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Spatiotemporal characteristics of carbon emissions from energy consumption in China

中国能源消费碳排放的时空特征



全 文 :
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基于生物多样性保护的兴安落叶松与白桦最佳混交比例要要要以阿尔山林区为例
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中国能源消费碳排放的时空特征 舒娱琴 渊源怨缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土丘陵沟壑区坡面尺度土壤水分空间变异及影响因子 姚雪玲袁傅伯杰袁吕一河 渊源怨远员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆艾比湖流域土壤有机质的空间分布特征及其影响因素 王合玲袁张辉国袁秦摇 璐袁等 渊源怨远怨冤噎噎噎噎噎噎
雅鲁藏布江山南宽谷风沙化土地土壤养分和粒度特征 李海东袁沈渭寿袁邹长新袁等 渊源怨愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
一株溶藻细菌对海洋原甲藻的溶藻效应 史荣君袁黄洪辉袁齐占会袁等 渊源怨怨猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
砷形态对黑藻和竹叶眼子菜有机酸含量的影响 钟正燕袁王宏镔袁王海娟袁等 渊缘园园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
七项河流附着硅藻指数在东江的适用性评估 邓培雁袁雷远达袁刘摇 威袁等 渊缘园员源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
杭州湾滨海湿地不同植被类型沉积物磷形态变化特征 梁摇 威袁邵学新袁吴摇 明袁等 渊缘园圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
剪形臂尾轮虫形态的时空变化及其与生态因子间的关系 葛雅丽袁席贻龙袁马摇 杰袁等 渊缘园猿源冤噎噎噎噎噎噎噎
太湖流域河流水质状况对景观背景的响应 周摇 文袁刘茂松袁徐摇 驰袁等 渊缘园源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
荒漠植物白刺属 源 个物种的生殖分配比较 李清河袁辛智鸣袁高婷婷袁等 渊缘园缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
臭氧浓度升高对香樟叶片光合色素及抗过氧化的影响及其氮素响应 牛俊峰袁张巍巍袁李摇 丽袁等 渊缘园远圆冤噎噎
不同密度下凤仙花重要形态性状与花朵数的关系 田旭平袁常摇 洁袁李娟娟袁等 渊缘园苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
五种高速公路边坡绿化植物的生理特性及抗旱性综合评价 谭雪红袁高艳鹏袁郭小平袁等 渊缘园苑远冤噎噎噎噎噎噎
散孔材与环孔材树种枝干尧叶水力学特性的比较研究 左力翔袁李俊辉袁李秧秧袁等 渊缘园愿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
北京城区行道树国槐叶面尘分布及重金属污染特征 戴斯迪袁马克明袁宝摇 乐 渊缘园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
南亚热带米老排人工林碳贮量及其分配特征 刘摇 恩袁 刘世荣 渊缘员园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
植物生活史型定量划分及其权重配置方法要要要以四棱豆生活史型划分为例 赵则海 渊缘员员园冤噎噎噎噎噎噎噎
半干旱区湿地鄄干草原交错带边界判定及其变化 王摇 晓袁张克斌袁杨晓晖袁等 渊缘员圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氮肥运筹对晚播冬小麦氮素和干物质积累与转运的影响 吴光磊袁郭立月袁崔正勇袁等 渊缘员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎
氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响 熊淑萍袁车芳芳袁马新明袁等 渊缘员猿愿冤噎噎噎
基于数字相机的冬小麦物候和碳交换监测 周摇 磊袁何洪林袁孙晓敏袁等 渊缘员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生长发育及产量的影响 姚玉璧袁王润元袁杨金虎袁等 渊缘员缘源冤噎噎噎噎噎
基于土地破坏的矿区生态风险评价院理论与方法 常摇 青袁邱摇 瑶袁谢苗苗袁等 渊缘员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于生态位的山地农村居民点适宜度评价 秦天天袁齐摇 伟袁李云强袁等 渊缘员苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
氯虫苯甲酰胺对黑肩绿盲蝽实验种群的影响 杨摇 洪袁王摇 召袁金道超 渊缘员愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎远 种植物次生物质对斜纹夜蛾解毒酶活性的影响 王瑞龙袁孙玉林袁梁笑婷袁等 渊缘员怨员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
云南元江芒果园桔小实蝇成虫日活动规律及空间分布格局 叶文丰袁李摇 林袁孙来亮袁等 渊缘员怨怨冤噎噎噎噎噎噎
重庆市蝴蝶多样性环境健康指示作用和环境监测评价体系构建 邓合黎袁马摇 琦袁李爱民 渊缘圆园愿冤噎噎噎噎噎
专论与综述
生态系统服务竞争与协同研究进展 李摇 鹏袁姜鲁光袁封志明袁等 渊缘圆员怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
中国沿海无柄蔓足类研究进展 严摇 涛袁黎祖福袁胡煜峰袁等 渊缘圆猿园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
冰雪灾害对森林的影响 郭淑红袁薛摇 立 渊缘圆源圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同干扰因素对森林和湿地温室气体通量影响的研究进展 杨摇 平袁仝摇 川 渊缘圆缘源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
采石场废弃地的生态重建研究进展 杨振意袁薛摇 立袁许建新 渊缘圆远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
基于地统计学和 悦云陨样地的浙江省森林碳空间分布研究 张摇 峰袁杜摇 群袁葛宏立袁等 渊缘圆苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿源源鄢扎澡鄢孕鄢 预 苑园郾 园园鄢员缘员园鄢猿远鄢圆园员圆鄄园愿
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封面图说院 秋色藏野驴群要要要秋天已经降临在海拔 源圆园园 多米的黄河源区袁红色的西伯利亚蓼渊生于盐碱荒地或砂质含盐碱土
壤冤铺满大地袁间有的高原苔草也泛出了金黄袁行走在上面的藏野驴们顾不上欣赏这美丽的秋色袁只是抓紧时间在严
冬到来之前取食袁添肥增膘以求渡过青藏高原即将到来的漫长冬天遥
彩图提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援 糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援 糟燥皂
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第 32 卷第 16 期
2012 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 16
Aug. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金项目(41101184)
收稿日期:2011鄄09鄄07; 摇 摇 修订日期:2012鄄04鄄19
