区域能源碳足迹计算模型比较研究——以湖北省为例

能源消费排放是最主要的碳排放来源,研究能源碳足迹重要理论和现实意义。如何准确计算和表征能源碳足迹的大小成为该研究领域的重要问题。在文献回顾的基础上,文章总结了3种目前应用较广泛的计算区域能源消费碳足迹的方法和模型,它们分别是碳汇法、净初级生产力改进模型和净生态系统生产力改进模型。分别介绍了其计算公式、输入参数和计算过程。以湖北省1998-2009年能源消费碳足迹的计算为例,分别用这几种方法计算了能源消费碳足迹的总量和人均碳足迹。得到的主要结论有：研究区域能源消费碳排放量增长较快,3种方法和模型计算得到的碳足迹总量和人均量从时间序列上看,整体变化趋势一致,碳足迹亦呈现快速增长。但3种模型计算出的碳足迹大小差异较大,碳汇法模型足迹最大,净生态系统生产力改进模型次之,净初级生产力改进模型结果最小,并且碳汇法的计算结果明显大于其他两种模型。计算结果差异的原因在于,传统碳汇法模型只考虑林地的碳吸收能力,忽略了区域其他用地类型的碳吸收能力。净初级生产力改进模型考虑了各种用地类型的吸收能力,但从生态系统来说忽略了异氧呼吸的碳释放,高估了区域的碳吸收能力。几种模型都运用了固定值或者平均统计量,未能考虑地域差异,同时未考虑各统计量随时间和气候等变化而变化的可能,存在一定的不合理性,这也是今后研究值得深人研究的方向。     

基于净初级生产力的生态足迹模型及其与传统模型的对比分析

生态足迹模型因其可以定量度量生态可持续发展、计算简单、结论易懂、全球可比等特点,提出之后得到了大量的关注和应用,同时也面临着一些质疑和争论。文章介绍了一种基于净初级生产力的生态足迹理论和计算方法,并以该方法和传统生态足迹模型分别计算了中国1961—2007年的生态足迹,对计算结果进行了对比分析。结果表明,两种生态足迹模型的计算结果具有较高的相关性,表明基于净初级生产力的生态足迹模型结果可信。该种方法能够克服传统生态足迹模型的部分缺陷,在均衡因子选取、土地生态功能假设、CO2吸收等方面有了较大改进,能够较好地反映不同生态系统在生产力上的差异;在时间序列分析方面也更加合理。但该方法本身同时存在着计算方法不完善、对生态系统变化不敏感等问题,如何更紧密地结合生态足迹和净初级生产力是需要进一步研究的内容。     

基于净初级生产力的生态足迹模型及其与传统模型的对比分析

生态足迹模型因其可以定量度量生态可持续发展、计算简单、结论易懂、全球可比等特点,提出之后得到了大量的关注和应用,同时也面临着一些质疑和争论。文章介绍了一种基于净初级生产力的生态足迹理论和计算方法,并以该方法和传统生态足迹模型分别计算了中国1961-2007年的生态足迹,对计算结果进行了对比分析。结果表明,两种生态足迹模型的计算结果具有较高的相关性,表明基于净初级生产力的生态足迹模型结果可信。该种方法能够克服传统生态足迹模型的部分缺陷,在均衡因子选取、土地生态功能假设、CO2吸收等方面有了较大改进,能够较好地反映不同生态系统在生产力上的差异;在时间序列分析方面也更加合理。但该方法本身同时存在着计算方法不完善、对生态系统变化不敏感等问题,如何更紧密地结合生态足迹和净初级生产力是需要进一步研究的内容。     

能源足迹变化的多因素影响效应研究——以吉林省为例

采用对数平均迪氏指数法构建能源足迹因素分解模型,定量分析1994—2008年吉林省能源足迹变化的主要影响因素及其效应特征。结果表明,1994—2008年,吉林省人均能源足迹从0.228 hm2增至0.524 hm2。在能源足迹增长的抑制因素中,能源强度效应占84.54%,排放因子效应占15.46%;在能源足迹增长的促进因素中,经济产出效应占91.39%,能源结构效应占4.30%,人口规模效应占3.73%,土地固碳效应占0.57%。以经济产出因素为主导的正效应明显大于以能源强度因素为主导的负效应,两者之比为1.73∶1,叠加表现为对能源足迹增长的促进作用,导致其总体呈递增趋势。此外,在正、负效应的双变量格局下,能源足迹呈复合曲面分布。目前减缓吉林省能源足迹增长的重点在于通过技术进步促进能源强度下降,同时需调整能源结构以发挥其应有的抑制作用。     

