论文部分内容阅读
在全球城市化进程中,由碳排放引起的气候变化是目前学术界和决策者面临的最具挑战性的科学问题之一。发展低碳城市己成为国际应对气候变化的重要途径,同时也是目前学术界研究的热点和焦点。干旱区由于脆弱的生态环境在气候转暖的影响中首当其冲,发展低碳城市成为该区域实现可持续发展的重要选择。乌鲁木齐是典型的干旱区特大城市,近年来城市化发展与环境资源利用的矛盾日益锐化,绿洲城市的可持续发展受到胁迫。本文在分析城市化与碳排放关系的基础上,以乌鲁木齐作为研究对象,重点探讨了城市碳排放机制与低碳发展模式,对于丰富低碳城市相关理论以及指导干旱区城市低碳可持续发展具有重要理论与现实意义。主要内容与结论如下:
第一,通过探讨低碳城市的概念及内涵,提出了本文的低碳城市定义,认为低碳城市是在城市这个地理单元上,实现人文过程与自然过程的动态碳平衡的城市;并对低碳城市的国内外相关文献进行了梳理,得出未来研究将会集中在城市碳排放综合模型、驱动机制、情景预测、发展模式、政策管理、低碳技术等方面;最后针对国内外低碳城市的发展案例进行剖析,总结了城市低碳发展的经验及模式。
第二,从生态经济学、城市地理学的角度,运用STIRPAT模型与计量经济学模型,通过全球主要国家(地区)的面板数据研究城市化与碳排放两者之间的动态关系,探讨城市化过程和碳排放演化之间的一般规律。得出在城市化的进程中,碳排放强度、人均碳排放量与碳排放总量先后需要跨越三个峰值,分别对应的是城市化的中期(50%-60%)、城市化的中后期的过渡时期(70%左右)、城市化的后期(大于70%)。当城市化发展处于初期阶段时,城市化系统发展缓慢,碳排放缓慢增长;当城市化发展处于中期阶段时,城市化系统进入加速发展阶段,碳排放迅速增长;当城市化发展处于后期阶段,城市化的提高对碳排放的影响逐渐减缓。
第三,利用IPCC的相关方法对乌鲁木齐近十年来的能源消费碳排放特征进行分析,得出城市高碳特征明显,工业部门占据能源消费碳排放的主要比重,尤其是能源工业与原材料工业;定性探讨了城市化影响碳排放在时间与空间上差异的因素,得出城市化主要通过生活、生产与土地利用类型的变化演进进而影响城市碳排放时间上的差异,而自然地理条件、人口数量与结构、城市密度与形态、城市经济等因素则是造成区域城市碳排放空间差异的主要因素;利用Kaya恒等扩展式结合LMDI方法定量分析了乌鲁木齐的能源消费碳排放机理,结果表明,经济水平的持续提高是乌鲁木齐能源消费碳排放增长的主导因素,而抑制作用全部来源于能耗强度的降低。
第四,运用环境负荷模型和情景分析法对2010-2020年乌鲁木齐城市能源消费及碳排放的四种情景分别进行了分析预测,得出乌鲁木齐城市在低碳情景下到2020年能够实现碳强度下降到2.07t/万元的目标,而且还能保持11.44%的经济增长速度,这是乌鲁木齐城市系统协调发展相对最优的方案。同时,结合文献对各项低碳技术的减排潜力、减排成本与减排生态环境影响的评估,经过综合分析选择适合乌鲁木齐城市的低碳技术,如具有干旱区特色的干空气能制冷技术。
第五,通过对不同尺度下空间结构优化与低碳城市构建进行理论探讨与实践分析,从宏观、中观、微观三个层面,通过空间组织途径提出了乌鲁木齐低碳城市发展模式,并展望了干旱区低碳城市的理想模式。结果表明:在宏观层面,提出了乌鲁木齐应该从加快都市圈建设与优化新疆城镇体系两方面着手其自身的城市规模、等级的提升,同时应该通过重大基础设施的建设优化以提升宏观地域空间结构中的通道可达性;在中观层面,提出了“多中心廊道”模式是乌鲁木齐城市及都市圈城市空间格局的最佳模式;在微观层面,主要针对低碳建筑、绿化系统的建设提出了建议;最后认为立体、功能混合、线型、六边形、封闭的空间与水系景观等是干旱区低碳理想城市的特征。
第六,在分析乌鲁木齐产业结构与能源消费碳排放的基础上,基于线性规划、因子分析,构建了城市产业低碳优化的量化分析模型,探讨与产业低碳发展优化配置方案相对应的产业结构调整策略。认为乌鲁木齐的第一、第二产业所在比重应逐步下调,第三产业比重上升的趋势。从第二产业内部来看,工业比重下调,建筑业比重上升。从工业内部的细分行业来看,能源、原材料加工和化工行业作为优化调整的重点行业,而低能耗、低排放、相对较高就业带动力的行业像食品制造业、纺织业、电气机械及器材制造业、设备制造业等需要提升在产业中的比重。