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: gis_syq@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201109071317
舒娱琴.中国能源消费碳排放的时空特征.生态学报,2012,32(16):4950鄄4960.
Shu Y Q. Spatiotemporal characteristics of carbon emissions from energy consumption in China. Acta Ecologica Sinica,2012,32(16):4950鄄4960.
中国能源消费碳排放的时空特征
舒娱琴*
(华南师范大学地理科学学院,广州摇 510631)
摘要:选择联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的部门方法和 8 大类能源,采用 1990 年至 2009 年的中国能源统计数据,
按照自下而上的思路,对我国各省区的碳排放量进行估算,并从碳排放量、碳排放强度、人均碳排放量和碳排放密指标出发,深
入分析了各省区碳排放的时空特征差异。 以期对国内碳排放的时空特征分析,有助于决策者和能源分析家提高节能减排政策
制定的有效性。
关键词:碳排放;时空特征;能源消费
Spatiotemporal characteristics of carbon emissions from energy consumption
in China
SHU Yuqin*
School of Geographical Science, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
Abstract: Climate change is an issue that is currently under heated discussion. People believe that carbon emissions are
closely related to global warming. Therefore, all nations should take responsibility for solving this problem. According to the
Global Carbon Dioxide Emissions Report, released by the Netherlands Environmental Assessment Agency in 2008, China
topped the list of CO2 emitting countries, accounting for about a quarter of global CO2 emissions. Anthropogenic CO2
emissions are mainly due to the use of fossil fuels. The amount of CO2 from fossil fuel combustion is an important indicator
used to evaluate a country / region忆 s total CO2 emissions. In China, 76. 6% of CO2 emissions were from fossil fuel
combustion, according to China忆s National Climate Change Programme. Because of global concerns about carbon reduction,
high carbon emissions have put great pressure on China忆s economic development, environmental and ecological protection,
and even its international image. Therefore, reducing carbon emissions is not only crucial to China忆 s sustainable
development; it is also an urgent international concern. It is important to know how carbon emissions have changed in China
to effectively control and reduce carbon emissions from energy consumption.
Based on the sectoral approach of the Intergovernmental Panel on Climate Change ( IPCC) and eight fuel categories,
this paper makes a bottom鄄up estimate of provincial鄄level carbon emissions, using data from China from 1990 to 2009. It
finds that the values estimated in this paper are higher than in the emission inventory of the International Energy Agency and
China忆s National Climate Change Programme. This paper also analyzes the spatial disparities and temporal changes in
carbon emissions, carbon intensity, carbon per capita, and carbon density at the provincial scale. The results show that:
1) An increase in carbon emissions in the past twenty years is a serious problem in China. The spatial pattern of carbon
emissions in China has undergone tremendous change over the past two decades. In 2009, there were nine provincial regions
in which carbon emissions were extremely heavy; 2) With the steep growth in GDP, carbon intensity decreased year by
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year. The reduction in emissions was significant in Shanghai and Beijing, with both municipalities exhibiting less than half
of the average carbon intensity of China. Furthermore, these cities individually ranked as the antepenultimate and last,
respectively, in the annual average growth rate of carbon intensity in 2009; 3) China忆s low鄄carbon economy pattern was
established in 2009 because of National Development and Reform Commission NDRC忆s low鄄carbon pilot projects and low鄄
carbon development plan. Carbon emissions per capita could not be used to evaluate people忆s living standard and people忆s
occupation of emissions space; 4) Carbon density reflects the difference in carbon emissions per unit area among all of the
provincial regions. In 2009, Shanghai忆s carbon density was highest and Qinghai忆s was lowest.
