地表覆被类型数据 市域碳收支理论模型建构

市域碳收支理论模型建构

 

1.1市域地表覆被类型构成

 

明确碳收支的核算边界以及其中碳源与碳汇要素构成，是进行总体碳收支核算的基础工作。因此，在构建市域碳收支理论模型前，需要对不同尺度下的碳源与碳汇构成要素类型进行界定。

根据既有相关研究的核算内容，可以将碳源与碳汇的构成大致划分为宏观、中观、微观和渺观4个研究尺度[16]。其中，宏观尺度是指国家、省域、区域、流域等层级的碳排放核算以及碳汇效能。该尺度的碳排放和碳汇核算重点聚焦在能源、工业、区域交通和自然地理环境等要素维度，通常从地球环境科学的视角来进行碳排放和碳汇的总体核算[17]。中观尺度主要包含市域、特定地区等层级。

 

该尺度的碳收支核算主要对市域范围内的建筑、工业、自然山体、水体、林地、绿地等多个要素类型的整体碳收支情况进行综合核算[18]。微观和渺观尺度一般是指城市中的单一社区以及单体建筑及建筑室内空间的层级，该尺度在城市碳排放研究领域可被视为最小的测度单元[9]。

 

该尺度主要对社区、建筑单体及室内空间的物理环境、暖通能耗、固废排放情况等进行分析与测度并提出相应的策略。由此可见，中观市域尺度所含要素内容与城市规划设计的介入措施具有较强的相关性，同时结合国家及地方政府所发布的减碳目标实施边界，本研究选择中观尺度的市域作为碳收支核算的边界范围，以CO2作为碳收支的核算对象。

 

市域尺度包括城市建成区、分散在近郊区的乡村建设用地以及非建设的生态用地等多种地表覆被类型。按照相关地表覆被的类型属性，在碳收支整体系统框架下可分为碳源、碳汇2类属性。碳源属性的地表覆被类型主要包括由工业用地、非工业用地所共同构成的城市建设用地类型，以及承载农业生产功能的耕地。碳汇属性的地表覆被类型主要包括林地、草地以及自然水体3种类型。其中，工业用地和非工业用地为单向的碳排放地表覆被类型，是市域尺度的主要碳源构成[18]。

农业生产使用的耕地，虽然兼具碳排放和碳汇效能，但是由于农业生产过程中使用化肥、农药等产生碳排放，耕地板结也导致了自身碳汇能力消退，在实际碳收支系统中其碳排放高于碳汇效能[19]，因而作为碳源构成要素进行核算。

 

1.2市域碳收支理论模型

 

在市域尺度地表覆被类型的基础上，建构基于地表覆被碳源和碳汇要素转化抵消机理的市域碳收支理论模型（图1）。其中，市域内的耕地、工业用地和非工业用地覆被类型构成了模型中的碳源端，即碳收支系统中的碳增量部分；林地、草地、水体3类地表覆被类型则构成了模型中的碳汇端，即市域碳收支系统中的固汇量部分。

 

在市域碳收支理论模型中，可以将上述6类地表覆被类型进一步按照碳排与碳汇特征划分为直接碳排、间接碳排和直接碳汇3种作用方式（表1）。

 

其中，碳源端的直接碳排包含工业用地及耕地；间接碳排为非工业用地类型，如居住用地、商业商务用地等，其主要碳排由日常运行过程中的能耗构成；直接碳汇为市域所含的林地、草地和水体3类地表覆被类型。其中，文中所述水体指市域范围内所包含的河流、湖泊、水库、湿地及以水体为基础的生态系统总称。在市域尺度的碳收支理论模型中，水体生态系统属于自养型生态系统，主要发挥固碳与碳汇功能[20]。

 

同时也有研究表明，在市域或更大尺度下，随着水体富营养化、湖泊有机碳矿化和食物链固碳能力下降，水体也面临碳汇、碳源角色转化的可能。但是，在市域碳收支理论模型中，构成城市蓝绿体系的水体要素依旧主要发挥自身所具有的碳汇功能[20]。