生态足迹改进模型在可持续发展评价中的应用研究

生态足迹分析通过计算生物物理量来衡量人类经济活动对自然生态系统服务的需求与自然生态系统承载力之间的协调程度,因为该方法思路新颖、计算简便而被广泛应用于国家和地区的可持续发展评价中。文章针对Rees W E等提出的生态足迹模型中存在的问题与不足(如:产量因子和当量因子参数选取偏差,生态功能差异表现不充分,模型不具动态性等)提出了改进生态足迹模型。利用改进后的生态足迹模型计算天津市1995—2005年的生态足迹及其动态变化值,天津市耕地、牧草地、林地、水域和化石能源用地人均生态足迹盈亏分别为0.0009,-0.3224,-0.1991,0.0255,-1.9600hm2·人-1,除耕地和水域略有盈余外,牧草地、林地和化石能源用地人均生态赤字均呈递增趋势。1995—2005年间天津市单位产值能耗居高不下、人口规模增长与建筑用地扩张是导致人均生态赤字扩大的根本原因。文章提出的生态足迹改进模型可以动态指示区域或城市经济发展水平与自然生态系统承载力之间的协调程度,为区域可持续发展战略制定和实施提供决策依据。     

重庆市生态足迹时间序列动态特征及其驱动因子分析

生态足迹是近年来广泛用于评价区域发展可持续性的重要方法.基于生态足迹计算模型,利用自然资源和能源消费的统计数据,对重庆市1997-2005年的人均生态足迹序列进行了计算;在此基础上,根据区域社会经济发展与生态足迹变化的作用机理选择了6个社会经济发展相关指标作为自变量,运用主成分回归方法,建立了人均生态足迹的驱动因子分析模型,揭示了驱动生态足迹序列变化的主要因素.计算结果显示,直辖以来,重庆市人均生态足迹总体呈上升趋势,由1997年的1.1244hm2增加到2005年的1.490 3 hm2,而由于耕地占用等原因,人均生态承载力却在逐年减少,从1997年的0.507 5 hm2减少到2005年的0.465 2 hm2,导致该地区人均生态赤字逐年扩大,呈相对不可持续发展状态.驱动力分析模型表明:重庆市社会经济发展对人均生态足迹增长具有强烈的驱动作用.直辖以来,一方面随着工业化、城镇化进程的加快以及消费水平的提升,人均生态足迹也相应同步增长;而另一方面,由于目前的产业和工业结构调整力度有限,因此它们尚未有效发挥降低区域生态足迹的作用.     

中国中部六省生态足迹实证分析

生态足迹是一种定量评价区域资源可持续利用的生态经济指标,其方法紧扣可持续发展的理论,是一个涉及系统性、公平性和延续性的综合指标,具有可度量性、计算合理性和结果可比性等优点。在介绍其概念、计算模型的基础上,针对中国中部六省的资源和能源消费状况进行了实证分析。研究表明:本区2004年人均生态足迹1.793hm2,生态承载力为0.488hm2·人-1,生态足迹需求与供给的比例为3.677∶1,人均生态赤字为1.305hm2,说明中部地区的发展已经超出了生态承载力的阈值;该区生态足迹多样性指数1.336,万元GDP足迹1.982hm2,生态协调系数1.227等,也反映了中部地区处于一种不可持续的发展状态。     

基于能值改进的生态足迹模型在济南市的应用分析

运用传统生态足迹模型及基于能值改进的生态足迹模型分别计算了2007年济南市生态足迹与生态承载力,得出的人均生态赤字分别为2.4974hm2、5.2769hm2.两者的计算结果都得出2007年济南市的生态足迹超过其生态承载力,表明济南市的人类活动对该区域的生态系1统的影响远超过了该区域的生态承载力范围,将对生态系统造成较大的压力,生态环境处于不安全状态,研究区属于不可持续的地区.基于能值分析理论改进的生态足迹模型所采用的能值转换率、能值密度等参数更加稳定,克服了传统模型的不稳定、精确度不高的缺点,使计算结果更具有可信度,更准确地反映研究区域生态经济系统的环境状况.     

大庆市1997~2003年生态足迹分析

通过对大庆市1997~2003年生态足迹的计算,人均生态足迹在2.3~2.7 hm2之间变化,人均生态赤字在1.3~1.7 hm2之间波动,均高出全国平均水平1/3左右,且总体呈上升趋势。生态足迹增长主要是由于石油开采和加工消耗能源所致。提高能源利用率、调整土地利用类型结构、倡导节约型的生活和消费方式是消减生态足迹的主要措施。     

基于重金属污染的耕地生态承载力改进模型研究

将耕地重金属污染引入耕地生态足迹研究中,对传统耕地生态承载力模型进行了改进,并以江苏省为例进行实证研究.结果表明,运用改进的生态承载力模型计算所得2005年江苏省人均耕地生态承载力为0.127 hm2,比传统模型计算结果0.134 hm2小;人均耕地生态赤字为0.067 hm2,比传统模型计算结果0.060 hm2大;耕地生态可持续指数为0.39,比传统模型计算结果0.41小,但2种模型计算方式下耕地利用均属于弱不可持续状态.与传统模型计算结果相比,改进模型所得结果能够反映江苏省耕地利用的实际情况,以及重金属污染对江苏耕地可持续利用所产生的负面影响.     

