山西省旅游碳足迹与碳承载力动态关系研究

金 慧, 刘 敏, 高咏铮

(太原师范学院 地理科学学院, 山西 晋中 030619)

二氧化碳等温室气体的大量排放及其引起的全球气候变暖问题一直受到国内外学者关注。到2022年地球表面大气温度比19世纪末高出1.1 ℃,排放量还在持续上升。《巴黎协定》要求将全球变暖控制在不超过1.5 ℃,排放量需要在2030年前减少45%,到2050年实现零排放,有效减排成为当前的热点话题。随着世界旅游业的发展,人们逐渐意识到旅游业的发展同样也存在碳排放问题,据世界旅游组织预测在2035年以前旅游业碳排放年增长速度近2.5%。 越来越多的学者关注旅游碳足迹,郑群明和陈子奇[1]利用“自下而上法”测算旅游碳足迹分析江西九江市旅游生态安全;韩元军和吴普[2]用“自下而上法”测算比较京津冀地区旅游碳排放;韩志勇等[3]采用碳足迹测算模型研究中国入境旅游碳足迹的时空特征与演化;同时变异系数、Theil 系数等方法也广泛应用于碳足迹空间规律的分析[4]。

“双碳”目标(力争在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和)的提出是中国主动承担应对全球气候变化责任的大国担当。实现“双碳”目标是实现高质量发展的内在要求,对包括旅游业在内的各行业发展提出挑战。旅游承载力及其与旅游碳足迹间的关系也成为新的研究热点。孔琳[5]研究青海省旅游业2010—2019年的碳足迹和碳承载力的动态变化;涂玮和刘钦普[6]构建碳压力指数模型对长江经济带旅游碳排放与碳承载力进行研究;董红艳等[7]利用旅游碳赤字研究江苏旅游业碳排放与碳固定的平衡状况及动态变化。山西省作为能源大省,控碳、减碳势在必行,运用旅游碳足迹与旅游碳承载力计算公式, 基于耦合协调度模型研究山西省2000—2020年旅游碳足迹和旅游碳承载力的动态关系。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

由于山西省2021年旅游业发展数据缺失,研究年限为2000—2020年。所采用数据来源于2001—2021年山西省统计年鉴及山西省国民经济和社会发展公报。森林面积、草地面积数据来源于2000—2021年中国统计年鉴。

1.2 研究方法

1.2.1 旅游碳足迹

碳足迹是指人类在生产活动中所产生的CO2或其他温室气体的排放量。旅游碳足迹则是在旅游活动环节中所产生温室气体的排放量。因此旅游碳足迹可以从旅客的消费角度来核算。参考董红艳等[7]的研究,旅游业碳足迹的测算模型可以表示为

TCF=E×G

(1)

(2)

式中:TCF为地区旅游业碳足迹(t);E为地区旅游业总收入(美元);G为旅游经济的综合碳排放强度;TCFn为地区旅游人均碳足迹(t/人);n是地区旅游人数(人);G值采用世界平均旅游碳排放强度数值,为623.13 kg/千美元[4]。

1.2.2 旅游碳承载力

碳承载力是指区域植被通过光合作用吸收CO2的量,也称碳汇。旅游碳承载力指区域植被光合作用可固定的旅游业CO2的最大量。旅游碳承载力是在区域生态系统碳承载力的基础上通过旅游碳承载力系数剥离得到的。参考涂玮和刘钦普[6]、董红艳等[7]、马婧[8]的研究,碳承载力(仅考虑森林、草地及农田生态系统的碳承载能力)测算模型可以表示为

(3)

(4)

TCC=α(Cij+Ci3)

(5)

(6)

式中:TCC为区域旅游碳承载力;Cij为x类植被每 hm2每年可吸收的净碳量,单位为t;i表示研究对象山西省;j表示植被类型,包括森林和草地和耕地;Aij为植被面积(hm2);CNEP,x为植被净生态系统生产力;Ci3为山西省每hm2耕地每年可吸收的净碳量;β为校正系数,取值0.05;γ为生物量与碳量之间的转换系数,取值0.50;α为旅游碳承载力系数,是指旅游业对地区生产总值的贡献率即当地旅游业总收入占当地地区生产总值的比例[5];Pk为k类作物经济产量,包括油料、棉花、瓜果和粮食作物(表1);Wk为k类作物含水率;Ek为经济系数,是经济产量与生物产量的比值;TCCn为区域人均旅游碳承载力。

表1 农作物含水率与经济系数

参考吴庆标等[9]的研究,将山西省的森林净生态系统生产力(NEP)取值为1.43(t·hm-2·a-1);参考韦良焕等[10]的研究,将草地净生态系统生产力取值为0.36(t·hm-2·a-1)。

