长三角地区大气NO2和CO2浓度的时空变化及驱动因子分析

以长三角城市群为研究对象,利用卫星遥感观测数据协同分析长三角地区大气NO₂和CO₂浓度的时空变化特征和驱动因子,揭示了长三角地区污染物和CO₂高浓度地区空间格局.结果表明长三角城市群地区大气NO₂和CO₂浓度的时空分布及变化特征呈现了受化石燃料燃烧和机动车排放等人为活动以及区域地形、地表覆盖、气候等自然条件的综合影响结果.大气NO₂和CO₂高浓度值围绕太湖明显呈口对西南向的U字形分布,一致于围绕太湖分布的杭州、上海、苏州、无锡、常州和南京等大型城市区域,以及安徽铜陵地区的工业排放区.大气NO₂浓度值呈现秋冬时期较高,夏季最低的季节分布特征.大气CO₂浓度受植被CO₂吸收和CO₂的积累影响,8~9月最低,4~5月最高.此外,随着人为排放活动的急剧减少,2020年1~3月的大气NO₂浓度比2019年同时期降低了50%以上,其中分布了以钢铁厂、燃煤厂为主的大型工业热源的城市NO₂浓度下降最多,如镇江、南京、马鞍山.     

2009~2019年中国人为CH4排放量的估算及时空格局

以中国340个地级及以上城市为研究对象,采用自下而上的核算方法,针对农业活动、能源活动和废物处理3个一级CH₄排放源,核算2009年和2019年中国人为CH₄排放量并分析其时空格局.结果表明：2009年中国人为CH₄总排放40.71Tg,2019年为42.89Tg,CH₄排放总量在增加,排放强度和人均排放量基本保持不变.一级排放源中,农业活动、能源活动和废物处理在2009年的CH₄排放量分别为24.88Tg、12.06Tg和3.76Tg,农业活动为主要排放源,2019年三者排放量分别为16.99Tg、21.62Tg和4.28Tg,能源活动成为主要排放源;二级排放源中煤炭开采的CH₄排放最多;不同城市中各排放源的占比存在较大差异,淮安、扬州和南通农业活动排放最多,晋城、大同和太原能源活动排放最多,而北京、上海和广州以废物处理排放为主.城市人为CH₄排放存在显著的空间正相关,高排放—高聚集的城市数量减少,分布集中;低排放—低聚集的城市数量增加,分布重心向东部地区转移;局部城市空间关联类型呈现出较强的空间锁定效应和迁移惰性特征.CH₄排放强度与人均CH₄排放的区域总体差异较大;CH₄排放强度地区间Theil指数差异较大,而地区内差异较小;人均CH₄排放地区间与地区内的Theil指数差异均较小.     

城市化、外商投资和产业结构因素对中国环境的影响

基于扩展的STIRPAT理论框架,采用动态空间面板模型分析方法,研究城市化、外商直接投资和产业结构因素对中国环境污染的长期与短期空间溢出效应.结果表明,一个地区的城市化率每提高10%,短期会降低当地CO₂排放水平的0.02%、降低邻近地区CO₂排放水平的0.04%;而从长期看会降低本地CO₂排放水平的0.08%、降低临近地区CO₂排放水平的0.2%.在2006年以前,一个地区的能源强度每降低1%,会在短期降低本地CO₂排放水平的0.31%、降低邻近地区CO₂排放水平的0.09%;从长期看则会降低本地CO₂排放水平的1.3%、降低邻近地区CO₂排放水平的0.55%.在2006年后,这种能源强度的变化会使碳排放短期内总共降低0.45%,长期看总共降低2.06%.城市化率每提高10%短期内会减少本地0.05%的SO₂排放、减少邻近地区0.1%的SO₂排放.第二产业比重每降低10%,会分别降低本地和临近区域SO₂排放水平的0.03%和0.09%.人口规模每扩大1%,会提升邻近区域SO₂排放水平的0.55%.能源强度每降低1%,会降低本地SO₂排放水平的0.12%.     

