应对气候变化的城市碳代谢驱动因素与减排路径研究

Cities with intensive population and energy consumption, are concentrated with active cross-boundary energy and carbon exchange, the “carbon metabolism” becomes key issue for city’s low carbon development and sustainability. China is the world largest carbon emitter and China has world highest urban population, thus analysis of carbon metabolism in China’s cities is critical for low carbon mitigation strategy..This project intends to identify the components and structures of carbon metabolism for cities, quantity the key elements of direct and indirect carbon flow within city’s boundary; explore the interactions and response procedure of carbon metabolism and identify its metabolism processes and dynamics; simulate the micro and macro metabolism functions and target the key driving factors for the carbon metabolism for cities. The project will assess the efficiency of carbon metabolism based on the case study of about 15 Chinese mega cities, the project will finally conclude with suggestions and policy implications for China’s low carbon development and sustainability.

城市能源活动密集，跨区域物质能量流动频繁，本地碳流动和跨区域（跨国）的碳流动共存，形成以城市人类活动为中心的“碳代谢”网络，是节能减排与可持续发展的关键区域。我国作为全球碳排放和城市人口最多的国家，量化城市碳代谢的驱动机制并优化减排路径对落实国家低碳发展战略至关重要。本研究以中国15个左右的主要城市为例，拟通过识别城市碳代谢的结构组成，量化中国主要城市的直接碳流动和产业链间接碳流动；剖析碳代谢系统的相互作用及耦合响应过程；识别表征碳代谢的关键驱动因素进而综合评价城市碳代谢效率并提出优化路径，从而为中国城市减排与可持续发展提供理论支持与政策建议。

全球60%以上的化石能源碳排放来自于城市。城市中的温室气体减排是实现“碳中和”目标的关键所在。项目对中国主要城市碳流动和碳代谢系统的结构组成进行量化表征，剖析了城市碳代谢在不同尺度下行业间的相互作用及耦合响应过程；建立了多尺度城市碳代谢模拟框架，量化了中国主要城市的直接碳流动和产业链间接碳流动；构建了交叉学科方法剖析了碳代谢系统的相互作用及耦合响应过程，辨识了碳代谢的动力学关系和关键驱动因素；进而进行了碳代谢路径追踪和行业效率分析，综合评价了模拟城市碳代谢效率与减排愿景。项目最终构建了48个城市的中国近实时碳排放数据库，记录了城市2019年以来的天尺度的碳排放变化。覆盖48个城市的中国近实时碳排放数据库，对中国主要的城市碳代谢进行定量表征，构建交叉学科方法分析中国城市碳代谢的驱动因素，并评价了城市碳代谢效率。项目利用碳代谢的理论和交叉学科方法，基于翔实的行业碳流数据实现城市多尺度的碳代谢定量化研究。本研究项目发表了28篇学术论文，包括10篇发表于Nature子刊的论文和2篇发表于Lancet子刊的论文。项目构建了覆盖48个城市的中国近实时碳排放数据库，研究成果为国家实现碳中和目标的理论研究和实践工作提供了理论支撑和数据支持。