协调视角下长三角城市群的空间结构演变与优化

以城市群为主体优化城镇化空间布局是构建国土空间规划体系的重要内容,空间优化的本质旨在促进城市群内部大中小城市协调发展。以长三角城市群为案例,在测度2001-2016年长三角城市群26个城市的城镇化协调水平基础上,运用社会网络和多维尺度分析等方法,分析和识别城镇化协调关系及其空间结构和内在演变机理。结果表明：（1）随着长三角城市群的城镇化协调水平提高,城市群内部的高协调城市逐渐显现出以上海为核心的“Z型”分布态势,低协调城市则稳定分布在长三角城市群扩容后的范围;（2）根据城镇化协调水平的关联强度划分长三角城市群的凝聚子群,凝聚子群的加权平均中心度和联系密度增大后,上海极化效应更加明显;（3）从城镇化协调关系的空间和时间两个维度识别城市群空间结构,长三角城市群从在空间距离影响下以省会城市为中心的“圈层”结构,变形为在时间距离影响下的“核心—边缘”结构;（4）人口、土地和经济城镇化三者协调水平的变化影响着长三角城市群空间结构演变,相较人口与经济城镇化,土地城镇化对城镇化协调关系的加强具有显著促进作用。从协调视角剖析长三角城市群的空间结构并提出优化政策,有助于中国现有资源环境承载能力条件下城市群一体化建设和空间资源的高效利用。     

长三角地区人口、经济与环境的协调演变研究

人口、经济与环境之间的协调发展是实现社会经济高质量发展的重要保障.该文基于2005-2018年长三角城市群26个城市的面板数据,利用综合指标评价、耦合协调模型、三角模型以及核密度估计等方法探究长三角城市群人口、经济与环境的耦合协调状况与动态演进趋势,为促进长三角城市群高质量发展奠定基础.结果 显示:(1)长三角城市群人口、经济与环境间的联系程度逐步提高,并呈现出南北低、中部高,内陆低、沿海高的分布特征;(2)长三角城市群人口、经济与环境间的协调水平虽有所提高,但大部分城市仍处于中度协调水平,呈现出以上海、杭州、南京等高水平协调城市为核心,带动周边城市协调水平提高的趋势,且表现出近海岸城市高于远海岸城市、江苏省与浙江省高于安徽省的分布特征;(3)长三角城市群人口、经济与环境协调水平较低的城市面临人口与经济发展动力不足的问题;(4)长三角城市群人口、经济与环境协调发展状况有所减缓,城市间人口、经济与环境协调水平的差距呈现出先缩小后扩大的趋势.建议打破城市间人才引进壁垒,发展城市间道路交通条件,创造良好的创新创业环境,充分发挥核心城市的辐射作用以促进长三角城市群的协调发展水平.     

长江与黄河流域碳排放效率时空演变特征及路径识别探究

为深入探究同类型地理单元碳排放效率的区域异质性,利用考虑非期望产出的MinDS模型、Malmquist指数分析2005—2017年长江与黄河流域城市碳排放效率的静态与动态特征与差异,从流域间、流域内比较视角探究长江与黄河流域碳排放效率的空间集聚特征与演化规律,通过随机效应模型对不同城市类型碳排放效率的影响因素进行面板回归分析. 结果表明:①2005—2017年,长江与黄河流域碳排放效率平均值分别为0.785、0.747,碳排放效率总体处于较低水平;碳排放效率呈先降后升的“U”型变化趋势,且2012—2017年处于“U”型上升区段. ②长江流域碳排放效率呈下游>上游>中游的中间低、两端高的空间分布格局特征,黄河流域呈下游>中游>上游的空间递增格局特征. 长江流域碳排放效率高值区呈现城市群集聚趋势,低值区较分散;黄河流域碳排放效率低值区以宁夏沿黄城市群为中心沿黄河干流向周边扩散,高值区规模较小且分散. ③长江与黄河流域碳排放效率的Malmquist指数均呈上升趋势,表征技术革新的技术进步指数是长江与黄河流域碳排放效率提升的主要内生驱动力,而表征要素组合、管理水平的技术效率指数则对碳排放效率提升作用不显著. ④根据技术效率指数与技术进步指数在碳排放效率提升中的作用差异,可将研究对象划分为六类城市. 经济发展水平、产业结构是影响两大流域碳排放效率提升的共同因素. 研究显示,长江与黄河流域碳排放效率变动既有整体的相似性又有内部的差异性,既要考虑产业结构等因素对两大流域碳排放效率提升的普遍影响,还要注意城镇化水平等因素的差异化影响,以实现两大流域碳减排与效率提升政策设计的“因地制宜、分类施策”.      