长三角城市群CO2排放达峰影响研究

利用柯布-道格拉斯函数,结合新冠肺炎疫情对中国GDP的影响,预测了2025年长三角城市群CO₂排放量,基于历史和未来长三角CO₂排放情况,通过CO₂排放达峰判断方法,对长三角城市群41个城市达峰进行判断。结果表明:上海市,江苏省南京市、苏州市、无锡市、常州市、镇江市,浙江省杭州市、嘉兴市、湖州市、宁波市、温州市,安徽省池州市、黄山市、芜湖市等城市已经具备达峰的条件,建议这些城市在"十四五"期间提出达峰行动方案,探索CO₂排放总量控制制度。     

中国服务业CO2排放的时空特征与EKC检验

采用IPCC温室气体排放清单中CO₂排放因子与估算方法,核算了1995—2012年中国30个省区(不含港澳台地区和西藏自治区数据,全文同)服务业的CO₂排放量,并对30个省区服务业人均CO₂排放量的时空特征进行分析;利用基于面板数据的EKC模型检验中国及其三大经济带服务业增长与CO₂排放之间的关系. 结果表明:在考察期内,中国服务业人均CO₂排放量从0.16 t升至0.77 t,服务业人均增加值从1 621.04元增至9 991.95元;服务业人均CO₂排放量排在前列的省区大都位于东部地区;东部和中部地区人均CO₂排放量与服务业人均增加值之间呈线性正相关,人均服务业增加值每增加1个单位,人均CO₂排放量将分别增加1.02和1.16个单位;西部地区人均CO₂排放量与服务业人均增加值之间呈单调递增关系. 在此基础上,提出差别化的碳减排对策:①东部地区应通过技术改进和优化产业结构、能源消费结构来降低CO₂排放,并成为中国服务业节能减排的“领头羊”;②中、西部地区应在保持服务业经济适当增速的前提下,将提高能源利用效率和降低能源强度作为减排重点.      

京津冀城市群二氧化碳排放达峰研究

基于IPCC排放因子方法建立了2015—2019年京津冀城市群地级城市CO₂排放清单,基于经济增长与CO₂排放关系的脱钩系数法,得到京津冀城市群13个地级以上城市的脱钩情况,结合历史CO₂排放和脱钩情况提出的京津冀城市群达峰判别方法,对京津冀城市群地级以上城市CO₂排放达峰情况进行了判断。结果表明:近5年来,保定、张家口、秦皇岛、邢台、沧州、廊坊、衡水7市碳排放量暂未达到峰值状态;北京、天津、石家庄、承德、邯郸、唐山6个城市已经处于CO₂排放达峰状态。建议已经具备达峰条件的城市抓紧开展达峰行动方案,制定CO₂排放达峰目标。     

我国中部六省CO2排放动态变化趋势

探讨区域CO₂排放的长期变化趋势对制订碳减排政策和实现减排目标具有重要意义,为此,根据IPCC指南,测算了2000—2012年我国中部六省(安徽省、山西省、河南省、湖北省、湖南省和江西省)的CO₂排放量及其排放强度;借助DEA(data envelopment analysis)-Malmquist指数模型,从CO₂排放量、生产总值、资本存量、能源消费总量和劳动力5个方面,对中部六省的动态CO₂排放效率进行了全要素分析.结果表明:①中部六省的CO₂排放总量由2000年的6.74×108 t升至2012年的20.24×108 t,年均增长1.12×108 t.②中部六省CO₂排放强度由2000年的3.41降至2012年的1.74,年均下降5.5%.受地区能源产业结构的影响,山西省CO₂排放强度峰值高达11.40,减排压力与其余五省相比更为艰巨.③动态CO₂排放效率均值为1.054,呈稳步提升趋势,技术效率进步指数年均值为1.051(>1),对CO₂排放效率提升起到了拉动作用,而技术效率变动指数和规模效率指数的年均值均为0.999(<1),拉低了中部六省的CO₂排放效率.研究显示,中部六省CO₂排放量增速虽呈逐年下降趋势,但增长态势在短期内仍无法改变.CO₂排放与地区所处经济发展阶段关系密切,其排放效率的提升主要依靠技术水平的进步、低碳管理方法的推广和规模经济的发展.      

