重庆市碳足迹与碳承载力变化特征及趋势预测

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 重庆市碳足迹与碳承载力变化特征 及趋势预测 摘要：为了全面了解重庆市碳排 放状况，通过碳足迹相关研究方法测算 了重庆市 1997-2013 年的碳足迹和 1999-2013 年植被碳承载力，通过 GM（1，1）灰色预测模型预测了 2014- 2018 年重庆市的碳足迹变化趋势。结果 表明，1997-2013 年重庆市碳足迹总量 从 6 320.41 万 t 增加到 21 199.82 万 t， 化石能源碳足迹是整个碳足迹的主要构 成部分；1999-2013 年，碳承载力从 3 304.63 万 t 增加到 3 827.59 万 t，森林 碳承载力是碳承载力主要构成部分； 1999-2013 年，人均碳足迹从 2.49 t/人 增加到 6.31 t/人，单位面积碳足迹也由 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 9.28 t/hm2 上升到 25.73 t/hm2；万元 GDP 碳足迹下降到 1.67 t。通过 GM（1，1）模型预测到 2014-2018 年 重庆市碳足迹将进一步增加，预计在 2018 年碳足迹将达到 36 646.181 7 万 t。 中国论文网 /8/view-12920556.htm 关键词：碳足迹；碳承载力；灰 色系统 GM（1，1）预测模型；重庆市 中图分类号：X22 文献标识码： A 文章编号： 0439-8114（2017）07- 1257-05 DOI：10.14088/ki.issn0439- 8114.2017.07.014 Characteristics and Trend Prediction of Carbon Footprint and Carbon Carrying Capacity in Chongqing City CHEN Chuana，XIE Shi-youa，b （a.School of Geography Sciences；b.Key Laboratory of the Three Gorges Reservoir Regions Eco- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 Enviroment of the Ministry of Education， Southwest University， Chongqing 400715， China） Abstract： In order to know the situation of carbon emissions in Chongqing city， the carbon footprint（1997 to 2013） and the carbon carrying capacity（1999 to 2013） was estimated by IPCC method. In addition，GM（1，1） was used to predict the change trend of carbon footprint from 2014 to 2018. The results showed that， between 1997 and 2013， the carbon footprint grew from 63.204 1 million tons to 211.998 2 million tons， and fossil fuel was the main part of carbon footprint. Between 1999 to 2013，carbon carrying capacity grew from 33.046 3 million tons to 38.275 9 million tons， and forest carbon carrying capacity was the main part. Carbon footprint per capita increased from 2.49 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 tons to 6.31 tons from 1999 to 2013. Meanwhile，the unit area of carbon footprint raised from 9.28 ton/hm2 to 25.73 ton/hm2，and carbon footprint