（设计艺术学专业论文）基于低碳模式的城市景观设计模型与方法论.pdf

c l a s s i f i e di n d e x ： p h d d i s s e r t a t i o n 呲y 1 m 吣 e 75 叭州0 州7 呲7 l 6 岫 t h e m e t h o d o l o g yo fm o d e l sa n d l a n d s c a p e a r c h i t e c t u r eb a s e do nl o wc a r b o n c i t y s u p e r v i s o r ： q i nz h a n g a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r ： s p e c i a l t y s p e c i a l t y ： d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ： d a t eo fs u b m i s s i o n ： u n i to fd e g r e ec o n f e r r e d ： x i n g k u a nw u p h d d e s i g n i n ga r t s 2 0 1 0m a r c h 2 0 1 0a p r i l w u h a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y w u h a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y w u h a n4 3 0 0 7 0 ，h u b e i ，p rc h i n a a p r i l2 0 1 0 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 期：丝丝! 量兰! 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有 权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的 全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。+ ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 期：丝丝! 皇! 至复 中文摘要 本论文引入低碳城市景观测试与管理模型理论，对城市土地利用模式、街道、 城市格局和公共开放空间的相关问题进行了研究，以尝试探讨对低碳城市景观进行 预测、设计和评价的系统性理论和方法。运用景观设计和模型虚拟对当代城市格局 的构建展开研究，论证在面对气候变暖危机时景观设计师所担当的历史重任，深入 剖析温室气体排放根源和解决途径。 首先对低碳景观的概念进行界定，认为城市格局和二氧化碳排放之间存在本质 上的联系，低碳景观应该是与城市各要素之间具有某种相关联系，城市景观文化的 有机整体决定了能源需求和温室气体排放。土地利用的密度、混合度和空间安排影 响交通的需求、频率和方式，从而影响交通能源的消耗。城市规划的形态和布局影 响建筑密度、外形和占地面积，从而影响建筑制热、制冷和通风的能源需求。绿色 开放空间的完整性和连续性影响自然渗水功能和动植物生物链，从而影响流域的缓 冲功能和植被碳汇功能。从汽车为主导交通模式所产生的历史背景和未来趋势的分 析表明，城市已经成为高碳运作的格局，并且这一格局伴随着经济的发展必将带来 灾难性后果。不合理的城市格局忽视人类生活方式的内在规律，利用汽车与快速道 路带来的便利将城市建设成无限蔓延和功能单一的格局。合理的城市格局应遵循城 市发展和运行规律，以减少汽车通勤和增加城市混合利用率为核心目标，将城市设 计成一部管理规范和有机运转的减碳机器。 在上述概念界定和理论框架基础上，从土地利用、街道和公共空间展开实证研 究。研究以大量的数据调查资料为基础，基于哥伦比亚大学可持续实验室研究模型 和数据库，论证混合利用土地模式、多重功能街道和模拟自然功能开放空间是建设 低碳城市的必要原则。在对成渝干道、嘉陵江岸景观的实例研究中，量化比较低碳 方法论指导下排碳量和现状排碳量，为系统化认识和创建低碳管理与测试模型提供 依据。将城市景观作为一个整体碳排放机器进行研究，结合不同城市人v i 、交通和 基础设施数据，以低碳街道模型、建筑模型、基础设施模型为零部件，测试不同城 市形式组织下碳排放量，从而确定最低碳模式城市形式。并提出系统化实施低碳方 法论的途径，以可视化方式向政府、民众解说低碳原则下城市排碳量，具有现实可 行性。