中国大陆CO2浓度时空分布特征及驱动因素

以中国大陆地区为研究区域,基于全球变化大数据云共享平台的CO₂浓度时空连续数据集、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、MODIS以及中国年鉴筛选的驱动因子数据集(人口总数、GDP、能源消费数据),借助相关性分析方法及地理加权回归分析方法对2015～2019年CO₂浓度分布时空特征与驱动因子之间的关系进行分析.结果表明:CO₂浓度按年周期持续上升,其增长率呈明显的空间聚集性,同时重新标度极差法分析结果表明CO₂浓度仍呈增长趋势;驱动因子敏感性分析显示人类活动是导致CO₂浓度增长的主要因素;自然和人类活动对区域CO₂浓度的影响呈现出明显的空间异质性,区域位置不同,自然和人类活动等驱动因子对区域的影响作用有差异.     

基于不同排放清单的长三角人为CO2排放模拟

目前基于排放清单估算的区域和城市尺度上的人为CO₂排放不确定性较大.为了我国实现碳达峰和碳中和的目标,亟需对我国的区域尺度,特别是大城市群的人为CO₂排放进行准确估算.分别利用两种先验人为CO₂排放数据(EDGAR v6.0清单和EDGAR v6.0联合GCG v1.0的改进清单)作为输入数据,采用WRF-STILT大气传输模型模拟长三角地区2017年12月至2018年2月大气CO₂摩尔分数,再以安徽全椒高塔观测的大气CO₂摩尔分数作为参考值,通过贝叶斯反演方法得到的比例因子改进了模拟结果,并实现了长三角人为CO₂排放通量的估算.结果表明：(1)在冬季,相对于基于EDGAR v6.0模拟的大气CO₂摩尔分数值而言,基于改进清单模拟的大气CO₂摩尔分数与观测值更为一致;(2)模拟的大气CO₂摩尔分数在夜间高于观测值,白天则相反,主要因为排放清单的CO₂排放数据不能表征人为...     

基于BP神经网络的甘肃省二氧化碳排放预测及影响因素研究

基于排放因子法估算2000—2020年甘肃省三大产业及生活能源消费直接CO₂排放量,描述分析其时序演变特征。建立BP神经网络模型并预测2021—2030年甘肃省CO₂排放量。构建甘肃省CO₂排放影响因素的STIRPAT拓展模型,利用多元回归分析定量探究了各因素对CO₂排放量的影响程度和内在作用机理,并结合随机森林进一步识别重要影响因素。结果表明：甘肃省产业及生活能源消耗直接CO₂排放总体呈波动增长趋势,且第二产业占比在70%以上,是主要的CO₂排放源;BP神经网络模型的预测误差为2×10^-4,相关系数>0.99,对于预测甘肃省CO₂排放具有较高精度,并得出2026年的甘肃省能源消耗直接CO₂排放量达到最大;甘肃省CO₂排放的驱动因素作用差异显著,CO₂排放强度、经济发展、城乡消费对CO₂排放的正向作用较大,城镇居民人均消...     

长三角地区秸秆焚烧PM2.5排放量估算与分析研究

根据长三角地区的实际情况,对该地区两省一市的秸秆焚烧PM2.5排放量状况进行估算.通过长三角地区2002年-2012年主要农作物产量、草谷比、焚烧比例和PM2.5排放因子,估算了该地区内秸秆焚烧量,同时对由秸秆焚烧引起的PM2.5排放量进行了估算,并进行了分析.结果表明：长三角地区2002年-2012年秸秆焚烧量最高的为农业发达的江苏省,高峰都集中在每年的10月份前后,由秸秆焚烧引起的PM2.5排放量呈逐年上升趋势,2012年达到55 218.96 t,其中江苏省每年的PM2.5排放量占到该地区的75％以上,2012年占到80％.研究结果将为制定该地区污染控制政策,改善区域环境空气质量提供科学理论依据.     

城市群碳排放空间关联网络结构及其影响因素

基于社会网络分析(SNA)及二次分配(QAP)方法,利用珠江三角洲城市群2001~2019年地级市数据,探究珠江三角洲城市群碳排放空间关联性及其影响因素.结果表明,珠江三角洲城市群碳排放空间相关性呈现出复杂的网络结构形态,空间关联的紧密程度呈现周期性变化,表现出“依政策波动”特征.碳排放空间关联网络呈现显著的“核心-边缘”分布模式,广州和深圳等经济发达城市处于网络核心,发挥“中介”和“桥梁”作用,惠州,江门等发展较为落后的城市处于网络边缘,对网络的控制和影响能力较为微弱.碳排放空间关联网络划分为“净受益”,“净溢出”,“双向溢出”和“经纪人”4个板块,各板块之间的联动效应显著.经济发展水平,能源利用效率,技术水平和环保力度差异的扩大促进了碳排放空间关联关系的形成.研究结果将有助于决策者为珠江三角洲城市群各城市界定减排责任和减排目标,制定更公平,更有针对性的城市群协同减排方案提供借鉴.     

