蔡博峰 劉曉曼 陸軍等

摘要 2005年是中國承諾碳減排目標的基準年份，因而也是中國城市碳減排戰(zhàn)略制定和近中期低碳轉(zhuǎn)型的基準年份和對照年份。中國城市2005年CO₂排放數(shù)據(jù)的一致性、全面性和精準性對于中國所有城市和每個具體城市的目標考核和評估都有重要意義?；谥袊呖臻g分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)（CHRED 2.0）、城市層面統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及大量現(xiàn)場調(diào)研和走訪，建立2005年中國城市CO₂排放數(shù)據(jù)集，包括工業(yè)能源排放、工業(yè)過程排放、農(nóng)業(yè)排放、服務業(yè)排放、城鎮(zhèn)生活排放、農(nóng)村生活排放、交通排放7個部門的直接排放數(shù)據(jù)和間接排放數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集的建立匯總了86名研究人員的工作成果，在企業(yè)、城市不同行業(yè)與部門、城市工業(yè)和城市總化石能源等不同層面進行了大量的交叉驗證和數(shù)據(jù)分析，有效保障了數(shù)據(jù)的精確性和準確性。結(jié)果顯示，2005年中國城市碳排放呈現(xiàn)出較大的體量差異和空間格局差異。排放前10的城市幾乎比排放后10的城市的排放量高出兩個數(shù)量級。高排放城市基本都是城市群的核心城市。東部城市直接排放占全國直接排放比例最高，達到44.59%，其次是西部城市21.76%，中部城市22.70%，東北城市10.95%。

關(guān)鍵詞 城市；CO₂排放數(shù)據(jù)集；中國高空間分辨率網(wǎng)格

中圖分類號 X196

文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2018）04-0001-07DOI：10.12062/cpre.20180102

城市在國家應對氣候變化行動以及低碳戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型中具有非常重要的意義，不僅因為城市消耗絕大多數(shù)能源（67%～76%）且對絕大多數(shù)人為CO₂排放（71%～76%）負責[1]，更重要的是城市是工業(yè)、商業(yè)、交通、建筑等聚集地，不同部門高度集中在城市中，相互之間發(fā)生高強度的能量流和物質(zhì)流，為綜合、高效降低CO₂排放提供了巨大潛力和示范機會[2]。同時，氣候變化的影響和造成的損失，在城市也更為顯著[3]。因此，城市層面的決策和行動在全球應對氣候變化中發(fā)揮越來越重要的作用[4]。

清晰、準確的城市CO₂排放數(shù)據(jù)是城市碳減排和低碳轉(zhuǎn)型的出發(fā)點和考核標尺。城市排放數(shù)據(jù)的可獲取性和質(zhì)量直接影響了城市排放的科學研究、低碳戰(zhàn)略制定及公眾對于城市低碳發(fā)展的監(jiān)督和參與[5]。然而城市層面的基礎數(shù)據(jù)卻是中國城市低碳發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。缺乏城市特別是中小城市層面的能源統(tǒng)計基礎數(shù)據(jù)導致CO₂排放核算難以開展，不同城市采用不同數(shù)據(jù)源導致城市之間排放量的可比性較差，這也使得城市排放績效評估體系的建立非常困難。同時，由于數(shù)據(jù)獲取差異大等原因，各城市的低碳研究水平參差不齊。一、二線城市等由于數(shù)據(jù)相對完善，其研究相對充分，而三線城市和小城市數(shù)據(jù)缺乏、研究水平滯后，其排放和低碳發(fā)展長期被忽視[6-7]?；诟呖臻g分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)建立中國城市排放數(shù)據(jù)，不僅可以節(jié)約大量的人力、物力，而且會有效解決由于數(shù)據(jù)源和清單方法差異導致的城市排放可比性差的問題?；诟呖臻g分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)的城市CO₂排放研究和評估是國際溫室氣體排放研究的一個重點和熱點方向[8]，隨著衛(wèi)星遙感的快速發(fā)展，其未來在城市排放清單中的作用將越來越大[9]。

2005年是中國承諾減排目標的基準年份，是衡量目標實現(xiàn)的基準?！秶覒獙夂蜃兓?guī)劃》（2014—2020年）中的目標是“到2020年實現(xiàn)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO₂排放比2005年下降40%～45%”；《中國國家自主貢獻》目標中，2030年自主行動目標之一是單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO₂排放比2005年下降60%～65%。城市作為國家目標的落實和實施單位，往往參照這一目標設置自身的減排和達峰目標。因而，2005年是中國城市減排戰(zhàn)略制定和近中期低碳轉(zhuǎn)型的基準年份和對照年份，其數(shù)據(jù)的一致性、全面性和精準性對于全國所有城市和每個具體城市的目標考核和評估都有重要的意義。