1.2.3 耦合协调度模型

耦合度(C)常被应用于测度不同系统间相互作用和相互影响的程度,但是难以反映各系统本身的发展程度,可能会出现系统本身发展程度低但系统间耦合程度“虚高”的现象。因此采用耦合协调度(D)来反映不同系统间的耦合差异来规避此类状况的出现。通过耦合协调度模型测度山西省旅游碳足迹与旅游碳承载力两系统间的相互关系。参考涂玮和刘钦普[6]、李智慧等[11]的研究,耦合协调度的测算模型为

(7)

(8)

P=ε×TCF+θ×TCC

(9)

式中:R为耦合协调度,取值范围为0～1;C为耦合度;P为旅游碳足迹与旅游碳承载力综合评价指数;k为调节系数,取值k=4;TCF、TCC分别为旅游碳足迹与旅游碳承载力;ε、θ为区域旅游碳足迹与旅游碳承载力的水平权重,取值ε=θ=0.5。参考汪永臻[12]对旅游碳排放与旅游碳承载力耦合协调等级划分方法,对耦合协调等级表进行适当调整,划分出5个耦合协调等级(表2)。

表2 耦合协调度等级

1.2.4 旅游碳压力

旅游碳压力(TCPI)概念由学者涂玮和刘钦普[4]提出,是指区域旅游碳足迹与碳承载力之间的比值,可以反映区域旅游碳排放压力程度。旅游碳压力由于考虑到旅游碳足迹与碳承载力之间的相对关系,可以更全面地评估旅游活动所产生的碳排放与自然环境之间的平衡关系。旅游碳压力的测算模型为

(10)

2 山西省旅游碳足迹及旅游碳承载力结果分析

2.1 山西省旅游碳足迹结果分析

基于旅游碳足迹测算公式,得出计算结果(表3)。2000—2019年,山西省旅游人数自2 921万人逐年增加至93 466万人,旅游总收入上升至8 026亿元,旅游碳足迹自2000年的7.055万t至2019年碳足迹696.018万t,增长趋势明显;旅游人均碳足迹从2000年的2.415 kg/人波动增长到2019年的7.448 kg /人。2020年山西省旅游人数仅33 253万人,旅游收入降至2 920亿元,旅游碳足迹减少至253.245万t,人均旅游碳足迹没有明显变化。

表3 2000—2021年山西省旅游碳足迹

据统计结果分析,山西省旅游碳足迹与人均旅游碳足迹在2000—2020年近20年的时间里总体呈上升态势(图1)。2000—2003年山西省旅游业发展较为薄弱,且受到SARS影响旅游人数较少,区域旅游碳足迹与人均旅游碳足迹保持低水平稳定。2004—2008年区域旅游碳足迹稳定增长,人均旅游碳足迹快速上升,这说明在此期间山西省旅游人数相对稳定但旅游者的消费水平提升。2008—2019年山西省旅游业总收入在地区生产总值中所占比例加大,旅游碳足迹增长快速,人们生活水平提高旅游人数增加,人均旅游碳足迹增速减缓。2019年新冠肺炎疫情的出现导致旅游人数减少,旅游业发展遭遇冲击,区域旅游碳足迹大幅度下降。

图1 2000—2021年山西省旅游碳足迹动态

2.2 山西省旅游碳承载力结果分析

根据旅游碳承载力测算公式得出计算结果(表4),2000—2019年山西省旅游碳承载力系数由4.41%上升至47.32%;植被总碳承载力上升由1 765.532万t增至2 292.016万t;旅游碳承载力由77.58万t增1081.09万t增长近10倍;旅游人均碳承载力波动下降,2000年人均碳承载力26.636 kg,2020年人均碳承载力仅11.288 kg。

表4 2000—2021年山西省旅游碳承载力

据统计结果分析(图2),区域旅游碳承载力总体呈现上升态势,植被碳汇稳定上升的情况下表明山西省旅游业发展向好,旅游总收入占地区生产总值比例不断加大;研究期内区域旅游碳承载力在2003年和2019年出现下降,概因SARS和新冠肺炎等突发卫生事件的冲击,导致旅游人数及旅游收入的减少。区域人均碳承载力总体呈现下降态势,这说明旅游人数的增长,入晋旅游规模扩大;在研究期内人均碳承载力在2004年、2008年和2013年出现上升,2004年的上升概因处于旅游业在受到冲击之后的恢复期,旅游人数上升旅游事业恢复良好,2008年和2013年的上升概因山西省森林面积的增加,区域植被总碳承载力增加。

