Sci Adv | 我国城市工业化进程及其对气候变化减缓的影响

科研圈2018-07-12 02:18:09

6月27日,中国碳排放数据库(China Emission Accounts and Datasets, CEADs)团队在《科学》杂志子刊《科学·进展》(Science Advances)上发表题为 City-level climate change mitigation in China 的研究论文 。研究编纂了我国180余个的二氧化碳排放清单,结合经济数据分析了我国城市所处的发展阶段,发现处于不同工业化阶段的城市应当制定不同的低碳发展路径。不恰当的减排政策不仅会带来区域经济萎缩,甚至会引起全国总排放量的增加。针对少量的重点排放源(具有高强度的城市部门)采取技术进步与产业升级的手段,可以在保持城市现有经济发展模式与结构不变的基础上,最高削减我国31.4%的二氧化碳排放量。

 


撰文 单钰理 (论文第一作者)

编辑 郭怿暄 谭坤


自21世纪初加入 WTO 以来,我国经济受全球贸易一体化的影响迅速增长,各地市的工业化进程也逐渐加速。城市作为我国政策执行与落实的基本单元,是减缓的核心。如何在快速工业化的进程中尽可能少的消耗化石能源,减少二氧化碳排放备受关注。在此背景下,编纂我国城市尺度二氧化碳排放清单,分析其排放特征,并针对不同发展类型、不同工业化阶段的城市提出具有针对性的减排政策,对下一阶段减缓我国气候变化以及实现巴黎协定目标至关重要。


图1: 不同工业化阶段城市分类


方法与结果


本研究运用聚类分析技术,以城市分部门工业产值为主要指标,将182个案例城市分成5类,分别以服务业(8个)、高科技产业(24个)、轻工业(67个)、重工业(51个)、能源生产(32个)作为经济支柱行业,如图1所示。支柱行业标志了不同城市类别的工业化进程阶段:以服务业和高科技产业为支柱的城市处于工业化后期;以轻工和重工制造业为支柱的城市处于工业化中期;以能源生产为支柱的城市则处于工业初期阶段。通过空间分析,研究发现处于工业化进程后期的城市受其周边制造型城市的支持,获取生活生产必要的物资。与此同时,制造型城市受其周边能源生产城市的支持,获取能源动力支撑。因此研究提出:处于不同工业化阶段的城市应当制定不同的低碳发展路径。不恰当的减排政策不仅会带来区域经济萎缩,甚至会引起全国总排放量的增加。诸如一味关闭所有城市的重工业、能源生产工业,将会剥夺制造型与能源生产型城市的经济增长点,从而引起区域经济萎缩,也会严重影响发达城市的物资供给和经济增长。将进入工业后期城市的制造业生产力转移到欠发达地区,虽可以在短期内削减部分地区的碳排放,但由于区域间存在技术差异,不恰当的产业转移会带来全国总排放量的增加。


图2:7098个城市部门的排放-洛伦兹曲线


研究还计算了182个城市共计7098个工业部门的排放强度(单位GDP二氧化碳排放量),将其按强度大小排序,绘制了排放-洛伦兹曲线(如图2-A 所示)。研究发现:70%的碳排放来自于强度排名前2.5%的重点排放源(具有高排放强度的城市部门):针对排放强度较高部门的集中治理,提高其技术水平,是一种降低碳排放、减缓气候变化行之有效的手段。同时可以避免不必要的区域间产业转移,保持各城市现有经济发展模式与结构不变。


图3:三种情景下二氧化碳减排力度


针对排放强度较高的城市部门,研究定义了三种不同力度的技术升级情景:1)高于行业平均排放强度2个标准差的城市部门将其排放强度降低至行业平均水平;2)高于行业平均排放强度1个标准差的城市部门将其排放强度降低至行业平均水平;3)高于行业平均排放强度的城市部门将其排放强度降低至行业平均水平。计算结果显示:三种情境可分别为我国带来6.5%、10.5%、31.4%的碳排放削减空间。

 

如何实现降低碳排放的目标

 

为了达到我国整体碳排放量降低60-65%的目标,国家在制定政策时需要充分考虑不同的区域性碳排放来源以及不同政策可能对当地碳减排以及经济带来的影响。本研究通过将我国城市根据发展阶段以及工业组成进行归类和碳排放量评估,发现避免“一刀切”的城市差异化政策才可以兼顾全国碳排放总量降低和经济的良好健康发展,而不以过度牺牲仍处于发展中的城市为前提。

 

与此同时,从社会经济学和环境学角度来看,本研究中的182个中国城市处于工业化进程中的不同阶段。对于如此大范围城市的综合研究,或许会为其他发展中国家寻求缩短或避免工业化进程中排放强度最大阶段提供帮助。

 

数据资源

 

