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论文导读:
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摘要:研究和分析了城市CO2排放的核心驱动力和主要影响因素。城市化水平和城市CO2排放具有非常显著的相关性。城市居民生活水平的提高和消费能力的上升是城市CO2排放的主体驱动力,而城市地理位置、空间形态和城市所采取的低碳政策是城市CO2排放的主要影响因素。城市化发展阶段的不同导致驱动力的差异,是发达国家城市人均CO2排放往往低于全国水平,而发展中国家城市人均CO2排放往往高于全国平均水平这一现象的主要原因。地理位置对城市CO2排放的影响是长期和不易改变的,主要通过影响城市的采暖和制冷来影响城市CO2排放;而城市空间形态的影响则是中长期的,密集程度高,空间布局紧凑的城市其人均CO2排放水平往往较低;城市低碳政策包括可再生能源政策、交通政策、建筑政策、土地规划政策和金融政策等,其所产生的影响往往能在短期内见效。城市发展过程中,当驱动力趋于稳定时,影响因素的作用便会凸显出来,甚至有些影响因素如低碳政策会对驱动力产生影响。同时,影响因素之间也并非孤立存在,而是彼此相互作用。
关键词:城市CO2排放;驱动力;影响因素
A 文章编号 1002-2104(2013)05-0014-07
城市是人口、建筑、交通、物流的集中地,也是能源消耗的高强度地区,因此必然成为全球CO2排放的热点和重点地区。国际能源署(IEA)估算结果认为,2006年城市消费了全球67%的能源,城市能源利用CO2排放占全球能源利用CO2排放的71%。UNHABITAT(联合国人居署)在《全球人类居住报告2011》中指出,基于生产端计算的城市温室气体排放(直接排放)占全球总排放比例在40%-70%之间,基于消费端计算的城市温室气体排放(直接排放+间接排放),其比例为60%-70%。
尽管当前对于城市CO2排放及其占总排放比例的研究仍处于初级阶段,研究结果存在一定的不确定性,但可以肯定的是,城市CO2直接排放和受城市地区消费引发的间接排放总量无疑是非常巨大的,并占全球总排放的绝对主体。城市CO2排放的快速增长已经成为全球CO2排放上升的重要原因。因而城市CO2及温室气体减排效果和成败直接决定全球CO2排放总量控制的成效和全球应对气候变化的成败。深入分析和研究城市CO2排放的驱动力和影响因素是制定和出台城市CO2减排措施的根本,也是当前城市可持续发展的必然需求。
1 城市CO2排放特征
随着人口和经济向城市聚集,能源利用也向城市不断聚集,城市CO2排放及其占总排放的比例也会不断上升。然而,基于人均排放水平评价,发达国家和发展中国家城市CO2排放特征却存在较大差异。
发达国家城市人均CO2排放往往低于郊区、农村及全国平均水平,而发展中国家的城市情况往往正好相反,即发展中国家城市人均CO2排放往往高于郊区、农村及全国平均水平。
在发达国家城市CO2排放研究中,Brown等人发现美国城市地区的人均CO2排放低于全国水平,他认为原因是城市地区相比农村地区人口密集,交通和能源利用效率高[3]。Bertaud等人在世界银行的研究报告中对比了国际上5个典型城市(高收入国家)与其所在国家的人均温室气体排放水平,结果都一致表明,城市人均排放水平都低于国家人均排放水平[4]。市人口占全日本的10%,但其温室气体排放量仅占全日本的4%,其化石燃料相关的温室气体排放仅占全国的4.7%[5]。加拿大多伦多市的人均CO2排放也是从市区到郊区逐渐升高[6-7]。Glaeser等核算了美国66个大城市温室气体排放,也发现城市排放水平明显低于城市郊区,城市-郊区之间的碳排放差异在老城市例如纽约更加明显[8]。Andrews的研究也认为农村和郊区由于更长的交通和电力传输距离,难以采取集中供热和热电联产等,导致能效低,人均CO2排放水平高[9]。Ewing和Rong同样发现农村、郊区分散发展的社会更容易出现单身家庭建筑,并且房屋面积大,这都导致了人均高能耗和高CO2排放[10]。