图2 2000—2021年山西省旅游碳承载力动态

3 山西省旅游碳足迹及旅游碳承载力动态关系分析

3.1 耦合协调度水平分析

基于耦合协调度模型对2000—2020年山西省旅游碳足迹与旅游碳承载力之间的相互关系进行测算(表5)。山西省旅游碳足迹与旅游碳承载力复合系统的耦合协调度整体呈现上升态势, 2019年受新冠影响二者之间的协调度水平下降,这说明山西省在积极调整旅游业与低碳环保协调发展。2000—2004年为中度失调状态,2005年转变为濒临失调,2006—2008年为中级协调,2009年为优质协调状态,2010—2013年为中级协调,2014—2016年为优质协调状态,2017—2019年为中级协调状态,2020年降为濒临失调状态。旅游碳足迹与旅游碳承载力是旅游生态安全的两个重要子系统,当旅游碳足迹与旅游碳承载力的协调程度处于高水平,旅游生态才会安全稳定,旅游业才能够实现高质量发展。

表5 2000—2021年山西省旅游碳排放与碳承载力耦合协调水平

3.2 旅游碳压力分析

基于区域旅游碳足迹与旅游碳承载力之间的比值反映区域旅游发展所面临的碳排放压力程度(表5)。由表5可知,研究期内山西省碳压力指数TCPI<1,这说明山西省旅游碳排放量在生态系统所能够承受范围之内,旅游生态安全局面整体较好,但是旅游碳压力指数太低,也意味着旅游经济落后,是一种低级的旅游生态安全。随着旅游人数的增加、旅游规模的扩大,2000—2020年碳压力指数逐年上升,需要尽快实现碳足迹与碳承载力两个系统平衡,促进两系统良性发展以实现高级的旅游生态安全。

4 结论与建议

通过对山西省2000—2020年旅游碳足迹与旅游碳承载力的区域总量和人均量进行分析,同时借助于耦合协调度模型对二者之间的协调度进行研究,以期为山西省旅游业高质量发展、维护山西省旅游生态安全提供参考。

4.1 结论

山西省旅游碳足迹与人均旅游碳足迹总体呈现上升趋势。2000—2019年山西省旅游碳足迹从7.055万t增加到696.018万t,年平均增长率36.26%,山西省人均旅游碳足迹从2.415 kg/人增长到7.448 kg /人。2008—2019年旅游碳足迹总量增长速度快速,而人均旅游碳足迹在2004—2008年增长迅猛。

山西省旅游碳承载力总体上升但人均旅游碳承载力波动下降。2000—2019年山西省旅游碳承载力由77.58万t增1081.09万t增长近10倍,2000年人均碳承载力26.636 kg,2020年人均碳承载力仅11.288 kg。

山西省旅游碳足迹与旅游碳承载力复合系统的耦合协调度整体呈现上升态势,2019年受新冠影响二者之间的协调度水平下降。研究期内山西省碳压力指数逐年增高,但山西省旅游碳足迹仍在生态系统能够承受范围之内。

4.2 建议

在国家“双碳”目标的大背景下,要坚持统筹协调、节约优先、双轮驱动、内外畅通、防范风险的原则。结合山西省旅游业发展现状以及旅游碳循环状态,提出以下建议。

第一,推广发展低碳旅游,加强低碳技术研究。加强低碳旅游发展规划引领,提供低碳安全的旅游服务,激发游客低碳旅游理念,挖掘山西省人文特色刺激旅游消费。加快低碳技术研发与应用,创新住宿、交通、景区等旅游基础设施方面低碳发展,开发利用清洁能源提高能源利用率,减少二氧化碳排放。建设低碳旅游国家工程实验室或重点实验室、技术创新研究开发基地;重点研究建筑节能、酒店节水、新能源利用、低碳交通工具研发及控污减排等关键技术,为低碳旅游提供技术支撑。

第二,增加碳承载能力,完善碳汇机制。增加森林面积和蓄积量,推进森林质量提升建设,提升生态系统碳汇增量,全面发挥森林、草地、耕地的碳汇能力。精准监控植被资源,利用大数据实施旅游生态系统安全检测评估,依托监测结果严格控制旅游发展规模。旅游规划要以保护生态环境和气候资源为前提,加强旅游规划的环境影响评价研究,科学测定环境容量。

第三,推进旅游产业升级,促进多种旅游形式融合发展,实现山西省旅游碳排放与旅游碳承载力的高水平协调。推动精细化发展旅游业,积极探索旅游要素有机整合。借助山西省生态资源禀赋优势,发展“旅游+”新业态,挖掘旅游业潜在空间,推动文化旅游、工业旅游、非遗旅游和体育旅游等交融发展。 建立节能减排公共技术服务体系和以企业为主体、产学研相结合的节能减排技术服务与成果转化体系。鼓励旅游企业形成低碳联盟,推广、交流节能减排技术,并从旅游经营环节开始推行低碳旅游方式及低碳旅游线路,共同营造良好的低碳旅游氛围。