基于遙感的中原城市群碳源-碳匯時空變化研究.pdf

1、碳是自然界中重要的組成部分,在與人類關(guān)系最密切的陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳的物質(zhì)量更是占有極大的比例。陸地生態(tài)系統(tǒng)中的碳對全球碳循環(huán)、二氧化碳濃度變化有重要的作用,以二氧化碳為主的溫室氣體對全球氣溫變化有著重要的影響,對全球氣候變化研究有重要的意義。人類活動中對全球碳排放影響最大的是化石燃料的燃燒,其次是土地利用覆被的變化,其對碳儲量的影響占到化石燃料燃燒的一半。3S(RS、GIS、GPS)技術(shù)的緊密結(jié)合,可以方便快速的獲取區(qū)域土地利用動態(tài)變化的

2、信息,再融入其他經(jīng)濟(jì)社會統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)而對碳源/碳匯的時空變化進(jìn)行研究。本文在對中原城市群2000年及2010年的兩期的TM影像解譯的基礎(chǔ)上,獲取中原城市群各個城市兩期的土地利用類型,結(jié)合能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、各種土地利用類型的碳排放/碳吸收系數(shù),采用“3S”技術(shù)及其相關(guān)方法、空間統(tǒng)計(jì)與空間分析、物料衡算法等模型與方法,對中原城市群碳源/碳匯的時空變化進(jìn)行分析,并對其驅(qū)動機(jī)制進(jìn)行探討,以其為中原城市群的碳排放調(diào)控及低碳發(fā)展提供理論和

3、技術(shù)依據(jù)。通過研究,我們發(fā)現(xiàn):
　　(1)由于城市化的快速發(fā)展,中原城市群的土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。總的來看,建設(shè)用地快速增長,農(nóng)用地較快減少。根據(jù)遙感影像解譯的結(jié)果,從2000年到2010年,建設(shè)用地由10254.13平方公里增長到12947.78平方公里,增加了2693.65平方公里,合計(jì)增長了26.27％,年均增長速度為2.63%。占總面積的比例也從17.6%增長到22.0%。耕地減少最多,從34990.34平方公里到31

4、977.70平方公里,減少了3012.64平方公里。耕地的占地面積比重從60.3%減少到55%。林地略有增加,從11998.13平方公里到12571.06平方公里,增加了572.93平方公里。林地的占地面積比重從21%到21.5%。建設(shè)用地是耕地流出的主要方向,為耕地流出的35.28%。中原城市群近十年土地利用變化的主要特征是,建設(shè)用地大量擴(kuò)張,且大量占用耕地。各個城市的土地利用覆被變化也不盡相同,土地利用的變化與當(dāng)?shù)貐^(qū)域的人口變化、經(jīng)

5、濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、政策等因素有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,鄭州市及其縣(市)建設(shè)用地和耕地減少的速度較快。
　　(2)可以從土地利用估算中原城市群的碳源/碳匯及其空間分布。從中原城市的土地利用類型來看,建設(shè)用地和耕地是主要的碳源,林地是主要的碳匯。建設(shè)用地是主要的碳源,2000中原城市群建設(shè)用地的碳排放量為4098.66萬噸,耕地的為148.53萬噸,林地是主要的碳匯,總共吸收碳為7037.44萬噸,碳匯比碳源多2790.25萬噸,因此從土地利用來看

6、,2000年中原城市群處于碳盈地區(qū)。2010年建設(shè)用地碳排放為10111.78萬噸,耕地的碳排放為134.32萬噸,林地的碳吸收為7188.12萬噸,研究區(qū)域碳源比碳匯多3057.98萬噸,因此2010年中原城市群處于碳虧狀態(tài)。從2000年到2010年這十年間,中原城市群建設(shè)用地的碳排放幾乎增加了兩倍,中原城市群土地利用由碳盈變?yōu)樘继?說明中原城市群的碳匯作用不足以補(bǔ)償碳排放。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化的快速推進(jìn)是造成中原城市群碳源急劇增加

7、的重要原因。
　　(3)中原城市群碳源/碳匯的空間分布及其變化可以通過碳源/碳匯總量及碳源/碳匯強(qiáng)度(即單位面積的碳源/碳匯)來說明。從總量上來看,2000—2010年,以鄭州為代表的中原城市群核心區(qū)是碳源的主要分布地區(qū)。洛陽、平頂山、焦作等地區(qū)也是碳源較大的地區(qū),這與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及區(qū)域面積等因素有關(guān)。洛陽、平頂山是碳匯較大的地區(qū),這與區(qū)域土地利用有較大關(guān)系。各區(qū)域的碳源/碳匯強(qiáng)度可以更準(zhǔn)確地說明碳源/碳匯的空間分布及其變化;

8、從碳源/碳匯強(qiáng)度看,碳源最為集中的地區(qū)是各城市的市轄區(qū),其次是鞏義市、新密市、偃師市等中原城市群的主要縣級市,而周邊縣市的碳源強(qiáng)度相對較小,這與區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān)。從碳匯強(qiáng)度來看,嵩縣、欒川縣、洛寧縣、輝縣市、濟(jì)源市、衛(wèi)輝市等周邊縣(市)的碳匯強(qiáng)度最大,與土地利用類型中林地面積占較大比例有關(guān)。從空間分布的變化來看,從2000—2010年,鄭州市的碳源增加最多,其次是洛陽市和平頂山市;碳匯有的區(qū)域增加,有的區(qū)域減少,增加的有洛陽、

9、濟(jì)源、焦作、新鄉(xiāng)等地區(qū),減少的主要有鄭州、平頂山等地區(qū),與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度有較大關(guān)系。從碳盈碳虧的變化看,新鄉(xiāng)、平頂山有碳盈變?yōu)樘继?碳匯與碳源差值變化最大的是鄭州和洛陽地區(qū),最小的是開封、漯河、許昌、濟(jì)源等地區(qū)。
　　(4)針對中原城市群的碳赤字問題,需要從碳減排和碳增匯兩個方面來制定碳源/碳匯的調(diào)控策略。建設(shè)用地的碳排放遠(yuǎn)大于耕地的碳排放,首先要控制建設(shè)用地的規(guī)模,其次是提高能源利用效率,降低碳源強(qiáng)度;最后還要不斷改善能源結(jié)構(gòu)