辽中城市群碳源碳汇空间格局优化研究

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1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５博士学位论文一级学科城乡规划学：学科专业：城市规划与设计作者姓名：石羽运迎霞教授指导教师：天津大学研究生院２０１７年６月辽中城市群碳源碳汇空间格局优化研究SpatialStructureOptimizationResearchofCarbonSourceandCarbonSinksinLiaoningCentralUrbanAgglomeration一级学科：城乡规划学学科专业:城市规划与设计作者姓名:石羽指导教师:

2、运迎霞教授天津大学建筑学院2017年6月摘要摘要随着中国城市化进程的加快，城市群区域土地利用变化剧烈，城市人口快速增长、产业集群加速发展、能源消耗和碳排放持续增高，带来了城市群的高碳排问题。当前国际上已经提出了针对国家尺度的碳排放的计量方法，城市群尺度的碳排放计量由于多个城市主体和系统边界的问题，确定碳排放信息具有一定的难度。城市群碳排放主要来自工业生产活动、建筑、交通、居民生活消费、土地利用变化等部门，然而产业活动、产业演变和空间布局对区域的碳排放的影响作用机制仍不明确。通过对碳排放的影响因子和碳汇的固碳过程的认识，探寻碳源碳汇形成平衡的机

3、制及对于城市群生态空间格局的影响，研究城市碳源碳汇空间格局优化的理论与方法，是解决城市环境问题有效途径。本论文通过对国内外碳源碳汇空间格局理论和实践的总结和分析，结合辽中城市群碳源碳汇现状特征，用森林资源清查数据和CASA模型，计算了辽中城市群森林碳汇的总量及分布特征；利用碳足迹法，结合GIS建筑容量提取技术，计算了辽中城市群碳源排放总量及分布特征；采用CLUE-S模型模拟了规划和低碳发展两种预案下，辽中城市群碳源碳汇格局的演变趋势，并提出了理想状态下的分布格局，据此在辽中城镇区和沈北新区两个尺度上进行了碳源碳汇空间格局优化实践，为城市群低碳

4、规划提供依据和技术支持。本文主要取得如下研究成果：（1）辽宁城市群碳源研究。针对城市碳源，采用碳足迹的测算方法，首先以LandsatTM数据为基础解译得出各城市土地利用类型，结合建筑容量提取技术对辽中城市群碳排放进行分析与核算，通过计算准确计算建筑碳足迹总量及其空间分布，得出了辽中城市群碳源空间分布规律，可知辽宁中部7个城市建筑面积和累积碳足迹。其次根据辽中城市群各城市土地利用计算得知总碳排放量为14332.09万吨。其中，建筑用地碳排放总量最大，占总碳排放量的95.8%；其次为林地，耕地和草地分别占总碳排放量的0.13%和0.01%；水域和

5、其他类型假定无碳排放量。最后使用SPSS软件对辽中城市群进行碳足迹评价，可知沈阳、鞍山和抚顺属于高排放-低效率类型，本溪、营口和辽阳数据低排放-高效率类型，铁岭数据高排放-高效率类型，无低排放-低效率类型，而造成高排放-低效率的原因则是建筑容积率大，建材使用多。因此如何在保持经济增长的前提下降低碳排放成为这些地区实现低碳发展的重要因素。（2）辽中城市群碳汇研究。首先基于遥感影像使用LANDIS软件提取森林与农田面积总量和空间分布，通过碳汇分析与测算植被和土地的碳储量、固碳速I摘要率、固碳潜力，进一步得出了辽中城市群的碳蓄积量分布。碳汇结果中森

6、林碳密度呈现中部最高，东部和东南部较少的分布趋势，城市群东部碳储量明显高于西部碳储量，城市群各个城市固碳速率差别不大，各城市总碳蓄积量由高到低依次为抚顺、铁岭、本溪、鞍山、沈阳、营口和辽阳，这与各城市土地利用组成有关。从各城市不同土地利用类型碳蓄积量组成情况来看，沈阳以耕地碳蓄积量最大，而其他6个城市均为林地碳蓄积量最大，占各城市土地利用碳蓄积总量比例均超过50%，其中本溪和抚顺的占比相对较高，分别达89.0%和85.1%；而辽阳和营口得出碳蓄积总量低的原因则是辖区总面积相对较小。（3）辽中城市群碳源碳汇空间演化机制研究。针对辽中城市群碳源碳

7、汇现状，设定了政策性规划预案与低碳发展预案2种，探讨了土地类型变化对于建筑容量及碳源碳汇空间格局变化的影响机制。结果显示城镇建设用地在“规划预案”下的上升幅度比在“低碳预案”中上升幅度大，表明集约发展可以有效节约建设用地。由于城镇化发展导致的人口的流动，农村居民点用地面积呈下降趋势，在“规划预案”中下降的更快，表明规划的城镇化速度可能比现实的要高。根据土地利用面积分析得到的土地利用碳排放在两个预案下均呈上升趋势，在规划预案下土地利用碳排放量比低碳预案下上升幅度高更快，到2030年高7.37%。变化的主要原因为建筑用地面积的变化差异决定。从碳平

8、衡角度分析，沈阳，鞍山，营和铁岭处于碳赤字状态，沈阳赤字程度最高，千万赤字的主要原因为人口和城市规模，化石能源的大量消耗和林地面积相对较小。抚顺、本溪和辽阳为碳盈余