长江经济带不同等级城市碳排放的时空演变及其影响因素

厘清区域不同等级城市碳排放对实施差异化的城市碳减排行动方案具有重要的指导意义. 采用2000—2019年DMSP_OLS和NPP_VIIRS夜间灯光数据模拟长江经济带城市碳排放,运用空间自相关分析和空间面板杜宾模型分别探讨长江经济带整体和各等级城市碳排放的时空演变及其影响因素. 结果表明:①研究期间,长江经济带整体和各等级城市碳排放量均呈波动上升趋势,其中各等级城市碳排放量呈大型城市>中型城市>小型城市的特征,整体和各等级城市碳排放量的年均增长率均有所降低. ②除个别年份外,整体和各等级城市碳排放的全局Moran′s I值均大于0,分别在5%和10%水平下显著,高-高聚集区主要分布在上海市、江苏省和浙江省等东部地区的城市,高-低聚集区主要分布在重庆市,低-低聚集区主要分布在乐山市等城市. ③人口增长、城镇化率和经济增长等因素对整体碳排放有显著的直接正向影响,而城镇生活污水处理率和生活垃圾无害化处理率对整体碳排放有显著的直接负向影响;人口增长、经济增长及环境规制等因素对各等级城市碳排放的影响有明显差异. 研究显示,长江经济带整体和各等级城市碳排放的时空演变及其影响因素有显著差异,城市减碳行动方案的制定和实施需要注重差异性.      

淮海经济区核心区污染排放对重点区域城市PM2.5贡献研究

基于WRF-CMAQ空气质量模型，采用开关污染源排放的敏感性试验方法，定量分析了淮海经济区核心区污染排放对京津冀区域、"2+26 "大气污染传输通道城市、汾渭平原地区和长三角区域PM_2.5的贡献.结果表明，对京津冀区域，污染贡献比例最大值出现在10月份，同时对不同城市的贡献值在10%以内变化；对" 2+26"大气传输通道城市，影响的时空差异变化明显，其中对聊城市、菏泽市和济南市的贡献值均超过了10%；对汾渭平原地区的贡献总体较弱，最大贡献值低于5%；对长三角区域，贡献值在不同城市间的时空差异变化明显.考虑到淮海经济区地处京津冀和长三角过渡地带，且对京津冀和长三角区域PM_2.5影响较大，建议尽快将淮海经济区核心地区纳入国家大气污染重点控制区.     

环境规制对长三角城市绿色发展的影响——基于技术创新的作用路径分析

环境规制与绿色发展的关系及其作用机制是复杂且有争议的议题。基于长三角41个地级及以上城市2003—2018年的面板数据,首先科学构建绿色发展水平测度的指标体系,计算各城市的绿色发展水平及空间动态演变;其次,借鉴可拓展随机性的环境影响评估模型（STIRPAT）,构建面板计量模型,深入探究环境规制对城市绿色发展的影响。研究发现：（1）长三角地区环境规制和绿色发展水平均呈上升趋势,但区域差异显著,绿色发展水平从东南向西北,呈现圈层式递减态势,而环境规制强度重心经历了由东南向西北转移的演变。（2）总体上,环境规制显著影响城市绿色发展,两者间存在倒“U”型关系,即过强的环境规制会抑制城市绿色发展水平的提升。（3）环境规制与技术创新之间存在紧密的联动关系,即环境规制主要通过技术创新这一中介路径促进城市绿色发展转型,其中介效应占总效应的比例约为50.1%。因此,在推动长三角一体化高质量发展过程中,应该根据城市绿色发展效率来制定本地的环境规制,并重视提升本地的技术创新水平,进而实现城市绿色发展转型的目标。     

长江三角洲地区城市水环境承载力评估

基于压力-状态-响应(PSR)结构模型,应用环境承载力预警分析方法,分析了长江三角洲(长三角)16个城市水环境承载力演变情况,并按照压力-状态-响应的逻辑关系,提出了水环境承载力提升的建议.结果表明,2005~2010年,长三角半数城市承载力状态改善明显,包括浙江省内6个城市和江苏省内2个城市,但整体形势依然严峻,表现在2010年江苏省内6个城市和上海仍处于危机状态.此外,区域流域间承载力状况不平衡,分异性特征显著,表现在浙江省内城市显著好于江苏省内城市和上海市,太湖以南城市显著好于太湖以北和以东城市.承载力状况好坏主要与城市容量资源多寡,排污基数大小和污染减排起效快慢有关.长三角城市宜从持续减排,优化布局,提升效率的角度出发,减少承载压力,改善承载力状态,促进承载力响应.     