This paper proposes that the Chinese government should focus on those provincial regions with extra鄄heavy emissions,
and enact policies that improve industrial structure to reduce carbon intensity, use clean energy to lessen carbon emissions
per capita, and in the future, to build carbon absorption areas in accordance with carbon density. This analysis on the
spatiotemporal characteristics of carbon emissions from energy consumption in China can help policy鄄makers and energy
analysts find an effective way to control and reduce emissions.
Key Words: carbon emissions; spatiotemporal characteristics; energy consumption
荷兰环境评估署于 2008 年 6 月 17 日发布二氧化碳排放量报告,将中国列为世界上最大的排放国,约占
全球总量的 24% (美国 21% ,欧盟 15 国占 12% ,印度为 8% ,俄罗斯占 6% )。 大量的化石燃料燃烧是造成
CO2人为排放的主要来源,能源活动 CO2排放量是衡量一个国家 /地区 CO2排放情况的重要指标。 根据联合国
政府间气候变化专门委员会 IPCC 研究报告[1],发达国家的能源活动 CO2排放量占全球 CO2排放总量的
90% ,或温室气体排放总量的 75% 。 2004 年公布的 《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》 [2]中,中
国能源活动 CO2排放量占温室气体总排放量的 76. 6% 。 在全球关注碳减排的今天,高碳排放量已经给我国社
会经济发展、环境生态健康以及国际形象带来诸多压力。 随着我国经济的发展,面对碳排放量的不断增长的
事实,中国要坦然面对自身“排放责任冶上升的形势,并且急需对国内现有的碳排放情况及其变化趋势有一个
清晰的了解。
改革开放以来,我国能源消费持续增长,节能减排压力日益增大。 对国内能源消费的碳排放情况的调查
与监测有助于提高节能减排政策制定的科学性和可操作性。 目前,我国没有碳排放量的直接监测数据,大部
分的测算研究都是基于对能源消费量的估算得来的。 我国常用的估算公式有三类:一是根据能源消费量、国
内生产总值、人口数进行估算[3];二是 IPCC的参考方法[4],以能源表观消费量、能源的热量转换系数、碳氧化
系数、碳排放因子为基础对二氧化碳排放量进行评估;三是 IPCC 推荐的部门方法[4],是以能源的碳排放强度
和能源消费量为基础对碳排放量进行评估。 我国在进行省区的碳排放量计算时,分为自下而上和自上而下两
种估算思路。 例如,直接以省区为统计单位的自下而上的思路,曲建升[5]对我国各省区进行了 2006 年二氧化
碳的排放量计算;Geng[6]对我国各省区进行了碳排放的计算,并着重以华东、华南、华中、华北、东北部、西北、
西南地区进行了碳排放特征分析;赵敏[7]、刘春兰[8]、张秀梅[9]、翟石艳[10]分别对上海、北京、江苏、广东的碳
排放量进行估算。 有些则是应用能源消费量和各省碳排放平均系数把全国碳排放量分摊到各省区的自上而
下的方法[11]。 在全国范围内,系统地对省级区域的估算数据并不完善,特别是从时空角度分析各省区的碳排
放差异的研究较少。 进行能源消费碳排放估算的前提是对能源进行分类。 赵敏[7]采用了 15 大类能源消费数
据,对上海市的能源进行了碳排放分析。 Geng[6]采用了 8 大类能源对我国的华东、华南、华中、华北、东北、西
北、西南地区进行了能源碳排放的计算。 李艳梅[12]、岳超[13]、徐国泉[14]采用了煤炭、石油、天然气、水电与核
电能源消费 4 大类统计数据,由于将更细节的 8 大类能源数据概括为 4 大类,其能源消费的碳排放量的计算
具有一定的误差。 IPCC参考方法比 IPCC部门方法所涉及到的参数多,且我国能源种类统计数据有限,因此,
本文选择 IPCC的部门方法和 8 大类能源类别,按照自下而上的估算思路对各省区的碳排放量进行计算。
本文利用 1990 年至 2009 年的能源统计数据,对我国近 20a 的能源活动造成的碳排放进行时空分析,从
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碳排放量、碳排放强度、人均碳排放量和碳排放密度等指标上,深入分析各省区的碳排放时空差异。 在此基础