per ten thousand GDP dropped to 1.67 tons. According to GM（1，1） model， the carbon footprint of Chongqing will keep increasing from 2014 to 2018， and the carbon footprint will up to 366.461 817 million tons in 2018. Key words： carbon footprint； carbon carrying capacity； GM（1，1） predict model； Chongqing city 根据 IPCC 的最新研究， 20 世纪 50 年代以来的全球气候变暖原因至少一 半以上要归咎于人类活动1。中国自 2006 年以来已经成为世界上碳排放的第 一大国，减排压力巨大，科学合理的碳 减排政策既能够促进经济快速增长，也 能够促进产业结构合理调整，并且对缓 和全球变暖趋势具有重要意义。国内学 者开展了大量关于碳排放的研究工作， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 取得了不少研究成果。李江苏等2通过 研究表明，人口增长、经济增长、产业 结构演进、能源结构倒退作为间接影响 因子共同促进中国碳排放增长；武红等 3通过研究得出，1953-2010 年，中国 的经济增长是以化石能源高碳排放为驱 动力的。此外，还有一些学者研究了诸 如农业4-7 、化石能源 8-11、居民生 活12-14等方面的碳足迹，在相关方面 取得了许多成果。但是这些研究大多只 侧重碳排放增长因素、碳排放与经济增 长联系、各个领域具体碳排放量等，较 少或者没有涉及到碳承载力，也没有对 相关区域的碳承载力进行计算、评估以 及预测，因而无法全面评测区域碳超载 程度，也不能Y 合区域的碳承载能力 为减排给出全面的意见和建议。 为了全面研究重庆市碳足迹状况， 一方面计算分析了 1997-2013 年重庆市 的碳足迹，引入了净碳足迹等指标；另 一方面计算了该地 1999-2013 年植被碳 承载力，并且根据 GM（1，1）灰色预 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 测模型预测了未来几年重庆市的碳足迹。 1 研究区域概况 重庆市位于 10511-110 11E、2810-3213N 之间，已经成长 为长江上游最大的经济中心和交通枢纽 中心。自 1992 年以后，重庆市经济高 速发展，重庆市的国民生产总值 （GDP）年均增长率将近 13.5%，经济 始终保持平稳高速增长，城镇化速度较 快，目前城镇化率已提高到 57%。与此 同时，重庆市的能源消耗量也在快速增 加，表现出与经济增长变化趋势相一致 的特点，成为西南地区碳排放量增加十 分突出的区域。 2 数据来源与研究方法 重庆市地处中国西南部，具有大 城市与大农村的结合特点。其城市能源 消费结构以化石能源、电能为主，在农 村则以生物质能为主，根据马彩虹15 研究数据，化石能源碳足迹占据整个能 源碳足迹的绝大部分，农村生物质能源 碳足迹不仅比重较小，且有持续降低趋 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 势，加上数据获取困难，因此不予考虑。 除此之外，还应考虑特殊工业生产过程 中的 CO2 排放，如水泥生产，由于数 据来源限制，因此只计算水泥生产过程 中的碳排放。碳承载力部分则由森林、 草地和农业碳承载力 3 部分构成。研究 数据来源于 1997-2013 年中国能源年 鉴 、 重庆统计年鉴 、重庆市国土资 源和房屋管理公报和中国农业部网站等。 2.1 碳足迹计算 研究中碳足迹主要由 2 个部分组 成，即化石能源碳足迹以及特殊工业所 产生的碳足迹。化石能源碳足迹部分根 据 IPCC 2006 年指南中的相关计算原理 计算，碳排放系数采用谢鸿宇等16、 卞晓红等17 的研究结果；特殊工业产 生碳足迹计算了水泥生产碳足迹，水泥 生产过程中的碳足迹包括能源消耗碳足 迹和生料分解碳酸盐产生的碳足迹 2 个 部分，为避免重复计算，只计算生料分 解碳足迹，碳足迹和碳承载力数据都转 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 化为 CO2 数据。 