“十二五”期间三大城市群对流层NO_2柱浓度时空变化及对比

本文基于OMI对流层NO_2垂直柱浓度产品,分析了"十二五"期间三大城市群对流层NO_2柱浓度时空变化,并进行了比较分析。结果表明:(1)京津冀是浓度最高的城市群,长三角次之,珠三角最低;"十二五"规划对氮氧化物排放量的约束性减排指标为下降10%,2015年较2010年京津冀、长三角、珠三角分别下降24.74%、27.73%、26.28%;(2)三大城市群对流层NO_2柱浓度时空变化特征为:京津冀呈西北低东南高的趋势,长三角呈中间高、北部次之、南部低的趋势,珠三角呈中间高、周边低的趋势;(3)三大城市群直辖市和地级市的对流层NO_2柱浓度"十二五"均值特征为:京津冀城市群中,7个市处于四、五级高浓度水平,其中邯郸最高为2035.71×1013mole/cm~2;长三角城市群中,6个市处于四级高浓度水平,其中苏州市最高为1827.55×1013mole/cm~2;珠三角城市群中,4个市处于三级中浓度水平,其中佛山市最高为1158.98×1013mole/cm~2。     

基于卫星和地面观测的中国典型城市群对流层内臭氧时空变化特征

为了探明近年来中国典型城市群(京津冀城市群、长三角城市群和珠三角城市群)臭氧(O₃)污染的发生规律,利用2005—2020年OMI-MLS (臭氧监测仪-微波临边探测器)对流层O₃柱总量探测数据以及2015—2020年地面O₃浓度监测数据分析我国三大城市群O₃的时空分布特征及其演变趋势,结果表明:①对流层O₃柱总量月峰值和年均值均呈京津冀城市群>长三角城市群>珠三角城市群的特征,京津冀和长三角城市群对流层O₃柱总量均在夏季〔分别为50.0和44.4 DU (dobson unit)〕最高,而珠三角城市群在春季(42.2 DU)最高. ②三大城市群对流层O₃柱总量在空间分布上具有不同的特征,京津冀城市群对流层O₃柱总量呈东南高于西北的特征,长三角城市群对流层O₃柱总量随纬度升高而增大,珠三角城市群对流层O₃柱总量南北局地差异较小;海拔对对流层O₃柱总量的空间分布有一定影响,海拔越高,对流层O₃柱总量越低. ③京津冀、长三角和珠三角城市群对流层O₃柱总量均呈逐年显著升高的趋势,年均增长量分别为0.25、0.28和0.27 DU,其中,京津冀城市群在对流层O₃柱总量较低的秋冬季年均增长(0.29 DU)最快,而长三角和珠三角城市群分别在对流层O₃柱总量最高的夏季和春季增长最快,均为0.39 DU. ④卫星探测的对流层O₃柱总量与地面监测的O₃日最大8 h滑动平均浓度(简称“O₃-8 h浓度”)在京津冀和长三角城市群相关性明显,而在珠三角城市群相关性较差. ⑤O₃-8 h浓度呈京津冀城市群>长三角城市群>珠三角城市群的特征,其中,京津冀城市群O₃-8 h浓度在2018年(110.9 μg/m3)最高,空间上由2016年之前的北高南低转变为南高北低,多数城市O₃污染较重且达标率较低;长三角城市群2017年O₃-8 h浓度(106.7 μg/m3)最高,2016年起O₃-8 h高浓度中心由东北逐渐向西部内陆迁移,沿海城市达标率增加;珠三角城市群O₃污染程度最轻,达标城市较多,但O₃-8 h浓度呈逐年上升趋势,并在2019年达最高值(100.4 μg/m3),且中心城市上升速率远大于外围城市. 研究显示,中国三大城市群对流层O₃柱总量和O₃-8 h浓度的时空分布特征存在显著差异,造成差异的因素也不同.      