相关理论构架和研究方法对于城市化发展区域建立低碳模式具有借鉴意义。 关键词：低碳，城市格局，土地利用，街道，公共空间 a b s t r a c t b a s e do nm e t h o d o l o g ya n dm o l d eo fl o w - c a r b o nu r b a nl a n d s c a p e ，t h i sd i s s e r t a t i o nd i d s o m er e s e a r c h e so nl a n du s e ，s t r e e t ，u r b a nf o r ma n do p e ns p a c et oe x p l o r et h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nu r b a nl a n d s c a p ea n dc a r b o ne m i s s i o n s i m u l a t i n gt h ep r o c e s so f u r b a nd e v e l o p m e n tt oe x a m i n a t et h ec r i s i si nc o n t e m p o r a r yl a n d s c a p e ，d e m o n s t r a t et h e h i s t o r i c a lr e s p o n s i b i l i t yo fl a n d s c a p ea r c h i t e c ti nt h ef a c eo fc l i m a t ew a r m i n ga n d a n a l y s i so r i g i n sa n ds o l u t i o n so fg r e e n h o u s eg a se m i s s i o n s f i r s t l y , t od e f i n et h ec o n c e p to fal o w c a r b o nl a n d s c a p e ，b e t w e e nt h a to fu r b a np a t t e r n a n dc a r b o nd i o x i d ee m i s s i o n s ，i si n t r i n s i c a l l yl i n k e d l o w c a r b o nl a n d s c a p e ss h o u l db e r e l a t e dt ot h ev a r i o u se l e m e n t so ft h ec i t y ；t h eg r e e n h o u s eg a se m i t t i o na n de n e r g y d e m a n dd e c i d e db yt h ec u l t u r eo fc i t yl a n d s c a p ea sa no r g a n i cw h o l e t h ed e n s i t yo f l a n d - u s e ，t h ed e g r e eo fm i x i n ga n dt h ep a t t e r no fs p a c ei n f l u e n c et h en e e d ，f r e q u e n c ya n d p a t t e r no ft r a n s p o r t a t i o n t h u si n f l u e n c i n gt h et r a n s p o r t a t i o ne n e r g yu s a g e t h ei n t e g r i t y a n dc o n t i n u i t yo fg r e e no p e ns p a c ei n f l u e n c et h ei n f i l t r a t ef u n c t i o n sa n dd i v e r s i t yo f b i o l o g i c a l ，s oi m p a c tt h ec a r b o nc r e d i to fv e g e t a t i o n f r o mt h ea n a l y s i so fb a c k g r o u n do f c a r o r i e n t e dt r a n s p o r ti n d i c a t et h a tt h ec u r r e n t l yu r b a nf o r mw i l lb r i n gd i s a s t