本研究基于中國高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)CHRED 2.0（China High Resolution Emission Gridded Database， CHRED）[10]，聯(lián)合來自53個單位的86名研究人員，分別從企業(yè)、行業(yè)與部門和城市總化石能源等不同層面，對中國城市的能源數(shù)據(jù)進行了大量的交叉驗證和數(shù)據(jù)分析，最終建立2005年中國城市CO₂排放數(shù)據(jù)集，以期為中國城市CO₂排放研究和政府決策提供數(shù)據(jù)基礎。

1 方法和數(shù)據(jù)

1.1 核算方法

借鑒國際上較為成熟和應用廣泛的城市CO₂排放核算方法，本研究計算中國城市的范圍1和范圍2排放[11-12]。范圍1排放是城市行政邊界內(nèi)的所有直接排放，范圍2排放是城市由于向外界購買電力、熱力等導致的間接排放。本研究中范圍1排放中沒有考慮森林及土地利用變化導致的CO₂排放和吸收，范圍2排放僅考慮城市外調(diào)電力導致的排放。以下范圍1排放稱直接排放，范圍2排放稱間接排放。排放因子主要源自《中國溫室氣體清單研究》[13]，該文獻是中國第二次國家信息通報中排放清單的基礎，推薦了中國分行業(yè)、分能源類型和分燃燒設備的排放因子，數(shù)據(jù)詳盡且較為權(quán)威。工業(yè)過程排放包括水泥和石灰的過程排放，計算方法同樣參考《中國溫室氣體清單研究》。間接排放采用城市范圍內(nèi)的外調(diào)電量乘以城市所在區(qū)域電網(wǎng)排放因子。城市外調(diào)電量=城市用電量-城市發(fā)電量（當“城市外調(diào)電量”<0，將其取值設為0）。城市發(fā)電量（化石能源發(fā)電量+非化石能源發(fā)電量）基于發(fā)電企業(yè)點源數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計各城市范圍內(nèi)的發(fā)電量。

1.2 數(shù)據(jù)來源

城市化石能源消費量數(shù)據(jù)整合了三個來源數(shù)據(jù)，一是CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫；二是城市層面的各類官方數(shù)據(jù)，包括統(tǒng)計年鑒、政府文件和調(diào)研報告等；三是作者現(xiàn)場調(diào)研、現(xiàn)場采訪、電話咨詢和向相關(guān)部門發(fā)函獲取數(shù)據(jù)等。后面兩種數(shù)據(jù)來源獲取到了中國2005年191個地級城市的化石能源消費數(shù)據(jù)。三個來源獲得的數(shù)據(jù)全部為直接化石能源消費數(shù)據(jù)，沒有一組數(shù)據(jù)是經(jīng)過經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)、人口等間接計算的能源消費數(shù)據(jù)?；诖藰?gòu)建中國2005年城市直接CO₂排放數(shù)據(jù)。CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫（http：//www.cityghg.com/）包括中國工業(yè)企業(yè)點排放源基礎數(shù)據(jù)，是采用自下而上方法建立的中國CO₂排放高空間分辨率的重要基礎數(shù)據(jù)[10]。中國化石能源電廠發(fā)電量及空間位置來自CHRED 2.0；非化石能源電廠（水電、風電、核電、生物質(zhì)燃料發(fā)電和太陽能發(fā)電）發(fā)電量及空間位置來自《中國電力工業(yè)統(tǒng)計資料匯編2005》；城市全社會用電量來自《中國城市統(tǒng)計年鑒2006》。

1.3 城市范圍

根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒2006》，2005年中國共有地級區(qū)劃數(shù)（地級行政單位）333個，其中地級市283個。本研究城市包括除港澳臺地區(qū)以外的地級市（283個）和直轄市（4個）共287個城市。

1.4 數(shù)據(jù)分析和處理方法

本研究不同于以往研究[14]的重要進展在于組織了國內(nèi)外86名從事溫室氣體相關(guān)研究的學術(shù)人員，分成9個小組，共同完成數(shù)據(jù)收集、分析和驗證工作。各組獨立工作，并根據(jù)整體方案建立各組自己的詳細工作方案。各組初步結(jié)果完成后，進行組間交叉檢查，最終結(jié)果由技術(shù)組和專家組審核，針對具體問題逐一與具體城市負責人質(zhì)疑和討論。2005年中國城市的能源數(shù)據(jù)非常缺乏，原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量是決定城市CO₂排放數(shù)據(jù)可信度的核心要素。作者在CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫的基礎上，開展了7個月的工作，進行了大量的現(xiàn)場走訪和調(diào)研，尤其是和城市能源管理的相關(guān)部門及重點企業(yè)進行了現(xiàn)場訪談和咨詢，獲取了大量的一手數(shù)據(jù)；對于無法進行現(xiàn)場調(diào)研的城市，作者采用了電話、正式發(fā)函（以負責具體城市的作者所在單位為發(fā)函方）、電子郵件（主要是針對有在線服務平臺的城市）等形式，與城市相關(guān)部門取得聯(lián)系，獲得了城市各部門的化石能源消費數(shù)據(jù)。

