新疆是我国最重要的资源宝库和能源基地之一。如何在“双碳”目标引领下,实现能源系统的绿色转型,事关国家能源安全。在系统总结新疆主要能源的储量及分布的基础上,梳理现阶段能源生产与消费现状,分析能源转型面临的主要问题,提出了能源绿色转型路径及相关对策和建议。结果表明：（1）新疆能源系统中化石能源占比超过85%,碳减排任务异常艰巨;（2）新疆“弃风、弃光”问题严峻,弃电率高于全国平均水平;（3）要实现新疆能源系统的绿色转型,须控制煤炭消费增长,加快水—风—光—储一体化清洁能源基地建设,扩大电力对外输送通道,推进“电气化新疆”进程,发展CCUS与大规模储能新技术等。研究结果可为新疆实现“双碳”目标提供参考。
基于低碳目标创新自然资源管理体制,对于提升生态系统碳汇水平和自然资源支撑能力,推动经济社会中长期低碳转型具有重要意义。围绕“双碳”目标下的自然资源管理,九位专家分别从不同视角提出了创新自然资源管理的策略,为基于“资源要素—国土空间—生态系统”多层次视角构建低碳导向的自然资源管理体制提供参考借鉴。专家认为：未来应构建“双碳”目标下自然资源管理领域的系统性应对框架,建立健全自然资源“要素—空间—系统”多层次协同管理的体制机制;构建全域自然资源及国土空间碳循环监测网络和符合中国国情的碳核算标准体系,探索差别化国土空间管控方案;加强“自然—经济—社会”复合系统的资源流通管理,探寻基于资源优化管理的区域协同碳减排路径;将碳汇价值纳入碳交易和生态补偿体系,构建基于国土空间碳中和评价的区域横向碳补偿制度,推动区域协同减排和公平协调发展。
国土空间规划是在基础层面引导土地利用、生态保护、产业布局、城乡建设和区域开发的国家基础性、约束性规划。在当前“双碳”战略背景下,将碳中和目标纳入国土空间规划和治理体系,对于从基础层面推动经济社会系统全面低碳转型具有重要意义。本文构建了碳中和目标下国土空间格局优化的理论框架,分析了国土空间格局、人地关系与碳收支的内在关系。从“经济—社会—生态”复合系统的视角探讨了碳中和目标下国土空间格局优化和调控机理;从国土空间碳收支核算体系、面向碳平衡的“双评价”方法、国土空间碳风险监测与评价、碳排放空间约束下的三线划定、碳达峰与产业空间结构调控等方面提出了面向碳中和的国土空间格局优化路径;从差别化的生态碳汇提升方案、符合中国国情的国土空间碳收支核算体系、面向碳中和目标的国土空间规划管控方案、基于生命周期的建设用地碳排放评估、低碳高效的国土空间治理体系、多层次国土空间碳补偿体系构建等方面,提出了碳中和目标下国土空间格局优化的关键领域。
推进耕地利用低碳转型是应对气候暖化威胁的有效途径。在核算耕地利用碳排放、碳吸收基础上,应用GB-US-S-SBM模型测算2000—2019年中国30个省（市、自治区）的耕地低碳利用绩效,进而分析绩效时空特征及收敛性。研究发现：（1）中国耕地利用碳排放、碳吸收、净碳汇强度依次为1.980 t∙hm-2、5.624 t∙hm-2、3.644 t∙hm-2,各省份耕地利用系统均呈碳盈余状态。 （2）全国耕地低碳利用绩效历经剧烈起伏、缓慢上升、波动不定、高速增长四个阶段。根据初始绩效和变化率,可将省域划分为低效高潜型（北京等15地）、低效平稳型（江苏等4地）、高效平稳型（重庆等3地）、高效低潜型（湖北等3地）、高效高潜型（吉林等5地）。期初,高、低效省份分别聚集于西南、西北;期末,高效省份主要位于西北、东北,低效省份集中分布于长江中游地区。（3）全国、中部、东部的绩效不存在σ收敛,东北和西部的绩效遵循σ收敛。全国及四大区域绩效均呈β收敛,省份间存在追赶趋势。本文可为制定区域差异化耕地利用低碳转型策略提供依据。