利用PUF被动采样技术研究长三角城市群大气中多环芳烃的时空分布及来源

大气是环境污染研究领域重要的介质之一,大气被动采样技术在近10年来已发展成为主动大流量采样的重要补充手段.利用聚氨酯泡沫(polyurethane foam,PUF)被动采样技术在区域尺度上对长三角城市群大气中的多环芳烃(PAHs)进行监测.通过对31组采样点的研究发现,长三角城市群大气中PAHs的浓度在10.1～367 ng.m-3之间,苯并[a]芘(BaP)年平均浓度高达2.25 ng.m-3,超出GB 3095-2012规定限值两倍多.PAHs季节变化趋势为秋季>冬季>春季>夏季,秋冬季节长三角城市群大气中BaP的超标范围较大,其中冬季有明显的BaP排放.交通石油源、煤和生物质燃烧和焦炉排放源是该区域大气中PAHs的主要来源,贡献率依次为38.1%、42.4%和19.5%.     

京津冀与长三角城市群碳排放的空间聚集效应比较

基于中国高空间分辨率碳排放网格数据(CHRED),采用探索性空间分析手段(ESDA)和空间回归模型分析京津冀和长三角城市群碳排放指标空间格局和聚集特点,通过显著性检验选择空间滞后回归(SLM)和空间误差回归(SEM)方法,揭示城市群碳排放水平的影响因素.结果表明,京津冀城市群碳排放在空间上表现出更多的随机性和结构不稳定性,Moran自相关系数为-0.131;长三角城市群碳排放在空间上表现聚集趋势明显,Moran自相关系数0.106,二氧化碳排放受到临近区域的影响.人口和经济因素是京津冀城市群和长三角城市群碳排放的最主要驱动因素.总体上长三角地区碳排放总体扩散效应显著,而京津冀城市群极化效应更明显.区域发展的多中心化是大城市病治理的重要导向,同时要注意对区域碳排放溢出热点进行控制,促进城市群一体化和低碳化发展,实现区域碳平衡.     

2016年长三角城市群O3浓度的时空变化规律

基于2016年长三角城市群40个城市的监测数据,利用空间内插、空间自相关分析、热点分析等地统计分析方法,研究了2016年长三角城市群O₃浓度的时空变化规律.结果表明：2016年长三角城市群O₃平均超标天数比例为8.8%,O₃已成为造成长三角城市群空气污染的仅次于PM_2.5的重要污染物;夏、春、秋、冬季O₃浓度依次递减,由于梅雨的影响,O₃月均浓度变化曲线呈M型分布,2个峰值出现在5月和8月,谷值出现在6月;O₃超标主要发生在4~9月,超标天数占全年的98.1%,月均超标天数比例为17.3%;O₃浓度具有明显的空间分异规律,大体呈东北高西南低的态势,过杭州和马鞍山的直线可将长三角城市群O₃浓度划分为高值区和低值区,杭州-马鞍山线以东是O₃高污染城市聚集区,尤以环太湖经济圈最为严重.O₃浓度的空间分布格局与长三角城市群经济发展格局大体一致;O₃浓度具有空间集聚规律,4~7月O₃热点集中分布在环太湖经济圈至上海区域,受东南季风加强的影响,8~9月热点西移至以南京为中心的区域.     