在发展中国家,泰国曼谷的人口占全国人口的9%,但能源利用CO2排放占全国能源利用CO2排放的26%[5]。Pachauri等人比较了中国和印度家庭能源消费水平,发现发展中国家城市地区的能源消费要高于非城市地区[11论文导读:消耗的主体,而发达国家城市的工业能源消耗往往处于次要地位,例如Bertaud等人研究的5个城市中,工业排放占比不到10%。同时,发展中国家的城市尚处于快速城市化和经济发展过程中,城市通常都是经济、消费和财富中心,因此城市地区人均收入要高于农村地区,城市居民和农村居民的经济水平和生活水平往往差距较大,所以城市地区人均化石
]。Lebel等人研究马尼拉、雅加达、胡志明市、德里、清迈1980-2000年的CO2排放,发现城市地区人均CO2排放水平高于农村地区,因为城市地区购买力和消费水平、生活质量、饮食中的蛋白质和能源含量及机动车等都要高于农村地区,并且城市地区的家庭结构趋于变小[12]。UNFPA(联合国人口活动基金会)发现低收入和中低收入国家的城市居民要比其城市周边居民富裕,因此人均温室气体排放量要高于周边区域,而高收入国家城市地区的人均排放量要低于其周边地区[13]。
从典型城市和其所在国家的对比中(见表1),也可以明显看到发达国家城市的人均CO2排放水平要明显低于其所在国家的人均排放水平,而发展中国家的人均CO2排放则要明显高于其所在国家的排放水平。
发达国家和发展中国家城市人均CO2排放与全国/郊区、农村排放差异的重要原因是城市CO2排放的驱动力和影响因素的差异。欧美国家城市和农村地区的人均收入和能源消费水平基本相当,因而影响CO2排放水平高低的主要是能效水平、采暖规模及人口及建筑密度。城市地区由于人口密度高,其能源供给的规模优势便凸显出来,同时城市地区的公共交通相比农村要完善,各种因素综合作用下来,导致城市地区人均CO2排放低于郊区和农村。
发展中国家的工业能源消耗往往是城市能源消耗的主体,而发达国家城市的工业能源消耗往往处于次要地位,例如Bertaud等人研究的5个城市中,工业排放占比不到10%[4]。同时,发展中国家的城市尚处于快速城市化和经济发展过程中,城市通常都是经济、消费和财富中心,因此城市地区人均收入要高于农村地区,城市居民和农村居民的经济水平和生活水平往往差距较大,所以城市地区人均化石能源消费量要明显高于农村地区,导致城市地区人均CO2排放高于农村地区。2 城市CO2排放驱动力研究
随着人口增长、经济发展和城市化进程,城市CO2排放呈现上升趋势。城市化是城市人口增长和经济发展的结果,其与城市CO2排放有着较为紧密的关系。图1显示了全球城市化进程与全球CO2排放呈强相关性。UNHABITAT认为全球CO2排放增长和城市化快速进程的一致并非耦合,而是有着深刻的联系,城市化对全球源于:硕士毕业论文www.7ctime.com
CO2排放有着强劲的驱动作用[16]。
O’Neill等人研究认为城市化在未来会更加显著地影响全球CO2排放。这在很大程度上是由于城市劳动力的高生产力和高消耗偏好导致了高的CO2排放[17]。Lebel等人认为城市化使得妇女的教育和工作机会增加,所以单位家庭人口逐渐变少,从而导致人均能耗和排放量的增加[12]。
一些研究表明,城市化也是中国CO2排放快速增长的重要驱动[18-19]。根据Minx等人关于中国CO2排放驱动因素分解研究,中国城市化对CO2排放增长的贡献已经超过了人口增长和家庭结构变化的贡献[19]。Pachauri等人认为中国家庭的能源消费是印度的2倍,而中国高速城市化进度是其重要原因,因为城市居民人均收入高,从而可以支付起更高的能源消费[11]。薛冰等人研究了1970-2007年112个国家(地区)的人均碳排放量和城市化率的关系,结果表明,随着城市化水平的上升,人均碳排放量逐步增加[20]。