r o u s c o n s e q u e n c e s u n r e a s o n a b l eu r b a np a t t e r nn e g l e c tt h ed i s c i p l i n eo fh u m a na c t i v i t y h i g h w a ya n dv e h i c l e sb r o u g h tc i t yi n t os p r a w la n dl o n g e rd i s t a n c et ot r a v e l t h ec i t y s h o u l df o l l o wr e a s o n a b l em o d e l st or e d u c ec a rc o m m u t i n ga n di n c r e a s et h em i x e d u s e f u n c t i o no fc i t y b a s e do nt h ef o r m e rc o n c e p t sa n df r a m e w o r k s ，t h ed i s s e r t a t i o na p p l i e dt ot h ea c t u a l p r o j e c tr e s e a r c hf r o mt h ea s p e c t so fl a n du s e ，s t r e e t sa n dp u b l i cs p a c e s c o m b i n a t e dt h e g r e a ta m o u n to fs u r v e yd a t aa n dm o d e l sf r o ms u s t a i n a b l el a b o r a t o r yi nt h eu n i v e r s i t yo f b r i t i s hc o l u m b i a ，d e m o n s t r a t i o nm i x e dl a n du s e p a t t e r n s ，m u l t i f u n c t i o ns t r e e t sa n do p e n s p a c ea r e t h es i g n i f i c a n tp r i n c i p l eo fl o w c a r b o nc i t y i nc h e n g y ut r u n kr o a d s ，t h e l a n d s c a p eo fj i a l i n gr i v e rc a s es t u d y , t h eq u a n t i t a t i v em e t h o d o l o g yu n d e rt h eg u i d a n c e o fr e l a t i v e l yl o wc a r b o ne m i s s i o no fc a r b o nc o n t e n ta n ds t a t u so fe m i s s i o no fc a r b o n ，f o r t h es y s t e m a t i cu n d e r s t a n d i n ga n dc r e a t eac a r b o nm a n a g e m e n ta n dp r o v i d et h eb a s i sf o r 量 t h et e s tm o d e l c o m b i n a t i o no fd i f f e r e n tp o p u l a t i o n ，t r a n s p o r ta n di n f r a s t r u c t u r et od e s i g n t h ec i t ya sal o wc a r b o nm a c h i n e a d m i n i s t e rv a r i t ys t r e e t ，b u i l d i n g ，i n f r a s t r u c t u r e m o d e l sf o rt h ep a n s ，c a l c u l a t ec a r b o nf o o t p r i n ti nd i f f e r e n tf o r i l l so fu r b a nf o r m ，t h e r e b y d e t e r m i n et h em i n i m u mc a r b o nm o d e lu r b a l lf o r m r e l e v a n tt h e o r e t i c a lf r a m e w o r ka n d m e t h o d o l o g yf o rt h ed e v e l o p m e n to fu r b a na r e a sw i t hal o w - c a r b o nm o d e lr e f e r e n c e k e yw o r d ：l o wc a r b o n ，u r b a nf o r m ，l a n du s e ，s t r e e tm o d e l ，o p e ns p a c e 目录 中文摘要。 