低碳型城市生态系统碳源汇变化对城市化的响应机制——以海峡西岸城市群为例

With rapid urbanization process over the world, the impacts of urban carbon cycle on the regional – global climate change have emerged. However, the spatio – temporal dynamics of urban carbon cycle as well as its response to the rapid urbanization, is still unclear. Taking the Metropolitan Areas in the Western Strait as a case study, this study constructs a theoretical model of urban carbon cycle, which includes both anthropogenic components (fossil fuel consumption, agriculture and industry process, landfill etc.) and natural components (vegetation, soil and water areas). Using Urban Greenhouse Gas Inventory and Remote Sensing Inventory methods, we calculate the dynamics of urban carbon cycle systematically based on the three dimensions of “carbon, urban environment and human activity”, and the spatial distributions of urban carbon cycle are drawn by a top – down model. Thereafter, the responses of spatial dynamics of urban carbon cycle to the rapid urbanization are explored by using Urban – Rural Gradient and econometrics models. This research will provide scientific references for spatial planning and management of a low – carbon city. It can also provide some valuable implications for urban and regional sustainable development.

在快速城市化背景下，城市生态系统碳源汇对区域—全球环境变化的影响越来越凸显。然而，城市生态系统碳源汇变化对城市化的响应机制尚未清楚。本研究以海峡西岸城市群为研究区，基于消费原则构建包括人工子碳库（能源消费、工农业业生产过程及废弃物处理）和自然子碳库（城市植被、土壤及水域）在内的城市生态系统碳源汇理论模型，采用城市温室气体清单法结合遥感定量反演方法，从“碳—城市环境—人类活动”系统整体性的角度估算系统中碳源汇变化，探索其时空分布规律。在此基础上，利用城乡梯度分析法和计量统计模型，定量分析城市生态系统碳源汇变化对城市化的响应机制，揭示城市社会经济活动对城市生态系统碳源汇的影响，为低碳城市空间规划与管理、促进城市与区域可持续发展提供理论基础和科学方法。

在快速城市化背景下，城市碳排放及其碳源汇变化对低碳城市管理与可持续发展有明显的科学意义。以往的研究缺乏对快速城市化背景下城市生态系统碳源汇变化响应机制的理解。本项目重新定义了城市碳排放核算边界，并在此核算边界内，计算城市碳排放总量及其驱动因素。结果发现，经济增长与城市化是驱动城市碳排放的主要因素，而经济结构改进与技术进步则是减缓城市碳排放的主要因素。本项目进一步分析了城市碳排放的空间依赖性，证明了由于地方政府的经济竞争，城市碳排放存在负向空间依赖性，而集聚经济导致的技术溢出对减缓城市碳排放有显著作用。以生物碳池和土壤碳池为主要核算目标，本项目还核算了快速城市化背景下城市生态系统碳储量的变化。结果发现，由于城市土地的迅速扩张，城市生态系统的碳储量持续增加。值得注意的是，当自然系统的土地转为城市用地后，土壤碳池的碳储量显著增加。也就是说，与自然生态系统相比，城市生态系统能够储存更多的碳。这为碳储存管理提供了新的科学依据。