上,本文提出我国各省区减排策略应该有所不同,在未来的节能减排的责任分担上也应区别对待,从而才能有
效地实现整体的减排控制。
1摇 数据源和计算方法
1. 1摇 数据源
本文以中国 30 个省和直辖市为研究对象(以下简称省区,西藏自治区、台湾省、香港以及澳门的数据统计
不全,本文以空值对待),对各地区的能源消费造成的碳排放量进行估算,并从碳排放量、碳排放强度、人均碳
排放量和碳排放密度指标进行时空特征差异分析。 相关数据来自《中国能源统计年鉴》 [15]、《中国统计年
鉴》 [16]等。 能源消费总量是一定时期内全国或某地区用于生产、生活所消费的各种能源数量之和。 能源消费
总量包括原煤和原油及其制品、天然气、电力,不包括低热值燃料、生物质能和太阳能等的利用。 能源具体分
为煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气 8 大类;各种能源消费量应统一折算为吨标准煤( tce)单
位,折算系数见表 1。
表 1摇 各类能源折算标准煤系数
Table 1摇 Conversion factor of standard coal consumption for different types of fuels
能源名称 Energy 折算系数 Factor 能源名称 Energy 折算系数 Factor
煤炭 Raw coal 0. 7143(tce / t) 煤油 Kerosene 1. 4714(tce / t)
焦炭 Coke 0. 9714(tce / t) 柴油 Diesel 1. 4571(tce / t)
原油 Crude oil 1. 4286(tce / t) 燃料油 Fuel oil 1. 4286(tce / t)
汽油 Gasoline 1. 4714(tce / t) 天然气 Natural gas 12. 143(tce / 104m3)
1. 2摇 计算方法
《2006 年 IPCC 国家温室气体清单指南》中基于燃料的碳排放量部门计算方法,见公式 1,所有燃烧源的
排放估算可以根据燃烧的燃料数量(通常来自国家能源统计)以及平均碳排放因子(表 2)。 排放因子可用于
所有相关的直接温室气体。 对于 CO2,排放因子主要取决于燃料的碳含量。 因此,能源活动的造成的碳排放
量可以基于燃烧的燃料总量和燃料中平均碳含量进行相当精确的估算。
CT =移
8
i = 1
E i 伊 F i (1)
公式 1 中,CT为能源消费的碳排放总量,单位为吨碳(tC);E i为能源 i的消费量,单位为吨标准煤(tce);F i
为能源 i的碳排放系数,单位为吨碳 /吨标准煤( tC / tce);i 为能源种类。 下文中所提到的碳排放均指能源消
费的碳排放。
表 2摇 各种能源的碳排放系数
Table 2摇 Carbon emission factor for different types of fuels
能源种类
Energy
IPCC碳排放系数
IPCC factor
/ (kgC / GJ)
本课题碳排放系数
This project忆s factor
/ ( tC / tce)
能源种类
Energy
IPCC碳排放系数
IPCC factor
/ (kgC / GJ)
本课题碳排放系数
This project忆s factor
/ ( tC / tce)
煤炭 25. 8 0. 7559 煤油 19. 6 0. 5743
焦炭 29. 2 0. 8556 柴油 20. 2 0. 5918
原油 20. 0 0. 5860 燃料油 21. 1 0. 6182
汽油 18. 9 0. 5538 天然气 15. 3 0. 4483
摇 摇 能源的碳排放系数采用 IPCC碳排放计算指南缺省值; 为与统计数据单位一致,将能量单位转化成标准煤,转化系数为 1GJ=1 / 29. 3tce
碳排放强度 I(单位 GDP碳排放)是碳排放量与国内生产总值 GDP的比值,单位为 tC / 104元,见公式 2;人
均碳排放量 F是碳排放量与人口数 Pop 的比值,单位为吨碳 /人(tC /人)见公式 3;碳排放密度 D是消费碳排
放量与面积(Area)的比值,单位为 103 tC / km2,见公式 4。
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I=CT / GDP (2)
F= CT / Pop (3)
D= CT / Area (4)
2摇 时空特征分析
2. 1摇 总体变化
总体变化是国家各项碳排放指标的过程变化。 1990—2009 年,近 20a 间中国的 GDP 大幅度增长(约 20
倍),碳排放总量增长却不到 2. 5 倍(图 1)。 然而中国快速的经济发展、以煤为主的能源结构及其不断增长的
出口量,使得其成为最大的碳排放国家[17]。 图 2 的人均碳排放量曲线表示我国人均碳排放量在增长,但增长
幅度不大,这主要归于我国人口基数大和人口控制力度的加强。 图 2 的碳排放强度曲线显示我国的碳排放强