而城市人口增长并不必然导致城市人均CO2排放的升高。全球人口增长和CO2排放增长在区域分布上并不完全一致。全球人口增长最快的地区目前的人均排放量也很低。与人口增长非常缓慢的发达国家相比,发展中国家人口增长虽然很快,但人均CO2排放增长速度却非常有限。在考虑家庭结构的影响情况下,城市人口增长速度减缓也可能对应CO2排放的增加,因为人口增长较慢和家庭规模变小可能会造成单个家庭数量上涨,用于消费的可支配收入也会增加,从而导致人均CO2排放的上升。
联合国人口基金会(UNFPA)的研究报告认为,只有当人口增长和经济增长及生活水平提高相一致时,人口增长才会明显驱动温室气体的排放水平。从全球1980-2005年趋势看,低收入国家的人口增长了52.1%,但CO2排放仅增长了12.8%;而中低收入国家的人口增长了35.7%,CO2排放却增长了53.2%;高收入国家的人口仅增长了7.2%,而CO2排放却增加了29.1%[13]。甚至Larsen等人认为论文导读:等可再生资源的利用程度,间接影响了其排放水平。但城市的地理位置属于城市的自然禀赋,城市几乎无法对其进行改变,因而城市地理位置对城市CO2排放的影响是长期和很难改变的。Croci等人的研究发现不同城市由于所处气候区不同,采暖能耗差异很大,从而导致CO2排放产生较大差异。其所研究的7个城市中,采暖期天数和家庭能耗具有
随着城市人口规模的增加,公共交通、教育等的利用效率会得到提高,所以人均CO2排放水平会随之下降,但城市规模达到一定程度时,会出现许多社会问题,因而需要更多的能源去解决,所以人均CO2排放水平又会有所上升[23]。因而,人口增长不是城市CO2排放的主要驱动力。
从图2中可以看出,世界主要国家中,城市化率高的国家,其收入水平也相对较高,同时其人均CO2排放水平也较高。许多国家在城市化过程中,随着城市居民能源购买能力的增强,能源消费一般会从CO2中性能源(生物质和废弃物)转为更加便捷、能量密度更高的化石能源,从而推动城市CO2 排放增加。
研究全球人类发展指数(基于预期寿命、教育程度和生活水平加权计算)和人均CO2 排放的关系也可以发现(见图3),人均CO2 排放和人的物质和精神消费有着非常重要的关联。这进一步说明人的生活水平和消费水平是人均CO2 排放的主要驱动力。这和IEA的结论非常相似。IEA提出能源发展指数,该指数是根据人均商品能源消耗、人均家庭用电消费、家庭能源中的现代能源(指非传统生物质能源)消费和用电人口比例4个指标进行归一化处理后的平均值。IEA发现人类发展指数和能源发展指数有较强的正相关性,随着经济发展和人居生活水平的改善,人均能源消费会逐渐增加[15]。
综上所述,城市CO2排放的核心驱动力是城市化进程中城市人均消费水平的提高。由于发达国家和发展中国家处于不同的城市化阶段,从而导致两者城市和非城市地区CO2排放水平差异的不同。由于发展中国家城市尚处于快速城市化阶段,城市基础设施及工业的快速发展和人均收入的快速提高,导致城市地区人均收入要高于非城市地区,从而城市人均化石能源消费水平高于非城市地区,导致城市人均CO2排放高于非城市地区;而发达国家城市化进程趋于稳定,城市和非城市地区人均化石能源消费能力和水平非常接近,这时城市人口和建筑的聚集效应导致的能效提高就充分体现出来了,同时城市工业生产逐渐外迁,基础设施建设趋于稳定,所以形成城市人均CO2排放低于非城市地区。
3 城市CO2排放的主要影响因素
影响城市CO2排放的主要因素包括城市地理位置(影响城市气候、交通及对非化石能源的获取能力等)、城市形态(空间布局、人口密度等)和城市低碳政策措施等。