本研究基于三種來源數(shù)據(jù)在不同層面上進行了大量比對和交叉驗證，包括企業(yè)層面、城市不同行業(yè)和部門、城市工業(yè)層面和城市總化石能源消費等。同時整合城市數(shù)據(jù)與省級和國家層面的能源消費數(shù)據(jù)進行比對分析，最終確定了每個城市不同化石能源類型消費數(shù)據(jù)?；谶@次眾多作者的共同努力，數(shù)據(jù)質(zhì)量和可驗證性都得到了極大的提高，同時也奠定了后續(xù)數(shù)據(jù)建設的方法體系和標準化流程。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國地級市CO₂排放清單數(shù)據(jù)結(jié)果

2005年中國城市CO₂排放數(shù)據(jù)集包括工業(yè)能源排放、工業(yè)過程排放、農(nóng)業(yè)排放、服務業(yè)排放、城鎮(zhèn)生活排放、農(nóng)村生活排放、交通排放和間接排放，城市總排放見表1。

2.2 2005年中國城市排放特征

2005年中國城市排放呈現(xiàn)出較大的體量差異和空間格局差異。排放總量全國前10城市依次是上海、唐山、北京、天津、濟寧、邯鄲、重慶、蘇州、石家莊和武漢；排放總量排名全國后10城市依次是汕尾、三亞、定西、臨滄、黃山、固原、張家界、防城港、隴南和拉薩，前10名的排放總量幾乎高出后10名城市兩個數(shù)量級?？臻g上，排放高的城市主要分布在東部沿海，排放低的城市集中于東北部、長江以南、西南部和南部地區(qū)。高排放城市往往是城市群的核心城市，例如：京津冀城市群的核心城市（北京、天津、石家莊和唐山等）；長三角城市群的核心城市（上海和蘇州）；長江中游城市群的核心城市（武漢）；成渝城市群的核心城市（重慶）。

2005年城市直接排放占全國和區(qū)域比例中，東部城市直接排放占全國直接排放比例最高，達到44.59%，其次是西部21.76%，中部22.70%，東北10.95%。中國東部地區(qū)經(jīng)濟體量和人口體量都較大，其城市排放占據(jù)全國城市排放的近一半。東部地區(qū)內(nèi)部，山東、河北的城市直接排放量列前兩位，分別占東部地區(qū)直接碳排放量的22.56%、19.19%。

從中國城市排放量分布看，大部分城市的CO₂排放總量集中在0～6 000萬t區(qū)間。排放總量高于1億t的城市均為中國東部地區(qū)的北方城市；排放總量介于5 001～10 000萬t之間的城市集中于中東部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和礦產(chǎn)資源集中地區(qū)。中等排放城市大部分集中于中東部地區(qū)，情況復雜多變，差異性顯著。排放總量介于2 001～5 000萬t之間的城市以中部和東部地區(qū)城市為主；排放總量介于1 001～2 000萬t之間的城市仍以中部和東部地區(qū)城市為主。低排放城市集中分布于中國中西部地區(qū)，城市規(guī)模小、城鎮(zhèn)人口少、產(chǎn)業(yè)集聚度低；排放總量介于501～1 000萬t之間的城市以中部和西部地區(qū)城市為主；排放總量低于500萬t的城市多分布于中西部地區(qū)。

分析中國城市累積CO₂直接排放及相應的人口、GDP、土地面積的累積量，發(fā)現(xiàn)CO₂排放的集聚性要高于其他要素，即存在一定數(shù)量的地級市其CO₂排放在中國的占比要明顯高于其GDP、人口、土地面積在中國的占比。中國50%的城市排放了82%的CO₂，說明中國城市CO₂排放在分布上存在嚴重的不均衡性。直接排放前50%城市的GDP占全中國GDP的77%，直接排放前50%城市的人口數(shù)量占全國人口的62%。

3 小 結(jié)

