城市多中心开发对碳源碳汇的影响机制与政策响应

Polycentric urban development is often regarded to play an important role in mitigating “urban disease” brought by monocentric urban sprawl, such as the loss of cultivated land, environmental pollution, ecological degradation, etc. Given that cities are both major carbon sources and carbon sinks, the response mechanism of the pattern of carbon source/sink to polycentric urban development is one core scientific issue to be addressed in this study. And it is also of important practical significance to make coping strategies. First, we will propose a multi-dimensional measurement of polycentrism, explore their logical relationship between morphological and functional polycentrism and make quantitative delineation of morphological-functional polycentric structural features. Second, based on scientific estimates of carbon sources and carbon sinks in cities, we will identify the hotspots of carbon source/sink and reveal the structural features of their patterns. Third, we will focus on establishing the relationship between urban morphological-functional polycentrism and the pattern of carbon source/sink and simulating the response mechanism of the pattern of carbon source/sink to polycentric urban development. Under the goal of "low-carbon city", we will summarize optimization strategies of morphological-functional polycentrism, set up several combination scenarios of these strategies, and simulate the effects of low-carbon development under different scenarios using CA-ABM models. Finally, we will propose targeted adaptive strategies for optimizing urban spatial structure.

城市多中心开发模式往往被认为对克服单中心城市无序蔓延带来了耕地流失、环境污染、生态退化等一系列“城市病”，具有重要作用。城市既是最主要的碳源也具有碳汇的功能，碳源/碳汇格局对城市多中心开发的响应机制是本研究要解决的核心科学问题，其应对策略也具有重要的现实意义。本项目拟从形态与功能两个维度建立多中心城市的测度体系，对形态-功能多中心的结构特征进行定量表达；在对城市碳源、碳汇进行科学估算的基础上，识别碳源/碳汇的热点，揭示碳源/碳汇格局结构特征；重点是建立城市形态-功能多中心与城市碳源/碳汇格局的关联关系；系统模拟城市碳源/碳汇的格局结构对城市形态多中心与功能多中心开发的响应机制。在低碳城市的目标下，梳理城市形态多中心优化措施与功能多中心优化策略的基础上，设置形态-功能优化策略组合情景，构建CA-ABM模型，定量模拟不同情景下城市低碳发展的效果，最后提出有针对性的城市空间结构优化的适应性策略。

本项目以2010-2020年为时间尺度，以杭州市和浙江省为研究靶区，分别以30m和1km栅格尺度，解译出其碳源汇时空分布信息和演变规律。基于POI信息和遥感数据，定量解析出杭州市多中心的时空格局特征，并在此基础上提出“减碳排增碳汇”的国土空间优化策略。本项目对于通过优化城市国土空间格局、尽快实现双碳目标有很好的借鉴意义。研究结果如下。.①综合运用各类POI分布信息，进行城市多中心探测的方法和技术可行。由于城市中心职能较为综合，各类职能中心多有重合。杭州市功能中心建设滞后与活力中心，表明今后需要加快主中心职能外迁与次中心的职能建设，强化次中心的人口活力。.②2010-2020年杭州碳排放量分别为：9109.6 t、9317.35 t，其中工业部门与交通部门占主要部分；2020年相对于2010年碳排放高值区域向主城区外扩散，主城区内地均碳排放强度下降，周边区县高碳值区域增加，碳排放扩散廊道减少。2010-2020年杭州市碳汇量变化较小，碳汇高值区大多分布在市域中部以及西部林区，年均碳汇量约为319 t。2010-2020碳汇生态源地变化相对较小，主要分布在市区外围的山区，约占市域面积的25％；碳汇网络结构变化不大，主要源地与廊道分布在主城区外的林地区域。.③2010-2020年浙江省碳密度呈现增加趋势，碳排量高值区域存在扩散的趋势。从都市区尺度来看，以减排为低碳发展视角，主要是通过对现有社会经济发展规模和结构进行升级优化，提升资源利用率以降低碳排放。.④在人类活动高度密集区域是碳排放集中的区域，绿色基础设施高度发育区域是碳储量高的位置。杭州市的中心出现逐步向周边扩散的趋势，浙江省都市区的中心也出现中心数量增加，主中心减弱、主次空间联系增加的趋势。从减碳排、增碳汇的生态视角，城市主中心的职能功能应有序外迁，同时还应强化主次中心的廊道联系；在绿色基础设施建设过程中，网络结构的完善比单纯增加绿地面积更有意义。