度由 1990 年 4. 4 tC / 104元降到了 2009 年的 0. 77 tC / 104元,形成了趋势性的降低,表明我国的经济增长对碳
排放的依赖程度逐步降低。
图 1摇 1990—2009 年全国能源碳排放总量和 GDP
摇 Fig. 1摇 Total energy鄄related carbon emissions and GDP in China
during 1990—2009
图 2摇 1990—2009 年全国碳排放强度和人均碳排放量
摇 Fig. 2 摇 Carbon intensity and carbon emissions per capita in
China during 1990—2009
2. 2摇 碳排放量变化
为便于各省区的碳排放量的横向比较和时间上的纵向比较,本文根据中国各省区的碳排放量特征,并参
考相关文献[18]的做法对各省区的碳排放规模进行了分类,其标准如下:
第一类为超重型,其碳排放规模超过 1伊108 tC / a;
第二类为重型,其碳排放规模为(3000伊104—1伊108)tC / a;
第三类为中型,其碳排放规模为(1000伊104—3000伊104)tC / a;
第四类为轻型,其碳排放规模小于或等于 1000伊104 tC / a。
具体看,20a来,中国各省区的碳排放空间格局发生了很大变化(图 3,表表 3):
(1)1990 年,此阶段最大的特点是全国均未有超重型的省区。 其中辽宁、山东、河北、黑龙江、山西、江苏、
四川、河南、广东、上海属于重量型(按照碳排放量从大到小排列);轻型的省有宁夏、福建、青海、海南。 其它
的 15 个省区属于中型。
(2)1995 年,过去 5a中型的省区例如吉林、安徽、湖南、湖北已经跃进到重型范围之内。 重型碳排放的省
区基本上位于中国的东部。 排在全国碳排放量前 5 的省依次为山西、辽宁、河北、山东、江苏。 在此阶段,依然
没有超重型碳排放的省区。
(3)2000 年,过去 5a中型的省区如内蒙古、贵州也挤入了重型碳排放的行列。 重型碳排放的省区进一步
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扩大,基本上位于中国的东部和北部;排在全国碳排放量前五的省依次为辽宁、山西、河北、山东、江苏;唯独湖
南省的碳排放规模原来的重型降到了中型。 在此阶段,依然没有超重型碳排放的省区。
图 3摇 1990—2009 年各省区碳排放量的时空变化
Fig. 3摇 The spatial and temporal variation of Provincial鄄level carbon emissions during 1990—2009
(4)2005 年,在经济快速发展和能源消费增长的带动下,各省区的碳排放增量明显加快。 全国的碳排放
空间格局发生了巨大的变化。 山东、河北、山西、辽宁、江苏、河南、广东 7 个省快速跃进到超重型碳排放的行
列,宁夏和广西属于中型,只有青海和海南属于轻型省区。
(5) 2009 年,全国各省区的碳排放量普遍增长,各省区的碳排放量都大于 107 tC,即没有轻型碳排放的省
区。 与 2005 年相比,超重型碳排放的省区又新增加 2 个(浙江和内蒙古);位于重型碳排放的省区已经达到
了 19 个。 中型碳排放的省区只有 2 个。
纵观上述 5 个阶段,山东、河北、山西、辽宁和江苏基本上排在全国的碳排放量的前五位。
2. 3摇 碳排放强度变化
碳排放强度反映了经济增长过程中的碳排放量。 各省区的碳排放量与国内生产总值 GDP 有着密切联
系[6,11];Geng[6]对各省区的碳排放量和 GDP 建立了线性相关模型;曲建升[5]对各省区碳排放量与其 GDP 的
相关性进行分析,相关系数 R=0. 82,相关性达到 99. 9% 。 也就是说,经济增长在很多程度上依赖于高消耗产
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表 3摇 1990—2009 年各省区的碳排放量
Table 3摇 Carbon emissions at provincial scale during 1990—2009
省区
Provincial region
碳排放量 Carbon emissions / (伊106 tC)
1990 1995 2000 2005 2009
省区
Provincial region
碳排放量 Carbon emissions / (伊106 tC)
1990 1995 2000 2005 2009
上海 30. 77 40. 65 48. 79 64. 54 69. 17 江西 15. 82 21. 00 19. 51 33. 22 42. 15
云南 14. 99 19. 57 21. 28 50. 29 64. 53 河北 52. 52 76. 51 85. 42 164. 08 214. 34
内蒙古 24. 10 28. 34 36. 74 88. 62 155. 66 河南 39. 60 53. 05 59. 32 120. 42 159. 38