建立較為可靠，長時間序列、全口徑、全覆蓋的中國城市CO₂排放數(shù)據(jù)集是一項非常艱巨的基礎性工作。本研究成立了中國城市溫室氣體工作組，基于CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫，建立了較為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理流程和工作機制，組織了國內(nèi)外86名研究人員無償?shù)亻_展大量基礎性工作，高效、高質(zhì)地完成了2005年中國城市CO₂排放數(shù)據(jù)集，為長期建設、更新、校正和檢驗中國城市溫室氣體排放數(shù)據(jù)庫提供了一種全新的模式。隨著CHRED 2.0數(shù)據(jù)庫的完善與動態(tài)更新，中國城市溫室氣體工作組的成長壯大，中國多年度、高時效和高精準的城市CO₂排放數(shù)據(jù)將逐年推出和公開。

參考文獻（References）

[1]IPCC.Climate change 2014： mitigation of climate change. Contribution of Working Group III to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[M].Cambridge， United Kingdom and New York，USA： Cambridge University Press， 2014.

[2]AMASWAMI A， TONG K， FANG A， et al. Urban crosssector actions for carbon mitigation with local health cobenefits in China[J]. Nature climate change， 2017， 7（10）：736.

[3]ESTRADA F， BOTZEN W J W， TOL R S J. A global economic assessment of city policies to reduce climate change impacts[J]. Nature climate change， 2017， 7（6）：403-406.

[4]JORDAN A J， HUITEMA D， HILDEN M， et al. Emergence of polycentric climate governance and its future prospects[J]. Nature climate change， 2015， 5（11）：977-982.

[5]蔡博峰. 城市溫室氣體清單核心問題研究[M]. 北京：化學工業(yè)出版社， 2014. [CAI Bofeng. Study on key issues of China city carbon emission inventory[M]. Beijing： Chemical Industry Press， 2014.]

[6]蔡博峰， 楊朝飛， 曹麗斌.中國城市CO₂排放評估研究[M]. 北京：中國環(huán)境出版社， 2017. [CAI Bofeng， YANG Chaofei， CAO Libin. China city CO₂ emissions assessment report [M]. Beijing： China Environment Press， 2017.]

[7]CHEN Q， CAI B F， DHAKAL S， et al. CO₂ emission data for Chinese cities[J]. Resources， conservation and recycling， 2017， 126：198-208.

[8]MARCOTULLIO P J， SARZYNSKI A， ALBRECHT J， et al. The geography of global urban greenhouse gas emissions： an exploratory analysis[J]. Climatic change， 2013， 121（4）：621-634.

[9]KEPPELALEKS G， WENNBERG P O， ODELL C W， et al. Towards constraints on fossil fuel emissions from total column carbon dioxide[J]. Atmospheric chemistry and physics，2013，13（8）：4349-4357.

[10]CAI B F， LIANG S， ZHOU J， et al. China High Resolution Emission Database （CHRED） with point emission sources， gridded emission data， and supplementary socioeconomic data[J]. Resources， conservation and recycling， 2018， 129：232-239.

[11]UNEP， UNHABITAT， World Bank. International standard for determining greenhouse gas emissions for cities[R]. 2010.

[12]WRI， C40， ICLFI. Global protocol for communityscale greenhouse gas emission inventories： an accounting and reporting standard for cities[R]. 2014.

[13]國家發(fā)展和改革委員會應對氣候變化司. 2005中國溫室氣體清單研究[M].北京：中國環(huán)境出版社， 2014. [Department of Climate Change， National Development and Reform Commission. The Peoples Republic of China national greenhouse gas inventory 2005 [M]. Beijing： China Environmental Science Press， 2014.]

[14]蔡博峰， 王金南， 楊姝影，等. 中國城市CO₂排放數(shù)據(jù)集研究——基于中國高空間分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)[J]. 中國人口·資源與環(huán)境， 2017， 27（2）：1-4. [CAI Bofeng， WANG Jinnan， YANG Shuying， et al. China city CO₂ emission dataset：based on the China high resolution emission gridded data[J]. China population， resources and environment， 2017， 27（2）：1-4.]

[15]OECD. Cities and climate change[M]. Paris： OECD Publishing，2010.

[16]DANIEL H， MILA F， MARCUS J， et al. Cities and climate change responding to an urgent agenda[R]. Washington DC： World Bank，2011.

[17]蔡博峰，劉春蘭，陳操操.城市溫市氣體清單研究[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.[CAI Bofeng， LIU Chunlan， CHEN Caocao. Citys greenhouse gas emission inventory research[M]. Beijing： Chemical Industry Press，2009.]

[18]蔡博峰.國際城市CO₂排放清單研究進展及評述[J].中國人口·資源與環(huán)境，2013，23（10）：72-80.[CAI Bofeng. Advance and review of city carbon dioxide emission inventory research[J]. China population， resources and environment，2013，23（10）：72-80.]