a b s t r a c t 第一章绪论 l 1 1 课题背景o 1 1 1 2 全球气候变暖产生的危害1 1 1 2 工业革命以来形成的高碳城市形态3 1 1 3 中国城市化语境下低碳城市格局的机遇与挑战5 1 1 4 “低碳”并不低碳6 1 2 相关概念辨析与文献综述7 1 2 1 研究涉及的相关概念辨析7 1 2 2 相关研究发展趋势与文件综述1 0 1 3 1 研究目的1 2 1 3 1 研究意义1 2 1 4 研究方法与论文框架1 3 1 4 1 基本方法1 3 1 4 2 研究框架与内容1 4 第二章城市空间格局对温室气体排放的影响 1 6 2 1 城市空间格局的构建形态1 6 2 1 1 城市空间能量“流”转换机制1 6 2 1 2 城市功能结构特征1 7 2 2 温室气体排放与城市格局的关系1 8 2 2 1 土地利用对于碳排放的影响1 8 2 2 2 交通模式对于碳排放的影响2 0 2 2 3 基于案例的减碳模型2 2 2 2 4 城市景观设计减碳管理与测试模型2 5 2 3 基于数据和后期评估的减碳方法论。2 6 2 3 1 数据收集的意义与方法论。2 6 2 3 2 城市数据收集的网络构成2 8 2 4 结论与展望3 1 2 4 1 基于低碳模型与数据的城市景观设计方法论3 1 2 4 2 影响模型准确度的不确定因素3 2 第三章中国城市语境下碳排放危机与机遇 3 4 3 1 天人合一的思想基础3 4 3 1 1 天人合一，顺应自然3 4 3 1 2 因地制宜选址布局3 5 3 1 3 建筑节能，材料3 5 3 2 中国历代城市格局与土地利用模式3 6 3 3 工业革命和城市化对中国城市格局的影响3 7 3 3 1 工业革命所到来的高碳城市格局3 7 3 3 2 中国城市化语境下低碳格局的实现途径3 9 第四章混合土地利用模式 4 1 土地利用模式影响交通需求量4 3 4 2 城市蔓延导致能源消耗增加4 4 4 2 1 低密度蔓延区交通占地比率增加4 4 4 2 2 城市蔓延导致以汽车为主导的交通格局4 6 4 3 功能分区导致城市成为耗能机器4 8 4 3 1 功能单一分区。4 9 第五章高速公路转变为城市街道 5 2 5 1 高速公路产生的根源与危机5 2 5 1 2 街道公共场所性丧失5 4 5 2 街道设计原则与方法论5 5 5 3 案例研究均匀布局的街道模式5 7 5 3 1 项目背景与现状分析5 7 5 3 2 根据周围土地性质设计街道功能6 1 5 3 3 自然生态功能的恢复与重塑6 3 第六章低碳模式的棋盘式城市格局设计 7 0 6 1 二氧化碳排放与城市格局7 0 6 1 1 当今城市格局所面临的危机与挑战7 0 6 1 2 城市格局和交通模式影响碳排放7 1 6 2 中国古代都城与温哥华棋盘式城市格局之特色7 1 6 2 1 城市格局和交通模式影响碳排放。7 2 6 2 2 街道功能的场所性7 2 6 3 棋盘式格局的低碳排放优势。7 3 6 3 1 中国古代都城与温哥华城市格局的低碳经验借鉴7 3 6 3 2 棋盘式格局与枢纽辐射式格局的比较7 5 6 4 低碳棋盘式城市格局设计与实践途径。7 6 6 4 1 低碳棋盘式格局的设计原则7 6 6 4 2 低碳棋盘式格局实践途径与方法7 7 第七章城市公共空间自然景观的碳汇功能8 0 7 1 相互连通的公共空间模拟自然功能8 0 7 2 项目背景和相关案例分析8 1 7 2 1 嘉陵江景观公园设计背景8 1 7 2 2 滨江路景观系统问题与对策8 3 7 2 3 国际优秀案例的借鉴与启示8 6 7 3 滨江公园自然湿地与植被整合措施8 8 7 3 1 嘉陵江景观公园定位与设计原则8 8 7 3 2 嘉陵江景观特色强化措施9 3 7 3 3 公共景观中自然过程的引入和模拟9 6 第八章面向多元化的景观实践系统研究 1 0 4 8 1 走向多元化的景观设计学体系1 0 4 8 1 1 基于专家研讨会的景观设计学模式1 0 4 8 1 2 多元化实践体系1 0 5 8 1 3 教学与实践一体化研究模式1 0 6 8 2 城市景观实践体系研究1 0 7 8 2 1 当代城市景观实践体系危机1 0 7 8 2 1 城市景观设计模型的意义和框架1 0 9 参考文献 附录：博士研究生学习阶段发表论文 致谢 1 1 2 1 1 8 1 1 9 【一 武汉理工大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景 1 1 2 全球气候变暖产生的危害 在全球目光聚焦于哥本哈根世界气候大会之际，减少温室气体与二氧化碳排放 已成为全人类共同的责任与目标。