3.1 城市地理位置

城市的地理位置对城市CO2排放有着至关重要的影响,因为城市的气候(采暖天数)和区域交通(航海和航空)都直接和城市地理位置相关,而这两者对城市CO2排放贡献很大,并且城市位置也影响了城市对于水电等可再生资源的利用程度,间接影响了其排放水平。但城市的地理位置属于城市的自然禀赋,城市几乎无法对其进行改变,因而城市地理位置对城市CO2排放的影响是长期和很难改变的。
Croci等人的研究发现不同城市由于所处气候区不同,采暖能耗差异很大,从而导致CO2排放产生较大差异。其所研究的7个城市中,采暖期天数和家庭能耗具有很强的相关性[26]。Glaeser等发现城市家庭天然气消费量(采暖为主)和1月份温度有较显著的线性相关性;家庭用电量和7月份温度有较显著的线性相关性[8]。

3.2 城市空间形态

城市空间形态通过影响城市交通布局和人口密度空间分布,对城市CO2排放产生影响。城市空间形态是城市发展演化和城市规划的结果,而其对城市CO2排放的影响是中长期的,但城市空间形态并非一成不变,通过科学合理的城市规划和政策导向,在一定长的时期内可以改变城市空间形态对城市CO2排放的不利影响。欧洲城市相对北美和大洋洲地区城市的人均CO2排放量低的一个重要原因是欧洲城市相对更加紧凑。奥地利的城市人口密度是澳大利亚城市的4倍以上,而其人均CO2排放量只是澳大利亚的60%。日本的城市密度大致是加拿大的5倍,日本的人均能源消耗量为加拿大的40%左右。如果以丹麦和芬兰这两个地理条件相同且采暖需求相似的国家为例,两者间的联系依然十分清晰可见:丹麦的城市密度为芬兰的4倍,丹麦人的能源消耗量是芬兰人的40%[27]。密集布局的城市如墨西哥城,其家庭人均能耗仅为松散扩张型城市如芝加哥的15%[26]。
即使同一国家内的城市,其空间形态也会有很大差异。以美国为例,美国是人均CO2排放水平最高的OECD 成员国,其国内各城市的CO2排论文导读:通CO2排放,发现机动车行驶里程、能源消耗和CO2排放随着居住区离市中心距离的上升和居民区密度的降低而提高。Norman等人研究发现加拿大多伦多市的低人口密度社区的人均温室气体排放是高密度社区的2.5倍,其中交通在高、低密度社区中温室气体排放中起到主要作用。Ewing和Rong认为城市形态源于:高中英语论文{#GetFullDomain
放水平也相差甚大,部分原因是城市人口密度的差异。纽约是美国人口密度最大的城市(其人口密度比洛杉矶高60%),而洛杉矶人均CO2排放要高于纽约[27]。Brown等提出如果将美国城市居民密度从0.2/英亩提高到

6.7/英亩,则城市居民交通和居住能耗将降低一半[3]。

城市形态(密集布局和稀疏布局)对城市交通CO2排放有较大影响。发达国家城市中的交通CO2排放往往占城市总排放的较高比例,而城市空间形态是影响交通排放的重要因素[4]。欧美国家之所以城市郊区人均CO2排放高于城市市区,一个重要原因是郊区稀疏布局从而对于私家机动车的依赖要高于城区,并且人均行驶里程也高于城市,而交通排放在欧美城市中往往占很大比例,因而很大程度上影响了城区和郊区的人均CO2排放水平。Lindsey等人研究了美国芝加哥市交通CO2排放,发现机动车行驶里程、能源消耗和CO2排放随着居住区离市中心距离的上升和居民区密度的降低而提高[28]。Norman等人研究发现加拿大多伦多市的低人口密度社区的人均温室气体排放是高密度社区的