长三角城市群水—能源—粮食系统压力的演变特征及其影响机制

城镇化的推进加剧资源消耗,水—能源—粮食（Water-Energy-Food）作为核心资源,是保障区域可持续发展的关键。以长三角城市群为例,构建WEF系统压力指数,揭示1990—2018年间长三角城市群WEF系统压力的演变特征,探讨城镇化推进对WEF系统压力的影响机制。结果显示：2010年后,随着长三角一体化进程加快,WEF系统压力明显加大,其中粮食压力猛增、水资源压力稳定、能源压力有所下降,但能源供应仍存缺口。各省市WEF系统压力及其变化特征与资源禀赋、经济发展和城镇化进程相关。城市空间扩展、人口集中、经济发展和居民消费显著影响长三角城市群WEF系统压力。因此,WEF系统管理应立足不同要素演变特征,同时加强不同部门及区域的协同管理,共同促进长三角城市群的可持续发展。     

关中城市群生态足迹演变趋势及公平性评价

自然资本与人造资本的分配公平与配置效率是可持续共享区域生态资源的保证。论文在测算2005—2014年关中城市群生态足迹的基础上,以生态足迹、生态承载力、GDP分别表征区域内自然资本需求、自然资本收益、人造资本收益,采用基尼系数、时空分析指标、生态承载系数、经济贡献系数分析区域资源分配公平与配置效率的程度。结果显示,2005—2014年,关中城市群生态承载基尼系数、经济贡献基尼系数、综合基尼系数分别置于 [0.18, 0.20]、[0.24, 0.29]、[0.23, 0.28]区间。同时,结果表明,关中城市群GDP上升趋势显著快于生态足迹,生态要素匹配较好,其中,咸阳市、宝鸡市、铜川市属相对“高生态承载贡献、低经济贡献”城市,西安市、杨凌示范区属相对“高经济贡献、低生态承载贡献”城市。     

基于WebGIS和粒子系统的空气污染预测动态可视化展示技术

在完成国家“863”项目“重点城市群大气复合污染综合防治技术与集成示范”（3c-star）的过程中,我们研发了具有自主知识产权的“区域大气环境综合管理和辅助决策系统”,其中创造性地利用NetCDF、silverlight、WebGIS、粒子系统、多媒体等技术实现了空气污染预测动态可视化数据展示。本文阐述了工作的背景、技术要点及成果。     

中国典型城市群PM2.5污染特征研究进展

为进一步梳理近年来我国城市区域大气PM_2.5污染防治方面的研究成果,基于我国31个城市PM_2.5污染现状,以城市群为视角,总结了京津冀城市群、长三角城市群与川渝城市群PM_2.5组成与污染特征,分析了PM_2.5及其含碳气溶胶、水溶性无机离子、地壳元素等的整体特征,并在城市群间进行对比分析.结果表明:①3个城市群的ρ（PM_2.5）高低顺序依次为京津冀城市群>川渝城市群>长三角城市群,长距离传输使PM_2.5污染成为京津冀城市群、长三角城市群与川渝城市群面临的共同问题.②3个城市群的PM_2.5中均以SNA和OC为主,尽管ρ（PM_2.5）水平有下降趋势,但个别污染物（如SNA）略呈上升趋势.③京津冀城市群与川渝城市群的ρ（OC）接近,并且均高于长三角城市群的80%,较高的ρ（OC）/ρ（EC）反映我国城市群普遍存在SOC污染.④各城市群PM_2.5监测网（如监测时间和采样方法）发展水平迥异,城市群之间的相互影响和传输机制尚不清楚.建议今后的研究向以下几个方面扩展:①对城郊乡村等大气背景点,以及水库、湖泊等地化循环的重要源汇区域开展研究.②针对同一区域开展采样时段更长且研究方法和分析手段上保持一致的研究.③借用国外经验公式时需考虑我国国情,对基础研究方法开展一系列优化,建立符合我国国情的标准化研究方法.      