辽宁省能源足迹变动的分析

采用生态足迹模型与分解分析模型,定量核算了1990-2006年辽宁省能源足迹,分析了其变动趋势及其影响因素.结果表明,1990-2006年,辽宁省能源足迹呈不断增大趋势,总量由3508万hm~2增加到6491万hm~2,人均值则由0.896hm~2扩大到1.542 hm~2,增加了将近1倍,在区域生态压力中的贡献额为30%.在各类贡献因素中,经济发展对能源足迹的贡献远高于其他因素,其次为能源结构效应、人口规模效应,能源强度效应最低.虽然能源强度不断下降,但其对区域生态压力下降的贡献不足于抵消由能源结构不合理和消费水平的提高造成的生态影响,导致辽宁省能源足迹持续增加.     

基于改进模型的1992—2010年中国省域生态足迹核算

生态足迹可以从生物生产角度定量评估区域社会经济发展的可持续程度。本文运用改进的生态足迹模型对我国各省级行政区1992—2010年的生态足迹进行核算及聚类和相关性分析,以衡量各区域发展的差异及相似程度和分析各省域生态足迹变化的主导因素,并根据核算结果建立了各省区市的生态足迹预测模型,进一步明确各省级行政区的生态足迹变化趋势,以期为区域社会经济发展决策提供参考和借鉴。研究结果显示：近20年来,我国各省域社会经济发展对自然资源的依赖程度及对环境的总体影响存在较大差异。生态足迹的变化可以分为3种类型,即逐渐下降型、明显上升型和基本平稳型。北京和上海的生态足迹变化属于逐渐下降型,分别受对化石燃料用地和耕地需求的减少所主导,其中北京市生态足迹与化石燃料用地的相关系数为0.96,上海市生态足迹与耕地的相关系数为0.703,这2个城市在过去20年中的社会经济发展对自然资源的依赖程度逐渐降低;以内蒙古、山西为代表的化石燃料资源较为丰富的省域生态足迹呈明显上升趋势,这些省域生态足迹的增长受区域化石燃料生产的影响较大,个别省级行政单位生态足迹与化石燃料的相关系数为1;东北三省、东南沿海地区及西部自然资源相对匮乏省区的生态足迹属于基本平稳型。     

基于生态足迹模型的贵州省生态可持续性动态分析

生态足迹是定量研究区域可持续发展的一种重要方法。运用生态足迹方法分析了贵州省1999—2008年生态足迹的动态变化,并利用生态足迹指数和生态足迹强度等指标对贵州省1999—2008年的生态可持续性进行了评估。结果表明：10年来,贵州省人均生态足迹由1999年的2.094 28 hm^2上升到2008年的3.613 48 hm^2;人均生物承载力由1999年的0.785 42 hm^2下降到2008年的0.734 81 hm^2;人均生态赤字由1999年的1.308 87 hm^2上升到2008年的2.878 68 hm^2;万元GDP生态足迹由1999年的8.287 91 hm^2下降到2008年的4.111 70 hm^2;生态足迹强度指数由1999年的2.666 46上升到2008年的4.917 61;生态足迹多样性呈现缓慢上升的趋势,社会发展指数总体呈逐年上升趋势;说明发展能力逐年提高,但这是以生态足迹增加为代价的。据此,提出减少了生态足迹和缓解生态环境压力的对策和建议。     

湖南省生态足迹与生态承载力的动态变化分析

生态足迹是定量研究区域可持续发展的一种重要方法。为了定量评价湖南省可持续发展程度的动态变化,利用生态足迹理论,计算分析了湖南省1998--2006年间的生态足迹变化过程。结果表明,湖南省人均生态足迹由1998年的1．2441hm。上升至2006年的1．6377hm^2;人均生态承载力由1998年的0．4819hm^2减少为2006年的0．4556hm^2,人均生态赤字由1998年的0．7622hm0上升到2006年的1．1821hm0。生态赤字逐年提高,生态足迹与生态承载力之间的矛盾加剧,区域生态环境处于不安全状态。生态足迹供需结构分析表明,湖南省人均生态足迹供需存在严重的不平衡,其需求以草地、耕地是构成湖南省人均生态足迹的主要组成部分,分别占人均生态足迹的30．11％～37．34％以及29．83％-33．53％,其次是化石能源地（17．60％～22．85％）。而供给以耕地为主,占人均生态承载力的51．02％～53．23％。研究期间万元GDP生态足迹总体上呈下降趋势,表明湖南省的资源利用率不断提高。同时根据生态盈亏的影响因素,并结合湖南省经济发展现状和资源分布特点,探讨了降低和消除区域生态赤字的措施建议。     