北京 23. 95 27. 57 28. 67 33. 61 37. 94 浙江 18. 73 33. 17 46. 41 84. 39 112. 86
吉林 28. 66 33. 63 32. 05 49. 30 63. 64 海南 0. 59 1. 55 2. 44 4. 44 13. 69
四川 44. 85 60. 56 36. 47 64. 61 94. 30 湖北 29. 10 41. 85 47. 67 68. 43 89. 05
天津 17. 28 21. 23 24. 25 35. 00 42. 61 湖南 27. 86 37. 87 27. 65 61. 10 78. 34
宁夏 5. 42 6. 99 7. 12 20. 84 31. 14 甘肃 15. 96 22. 31 24. 43 36. 46 43. 57
安徽 24. 30 34. 65 41. 44 55. 74 84. 05 福建 8. 52 13. 82 18. 72 37. 26 57. 78
山东 57. 64 74. 81 73. 51 201. 83 277. 97 贵州 16. 68 24. 04 31. 10 46. 99 65. 43
山西 49. 47 93. 26 89. 31 161. 28 177. 65 辽宁 80. 78 87. 68 98. 78 137. 69 173. 41
广东 31. 69 51. 73 67. 60 108. 26 145. 59 重庆 20. 35 30. 15 40. 13
广西 10. 27 15. 59 15. 77 28. 04 40. 11 陕西 17. 10 25. 92 23. 30 50. 54 81. 43
新疆 16. 88 23. 57 28. 29 42. 83 69. 16 青海 3. 13 3. 80 4. 04 7. 55 11. 57
江苏 46. 48 64. 48 68. 68 135. 89 170. 10 黑龙江 49. 73 50. 94 53. 44 70. 16 89. 05
业。 碳排放强度取决于碳排放量与 GDP 的比值。 因此,碳排放量大且 GDP 值高的省区,其碳排放强度可能
低;碳排放量小且 GDP值低的省区,其碳排放强度却可能高。 为了便于各省区的碳排放强度的横向比较和时
间上的纵向比较,本文对 5 个时间段的碳排放强度进行数值统计,从零到最高碳排放强度值进行等间隔分级,
参见图 4。
1990 年至 2009 年,全国的平均碳排放强度降低了约 80% ;最高碳排放强度的省区一直是山西省,其碳排
放强度从 11. 53 tC / 104元降到了 2. 41 tC / 104元,降低了将近 80% ;最低碳排放强度的省区有所变化,1990 年
至 2000 年一直是海南,2005 年为广东,2009 年为北京,最低碳排放强度降低了约 50% (表 4)。
表 4摇 1990 年至 2009 年各省区碳排放强度的数值统计
Table 4摇 Statistics of provincial carbon intensity during 1990—2009
指标
Index
碳排放强度 Carbon intensity / ( tC / 104RMB)
1990 1995 2000 2005 2009
最高碳排放强度及省区 The highest value of
carbon intensity and provincial region 11. 53摇 山西 8. 54摇 山西 5. 43摇 山西 3. 85摇 山西 2. 41摇 山西
最低碳排放强度及省区 The lowest value of
carbon intensity and provincial region 0. 58摇 海南 0. 43摇 海南 0. 47摇 海南 0. 48摇 广东 0. 31摇 北京
平均碳排放强度 The average of
carbon intensity 4. 78 2. 33 1. 52 1. 3 0. 95
由于重庆直辖市是 1997 年从四川省划分出来的,因此,本文根据公式 2 只计算了 2000 年至 2009 年之间
的碳排放强度及其年平均增长率。 根据图 5 所示,2009 年山西、宁夏达到了全国的平均碳排放强度的 2 倍以
上;贵州、新疆、内蒙古、甘肃、河北、辽宁、青海、云南、黑龙江、陕西位于全国平均碳排放强度的 1 倍至 2 倍之
间;福建、上海、广东、北京的碳排放强度未达到全国平均碳排放强度的 1 / 2。 其它省区的碳排放强度位于全
国平均碳排放强度的 1 / 2 至 1 倍之间。 如图 6 所示,全国大部分省区的碳排放强度随着时间普遍降低,唯独
海南省的碳排放强度有所提高,其碳排放强度年平均增长率为 8. 51% 。 碳排放强度年平均增长率排在全国
前五位的是海南、福建、云南、山东、宁夏。 碳排放强度年平均增长率排在全国后 5 位的是重庆、山西、上海、天
津、北京。
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图 4摇 1990—2009 年各省区碳排放强度的时空变化
