近20年城市建设用地碳排放强度时空演变特征

任 卓，崔 佳

（哈尔滨师范大学经济与管理学院，黑龙江 哈尔滨 150025）

引言

近年来，全球气候变暖已经成为各国的热点问题。研究证明，全球变暖是由于大气中的二氧化碳浓度攀升造成的温度升高，进而产生温室效应。气候变化不仅会影响气温的升降，还会影响生态系统的平衡，从而引发一系列的自然灾害和社会经济问题。为应对这一巨大挑战，有147个国家在2015年签署了《巴黎协定》，各国承诺于21世纪将全球平均气温涨幅控制在2摄氏度内，并向1.5摄氏度的目标努力[1]。在此背景下，习近平总书记在第七十五届联合国大会中宣布，“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施。二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。这是中国作为负责任的大国主动承担全球气候治理的积极应对，是可持续发展策略的行动体现。

对于碳排放的研究已经是众多学者们重点关注的领域。碳排放与土地利用方式紧密相连。现有研究表明，建设用地碳排放占全球碳排放总量的三分之二。随着中国城市化水平不断提升，我国城镇用地、农村居民点用地等建设用地的规模在不断扩张。相关数据表明，在未来十多年内中国城市化仍将持续提升[2]。因此，研究建设用地扩张与碳排放之间的动态关系，不仅有利用优化国土空间布局，还是实现“双碳”目标、实现可持续发展的重要途径。近年来，国内外学者对碳排放的研究主要集中在碳排放测算方法[3]、碳排放效应[4]、碳排放时空格局的变化[5]等方面。在此基础上，有不少学者将碳排放与建设用地结合，探究建设用地碳排放的内在机理。一部分学者利用碳排放数据和遥感数据探究了建设用地碳排放的时空格局变化[6]。此外，部分学者对建设用地碳排放变化的驱动因素进行分解，并对变化趋势进行预测[7]。目前，关于建设用地碳排放的研究大多以某个地区的建设用地碳排放为研究对象，对全国区域进行分析的研究较少。因此，将全国分区域并对其资源进行统筹协调的相关研究仍然存在很大的探讨空间。

1 数据来源

鉴于数据获取的真实性和完整性，本文依据研究内容选取了统计数据。本文的研究期为2000—2020年，城市建设用地面积数据来源于《中国城市建设统计年鉴》；各省的能源消费数据来源于《中国能源统计年鉴》；折标准煤系数来源于《中国能源统计年鉴2021》；碳排放系数来源于《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》。本文根据《中国区域间投入产出表》将30个省划分为八个区域：I东北地区包括黑龙江、辽宁、吉林；Ⅱ京津地区包括北京、天津；Ⅲ东部沿海地区包括上海、江苏、浙江；Ⅳ北部沿海地区包括山东、河北；V南部沿海地区包括福建、海南、广东；Ⅵ中部地区包括山西、安徽、江西、湖北、湖南、河南；Ⅶ西南地区包括重庆、云南、广西、四川、贵州；Ⅷ西北地区包括内蒙古、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆，西藏、香港、澳门及台湾暂不列入。

2 研究方法

2.1 建设用地动态度

建设用地动态度可以表示研究区域在特定时间段内的动态变化情况。计算公式如式（1）所示。式（1）中：V表示建设用地扩张的变化率；B1和B2分别为研究初期研究末期建设用地面积，km2；T为研究期时长。

2.2 IPCC碳排放核算

建设用地是人类生产生活的载体，建设用地碳排放主要来源于各类活动所消耗的能源。因此建设用地碳排放量可参考IPCC碳排放核算清单，通过能源消耗进行间接估算。计算公式如式（2）所示。

式（2）中：CE为城市建设用地碳排放量，万t；Aj表示第j种能源的碳排放量，万t；表示第j种能源消耗量，万t；Ej表示第j种能源的折标准煤系数，kgce/kg；Fj表示第j种能源的碳排放系数，kg CO2/kg或kg CO2/m3。各类能源折标准煤系数和碳排放系数如表1所示。

2.3 碳排放强度

城市建设用地碳排放强度为单位建设用地面积上承载的社会经济活动的碳排放量，该指标从空间上反映人为活动产生碳排放的负担，值越大表示建设用地人为活动产生的碳排放越多，在产生高经济效益的同时增加了环境负担[8]。计算公式如式（3）所示。