F=E+I=Nf=AFd （1） E=EiEFi （2） I=IyD （3） 式中，F 为区域碳足迹， t；E 为 化石能源 CO2 排放量，t；I 为水泥生产 的碳足迹，t；N 为人口数量； f 为人 均碳足迹，即区域碳足迹总量与区域总 人口的比值，t/人；A 为区域面积， hm2；Fd 为碳足迹密度，即单位面积碳 足迹，t/hm2；Ei 为能源 i 的消耗量，万 t；EFi 为碳排放系数，即每吨该种化石 能源所产生的 CO2；i 为能源种类；Iy 为水泥产量，万 t；D 为水泥分解时产 生的 CO2，采用相关研究结果，取中间 值18， 190.427 t CO2。 2.2 碳承载力计算 碳承载力是指某地区内各种植被 每年所能固定 CO2 的量，本研究主要 计算森林、草地和农作物 3 种植被的固 碳量，计算方法采用了肖玲等20的方 法： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 C=Nc=ACd=Cf+Cg+CP （4） Ci=SiPNEI/44/12 （5） CP=CC （6） 式中，C 为区域碳承载力总量， t；N 为区域人口数量；c 为区域人均碳 承载力，即区域碳承载力总量与总人口 的比值，t/人；Cd 为单位面积碳承载力， 即区域碳承载力总量与其面积的比值， t/hm2；Cf 为林地的固碳量，t；Cg 为草 地的固碳量，t；Si 为 i 类植被的面积； PNEI 为 1 hm2 i 类植被 1 年固定的碳量， 根据相关研究结果，重庆市森林指标的 取值为 2.84 t C/hm221，草地植被的取 值为 0.36 t C/hm222；CP 为农田的固 碳量，t；Pi 为第 i 种作物的经济产量， 主要为小麦、稻谷等 7 种主要农作物， t；Yi 为经济系数，即经济产量与生物 量之比； 为校正系数，依据秸秆进入 工业的份额计算，取值为 0.05；CC 为 生物量与固碳量之间的换算系数，取 0.05。 2.3 碳足迹评价指标 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 通过引进净碳足迹、万元 GDP 碳足迹量等指标来评价碳压力状况。 CD=F-C （7） Fg= （8） 式中，CD 为净碳足迹，为该区 域碳足迹与碳承载力的差值，用以比较 碳足迹收支状况，万 t；F 为区域碳足 迹总量，t；C 为区域碳承载力总量， t；G 为 GDP，万元；Fg 为万元 GDP 碳足迹，单位 t/万元，用以衡量区域的 能源利用效率。 3 结果与分析 3.1 碳足迹动态分析 由图 1 可知，1997-2013 年重庆 市碳足迹变化呈现出 3 个阶段，1997- 2003 年重庆市碳足迹处于微弱波动状态， 总量在 6 320.41 万7 657.25 万 t，整体 变化不大；2003-2011 年，重庆市碳足 迹呈现出明显增长趋势，数量从 2003 年的 6 846.25 万 t 猛增至 2011 年的 23 733.45 万 t，增长量达 16 887.20 万 t， 增长幅度也达到 246.66%；2011-2013 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 年，碳足迹呈现出微弱下降趋势。 从图 2 可以看出，化石能源碳足 迹占整个碳足迹绝大部分，其比例为 87.67%94.42%，水泥碳足迹只占 5.58% 12.33%。其中，化石能源碳足 迹结构中，煤炭碳足迹占有极大比重， 其排放量从 1999 年的 5 627.86 万 t 猛增 为 2012 年的 19 014.11 万 t，增长幅度 达 235.18%，是重庆市碳足迹增长的最 主要因素；石油类能源碳足迹比重也有 一定增加；天然气碳足迹比重相对较小； 水泥生产碳足迹从 1999 年的 511.38 万 t 增加到 2013 年的 2 613.41 万 t，增加 速度也较快。从以上数据分析可得，化 石能源碳足迹是重庆市碳足迹的主要构 成部分，化石能源碳足迹的增长是重庆 市碳足迹增长的主要原因，水泥碳足迹 虽然所占比重小，但是增长较快，也需 要引起重视。 3.2 碳承载力和净碳足迹分析 由图 3 可知，1999-2013 年重庆 市碳承载力表现为微弱增长，数量上从 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 3 304.63 万 t 增加到 3 827.59ft，增加 幅度为 15.83%。其中森林的碳承载力 从 3 096.30 万 t 增加到 3 618.80 万 t， 增加幅度为 16.87%；草地的碳承载力 从 31.33 万 t 增加到 43.22 万 t，增加幅 度为 37.95%；农作物碳承载力略有下 降，波动变化。从整体上看，重庆市碳 承载力未出现大的变化，保持着稳中略 有增加的态势。 