以往研究多集中于能源与污染物的相关分析，忽略了连接能源、污染物的产业链及代谢过程，同时代谢过程的时空格局及作用机理的定量化研究相对缺乏，无法满足城市群生态管理的需求。本项目以城市群能源-污染物代谢过程为视角，集成投入产出分析、生态网络分析、数理统计分析和GIS等技术方法，生态监测与计算模拟并重，理论方法研究与典型案例分析相结合，采用逐层递进式的技术路线，以京津冀为例，在解析城市群能源-污染物代谢过程、揭示时空分布规律、阐明系统作用机理等方面开展创新性研究，并进行空间分解与优化调控应用研究，这为缓解城市群能源消耗与污染物排放问题、加强城市群生态管理、保障生态安全提供了科学方法和量化依据，可有力地促进相关学科发展，完善城市生态系统的研究内容与方法体系。

京津冀城市群因能源消耗巨大已成为污染集中地，以代谢视角，围绕城市群代谢过程的两极“能源-污染物”开展研究，具有重要理论与现实意义。以往研究缺乏从过程出发分析能源、污染物的关联关系，无法满足城市群生态管理的需求。本项目以京津冀为例，集成投入产出分析、生态网络分析、数理统计分析和GIS等技术方法，解析城市群能源-污染物代谢过程，揭示其时空分布规律，阐明系统作用机理。研究发现：2002-2010年京津冀三地的生态角色（资源提供者和消耗者）发生很大变化，河北由资源接受者（2002年）变为资源提供者（2007年及以后），而13城市网络模型的模拟结果显示河北省11个城市的发展主要依赖于河北省内部；三地网络模型的掠夺关系占比在2/3以上， 13城市网络模型掠夺关系占比仍超过41%，但竞争关系在13城市网络中占比最达60%，主要分布于河北11个城市之间；京津冀碳吸收量稳中有升，排放量呈先增后减趋势，其中交通工矿用地是碳排放的主要贡献者（占比为73%），而有林地是碳吸收的主要贡献者（占比为55%）；碳排放与碳吸收空间交错分布，北部、西部到中部、南部和东南部和梯度变化明显；负向转移量逐年增加，研究期内增长了38.6%，这主要来自于向交通工矿用地的土地转移，约占整个负向转移量的90%；正向转移量总体变动不大，主要以交通工矿用地到城镇（T→U）的贡献为主，但后期正向转移量急剧增加，增加了21倍，主要体现为交通工矿用地的转出（占比为92%）。通过本项目研究可缓解城市群能源消耗与污染物排放的问题，为京津冀相关产业转型与节能减排政策制定奠定基础，也为加强城市群生态管理、保障生态安全提供了科学方法和量化依据。