2.5倍,其中交通在高、低密度社区中温室气体排放中起到主要作用[29]。

Ewing和Rong认为城市形态源于:高中英语论文www.7ctime.com
不仅影响交通能耗和CO2排放,而且影响居民生活能耗和CO2排放,如果不考虑电力输送损失情况(城市形态的直接影响),城市形态会通过房屋数量和城市热岛效应导致的供冷供热变化(城市形态的间接影响)影响居民的能源消费和CO2排放[10]。由于房屋量(包括房屋密度、类型和大小等)的因素,单位居民的能源消费在紧凑型城市要比在蔓延型城市低20%[4]。
此外,城市形态往往影响城市建筑布局,而不同布局形式的建筑能耗会有较大差异,从而产生CO2排放水平的差异。更加紧凑的住宅布局所需要的供热更少。美国居住在独栋建筑的家庭,其供热和供冷能耗比其它形式的房间分别高出35%和21%[30]。Myors等人研究悉尼大都市区的居民建筑发现家庭人口规模小的社区人均CO2排放要比家庭人口规模大的社区高[31]。
很多情况下,城市人口密度提高的确在很大程度会降低城市人均CO2排放水平[4,32]。密集程度高,空间布局紧凑并且有效防止无序扩张的城市空间形态,能有效降低城市交通能源需求进而降低CO2排放,并使地区一体化能源供应系统成为可能,从而进一步提高了能源利用效率,降低了CO2排放。但人口密度高的城市空间形态也并不必然导致低排放,Heinonen和Junnila利用混合全生命周期方法研究了芬兰的赫尔辛基大都市区(包括4个城市)和坦佩雷大都市区(包括7个城市)的CO2排放,发现城市人口密度和人均CO2排放并没有显著的相关关系,原因有两个,首先全生命周期方法包括了建筑等上游排放,增加了市区中心高人口密度的排放水平;其次,人均收入水平对人均CO2排放的影响更大,这种影响掩盖了人口密度对人均CO2排放的影响[33]。Heinonen等的发现正和前述的分析一致,在很多情况下,城市CO2排放的驱动力如果表现强劲,则影响因素的作用就会被掩盖。

3.3 城市低碳政策

城市的低碳政策包括城市对于节约能源、提高能效、限制化石能源利用、鼓励非化石能源利用以及公共交通和公众消费的各类措施。城市低碳政策所产生的影响往往能在短期内见效。
可再生能源政策。城市通过政策鼓励可再生能源使用,降低城市CO2排放。例如巴塞罗那市的《太阳能法规》,明确了太阳能利用要求和程度。美国洛杉矶市的绿色LA气候行动计划为洛杉矶水电局(LADWP)设定的目标是到2020年将可再生能源供应量分别增至35%。韩国首尔新出台的气候变化总体规划则计划将可再生能源份额从2007年的1.5%提高至2030年的20%。此外,城市还可利用其自治权,采购可再生能源,满足城市能源需求。
交通政策。交通政策主要通过如下几个方面影响城市CO2排放:提高公交系统使用率;减少私家车使用量和行驶里程;鼓励非机动车出行;提高车辆燃油效率和替代燃料使用率等。欧洲许多城市在政策引导下,城市居民上班使用公共交通、自行车和步行占总上班出行的比例有了很大提高,例如斯德哥尔摩超过85%,华沙超过了65%,哥本哈根达到了62%等[34]。此外,欧洲城市还大力倡导生态驾驶,号召人们改善日常驾驶技巧和一些不良习惯,以论文导读:
减少汽车燃油消耗。欧洲城市比北美城市人均CO2排放低的原因除了上述城市紧凑外,另一个重要原因是欧洲城市政策促使汽车保有量和平均使用率降低,鼓励小排量汽车份额增加(例如采用机动车碳税等),因此,私人交通产生的排放量较少。
建筑政策。建筑政策主要通过建筑设计标准、建筑材料选择和建筑运行能效等方面影响建筑CO2排放,但城市建筑除采暖和炊事外,CO2排放大部分都是间接排放(通过电力消费)。巴塞罗那市的《太阳能法规》规定,所有新建建筑和大型改造项目必须采用太阳集热器满足热水加热所需能量的至少60%。我国深圳于2006年成为中国首个出台建筑能效法规的城市,并设定现有建筑改造和新建建筑20%和50%的节能目标。
土地规划政策。城市土地规划政策决定着不同土地用途之间的分隔程度以及居住、工作、购物和其他活动场所之间出行所需要的能源,因此对交通CO2排放具有显著影响。允许进行公交导向型开发的用地功能区有利于提高公共交通使用率。日本的富山市正在将居住、商业、企业和文化设施等城市功能集中在一条新建成的轻轨沿线,以此实现交通导向型增长。为了推动轻轨系统周边的公交导向型开发,美国弗吉尼亚州的阿林顿市则出台政策措施,允许加大建筑密度,增加停车设施和改善公交站周边基础设施。此外,土地规划政策对建筑节能增效政策也具有支撑作用。比如,限制单户住宅居民区,推广多户或紧凑型住宅区的用地政策有利于扩大城市集中供暖的应用范围。源于:免费论文查重站www.7ctime.com
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