式（3）中：CI表示城市建设用地碳排放强度，万t/km2；CE表示城市建设用地碳排放量，万t；B表示建设用地面积，km2。

3 结果与分析

3.1 城市建设用地面积变化特征

据统计，2000—2020年城市建设用地面积由22 021.22 km2增加到59 669.53 km2，呈持续扩张趋势，年均扩张速率为8.55%。其中涨幅较大的是西北地区和西南地区。按照公式（1）对各区域2000—2020年城市建设用地扩张速度进行测算，结果见表2。

由表2可知，城市建设用地动态度差异较为明显，呈现减弱的特征。主要差异集中在京津地区、东部沿海地区、北部沿海地区和南部沿海地区。从时间上看，2000—2005年城市建设用地动态度最高，各区域动态度在3.42%～20.74%之间，其中京津地区、东部沿海地区和南部沿海地区扩张强度较大，东北地区扩张强度最小；2005—2010年城市建设用地扩张强度明显减小，动态度均在10%以下，其中南部沿海地区扩张强度最大，京津地区扩张强度最小，且与前一时期相比，京津地区下降幅度最大；2010—2015年城市建设用地扩张强度在1.75%～6.68%之间，西南地区扩张强度最大，东北地区扩张强度最小。西南地区扩张强度高于前一时期，其余区域均低于前一时期，其中东北地区降幅最大；2015—2020年城市建设用地动态度在0.18%～6.48%之间，各区域城市建设用地扩张强度缓慢下降，西南地区仍为扩张强度最大的地区，东部沿海是扩张强度最小的区域，东北地区和南部沿海地区扩张强度有所增加，其余区域均减少。从整个研究期看，西南地区和南部沿海地区建设用地动态度较大，各区域建设用地动态呈现下降趋势，京津地区、东部沿海地区下降幅度最为明显。

3.2 城市建设用地碳排放强度空间特征

本文将2000年、2005年、2010年、2015年和2020年城市建设用地碳排放强度按照自然断点法分为五个等级（如图1所示）。从整体来看，各区域城市建设用地碳排放强度变化差异明显，北部地区明显高于南部地区。从时间上看，2000年全国城市建设用地碳排放强度均在中等以上的水平，除南部沿海地区处于中等状态外，其余区域均处于较高的等级水平；2005年京津地区碳排放强度下降到中等水平，南部沿海地区下降到较低水平，其余各区域均保持较高等级；2010年全国城市建设用地碳排放强度等级明显提高，西北地区和北部沿海地区上升到高等级，南部沿海地区上升到中等水平；2015年东部沿海和京津地区碳排放强度有所下降；2020年多个区域碳排放强度等级降低，京津地区由较低等级降低到低等级，南部沿海地区由中等进入到较低等级阶段，西南地区由较高降低到中等水平，北部沿海地区由高等级降低到较高等级。与2000年相比，西南地区、南部沿海地区、东部沿海地区和京津地区2020年碳排放强度等级都有不同程度的下降，西北地区等级有所提高，呈现西北方向等级升高、东南方向等级降低的分布。从区域来看，西北地区是平均碳排放强度最高的区域，京津地区是平均碳排放强度最低的区域。碳排放强度西北方向普遍高于东南方向，呈现西北向东南递减的状态。这是因为西北地区仍然依靠物质资本投入和能源消耗带动经济增长，导致经济发展与环境的矛盾愈演愈烈，这违背了“绿色”发展的理念。而其他区域尤其是东部地区经济发展水平高，开放程度也高，更加注重利用科技促进经济发展，进行产业结构调整，淘汰掉高耗能的产业，发展高新技术产业。

图1 2000-2020年城市建设用地碳排放强度等级

4 结论与建议

本文分析2000—2020年城市建设用地的时空特征。并且基于IPCC清单核算各区域城市建设用地碳排放量和碳排放强度。

第一，城市建设用地动态度趋于下降状态，建设用地扩张强度减弱。京津地区和东部沿海地区动态度下降幅度最大。

第二，与研究初期相比，城市建设用地碳排放强度西北方向等级上升，东南方向等级下降，并且呈现西北向东南递减的特征。

研究表明，中国城市建设用地处于不断扩张的状态，碳排放也在增加。国家对碳排放的管控不仅要继续重视对东南碳排放量较高的地区，西北地区的碳排放问题更要着重解决。为推动减排目标的实现，提出以下建议：其一，严格控制建设用地扩张，提高建设用地利用效率；其二，调整产业结构，尤其西部地区要重视发展新能源和高新技术产业；其三，参考国外研究制定碳税和碳排放交易权政策，实现碳排放交易可视化管理，从而促进减排目标的实现。