经济集聚对区域水污染物排放的影响及溢出效应

基于化学需氧量和氨氮排放数据集,构建影响因素计量模型,探讨经济集聚同水污染物排放的影响效应及其在不同规模城镇下影响程度的差异性,采取双变量空间自相关解析中国经济集聚对水污染物排放的溢出效应,以期为促进经济集聚与污染减排良性互动提供参考。结论如下：（1）从全国总体样本来看,经济集聚能有效降低区域水污染排放强度,经济集聚度每增长1个百分点,化学需氧量和氨氮排放将分别减少0.491%和0.166%;（2）经济集聚对中小城市水污染排放的减排效应更为突出,在化学需氧量估计模型中,中等城市、小城市样本的经济集聚度弹性系数分别为-0.679、-0.546,而大城市及特大城市样本仅为-0.252;（3）经济集聚同水污染物排放的空间溢出效应显著,且呈现高集聚—高排放、低集聚—低排放、低集聚—高排放等空间关联模式,其中,高集聚—高排放区从京津冀向山东半岛绵延分布,还包括哈长城市群、苏北和苏中、长株潭、珠三角等地区。政策启示包括：积极培育中小城市并发挥其经济聚集的减排效应,促进生产技术更新和扩散,提高能源利用效率和环保投入;合理控制大城市经济与人口规模,加快产业结构调整和落后产能淘汰,强化环境规制以防止“污染避难所”效应;遏制经济集聚对水污染物排放的溢出效应,重点推进高集聚—高排放区联防联控和流域共治。     

长江经济带交通碳排放测度及其效率格局(1985~2016年)

采用"自上而下"的方法测度了长江经济带1985~2016年交通碳排放量并分析其空间格局和时序演化特征;在考虑非期望产出的基础上,剔除外部环境变量和随机误差的影响,构建了三阶段DEA模型进行长江经济带交通碳排放效率值的评价与比较.结果发现：①长江经济带交通碳排放总量呈不断上升趋势,其中石油类能源消费产生的排放量占比最大,四川、两湖地区和苏浙沪地区分别是长江上、中、下游交通碳排放的高值区.②从东西方向看,交通碳排放重心总体上呈现先东移、后西移的变动轨迹;从南北方向看,在空间上突出表现为越来越向长江沿岸集中分布的特征.③不同省份的交通碳排放效率值存在显的空间分异现象;2007~2016年东部地区的效率值始终最高,但中部地区的效率值由高于西部地区演变为低于西部地区.④外部环境因素对交通碳排放效率具有显著性影响,其中产业结构优化始终有利于交通碳排放效率提升,而政府干预的影响则由"创新补偿"效应转变为"遵循成本"效应.     

基于LMDI的长江经济带交通碳排放变化分析

基于LMDI分解模型,探究了2000~2019年长江经济带交通运输业碳密度、运输结构、能源效率、能源强度、经济结构、经济水平以及人口规模等因素对交通碳排放的贡献程度及时空特性,并使用泰尔指数测算了碳排放的区域差异性.结果表明,经济规模持续扩张是长江经济带交通运输业碳排放增长的第一主导因素,对碳排放的正向驱动效应为116.33%,其次是人口规模（6.19%）;运输结构和经济结构的转变则是抑制碳排放增长的关键因素,其负向驱动率分别为-26.18%和-16.25%;而技术水平（能源效率和能源强度）的提升有助于抑制碳排放增加.此外,基于人均碳排放和碳排放强度的泰尔指数均显示长江经济交通碳排放量的区域差异性明显,其中区域内差异大于区域间差异,且基于碳排放强度的区域差异呈现出“俱乐部趋同”现象.最后,对长江经济带交通绿色发展提出了政策建议.