成渝城市群碳排放时空趋势特征及影响因素分析

县域是中国经济发展与减排治理的基本单元,而成渝城市群作为中国西南地区经济发展的新极点,是潜在的碳排放增长区,研究并揭示城市群县域碳排放时空演变特征与影响因素对区域差异治理与“双碳”目标的实现具有重要意义。文章使用成渝城市群2008-2017年县域碳排放数据通过空间数据,在考虑区域范围差异的前提下探究其时空演变特征与影响机制,结果表明：（1）2008-2017年成渝城市群县域碳排放量整体呈上升趋势,增长过程大致分为快速抬升-缓慢上升-高位波动3个阶段,并以2011年为主要分界点整体呈现出“先快后慢,波动涨幅”的增长态势。（2）县域碳排放具有明显的东北-西南向差异,空间极值化趋势明显。高-高集聚区县集中在重庆、成都城市群内;低-低集聚的区县数量稳定,主要集中在成渝城市群西南部。城市群整体呈现出较为明显的空间撕裂状态。（3）在单因子分析中,前期地区生产总值、第二产业产值与政府财政支出对区县碳排放的影响程度最高,随时间推移年末人口总数、人均地区生产总值和城镇化率的影响程度逐渐上升并跃居前位。交互因子探测结果显示,区县碳排放增长是多种影响因子综合作用的结果,地区生产总值自始至终是影响县域碳排放的...     

我国东部沿海三大城市群热岛变化及其与城市群发展的关系

随着城市化进程的快速推进,城市群已经成为区域空间的重要组织形式.为揭示我国东部沿海京津唐、长三角和珠三角三大城市群热岛变化与城市群发展的关系,利用MODIS地表温度产品数据和DMSP/OLS夜间灯光数据,对2001-2013年这3个城市群的热岛效应与区域发展二者之间的关系进行研究.结果表明:2001-2013年,3个城市群的热岛斑块面积均有较大幅度的增加,并且在空间上逐渐相连接,形成热岛城市带;RHⅡ（区域热岛指数）不断升高,京津唐城市群、长三角城市群、珠三角城市群分别升高0.051、0.070、0.101,其热岛状况不断加剧.随着城市群的发展,城区对周边区域的辐射作用不断加强,建成区边缘的城郊过渡带是地表温度增加最为显著的区域.总体而言,城市群的扩展是其区域热岛效应的主要成因,表征城市扩展变化的夜间灯光亮度平均值差值与表征热岛变化的地表温度平均值差值之间存在对数关系,表现出先快后慢的趋势.      

碳排放的空间关联网络结构特征与影响因素研究：以中国三大城市群为例

城市群建设是推动区域经济发展的重要形式,依靠城市群内的网络关系实现城市群的协同减排是建立城市群绿色发展的重要路径。该文基于社会网络分析方法对中国三大城市群的碳排放空间关联网络的结构特征及其影响因素进行分析。结果表明:京津冀城市群的网络密度较小、网络等级度较大,长三角城市群的网络密度最大,网络等级度较小,珠三角城市群网络密度和网络等级度均较大,三大城市群的网络效率均较高,维持在0.7左右的水平;京津冀城市群的空间关联关系主要受到地理位置和技术创新的影响,长三角城市群碳排放的空间关联主要受到地理位置、产业结构、人口密度和城镇化水平影响,珠三角城市群的地理位置、产业结构和城镇化水平对其碳排放的空间关联具有显著影响。     

