基于碳循環的低碳城市發展路徑

李建南　姚林如

摘要：為應對全球氣候變化，城市實行低碳發展模式是經濟和社會發展的必然選擇。低碳城市建設應結合城市碳循環特點，將碳匯納入衡量體系，保持碳源小于碳匯，這意味著要在城市碳循環分析基礎上，進行科學合理的城市發展規劃，優化城市空間布局，調整城市產業結構，打造智慧型城市。

關鍵詞：碳循環;碳通量;低碳城市;發展模式

一、引言

城市是生產、生活和消費的聚集體，因此城市也就成為了能源消耗的集中地。據統計，大城市消耗的能源占全球的75%，溫室氣體排放量占世界的80%。中國46%的人口居住在城市，但卻消耗著85%的能源，排放著幾乎相同比例的CO2。因此，在新型城鎮化背景下，以CO2等溫室氣體減排為目標的“低碳城市”、“城市低碳發展模式”有著特殊的意義。

2008年初，世界自然基金會（World Wide Fund for Nature）與國家建設部聯合推出以中國上海和保定兩市為“低碳城市”試點以后，“低碳城市”迅速“躥紅”。低碳城市實際上是以“低能耗”、“低污染”和“低排放”的低碳經濟為發展理念的城市運營模式或新經濟發展模式。從這個意義上講，低碳城市的建設與生態文明的戰略目標是完全一致的。

如何促進城市低碳轉型，以實現低碳城市的目標？大多學者提出應實現經濟和能源結構、城市建筑、城市交通、居民消費方式低碳化。但是單純考慮這些的建設思路將導致低碳城市的雷同發展。因此，在進行低碳城市探索時，要結合城市碳循環過程特點，建立科學合理的低碳發展規劃，探索與城市資源稟賦、功能定位相匹配的綜合解決方案，這樣的低碳城市才具有實效性和可持續性。

二、低碳城市的內涵

關于低碳城市的定義說法不一。世界自然基金會的定義：低碳城市是指在經濟高速發展的前提下，保持能源消耗和CO2排放處于較低水平的城市;氣候組織（Climate Group）給低碳城市下的定義是：在城市內推行低碳經濟，實現城市的低碳排放，甚至是零碳排放。上述兩個定義較為籠統，只強調了城市低碳發展的目標，沒有說明城市低碳目標的實現方式。還有多個學者對低碳城市作出了定義：低碳城市經濟發展的核心動力是低碳產業、城市居民的低碳生活方式和生活理念，以及政府以低碳社會為目標規劃的城市建設藍圖。很顯然，此定義強調了城市低碳目標的實現方式，但是忽略了城市低碳發展的目標。

基于以上考慮，我們認為：低碳城市是在政府、企業、個人和組織機構等四方面的努力下，根據城市的資源稟賦和功能要求，依靠政府的政策引導和制度約束，實現低碳的生產方式和生活方式，實現碳源小于碳匯的目標。這個定義揭示：低碳城市的目標是保持碳源（Carbon Source）小于碳匯（Carbon Sink），相對于碳的零排放目標，這個目標更具可完成性。此內涵也揭示了低碳城市的實現方式，即應將碳匯納入衡量體系，如果該城市的“碳的寄存體”可以承載已有的碳源，就相當于沒有碳排放。這體現了城市碳循環的基本原理，通過城市植被和土壤等碳匯作用，不產生碳的溢出，實現碳源小于碳匯。

三、城市碳循環核算

城市碳循環具有“自然—經濟”二元結構特征。城市生態經濟系統的碳循環過程包括城市能源消耗、城市擴建、城市土壤植被覆蓋等產生的碳通量變化。同時，在自然和人為的作用下，其碳庫的碳儲量在一定時間內會發生著輸入和輸出的碳通量變化。了解城市碳循環過程為低碳城市發展提供數據支持和目標切入點。

（一）城市的碳通量

城市的碳循環核算首先是從城市碳庫、城市輸入通量和城市輸出通量等幾個方面來整體考慮城市的碳通量的變化。因此，一方面我們要大量收集能源的消耗、交通使用、植被和土壤等方面的數據，另一個方面也需要進行對影響城市碳循環的社會經濟和生物物理因素進行跨學科研究。

（二）城市碳通量的核算

對城市自然經濟大系統展開碳通量核算的具體內容包括： 城市工業、居民、交通能源消耗的碳排放; 計算城市植被、土壤覆蓋產生的碳通量; 估算城市擴建和土地利用方式轉換帶來的直接和間接的碳排放和碳儲量的變化。具體核算的過程，首先可以利用遙感技術（RS）手段并結合城市的地面調查，獲得城市各種土地利用、河流及覆蓋植被、生產和社區的狀態參數，隨后可以利用地理信息系統（GIS）結合生態模型來分析和處理城市碳通量的空間分布及動態變化數據，最后以地圖、圖形、數據表格等形式展示分析的結果。

四、低碳城市發展模式

城市的低碳發展模式，不僅僅是停留在城市植樹造林綠化層面，更應該是從低碳城市發展規劃入手。在城市碳循環核算的基礎上，降低重點領域碳排放、政府推行低碳管理方式等方面開啟碳源控制模式和碳匯降碳模式。

