城市生态|基于微观尺度的典型大都市功能区碳排放研究

由于地理学研究对象涉及自然和人文要素、微观和宏观多个尺度空间格局和过程，因此人文社会科学与自然科学知识的交叉融合将促进人文地理学的创新发展。当前，对人类活动的定点、定量、定位动态研究已成为人地关系研究的前沿方向之一，对城市微观时空尺度碳排放的定位定量监测研究已经成为国际上人文地理学、城市规划领域的重要发展方向和研究热点。

中国生态经济学会副理事长

中国科学院地理科学与资源研究所研究员

2016 年12月

城市是全球碳排放的主要区域，城市化和城市扩展过程必然会对球碳循环和气候变化产生深远的影响，主要表现如下: ①城市区域占据全世界能量需求的67%，2030 年这一比例预计达到73%；②城市是温室气体排放的主要来源区域之一，全球城市地区温室气体排放量占全球总排放量的80%，这引起全球气候变化；③大都市是城市碳排放的主要区域之一，如我国北京等35 个大城市占全国总人口的18%，却贡献了40%的能源消耗和二氧化碳排放。因此，目前城市化过程与碳排放效应研究已成为国际上地理学、城市规划学、生态学和环境科学等多学科交叉研究的重要科学命题。

我国碳减排的国际压力日益增大，而所处的城市化经济发展阶段的能源需求特征又使得碳减排相对困难。大都市区是我国人口高度密集、产业高度集聚、交通高度发达和能源高度消耗的典型区域，其节能减排的任务尤为艰巨。通过对大都市区碳排放过程模拟，并协调城市化与环境的关系，探索大都市区的节能减排和低碳经济发展模式和路径，对于实现我国碳减排目标具有重要意义。

北京市是国际碳排放研究领域关注的热点城市，如Nancy 等(2008) 关注了北京市人口增长和固体废弃物的碳排放，Qiu (2009)报道了北京市新能源利用与碳减排，北京市已成为国际大城市碳排放比较研究的典型案例。北京市已经进入全面建设现代化国际大都市的新阶段，未来20 ~30 年是北京市建设低碳世界城市的关键时期。北京市率先建设低碳城市是引领未来城市建设的新趋势，是应对气候变化、加快生态文明建设的现实需要，要求在承担国际生态环境责任的同时，更强调生产、生活方式的低碳，强调资源消耗低，对环境影响小的可持续发展。因此，深入客观地揭示北京市微观尺度典型功能区的碳排放过程及其影响机制，对于北京市建设低碳世界城市具有现实的迫切性，同时还将为我国大城市建立完善的温室气体排放统计核算制度和实现低碳发展提供科学依据。

▲北京奥林匹克中心区所在位置及范围

重视微观层面的细化研究是国际上人文地理学、城市规划领域的重要发展方向之一。本书以人类活动强度和碳排放剧烈的大都市典型区——北京市奥林匹克中心区为研究对象：

☆ 在客观评述国际城市碳排放新进展和总结微观尺度城市碳排放主要理论基础上，厘定了微观尺度城市碳排放核算清单和关键要素边界条件；

☆ 归纳总结了国际上微观时空尺度城市碳排放主要核算方法；

☆ 详细剖析了国际微观时空尺度城市碳排放过程和机理案例；

☆ 建立了北京奥林匹克中心案例区的碳排放数据库框架；

☆ 基于二氧化碳通量、交通流量长期实地观测数据、国际先进模型模拟数据，进行了北京奥林匹克中心区大型公共建筑、交通、人口的碳排放过程和机理研究以及交通与碳通量耦合分析研究，提出了低碳北京奥林匹克中心区建设的对策建议，对微观尺度城市碳排放研究进行了展望。

本书以地理学、生态学、环境科学和系统科学为理论基础，综合文献分析、问卷调查、遥感和GIS 空间分析和涡度协方差通量监测等先进技术方法，深入研究了大都市区微观尺度典型区的碳排放过程，揭示了碳排放的时空变化特征和影响机理，提出了优化调控对策。这对于促进我国地球表层系统自然过程与人文过程的交叉及综合研究，加强城市化与环境演变过程的相互关系研究，促进地理科学与生态科学、环境科学及系统科学的交叉融合，以及其理论和方法的创新，培育新的学科生长点，具有重要实践意义。

本书得到国家自然科学基金面上项目“ 基于微观尺度的典型大都市功能区碳排放过程模拟及优化调控研究” (批准号: 41271186)、国家科技基础性工作专项重点项目“中国北方及其毗邻地区综合科学考察” (批准号: 2007FY110300)、国家科技基础性工作专项项目“格网化资源环境综合科学调查规范” ( 批准号: 2011FY110400) 资助。参加本书撰写的人员有中国科学院地理科学与资源研究所的李宇、郑吉、金雪婷、王喆、徐晨、高晶、李玎，北京社会科学院的刘薇，日本九州大学的袁靓，中国地质环境监测院的刘可。专题撰写分工如下: 第一章，李宇、刘薇；第二章，李宇、刘薇、高晶；第三章，李宇、郑吉、袁靓、金雪婷、高晶、刘可；第四章，李宇、郑吉、袁靓、高晶、刘可；第五章，李宇、金雪婷、李玎、郑吉；第六章，李宇、刘薇、王喆、袁靓、郑吉、金雪婷、徐晨；第七章，李宇、郑吉、刘薇。全书由李宇统稿。

感谢中国通量观测研究联盟( China FLUX) 的于贵瑞研究员、温学发研究员、张雷明副研究员以及北京林业大学的查天山教授、贾昕博士给予的二氧化碳通量数据支持，感谢中国建筑科学研究院上海分院的田慧峰工程师、张欢工程师给予的建筑能耗与碳排放计算支持。本书在撰写过程中借鉴和引用了其他科研工作者的研究方法、结论，在此一并表示衷心感谢。

《微观尺度城市碳排放理论、方法与实证研究》针对国际城市微观尺度碳排放研究前沿, 系统客观地归纳总结了国际城市微观尺度碳排放的理论体系、研究方法, 在此基础上结合我国大城市碳排放实际, 基于地理学、生态学、建筑学、环境科学等多学科, 从城市人类活动和生态系统耦合新视角, 提出了城市微观尺度碳排放的关键要素、理论框架和研究方法体系。综合遥感、GIS、实地观测、通量观测等数据获取和研究方法, 对北京市奥林匹克中心区进行了实证研究, 探讨了城市微观尺度碳排放研究的科学研究范式, 揭示了案例区碳排放过程、机理并提出了调控对策, 为政府制定碳减排科学决策提供理论参考。

文章来源：赛杰奥

本期小编：许雪爽 李咪  王晨

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