美国两个观测记录最长的测站设在夏威夷群岛资 料显示，1 9 5 8 - - 1 9 9 0 年，二氧化碳浓度增加了约1 3 ，科学家们预计，如果不控制 人类排放到大气中的二氧化碳含量，那么按照现在的排放速度，到下世纪中叶，二 氧化碳含量将达到本世纪的两倍。对于全球气候变暖的原因，联合国气候变化专 门委员会i p c c ( i n t e r g o v e r n m e n t a lp a n e lo nc 1i m a t ec h a n g e ) 随着气候观察技 术和模式的进步而逐步深化。1 9 0 0 年以前气候器测资料稀少，i p c c 认为观测到的 增温可能主要归因于自然变率，也可能和人类活动相关或是二者迭加。1 9 0 0 年以 后，根据气候模式模拟区分各种人类与自然强迫因子的贡献，通过改变强迫因子以 确定其对气候变化的贡献，总结出气候变化不可能只用自然气候波动解释，必须考 虑人的影响因素，如排放到大气中的二氧化碳等等。1 9 9 6 年i p c c $ 旨出，有可以检测 出的证据说明人类活动对气候有影响。2 0 0 1 年i p c c 提出，新的、更有力的证据表 明，过去5 0 年观测到的全球大部分增暖可能归因于人类活动( 信度为6 6 ) 。2 0 0 7 年的a r 4 则指出，人类活动“很可能”是导致过去5 0 年气候变暖的主要原因( 信度 为9 0 ) 。2 0 0 7 年，联合国政府间气候变化专门委员会公布了气候变化的最新研究 报告，如果不采取措施改变当前的温室气体排放模式，全球气温至l j 2 1 0 0 年可能会升 高6 摄氏度。由于温室效应( 以c 0 2 、c h 4 两种温室气体为例) 及能源不完全利用的热 能散失( 以煤、石油、天然气、核能和一般可更新能源的商品性消耗量为例) 所带来 的全球气候变暖带来系列危害。 ( 1 ) 冰川i 融化与海平面升高。地球的两级的白冰对于气候稳定作用重大，但 是随着全球气候变暖，导致北极地区冰川大面积融化、海冰面积锐减、永久冻土层 温度上升。根据2 0 0 4 年北极气候影响评估的报告统计显示，过去30 年间， 北极地区的年平均海冰量下降了约8 ，海冰面积总共减少了98 84 万平方公 里。过去20 年间，北极地区的冰层融化导致全球海平面平均上升了约7 62 厘 米。近1 0 0 年来，北极平均温度几乎以两倍于全球的速度升高。按2 0 0 6 年底计， 1 9 7 8 年以来，北极海冰面积以2 7 1 0 a 的平均速率减少：2 0 世纪8 0 年代以来， 。罗哲贤等，人类活动与气候变化，北京：气象出版社，1 9 9 3 ：3 2 5 2 。秦大河、罗勇，全球气候变化的原因和来来变化趋势，科学对社会的影响，2 0 0 8 ，2 武汉理t 大学博士学位论文 北极多年冻土顶部温度上升了3 。c ：1 9 0 0 年以来，北半球季节冻土最大面积约减少 了7 。近1 0 0 年来，北极平均温度几乎以两倍于全球的速度升高。按2 0 0 6 年底计， 1 9 7 8 年以来，北极海冰面积以2 7 1 0 a 的平均速率减少：2 0 世纪8 0 年代以来， 北极多年冻土顶部温度上升了3 。c ：1 9 0 0 年以来，北半球季节冻土最大面积约减少 了7 。 地球表面7 0 的区域为海水覆盖，这对全球保持恒温起着巨大的调节作用，它 们和大气环流一样通过洋面自身和深层与浅层洋流来调节气候。但是伴随着冰川融 化速度的加快，海平面不断升高，据预测到本世纪结束时有可能升高1 8 5 9 厘米， 当然，如果极地冰川近期令人吃惊的融化速度持续下去，海平面还有可能升高1 0 一2 0 厘米。伴随着海平面的升高，极端天气出现的频率大大增加，干早、冰雹、洪水、 海啸等重大灾害危机着人类生命，这些灾难在近年来呈直线上升趋势。印度尼西亚 海啸、美国新奥尔良特大飓风、孟加拉国强热带风暴对人类生命和财产安全造成巨 大伤害。从前大自然生物链一直有利于人类的调节机制目前已经开始对人类产生不 利作用，这个调节机制正不断放大着人类活动对地球造成的破坏。固 ( 2 ) 生态可持续发展危机。人类进入现代文明以后，改造自然以适应自身需 求的科学技术力量日益加强，人类活动的范围和强度也日益扩大。