长三角地区城市群人为热排放时空变化规律研究

随着城市化气候与环境效应研究的不断深入以及相关数值模式的日益精细化，对于城市（特别是城市群）人为热排放规律的认识提出了更高的需求。本项目针对城市群尺度人为热排放的复杂性以及传统研究方法工作量大、不确定性强、普适性差等问题，综合运用区域能源系统物质流分析、高分辨遥感影像、以及实地调查等多种手段，以长三角城市群为对象，研究其人为热排放的时空变化规律。总体上采用"由上而下"技术路线：通过区域物质流分析，定量解析能源系统中各种复杂的平衡关系，获取各类能源消费总量；基于卫星遥感及有关资料，获取人为热排放的空间分布；基于实地调查及资料分析，识别各类人为热源的时间变化规律；基于GIS平台，获取不同时空分辨率、网格化、动态的人为热排放清单。本研究不仅将深入认识长三角城市群人为热排放的时空分布特征，而且将提出适用于一般城市群尺度人为热排放研究的理论框架与方法体系，为其它同类工作提供参考。

随着人为热排放量的迅速增加，深入认识其排放规律及演变趋势，并构建具有高时空分辨率的排放清单，对于研究其气候与环境效应具有重要意义。本研究采用“由上而下”的技术路线，基于最新的统计资料，结合物质流分析、实地调查等多种手段，首先针对长三角城市群地区的人为热排放进行深入研究；在此基础上，进一步将研究范围延伸到全国及全球尺度，从而对多尺度的人为热排放特征提供了较全面的认识。.研究结果表明，长三角城市群地区人为热的排放总量为1.4E19 J/yr，其中工业、交通、建筑、新陈代谢分别占75.1%、12.5%、9.9%和2.5%。上海、苏州、无锡、杭州和南京五个城市的人为热排放量占总量的71%。长三角人为热年均通量为5.3 W/m2，大部分地区介于5-30 W/m2，城市高值区一般介于20-70 W/m2。中国大陆的人为热排放总量为1.2×1020 J/yr，平均排放强度为0.4 W/m2。煤炭和电力对人为热排放贡献最高，占总排放量的74%。不同地区差异明显，东部的排放强度在0.5–20 W/m2，西部在0–0.05 W/m2。典型城市建成区人为热的排放强度一般介于20–100 W/m2之间，远高于区域平均值。.全球人为热排放总量从1965年的1.6E20 J/yr增长到2013年5.3E20 J/yr，相应地，陆地平均排放强度从0.033 W/m2增加到0.11 W/m2。化石燃料的贡献率达86.9%，其中石油、天然气和煤炭的占比分别为37.8%、26.7%和35.6%。亚太地区、欧亚大陆和北美洲的贡献率分别占总排放量的40.4%、23.1%和21.2%。预计到2100年，在高、中、低三种排放情景下，全球人为热排放总量将分别达到2.5 E21、1.5E21、1.2E21 J/yr，陆地平均排放强度将分别达到0.51、0.30、0.24 W/m2。尽管人为热的全球平均强度相对于温室气体的辐射强迫在数量上相对较少，但由于时空分布不均匀以及近地表排放特征，其对气候与环境可能产生重要影响。.综上所述，本研究全面刻画了多种尺度的不同类型源的人为热的排放量、时空分布及演变趋势，并基于GIS平台构建了网格化、动态的人为热排放清单，研究成果为深入认识和研究其气候与环境影响奠定了重要基础。