中国不同类型区低碳发展机理与系统仿真研究

In the response to the global challenge of climate change, low-carbon city-regions has become the spatial focus point of low-carbon economy and society. Based on the theory of "mankind and the environment coexisting in harmony", the study will build a low-carbon development scenario simulation system using system dynamics model (SDM) as the modeling framework from the perspective of the balance and interaction of the central city and the surrounding areas, to analyze the complex mechanism and evolution of the low-carbon development in different types of regions. Primarily, create index system of different levels to measure the low-carbon level of development of China's 359 prefecture-level administrative districts, and scientificly zoning the low-carbon development types with the spatial-temporal analysis of the low-carbon level by Theil index, models of GWR and SLM & SEM taken into account. Secondly, for the selected typical city-regions, use SD and IOA model to estimate the energy consumption, and calculate carbon emissions combining with other carbon sources/sinks of the industrial production process and land use change. And then take advantage of the expanded STIRPAT model to analyze the driving factors of carbon emissions. Finally, make use of SDM coupled with FGLS and SSVAM model to detect the carbon emission reduction effect from the synergies of the policies of industrial restructuring and technological progress promoting. On this basis, integrate SDM and the CA model improved by PSO algorithm, dynamically simulate the low-carbon development scenario under strategies of the optimization of land-use quantity structure and spatial layout, to reveal the regional differences and regularity of different low-carbon development regions in China.

在人类应对全球气候变化的挑战中，低碳城市区域成为低碳经济社会的空间聚焦点。本研究根据人地和谐共生理论，构建以系统动力学模型（SDM）为框架的低碳发展情景模拟系统，从中心城市与区域互动和平衡的视角，探析不同类型区低碳发展的复杂机理与演化路径。首先，建立不同层面指标体系，测度中国359地级行政区的低碳发展水平，结合Theil系数、GWR、SLM&SEM等模型进行时空分析，科学划分低碳发展的类型区。进而针对选取的典型城市区域，运用SD与IOA模型合理估算能源消费量，同时考虑工业生产过程和土地利用变化的碳排放，利用STIRPAT拓展模型定量分析碳排放的驱动因素。通过SD与FGLS、SSVAM模型等的耦合，探测产业结构演进与技术进步协同作用的碳减排效应；基于此将SD与PSO改进的CA模型相集成，动态模拟土地利用数量结构和空间布局优化策略下的低碳发展情景，揭示我国不同低碳发展区域的差异性与规律性。

快速城市化地区如何实现低碳化发展，成为学术界关注的焦点。本研究深入分析快速城市化地区典型城市土地利用优化与主要社会经济要素耦合作用下的碳减排效应，主要内容有：.（1）低碳城市发展阶段划分与特征分析.以城市碳基能源排放为核心指标，把低碳城市发展历程分为初级、急速上升、锁定、解锁和高级5 个阶段，以深圳市为案例分析各阶段碳基能源排放驱动力特征。.（2）中国低碳发展的类型及空间分异研究.进行低碳发展水平评价，将中国301个地级行政区分类，发现中国低碳发展以高碳和相对高碳类型为主，并以胡焕庸线为界表现出明显的空间分布特征。低碳经济与社会发展两大子系统以“LL”型集聚为主，而低碳环境发展则以“HH”型集聚为主。.（3）城市碳基能源代谢核算体系构建.构建城市碳基能源代谢分析框架及核算方法体系，认为三种核算方法的结合能全面分析产业与能源结构调整、居民生活方式变化对低碳生态城市发展的作用路径，城市产业、居民与技术结构变化的碳基能源代谢响应是进一步研究的重点。.（4）黄河下游沿岸地市CO2排放的时空分异研究.以黄河下游沿岸区及两大子区为案例，发现CO2排放量变化呈现“S型”增长特征，CO2排放强度的全区总体差异较为合理，而人均排放量的区域差异偏大，地区内差异分别为两指标全区总体差异变动的主导因素。.（5）中国城市居民生活碳排放的空间异质性研究.探测影响中国城市居民生活碳排放的人口、收入以及气候因素的空间相关性和地理变异。发现人口、收入以及气候因素的影响存在明显的空间异质性，各变量的回归系数在OLS和GWR模型中均有较大差异。.（6）郑州城市居民交通碳排放的时空特征分析.对郑州市居民交通出行开展微观调研，分析碳排放的时空变化特征。发现居民交通碳排放结构逐渐演变为小汽车占绝对优势、公交车和出租车处于从属的格局，而碳排放总量和小汽车碳排放量高的家庭散落于中心城区和外围市区的东部边缘。.（7）快速城市化地区土地利用碳排放效应及优化研究.选择烟台和济南为典型城市，根据2000年、2006年和2013年遥感影像得到土地利用类型，对两城市十余年来土地利用的碳排放效应进行分析，从碳汇最大和碳排放最小两个方面构建基于土地利用结构优化模型，得出土地利用碳排放优化方案。.本项目研究具有重要的理论和实践意义，可以为区域发展战略的制定、国家碳减排目标的实现提供强有力的决策依据。