地球上自然世界 的形成是个无比复杂与敏感的自然演化过程，阳光、空气、水、土壤、植被、动 物等各种因素以十分有序和默契配合的方式不停演化，形成了和谐统一、结构精密 的地球生态环境。从新石器时期开始，人类文明已发展了万余年，现代文明也开始 了二三百年，人类作为自然界最具智慧的产物，与自然是相互依存、相互发展、对 立统一的整体，在漫长的人类历史长河中建立了生态平衡的关系。然而人类在发展 自身文明的同时；大肆掠夺自然界的物质，向自然界抛弃和排放大量废弃物，给生 态可持续发展带来危机。例如，陆地水蒸发本来是水循环的重要环节，如果将地下 水抽干、将雨水通过管道排干、再将土地和雨水通过水泥隔离，那么水循环将无法 正常进行。空气中极低的二氧化碳含量是两级冰川存在的必要条件，如果人类排放 在空气中的二氧化碳不断增加，那么将导致冰川融化、气候升高等一系列恶性循环。 ( 3 ) 生物多样性危机。地球上的生命只有处于一定温度范围之内才能生存， 回秦大河、罗勇，全球气候变化的原冈和未来变化趋势，科学对社会的影响，2 0 0 8 ，2 。g u m e y , k e v l n rd a n i e ll m e n d o z a , y u y uz h o u ，m a r cl f i s c h e r , c h r i sc m i l l e r , s a r a t hg e e t h a k u m a r , a n ds l e p h a n ed el ar u ed u c a n 2 0 0 9 n i g hr e s o l u t i o nf o s s i lf u e lc o m b u s t i o nc 0 2e m i s s i o nf l u x e sf o rt h eu n i t e ds t a t e s e n v i r o n s c i t e c h a 0 1 a c c e p t e dm a y 2 3 ， 2 0 0 9 西拉夫洛克，盖娅的报复，2 0 0 6 ，2 2 武汉理工大学博士学位论文 ( 3 ) 生物多样性危机。地球上的生命只有处于一定温度范围之内才能生存， 如果超出这个范围，生命将无法继续存活。生物与无生命物质间存在着一种平衡关 系以保证空气中适宜的二氧化碳浓度，这就使得地球的温度始终保持在相对稳定的 范围，可以使大多数生物物种存活下来。全球气候变暖直接导致部分地区夏天出现 超高温，引发心脏病和多种呼吸系统疾病，每年都会夺去很多人的生命。另外臭氧 浓度的增加，将会破坏人的肺部组织，引发哮喘或其他肺病。气候变暖为许多细 菌的滋生提供了条件，使发生传染疾病的可能大大增加。气候变暖导致生物食物链 中某些物种灭绝，生态链出现断层，促使原本和谐发展的动植物关系失去平衡，某 些物种因为失去敌人而无限扩张。例如，田野中食物链本来非常合理，但是由于老 鼠的天敌老鹰、狐狸的减少，鼠类成灾，农作物遭受破坏。 1 1 2 工业革命以来形成的高碳城市形态 人类在寻求自身生存和发展的过程中，不断破坏自然的有机整体性，明尼苏达 大学戴维蒂尔曼教授曾说过“我们的世界正在朝着由人造设施来代替现有免费 自然资源的方向发展。国外众多 科学家对南极冰芯中气泡内二氧化 碳的测定以及1 9 5 8 年来对二氧化 碳的直接监测表明，大气中的碳含 量随着工业革命后人类活动的频繁 和范围的扩大而明显增长。从1 0 0 0 年气候变化状况可以看到( 见图 卜1 ) ，红色抛物线为气候波动线， 蓝色抛物线为空气中二氧化碳变化 曲线，全球气候伴随着二氧化碳自 j j f 舢 j, f l - 47 一 i 、， l ，1m ；、平一jv ，、 i 。- f g o o o1 i o o 1 2 0 01 3 i l s 1 6 0 01 7 0 0i 鲫1 9 0 02 0 4 5 一j 4 i c 3 ， 3 7 3 5 图1 11 0 0 0 年以来气候变化图 来源：根据联合国政府间气候变化专门委员会资料 1 9 世纪工业革命以来出现明显上升。工业化前 人类活动对于全球气候的影响非常有限，气候出现局部区域小范围的波动。但是在 进入工业革命时期以后，人类的生存和发展以大规模消耗资源和环境改造为基本模 式，导致自然自身循环系统受到破坏，地球恒温格局遭受严重的挑战，气候以越来 越快的速度增长。 。张庆阳、琚建华，气候变暖对人类健康的影响，气象科技，2 0 0 73 5 ( 2 ) 狮 m 抛 蓦| 詈： 抛 m 呦 嚣 0、吨、。曙翔电9q矗置暑蠢1歹 武汉理工大学博士学位论文 工业革命以前的农业时代，城市主要以密集型手工业生产为主，受生产技术与 生产力的约束，城市结构比较封闭与单一，能源需求与二氧化碳排放也相对较低， 温室气体处于相对稳定的状态。