由图 4 可知， 重庆市 1999-2013 年净碳足迹始终为正 值，并且跟碳足迹变化保持一致。 1999-2013 年，重庆市净碳足迹先从 4 340.42 万 t 扩大到 20 179.10 万 t，而后 下降为 17 372.23 万 t；单位面积碳足迹 从 9.28 万 t/hm2 提高到 25.73 万 t/hm2，提高了 207.44%，而由于此时碳 承载力增长幅度较小，因此单位面积净 碳足迹从 5.27 万 t/hm2 提升到 21.08 万 t/hm2，提高幅度达到 300.00%，给重庆 市的生态环境造成较大压力。 3.3 人均碳足迹、单位面积碳足 迹和万元 GDP 碳足迹分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 由表 1 可知，1997-2013 年重c 市人均碳足迹表现为持续增长，而人均 碳承载力变化不大，因而人均净碳足迹 和单位面积碳足迹增加迅速。17 年间， 人均碳足迹从 2.08 t/人增至 6.31 t/人， 增幅高达 203.37%。由此可见，重庆市 在碳减排工作上需要付出更大努力。与 此同时，应该注意到的是，重庆市万元 GDP 碳排放也在持续下降，从 4.19 t 降 到 1.67 t，下降幅度达 60.14%，表明重 庆市的能源利用效率正不断提高。 3.4 基于 GM（1，1）模型的重 庆市碳足迹和碳承载力预测 通过 GM（1，1）灰色预测模型， 以重庆市 1997-2013 年的碳足迹为原始 序列，对重庆市 2014-2018 年的碳足迹 进行了预测。 用 x（0） （k）表示原始值序列， （ 0） （k）表示模拟值序列，计算 x（0） （k）和（0） （k）的灰色绝对关 联度？着。 |s0|=|x （0） （k） -x（1）+ -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 x（0） （17）-x （0） （1）|=71 082.495 |s1|=|x （0） （k） -（0） （1） +（ 0） （16 ）- （0） （1）| =69 416.086 因此： ？着=0.988 3 数据关联度为一级，可以进行碳 足迹的相关预测，通过预测得到重庆市 2014-2018 年碳足迹数值，如表 2 所示。 结果显示，重庆市 2014-2018 年的碳足 迹都将会进一步增加，碳足迹到 2018 年将达到 36 646.181 7 万 t。 关于中国的碳排放增长原因，中 国学者做了许多相关研究，得出促使碳 排放增长主要是经济、人口、能源结构、 技术创新等因素23-25 。综合分析后， 认为重庆市碳足迹的影响因素有以下几 个：人口规模的影响。重庆市作为中 国西部惟一的直辖市，独特的地理位置 和政治经济优势吸引了大量的外来人员， 加上本地人口数量不断增加，以及生活 水平的不断提高，进而对碳排放的增长 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 形成明显推动作用。经济增长因素的 影响。经济的快速发展与化石能源消耗 增加之间存在着密切的关系，重庆市设 立直辖市以后，经济高速发展，甚至在 2003 年以后，重庆市经济保持约 13% 的高速增长，而此时碳足迹也是迅猛增 加，2012-2013 年经济增长放缓，重庆 市碳排放也随之降低一部分，即经济增 长与碳排放之间呈正相关。能源利用 结构的影响。从计算结果来看，重庆市 的能源利用效率已经有了很大的提高， 万元 GDP 碳足迹不断降低，已经从 1999 年的 4.60 t 降低到 2013 年 1.67 t。 仍需注意的是，重庆市的能源结构长期 以煤炭为主，清洁能源使用比例较低， 煤炭使用比例较高不仅会造成大量碳排 放，还会对当地的环境污染如酸雨起到 重要作用。产业结构的影响。产业结 构对一个地区的碳排放有着十分重要的 影响，特别是已有相关研究表明，第三 产业的比重提高可以减少碳排放。近些 年，重庆市的第三产业所占比例在 2000 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 16 年曾达到 41.7%，但此后一直处于波动 下降状态，截至 2012 年重庆市第三产 业所占比例为 39.4%。而第二产业一直 处于上升状态，重庆市本身作为老工业 基地，第二产业比重过高不仅对碳减排 不利，更会造成例如酸雨、生态破坏等 环境问题。 3.5 重庆市碳减排建议 首先，重庆市人口规模增加是近 些年碳足迹迅速增长的主要原因，因此 应该实行好人口政策，完善户籍政策， 控制好外来人员数量。还应该积极倡导 健康低碳消费，提倡使用清洁能源，乘 坐公共交通。 