基于空间聚类分析的中国旅游业碳排放效率

旅游业碳排放效率是考量旅游经济增长与生态环境关系的重要指标,对旅游业碳排放效率的有效测度和分析是实现旅游业节能减排与可持续发展的基础支撑.采用“自下而上”法核算2001—2015年我国旅游业能源消耗量与碳排放量（不含港澳台及西藏自治区数据,下同）;继而运用非期望产出SBM模型对旅游业碳排放效率进行测度,并通过空间自相关分析揭示其空间特征;最后采用Malmquist指数（MI）评估旅游业碳排放效率的动态趋势.结果表明:①研究期内我国旅游业总体碳排放效率较低,平均水平为60%;各年度达到最佳生产前沿面（旅游业碳排放效率值为1）的省(市、自治区)(简称“省区”)数量较少,绝大多数省区的碳排放效率具有较大改善空间;旅游业碳排放效率水平存在明显的省际差异;东、中、西部地区的效率存在梯度差,形成“东高西低”的空间格局.②Moran's I指数和LISA聚类图显示,各省区旅游业碳排放效率存在明显的正向空间相关性,在空间分布上呈现出显著的地理聚集特征,形成“高—高”型与“低—低”型聚集区,空间联动格局尚未形成.③2001—2015年MI均在1以上（2004年除外）,且总体平均值高达1.195,体现出持续改善的态势;各省区碳排放效率的提升来源于技术进步与技术效率双重贡献,其中,技术进步是促进旅游业碳排放效率提升的主要贡献因素.研究显示,我国旅游业碳排放效率的空间分布不均衡,但整体呈现持续上升的态势,各省区在依赖技术进步提高碳排放效率的同时,要注重全局空间联动格局的形成,最终实现低碳旅游业的协调发展.      

全国空气资源评估及其与空气质量相关性分析

利用WRF耦合CALMET模式对大气环境系统进行解析,计算全国范围36 km×36 km分辨率通风扩散系数分布,作为空气资源禀赋评估的依据.评估结果表明,全国区域空气资源禀赋整体呈现东低西高,南低北高,内陆闭塞区低,沿海平原地区高的分布趋势.同时,存在三大空气资源禀赋优质区,一是位于河北与山西交界处的太行山脉和东北三省的长白山区域,二是位于西北部青海、新疆和西藏三省交界的昆仑山脉和唐古拉山脉区域,三是位于山东半岛、长三角和珠三角区域的沿海蓝色经济带区域.在此基础上,采用CALPUFF模型,结合观测数据,选取重点城市定量测算空气资源禀赋空间分布的差异性对城市空气质量的影响.以北京为参照,空气资源禀赋对成都、上海、青岛、郑州、广州等各城市群空气质量改善的相对影响程度分别为0.2%、13.2%、25.9%、29.1%和39.4%.     

长江三角洲城市群人为热排放特征研究

基于常规可获取的能源、交通、人口等统计资料,利用“自上而下”的能源清单法,研究了2010年长江三角洲(以下简称“长三角”)城市群地区各类人为热排放量及其时空分布特征.结果表明:该地区人为热排放总量为1.4′1019J/a,其中工业、交通、建筑、新陈代谢分别占75.1%、12.5%、9.9%和2.5%.上海、苏州、无锡、杭州和南京五个城市的人为热排放总量约占研究区域总量的71%.长三角城市群的人为热年平均排放通量为5.3W/m2,大部分地区介于5~30W/m2,城市高值区一般介于20~70W/m2,上海明显高于其他城市.为方便有关环境气候模式的输入,本文提供了人为热排放的网格化空间分布和简单的时间变化廓线.     

长江三角洲城市群人为热排放特征研究

基于常规可获取的能源、交通、人口等统计资料,利用“自上而下”的能源清单法,研究了2010年长江三角洲(以下简称“长三角”)城市群地区各类人为热排放量及其时空分布特征.结果表明:该地区人为热排放总量为1.4′1019J/a,其中工业、交通、建筑、新陈代谢分别占75.1%、12.5%、9.9%和2.5%.上海、苏州、无锡、杭州和南京五个城市的人为热排放总量约占研究区域总量的71%.长三角城市群的人为热年平均排放通量为5.3W/m2,大部分地区介于5~30W/m2,城市高值区一般介于20~70W/m2,上海明显高于其他城市.为方便有关环境气候模式的输入,本文提供了人为热排放的网格化空间分布和简单的时间变化廓线.     

基于DEA方法的中国大气环境效率评价研究

大气环境效率是经济增长与大气环境污染之间协调性程度的度量。本文采用2006-2012年面板数据,对中国30个省大气环境效率进行了研究,分析了东部、中部、西部和东北地区大气环境效率的变化趋势与地区差异,研究表明:2006-2011年全国大气环境效率整体呈现上升趋势,东部地区效率值最高,西部地区效率最低,地区效率差距逐年扩大。