生态足迹核算方法及其应用研究进展

近年来,生态足迹作为可持续发展的有效度量工具之一,获得了广泛关注。在参阅相关文献的基础上,系统总结了生态足迹核算方法及其应用特点和趋势,结果表明,（1）在核算方法上尚存争议,目前主要的核算方法有3种：传统土地足迹法;能值足迹法;投入产出足迹法。（2）从静态足迹核算朝时间序列足迹分析和动态情景足迹预测演化。（3）尽管在各个尺度上都有应用,但生态足迹目前仅被看作是交流工具,用于决策分析的意义不大。拓展其在企业及其产品系统的应用,将是其应用价值体现的一个突破口。（4）生态足迹作为一系列指标的一部分时,发挥作用更大。（5）生态足迹应加强与现有核算体系（如GDP）的衔接,增加其被决策者接纳的可能性。     

区域及全球尺度的NPP过程模型和NPP对全球变化的响应

植被净第一性生产力（NPP）不仅是表征植被活动和生态过程的关键参数,而且是判定生态系统碳汇和反映生态系统对全球变化响应的主要因子。当前,模型模拟成为大尺度NPP研究的主要手段,而在众多NPP估算模型中,过程模型逐渐趋于主导地位。虽然目前有关NPP的研究有很多,但还没有关注于大尺度上应用的过程模型及其模拟的NPP对全球变化的响应。因此本文主要侧重于 NPP 过程模型在区域及全球尺度上的应用,具体包含以下内容,①进一步将区域及全球尺度的NPP过程模型分为静态植被模型和动态植被模型。②阐明这些模型间存在的区别与联系。③归纳出NPP过程模型在区域及全球尺度上应用的3大挑战：时空尺度转换、多源数据的获取与融合以及模型模拟结果的验证与评价,并根据其解决方案总结出通用的模型应用框架。④从气候变化、大气成分变化和土地利用/土地覆盖变化3个方面探讨NPP对全球变化的响应机制,以期找到NPP变化的规律与模式。最后根据NPP模型的发展对未来区域及全球尺度的NPP过程模型进行展望,认为未来模型的综合性将更高,机理性也将更强,同时与全球变化研究结合得更加紧密,且基于多个已有模型的混合模型也是未来NPP模型发展的一个重要方向。此外,本文认为对NPP模拟结果的尺度效应研究也是未来NPP研究的热点之一。     

1999—2009年我国不同收入水平下的碳排放差异分析

碳排放差异研究对于科学合理地制定我国节能减排政策具有重要的指导意义。在利用IPCC参考方法对中国1999—2009年期间各省（市）CO2排放量计算的基础上,引入Theil指数,定量分析了中国不同收入水平下的CO2省际差异及其与人均收入水平之间的关系。结果表明,1999—2003年中国人均CO2排放量随着人均收入水平的提高而增加,2003—2009年中国各收入水平省份的人均排放量近似于不规则的＂M＂型增长趋势,中等偏低收入省份的人均排放量迅速增加,并超过中等收入省份;不同收入水平省份之间和各省份内部的人均CO2排放水平均存在较大的差距,但省份之间的排放不平等水平明显大于省份内部的不平等水平。因此,中国在制定节能减排政策时,要充分考虑经济发展和人均收入水平的条件下,兼顾区域和省域碳排放的特征,制定合理有效的减排目标和计划。     

基于ARIMA模型的区域水生态足迹时间序列分析

20世纪末以来,生态足迹理论应用研究成为生态经济学的一个热点,而生态足迹指标的可预测性一直是研究中争论的一个焦点。通过分析1949—1998年广州市的水生态足迹变化,并对计算结果进行ARIMA模型时间序列预测分析,以揭示广州水资源利用和水产品消耗的发展变化规律,并根据其发展变化规律预测广州市未来水生态足迹的变动。结果表明,ARIMA(2,2,2)模型能较好的拟合广州市1949—1993年期间水生态足迹变化,经1994—1998年实际计算结果验证所建模型,误差在5%左右;应用ARIMA(2,2,2)预测广州市1999—2008年的人均水生态足迹,结果分别为:0.5935,0.656 2,0.714 7,0.779 0,0.840 2,0.901 55,0.964 11,1.025 57,1.087 44,1.149 43 hm2,预测结果表明广州市1999—2008年期间的人均水生态足迹仍呈较快上升趋势,居民对于水产品的需求提高以及城市发展、人口增加等社会经济因素是导致这种趋势产生的主要原因。