其次，要调整工业结构，转变经 济发展方式，提高第三产业比重，降低 重工业比重，调整能源使用结构，提高 清洁能源使用比重，降低煤炭使用比例。 重庆市需要大力推进高新技术产业发展， 使得经济发展与碳减排目标同时能够进 行。 最后，重庆市还应该进一步提高 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 17 本区域碳承载力，加大对森林等主要碳 汇的保护力度。近些年，重庆市森林覆 盖率稳中有升，截至 2013 年，重庆市 森林覆盖率已达到 42.1%，碳承载力提 高了 16.12%，但跟巨大的净碳足迹相 比仍然显得不够，因此重庆市应该在现 有碳汇基础上退耕还林，禁止乱砍滥伐。 4 结论 通过改进碳足迹相关研究方法， 引入了净碳足迹等相关指数，对重庆市 1997-2013 年碳足迹与碳承载力进行了 动态计算和分析，得到以下结论。 1）1997-2013 年，重庆市的碳足 迹整体上呈现增加趋势，从 1997 年的 6 320.41 万 t 增加到 2013 年的 21 199.82 万 t，增长幅度达 235.42%。从整个碳 足迹结构上来看，化石能源碳足迹占整 个碳足迹的比例为 87.67%94.42%。 因此可以得出化石能源的使用增加是碳 足迹增长的最关键原因。 2）1999-2013 年，重庆市碳承载 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 18 力从 3 304.63 万 t 增加到 3 827.59 万 t，增加幅度为 15.83%。从碳承载力结 构上看，森林占据了较大比重，是整个 碳承载力的主体。从整体上看，重庆市 碳承载力未出现较大的变化，保持着稳 中略有增加的态势。 3）1999-2013 年，重庆市净碳足 迹从 4 340.42 万 t 扩大到 17 372.23 万 t；人均碳足迹从 2.49 t/人增至 6.31 t/人， 增幅达 153.41%；人均碳承载力从 1.08 t/人增至 1.14 t/人，增幅为 5.56%；单位 面积碳足迹从 1999 年的 9.28 t/hm2 增 加到 2013 年的 25.73 t/hm2，增加幅度 达 177.26%。 4）1997-2013 年， 重庆市万元 GDP 碳排放也在持续下降， 从 4.19 t 下降到 1.67 t，下降幅度达 60.14%，表明重庆市的能源利用效率正 不断提高。 5）根据 GM（1，1）模型预测 了重庆市 2014-2018 年的碳足迹，结果 显示，2014-2018 年重庆市碳足迹将会 进一步增加，并且在 2018 年将达到 36 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 19 646.181 7 万 t，届时该地生态环境将会 面临更为严峻的压力，因此需要科学合 理的策略，以达到节能减排的目的。 嘉南祝 1 IPCC.Working gronp I contribution to the IPCC fifth assessment report.Climate change 2013：The physical science basisEB/OL. http：//P- 7088945782709.html. 2 李江苏，张 雷，程晓凌.中 国碳排放增长机理分析J.资源科学， 2010，32（11）：2059-2065. 3 武 红，谷树忠，关兴良，等.中 国化石能源消费碳排放与经济增长关系 研究J.自然资源学报，2013，28（3）： 381-390. 4 史磊刚，陈 阜，孔凡磊，等.华 北平原冬小麦-夏玉米种植模式碳足迹 研究J.中国人口资源与环境， 2011，21（9）：93-98. -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 20 5 黄祖辉，米松华.农业碳足迹 研究以浙江省为例J.农业经济问 题，2011（11）：40-47，111. 6 王占彪，王 猛，陈 阜.华北 平原作物生产碳足迹分析J.中国农业 科学，2015，48（1）：83-92. 7 岳 立，赵 婷.甘肃省农业碳 足迹动态变化研究J.北方经济， 2012（17）：67-69. 8 赵荣钦，黄贤金，钟太洋.中 国不同产业空间的碳排放强度与碳足迹 分析J.地理学报，2010，65（9）： 1048-1057. 9 祁 悦，谢高地，盖力强，等.基 于表观消费量法的中国碳足迹估算J. 资源科学，2010，32（11）：2053- 2058. 10 马彩虹.甘肃省化石能源碳 足