Fig. 4摇 The spatial and temporal variation of provincial鄄level carbon intensity during 1990—2009
2. 4摇 人均碳排放变化
人均碳排放量是国际上进行碳减排谈判的重要指标之一。 人均碳排放量消除人口密度对碳排放总量的
影响,使碳排放的地域差异更具可比性。
本文根据公式 3 计算了 2000 年至 2009 年之间的人均碳排放量及其年平均增长率。 2009 年全国平均人
均碳排放量为 2. 4tC /人。 根据图 7 所示,内蒙古、山西、宁夏达到了全国的平均人均碳排放量的 2 倍以上;辽
宁、上海、天津、新疆、河北、山东位于全国平均人均碳排放量的 1 倍至 2 倍之间;四川、江西和广西的人均碳排
放量未达到全国平均碳排放量的 1 / 2。 其它省区的人均碳排放量位于全国平均人均碳排放量的 1 / 2 至 1 倍
之间。 一般而言,在低碳经济格局尚未建立的情况下,人均碳排放量的高低直接反映了人民生活水平的高低
和不同地区的人口对排放空间的占有程度[19]。 但是,2009 年达到全国平均人均碳排放量以上的省区部分是
沿海发达地区,而其他沿海发达地区例如广东、浙江、江苏和福建的人均碳排放量,均未达到全国的平均人均
碳排放量。 从这一方面来说,国家低碳省的试点运行表明我国的低碳经济格局已经开始建立。 如图 8 所示,
海南、内蒙古、宁夏、山东、陕西的人均碳排放量年增长率排在了全国前 5 位;辽宁、黑龙江、天津、上海、北京位
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图 5摇 2009 年各省区碳排放强度分布图
Fig. 5摇 Distribution of provincial鄄level carbon intensity in 2009
于全国最后 5 位。
2. 5摇 碳排放密度变化
碳排放密度反映了各省区单位土地面积的碳排放
量之间的差异,即碳排放密度可以消除各省区占地面积
对碳排放总量的影响。
本文根据公式 4 计算了 2000 年至 2009 年各省区
单位面积上的碳排放量及其年平均增长率。 2009 年全
国平均碳排放密度为 1. 08伊103 tC / km2。 图 9 所示:上
海、天津和北京达到了全国的平均碳排放密度的 2 倍以
上,上海的碳排放密度达到了 10. 91伊103 tC / km2,相当
于全国的平均碳排放密度的 10 倍;山东、江苏、辽宁、山
西、河北和浙江位于全国平均碳排放密度的 1 倍至 2 倍
之间;河南、广东和安徽的碳排放密度达到了全国平均
碳排放密度 1 / 2 至 1 倍之间;其它省区的碳排放密度未
达到全国平均碳排放密度 1 / 2,青海省的碳排放密度最
低(0. 02伊103 tC / km2)。 如图 10 所示,海南、内蒙古、宁
夏、山东和陕西的碳排放密度年增长率排在了全国前 5 位;天津、辽宁、黑龙江、上海和北京位于全国最后
5 位。
图 6摇 2000—2009 年各省区碳排放强度年平均增长率
Fig. 6摇 The annual average growth rate of provincial鄄level carbon intensity during 2000—2009
3摇 讨论与结论
本文采用 IPCC的部门方法和 8 大类能源,对中国 1990—2009 年的能源消费碳排放量进行了估算。 与国
际能源机构(IEA) [20]、中国国家信息通报[2]的排放清单对比,本文计算的碳排放量整体偏大(表 5)。 主要原
因在于:(1)IEA和中国国家信息通报估算的能源种类是分为 4 大类。 在计算过程中先将国家能源统计局提
供的 8 大类折算为 4 大类(煤炭、石油、天燃气、水电与核电)能源消费标准煤量,然后再通过该 4 大类的碳排
放因子计算碳排放量。 例如煤炭、焦炭归为煤炭类,原油、汽油、煤油、柴油、燃料油被归纳到石油类,它们自身
的碳排放因子被忽略,而是统一按照煤炭、石油的碳排放因子进行估算。 因此,8 大类与 4 大类的碳排放估算
之间存在着一定的误差。
(2)IEA和中国国家信息通报估算的数据源来自全国统计数据。 由于各省区折算系数不同,故各省区的
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图 7摇 2009 年各省区人均碳排放量分布图
摇 Fig. 7 摇 Distribution of provincial鄄level carbon emissions per
capita in 2009 Provincial distribution of carbon intensity in 2009
能源消费标准煤量相加总和与全国统计数据不等。 例
如,2009 年各地区的能源消费标准煤量相加之和为
35郾 72伊108 tce,但在全国统计数据提供的是 30郾 66伊108
tce。 如果按照各省区提供的原始各类能源消费量,采
用表 1 中的折算系数进行标准煤转换后取和却为 39.