在农业时代，人为控制城市空间结构的情况尤其突 出，但由于生产力的限制，城市空间在很大程度上仍然受到地理条件的制约，城市 结构相对稳定，发展也很迟缓。大自然是在地球演化中出现的一个富有生机的有 机世界，当遭受破坏时能依靠自身的恢复能力，基本可以保持生态的平衡。农业时 代人类手工生产给大自然带来的破坏，总是能以缓慢的速度恢复生机。在这一时期， 人类向大气排放的二氧化碳不足以增加大气中的二氧化碳的浓度，大气与地球生态 系统正常的碳交换基本可以消化这部分碳。因此二氧化碳排放空间资源性没有体现 出来。 进入工业革命，人类利用资源的强度和速度空前加快，所排放的二氧化碳已超 出大自然可以吸收二氧化碳的速度和数量，致使二氧化碳大量停留在大气中，导致 气候变化加快。第一次工业革命以蒸汽机发明为主要标志，从此人类社会开始了以 机器大规模生产代替手工生产的时代，生产力的大力提高推动社会结构的快速变 革，以工业和城市中心为主体的社会体制下，人口大幅度从农村流动到城市，各国 开始了城市化进程。 城市开始从传统的自给自足的以村镇为单位的社会结构向现 代化大型城市中心转换。第二次工业革命以内燃机( i n t e r n a l c o m b l u s t i o ne n g i n e ) 为代表开创了依靠石油为动力的新时代，汽车为代表交通方式的出现，使人们的出 行方式和出行距离得到了翻天覆地的变化。北美与欧洲发达国家工业化阶段就是以 ( 煤、石油、天然气) 高碳能源作为动力的发展史。工业革命开始到1 9 5 9 年这段 时间里，大气中二氧化碳浓度从2 8 p 0 m p 增加到3 1 6 p p m ，增加了1 3 。而后从1 9 5 9 年到1 9 9 3 年，大气中二氧化碳含量从3 1 6 p p m 增加到3 5 7 p p m ，又增加t 1 3 。仅在 3 4 年里，大气中二氧化碳浓度的上升幅度就与前二个世纪上升的幅度一样大，大气 中二氧化碳浓度仍然处于上升状态。 与此同时，全球平均气温上升了o 3 到0 4 度。目前大气中二氧化碳的含量正以每年2 o o p m p 的速度增长，若照此速度增长下 去，到2 l 世纪3 0 年代，大气中二氧化碳的浓度将比工业革命时期增长一倍，全球 范瑛，试论城l ：空间结构的历史演变，天府新论，2 0 0 1 ( 3 ) ：7 8 8 3 。h a w k ，l h u n t e r , p a u l ，a m o r y , l o v i n s ，自然资本论关于下一次工业革命，上海科学普及出版社， 2 0 0 2 - 1 1 1 。r i c h a r dh o u g h t o n ，c a r b o nr e s e a r c h ，c a r b o nd i o x i d ei n f o r m a t i o nc e n t e r 4 崖匦譬l譬ll，t， 武汉理工大学博士学位论文 气温将上升1 5 到4 5 摄氏度。由于温室气体在大气中存留的时间长达几十年或 上百年，所以对气候的影响存在着“滞后 因素，所以地球可能因过去温室气体的 积累排放而承受长期暖化后果。 由美国经济学家奥莱里欧佩切依博士主编于1 9 7 2 年正式出版的增长的极 限一书在全球引起了极大的轰动，书中认为“可持续发展将成为继“农业革命 和“工业革命 后的第三次革命，人类对地球无止境的开发已超出了其承载极限， 整个星球处于不可持续的发展模式下，特别是全球气候变暖和石油危机预示地球生 态平衡已经被完全破坏，如果在未来的发展中不采取行之有效的挽救措施，那么地 球将走向崩溃的边缘。 1 1 3 中国城市化语境下低碳城市格局的机遇与挑战 自1 9 8 7 年中国改革开放以来，农村人口大量向城市迁移，伴随着大规模城市 化进程，城市建设所带来的二氧化碳排放和能源需求也急剧增加。从十九世纪末开 始，全国大规模增加城市，到了9 0 年代中后期，全国设市达到了高潮。1 9 8 4 1 9 9 6 年，全国城市数量由2 8 9 个增至6 6 6 个，年平均新设城市2 9 个。其中，1 9 9 3 1 9 9 6 三年中，全国设市城市由5 7 0 个增加到6 6 6 个，年平均增加3 2 个城市。尤以县级市 增加最快，由1 9 8 4 年与地级城市数量相当，到1 9 9 6 年数已达到地级市的一倍以 上。建制镇数量也由1 9 8 4 年的2 7 8 6 个增至1 9 9 6 年的1 7 9 9 8 个，1 2 年中增加了1 5 0 0 0 多个建制镇，增长了5 。5 倍。 这种”极速”城市化可能带诸来多负面效应，如造成严 重”城市病”：促使市区无序扩张：加速农业萎缩和农村环境恶化。 