本研究中 CEADs 团队发布了首批由"共筹、共建"形式编制的中国182城市2010年碳排放清单。此清单编制、校验历时两年有余,由近百位各研究机构老师、同学先后无偿的热心参与联合校验。城市尺度碳排放清单国家、省区级排放清单保持高度的一致性,具有相同核算口径、数据来源、清单格式等。所核算的二氧化碳排放量包含17种化石燃料以及7种工业过程的相关排放,涵盖农业、工业、服务业、居民生活消费等在内的46个社会经济部门。欢迎大家下载使用并给我们提出宝贵建议。

 

访问下载中国碳排放数据:http://www.ceads.net


研究团队


本研究由来自英美中欧8国17名学者,依托中国碳排放数据库CEADs,共同完成。


领衔第一作者单钰理博士:英国东英吉利大学 University of East Anglia 资深研究员、丁铎尔气候变化研究中心 Tyndall Centre for Climate Change Research 成员,先后毕业于东英吉利大学、复旦大学。主要研究领域为、气候变化经济、区域低碳发展、能源环境政策等,在环境/能源领域顶级期刊发表论文30余篇,曾荣获国家优秀自费留学生奖学金、土耳其-英国学会优秀研究者、Applied Energy 杂志高被引原创论文奖、Environmental Research Letters杂志最佳青年学者论文奖等。


通讯作者关大博教授:清华大学千人计划特聘教授,英国东英吉利大学国际发展学院气候变化经济学教授、博士生导师,剑桥大学圣艾德蒙顿学院资深研究员、教务主任,兼任联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的学术委员会主管等。主要研究领域为气候变化经济学、生态经济学和发展学,在气候变化的成因、影响及应对策略、全球和国家层面减缓碳排放及降低资源消耗的可持续发展路径等方面取得了突出的学术贡献,在 Nature、Science、Nature Climate Change、PNAS 等国际顶级综合期刊发表论文百余篇,并被全球主流媒体 New York Times、BBC、CNN 等广泛报道研究成果。先后获得美国科学院 Cozzarelli奖、国际投入产出协会颁发的Leontief Prize 最佳论文奖、Environmental Science & Technology 杂志最佳政策论文奖、英国 Leverhulme Trust 授予的 Philip Leverhulme 奖等荣誉,并入选了联合国政府间气候变化委员会(IPCC)第五次报告的领衔作者。

 

CEADs 团队


CEADs 致力于打造公开、透明、可验证、全免费的中国碳核算数据库。编制精准可靠的排放清单是减排政策实施的基础与先决条件。清单编制需要大量的基础工作。我们诚挚邀请所有感兴趣的老师同学加入到 CEADs 团队来,我们互相学习共同发展,为我国碳核算研究工作添砖加瓦。

 

CEADs团队城市碳排放相关研究


·  我国1997-2015二氧化碳排放清单

·  我国城市尺度碳排放核算方法及应用

·  西藏及各城市能源与二氧化碳排放核算

·  我国城市消费端碳排放核算

·  我国中部18城市碳排放清单研究


相关论文信息

 

标题 City-level climate change mitigation in China

作者 Yuli Shan, Dabo Guan et al.

期刊 Science Advances

DOI 10.1126/sciadv.aaq0390

发表日期 2018年6月27日

摘要  As national efforts to reduceCO2 emissions intensify, policy-makers need increasingly specific, subnationalinformation about the sources of CO2 and the potential reductions and economicimplications of different possible policies. This is particularly true inChina, a large and economically diverse country that has rapidly industrializedand urbanized and that has pledged under the Paris Agreement that its emissionswill peak by 2030. We present new, city-level estimates of CO2 emissions for182 Chinese cities, decomposed into 17 different fossil fuels, 46 socioeconomicsectors, and 7 industrial processes. We find that more affluent cities havesystematically lower emissions per unit of gross domestic product (GDP),supported by imports from less affluent, industrial cities located nearby. Inturn, clusters of industrial cities are supported by nearby centers of coal oroil extraction. Whereas policies directly targeting manufacturing and electricpower infrastructure would drastically undermine the GDP of industrial cities,consumption-based policies might allow emission reductions to be subsidized bythose with greater ability to pay. In particular, sector-based analysis of eachcity suggests that technological improvements could be a practical andeffective means of reducing emissions while maintaining growth and the currenteconomic structure and energy system. We explore city-level emission reductionsunder three scenarios of technological progress to show that substantialreductions (up to 31%) are possible by updating a disproportionately smallfraction of existing infrastructure.

论文链接

http://advances.sciencemag.org/content/4/6/eaaq0390


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▽ 论文导读

· Nature 一周论文导读 | 2018 年 6 月 28 日

· Science 一周论文导读 | 2018 年 6 月 29 日


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