25伊108 tce。 而本课题所采用的是正是各省区原始的 8
类能源消费量统计数据,其折算后的全国能源消费标准
煤总和远远大于全国统计数据。
通过时空特征分析,本文发现我国的碳排放量、碳
排放强度、人均碳排放量和碳排放密度存在着省际和区
域差异:
(1)近 20 年来,我国碳排放增长问题十分突出。
具体而言,我国碳排放总量和各省区的碳排放量皆呈普
遍增长态势,未来一段时期内仍将持续增长。 山东、河
北、山西、辽宁和江苏基本上排在全国的碳排放量的前
5 位。 1990 至 2000 年,全国各省区的碳排放量均未超
重。 截止 2009 年,由于经济的快速发展和我国以煤为主的能源消费,一共有 9 个超重型省份,即山东、河北、
山西、辽宁、江苏、河南、广东、浙江和内蒙古。 有鉴于此,应对上述省区采取重点减排措施。
图 8摇 2000—2009 年各省区人均碳排放量年平均增长率
Fig. 8摇 The annual average growth rate of provincial鄄level carbon emissions per capital during 2000—2009
表 5摇 本课题与其它碳排放量测算结果的比较
Table 5摇 Statistics of provincial carbon intensity during 1990—2009
测算来源
Source
二氧化碳排放量 Carbon dioxide emissions / (伊108 tCO2)
1990 1995 2000 2005 2009
本课题 This project 29. 44 37. 00 43. 38 76. 74 102. 52
国际能源机构 IEA 22. 44 30. 22 30. 77 51. 03 68. 77
国家信息通报 China忆s national communication
on climate change 27. 95(1994 年)
摇 摇 为与 IEA和国家信息通报中的排放单位一致,本课题的计算结果由碳排放量转换为二氧化碳排放量
(2)随着国内生产总值的急剧上升,碳排放强度呈现逐年下降趋势。 从 1990 年至 2009 年,全国整体的平
均碳排放强度降低了 80%左右。 自 2000 年起,仅有海南省的碳排放强度有所提高。 2009 年,山西和宁夏达
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图 9摇 2009 年各省区碳排放密度分布图
Fig. 9摇 Distribution of provincial鄄level carbon density in 2009
到了全国的平均碳排放强度的 2 倍以上;山西的碳排放
强度年平均增长率较低,说明该省的能源利用效率有所
提高;宁夏的碳排放强度年平均增长率较高,说明该省
具有很大的减排潜力。 福建、上海、广东和北京的碳排
放强度未达到碳排放强度的 1 / 2,特别是上海、北京的
碳排放强度年平均增长率排在了全国倒数第三、第一
位,说明两市的碳减排效果最为突出。
(3)我国的低碳经济格局已经开始建立,人均碳排
放量的高低不再直接反映人民生活水平的高低和不同
地区的人口对排放空间的占有程度。 截止 2009 年,达
到全国平均人均碳排放量以上的省区部分是沿海发达
地区,而其他沿海发达地区例如广东、浙江、江苏和福建
的人均碳排放量未达到全国的平均人均碳排放量。 内
蒙古、山西和宁夏达到了全国的平均人均碳排放量的 2
倍以上,特别是内蒙古和宁夏的人均碳排放量年增长率排在了全国前列,呈现出增长的态势。 这是因为上述
区域的工业化程度相对较低,导致节能减排效率低。
图 10摇 2000—2009 年各省区碳排放密度年平均增长率
Fig. 10摇 The annual average growth rate of provincial鄄level carbon density during 2000—2009
(4)碳排放密度反映了我国各省区的单位土地面积碳排放量之间的差异。 2009 年,上海的碳排放密度相
当于全国的平均碳排放密度的 10 倍,这主要是因为上海的占地面积相对较小。 高排放密度的省区是在较少
的土地面积上排放了更多的碳。 这即表明,该区域的大气环境较差,应该通过建立湿地和扩大植被覆盖率来
吸收碳排放。 青海省的碳排放密度最低,显示该区域地广碳排放量少,虽其适宜生活和经济发展土地面积有
限,但也因此保留了良好的大气环境和自然生态条件。
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叶生态学报曳圆园员圆年征订启事
叶生态学报曳是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊袁创刊于 员怨愿员 年遥 主要报道生态学研究原
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法尧新技术介绍曰新书评介和学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远 开本袁圆愿园 页袁国内定价 苑园 元 辕册袁全年定价 员远愿园 元遥
国内邮发代号院愿圆鄄苑摇 国外邮发代号院酝远苑园摇 标准刊号院陨杂杂晕 员园园园鄄园怨猿猿摇 悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝
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摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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第 猿圆 卷摇 第 员远 期摇 渊圆园员圆 年 愿 月冤
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤摇渊杂藻皂蚤皂燥灶贼澡造赠袁杂贼葬则贼藻凿 蚤灶 员怨愿员冤摇灾燥造郾 猿圆摇 晕燥郾 员远 渊粤怎早怎泽贼袁 圆园员圆冤
编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 冯宗炜
主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
主摇 摇 办摇 中国生态学学会
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