（一）低碳城市發展規劃

在城市碳核算的基礎上，科學地分析城市當前和過去各區域的碳源/匯數據，預測城市各區域碳源/匯未來發展情景，以此制訂合理的低碳城市發展規劃。

1. 確定城市不同區域的碳排放強度。在城市碳核算的基礎上，將城市劃分為碳排放重點區、碳排放平衡區、碳匯區。針對三類功能區來酌情確定經濟的開發強度和環境保護閾限，制定切實可行的區域發展規劃，以實現碳源和碳匯平衡。

2. 確定城市不同區域、行業的碳減排數量。通過計算得出城市CO2等溫室氣體等的排放總量后，根據減排的目標和減排的要求，將這些指標合理的分解到各個區域、部門和企業，要求嚴格按照碳減排的計劃來組織生產，通過控制溫室氣體排放的總量。

（二）低碳城市發展模式

現有關于低碳城市發展模式的研究主要局限于限制高碳產業發展、改變能源結構、發展低碳交通和低碳建筑、政府推行低碳管理方式等幾個方面。而在城市碳循環分析的基礎上，可以明晰不同模式的基本驅動因子（如地理條件、社會經濟因素等）的作用，根據城市溫室氣體排放的清單和份額，當前和過去城市各區域的碳源/匯等碳循環規律，有針對性地在碳排放重點實行碳源控制模式和碳匯降碳模式。

1. 碳源控制模式。碳排放重點區一般位于城市中心區，交通和建筑又是其中的重點領域。因此針對這類區域可采取如下措施：采用低碳排放強度的交通系統，比如采用固定軌道大容量新能源的公共交通體系，可以在很大程度上減少交通領域的碳排放;同時，盡量采用清潔能源和新能源;提高能源使用效率和減少碳排放;采用綠色建筑技術，降低建筑物的能源消耗和碳排放等。

2. 碳匯降碳模式。碳匯降碳模式主要針對增加城市綠地面積，提高碳匯能力。城市的熱島效應可以通過樹木和綠地空間的增加來提高碳吸收。據測算，如果一個城市全部屋頂面積實行綠化，城市上空的CO2將減少80%左右;改善營養搭配和農業規劃措施來提供人們所需要的食物，不僅有利于個人的身體健康還可以增加土壤碳匯和減少碳排放;在工業生產方面，通過補貼有利于碳捕捉的技術開發和利用，將是未來城市碳匯降碳模式一個重要領域。

五、低碳城市發展路徑選擇

基于碳循環的低碳城市發展模式旨在進行碳循環管理，充分利用城市資源稟賦或創新城市碳匯功能，控制或減少城市碳的排放，以實現城市經濟社會與生態環境的協調發展，故我們可以從優化城市空間布局、調整產業布局和打造智慧型城市入手。

（一）優化城市空間布局

國內外的研究和具體的實踐表明：如果城市在建設的過程中空間布局不合理，將導致碳排放的增加。因此，合理的布局城市的發展藍圖、優化城市的道路交通和調整城市的用地建設。優化城市內部結構和合理控制用地規模，是低碳城市建設的核心基礎。其中，合理控制用地規模國外多采取生態主導的緊湊型發展模式;而優化城市內部結構是將相似或者相關的用地進行集聚或者合理的處理閑置用地進行綠化來實現空間的降碳。其中優化城市空間布局是從源頭降低能源消耗，減少溫室氣體排放的重要途徑。如增加建設生態景觀，建少硬地廣場，進行城市屋頂綠化的改造，可以提升城市的綠地單位面積綠化功能和碳匯效率。

（二）調整城市產業布局

在城市規劃過程中，應根據城市不同區域和行業碳通量情況，進行與城市功能定位相適應的產業發展規劃，如第一產業應該向距離城市比較近的郊區地區遷移，中心城區發展第三產業，城市郊區結合部以輕工業為主;衛星城周圍建設農業區和高新技術區，形成農業現代化示范基地和產業模范基地，建設以種植和養殖為主的產業空間布局;其次根據其次應根據減排目標要求，提高高碳產業的規劃準入條件。結合城市實際，嚴格管控企業的進入，鼓勵發展能源消耗低，廢棄物排放少的工業、高新技術和第三產業部門，控制能耗產業外延擴張，禁止發展高排放的產業，強制性地退出能源使用率較低、高浪費、高排放等對城市生態環境影響嚴重、預期收益低的產業。

（三）打造低碳智慧型城市

在互聯網時代，智慧城市是以大數據和云計算為特征的低碳城市。因此，將互聯網和物聯網作為城市發展的手段，打造低碳智慧城市的發展，是降低城市碳排放的一條有效途徑。如通過大數據和云計算，為城市提供有效的便民服務。便民是將城市的人員、資源、交通、電力等生產生活要素合理的分配，最大限度地減少閑置資源的浪費;最后，打造低碳智慧社區，積極運用現代科技，實現信息的共享，資源的二次利用，實現社區的管理智能化和低碳化。

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*基金項目：江西省社會科學規劃基金資助項目（12YJ30）。

（作者單位：南昌航空大學）