城镇密集区域景观变化的碳排放特征及其调控机制

剧烈人类活动影响下的景观变化引起的碳排放，对全球气候变化有重要影响。我国城镇密集区域景观变化剧烈，如何调整城镇密集区域的景观类型和格局变化来减缓和适应全球气候变化是重要科学问题。本研究采用景观变化模型，分析模拟不同情景下城镇密集区域的景观变化，利用景观格局-过程分析方法和温室气体清单编制方法，分析不同景观变化模式对碳排放量范围和趋势的影响，明晰景观变化过程对碳排放量和碳源-汇空间动态的影响，揭示景观类型和格局变化的碳排放变化特征。旨在以低碳排放景观变化调控为目标，回答当前城镇密集区域低碳景观规划和管理的两个迫切问题：1）景观变化过程导致的碳排放量及关键影响因素，2）如何优化调控获得低碳排放的景观过程和格局变化。本研究以景观变化的过程变量，量化景观类型和格局变化引起的碳排放量和时空特征，阐明城镇密集区域景观变化的低碳调控机制，为城镇密集区域的低碳景观规划、管理和政策制定提供思路和科学依据。

景观变化引起的碳排放对全球变化有重要影响，通过调整景观格局和景观类型适应全球气候变化具有重要的科学意义。本研究采用景观变化模型SLEUTH模拟了5种情境下辽宁中部城市密集区未来景观变化，分析了不同情境下景观的格局和动态变化特征。通过文献调研和实验测定的方式，确定了主要景观类型的综合碳排放因子，分别计算了保持不变的景观类型和变化的景观类型的潜在综合碳排放。对潜在综合碳排放的时空特征进行了分析。不同情境下景观变化碳排放有明显的差异，城市及农村居民点呈现明显的高排放特征，东部林地，碳排放较小，耕地的排放量高于林地。5种情境下，铁岭市变化的景观类型的碳排放都是负值，呈现“汇”的特征。实施最格的生态保护的情况下，有助于实现景观变化碳排放量降低的目标。本研究还探索了城市和农村居民点的空间扩张对农田景观格局具有重要影响，提出在我国新型城镇化过程中，要加大对农村居民点的管控和基本农田的保护措施，研究成果发表在Landscape and urban planning上。工业园尺度上的碳排放特征，开展了基于消费视角的碳排放的研究。在上述研究的基础上，从降低碳排放和增加碳汇量两个角度，提出了低碳景观的调控机制。根据辽宁中部城市密集区的现状，从结构、规模、方式、布局和技术等方面提出构建低碳景观方法和对策建议。通过研究团队进一步探索碳排放的调控机制，发现消费驱动的碳排放对区域碳排放的影响巨大。利用基于消费端的温室气体核算方法，从工业园区尺度、城市尺度、省域尺度和全国尺度，分析了隐含碳排放和碳泄露的问题，研究成果发表在Energy Policy、Renewable Energy、应用生态学报和环境科学研究等期刊上。针对我国发达地区和欠发达地区的隐含碳排放，本研究探索了我国发达省份和不发达省份之间的碳泄露，提出基于消费端的碳排放调控机制和原则，研究成果发表在PNAS和Nature上。景观变化碳排放受消费驱动影响较大，减少景观变化碳排放，不仅要对重要景观类型进行保护，而且还要从政策和经济驱动机制，特别是消费驱动机制的角度，减少由于人类生产和生活的过度消费导致的碳排放。