表1 1 中国各个时期城市化进程来源：根据2 0 0 6 年热带地理总结 时期 1 9 8 0 年代末期 1 9 8 4 年一1 9 9 6 年 1 9 9 6 年- 2 0 0 0 年 2 0 0 0 年- 2 0 0 5 年 2 0 0 5 年- 2 0 0 9 年 2 0 1 0 年- 1 0 1 5 年 政策城市化进程 开始城镇化全困开始人规模增加城市 实行“地改市”、“县 1 2 年以来增加了一万五千多个建制镇，增加了5 5 改市”政策倍 城镇化作为发展战略方城市人口达到4 5 6 亿，城镇化水平达至t j 3 6 2 向之一 加速城镇化战略城市人口达n 5 6 2 亿，城镇化率已经达到4 3 “十一五”期间城市人口达n 6 2 2 亿，城镇化率已经达至z j 4 6 6 “十二五”期间城镇化水，f 预计超过5 0 二氧化碳排放与城市化水平有着密切的关系，伴随着经济的发展呈上升趋势。 郑楚光，温室效应及其对策，中国电力出版社，2 0 0 卜一l 。黄小黎，关于“极速”城市化的理性思考，热带地理【j 】2 0 0 6 ，2 6 ( 4 ) ：3 3 5 武汉理工大学博士学位论文 比较我国各省区二氧化碳排放总量发现：各省区的排放总量受到产业结构、能源结 构、能效水平和经济总量等多因素的影响：排放总量呈由东部沿海向中部和西部地 区递减的趋势，高排放区域主要集中在东部沿海发达地区和内蒙古、河南等少数内 陆省份，总体形成内蒙古一河北一辽宁一山东一江苏一浙江一线( 以环渤海区和长 江三角洲为主) 和珠江三角洲地区是排放量相对较高的地区，而这些区域总体上是 我国的城市密集区。由于经济发达区聚集着高能耗、高排放产业，人口密度大， 目前国际上公认的做法是以降低单位g d p 的温室气体排放水平以减少二氧化碳排放 总量。此方案具有很强的操作性和可行性，能在具体产业上提供减碳标准，可是单 位碳排放的降低却伴随着城市化过程中带来的单位数量的大幅上升，无法从根本上 解决国家总体碳排放量。 显然，城市是二氧化碳排放的主要来源，低碳城市格局将成为减碳的主要手段。 我们需要合理布局我们的城市，缓解和改善自城市出现以来的“高碳 生活格局给 人类带来的危机。我国正处于城市化建设的高潮期，建设力度大，投资水平高，有 自身独特的发展国情。根据中国人民生活习俗、历史人文、经济发展水平、区域地 理结构的特殊国情构建城市低碳研究的框架，建立评测城市排碳与格局之间关系的 数据模型，推行低碳可持续城市发展战略和实践途径。 1 1 4 “低碳 并不低碳 哥本哈根世界气候大会以后，中国许多城市开始以“低碳”为目标采取一系列 措施和途径，“低碳城市”成为继“生态城 的又一项城市绿化运动，“低碳工业园 、 “新能源开发基地、“零排放建筑 受到各大中小城市的追捧和效仿。但是低碳城 市建设并不是纯粹依靠引进低碳技术或产业就能取得效果，许多低碳产业看起来低 碳实质上并不低碳。例如电动车，看似不需要燃烧石油和排放汽车尾气，但产生电 的过程同样产生能源需求和高碳排放，特别是中国电力还是主要依靠烧煤而不是天 然气和核能发电。在中国目前的能源结构里面，一次能源中煤炭占了6 9 ，石油占 2 0 ，而天然气却只占3 4 ，水电、风电、核能等新能源加起来才只占7 ，并且8 0 以上的发电来自煤炭。那么即使未来中国全面实现电动车代替烧石油的汽车，事 实上也只是将2 0 的一次石油消费转嫁到其8 0 的间接煤炭消费，这还没有算上建 曲建升、王琴、曾静静、张志强等，科学研究动态监测快报气候变化科学专辑，2 0 0 8 年第1 2 期 叶祖达低碳经济：城巾规划从“碳足迹”开始 j 】建设科技，2 0 0 9 ，( 8 ) ：4 6 - 4 8 6 武汉理工大学博士学位论文 造发电厂所需的钢铁、水泥、混凝土等材料消耗，电力输送和电力转换中效率损耗。 再则，由于电动汽车所需的能源存储在电池中，电池只是能量中转媒介但是本身并 不产生能量，涉及到电厂发电、电池更新和废弃处理一系列问题。汽油汽车并非比 电动汽车产生更多危害环境的物质。汽油汽车每吨重量产生2 6 吨有害废物，电动 汽车产生的废物是其两倍，为5 2 吨，包括铅和有毒酸。 “生态建筑 作为一种解决建筑内部能耗的理念，以其可更新能源系统、内 部物质的循环再生、室内外花园种植在解决单体建筑能耗和碳排放问题上效果显 著。这些“生态建筑”大多采用太阳能采光板进行空气制冷和制热，使用大量低耗 能、无毒和可再生建材。然而这些打着零耗能标签的建筑由于附加的太阳能系统、 隔热保护膜、循环可再生处理系统而造价高昂，忽视建筑的使用功能和可用度。这 些建筑孤立存在，与周围建筑和交通没有发生关联，只是昂贵的展示品，无法在城 市中大力推广，所起的减碳作用也理所当然微乎其微。 同时，低碳也并不是单纯多种树，提高绿化率就可以达到低碳城市建设指标。 植被覆盖率越高，所产生的碳截留功能越强，但是这只是衡量二氧化碳排放的指标 之一。据统计，2 5 0 0 英亩的树木1