研究中国保护性耕作净碳汇的时空格局对其推广政策的合理制定具有重要意义。在分析保护性耕作固碳排碳机理和构建其测度方法的基础上,以中国各省（市、自治区）为单元,对2000—2019年中国保护性耕作净碳汇的时空格局进行分析,并对其潜力进行预测。结果表明：（1）每年保护性耕作的碳汇基本都是碳排的2倍,土壤固碳占保护性耕作碳汇的2/3以上,生物固碳占比小于1/3。（2）中国保护性耕作净碳汇在时间上呈现逐年递增趋势,其中,华北、西北和东南地区增幅较大;在空间上表现为扩张—集聚—扩张态势,其重心由北向南移动。（3）中国保护性耕作净碳汇具有明显的空间非均衡性特征,2019年呈现华北、西北和东南地区“三足鼎立”之格局,河南、山东、内蒙古、新疆、安徽、湖北和江西7省区属于高碳汇区,河北、吉林、陕西和山西属于低碳汇区,其他省份属于碳中和区。（4）2020—2030年中国保护性耕作的净碳汇潜力继续保持增长态势,2030年的峰值将处于5794.38万~7962.93万t C之间。
山地是全球变化的敏感地带,对生态安全与发展具有重要作用,山地生态系统服务变化和生态环境承载力是地理学与生态学的研究热点。以中国南北过渡带的主体秦巴山地为研究对象,采用CA-Markov模型与InVEST模型模拟和预测（2000—2040年）不同土地利用情景下秦巴山地生态系统碳储量变化,运用热点分析（Getis-Ord Gi*）探讨秦巴山地生态系统碳储量的空间分布差异。结果表明：（1）2000—2040年,研究区土地利用/土地覆被变化主要是耕地、林地、草地和建设用地。（2）2000—2020年,碳储量增加1.12×107 t;2020—2040年自然增长情景下,碳储量损失剧烈,减少50.24×107 t;生态保护情景下,碳损失幅度明显变弱,减少29.52×107 t,说明采取生态环境保护政策,能够有效控制碳储量减少。（3）土地利用/土地覆被与生态系统碳储量的变化呈现显著的一致性,土地利用数量变化决定了生态系统碳储量的质量和空间分布格局。（4）随着海拔抬升,碳储量呈现出“先增后减”的趋势;随着坡度升高,碳储量呈现出“W”型变化趋势。（5）热点分析结果显示,2000—2020年间,碳储量热点区和冷点区零散分布在研究区内;2040年自然增长情景下,碳储量冷热点分布范围有逐渐变大的趋势;2040年生态保护情景较2020年,秦巴山地生态系统碳储量的冷热点分布范围整体变化不大。
土地利用/覆被变化（LUCC）是影响区域生态系统碳储量变化的重要驱动因素,探明碳储量对LUCC的响应及脆弱性,对区域实现“双碳”战略目标具有重要意义。以重庆市主城九区为例,运用InVEST模型研究了近20年主城区碳储量对土地利用转移的响应,采用潜在影响指数（PI）评估了该区域生态系统碳储量服务的脆弱性。结果表明：（1）2000—2020年间,主城区耕地面积减少743.29 km2,建设用地面积急剧增加773.48 km2。前10年土地转移面积6.05%,后10年转移13.98%,耕地转为建设用地是主要的土地转移类型。（2）近20年主城区碳储量累计减少5.78 Tg,其中建设用地侵占耕地是碳储量急速下降的主导因素。碳储量分布呈现“中部低—四周高”的空间格局。（3）近20年主城区均表现为碳源,土地利用程度指数提高14.73,PI指数为-2.50~ -2.59 Tg,均表现负面潜在影响,且2000—2015年间脆弱性不断恶化,2015—2020年间脆弱性有所缓解。研究结果可为区域生态可持续发展和未来土地利用管理政策制定提供参考,并为西部其他同类型山地城市提供借鉴。
在“双碳”目标背景下,陆地植被生态系统碳汇是实现碳中和目标的重要方式。为有效识别植被碳汇服务功能提质增效的优先区,利用InVEST模型定量评估陕西省植被碳储量时空演变特征及分布格局,分析土地利用/覆被类型变化对碳储量变化的影响,研究林草生态建设碳汇增长空间差异,确定林草生态建设提质增效对象区域。结果表明：（1）陕西省土地利用类型主要以耕地、林地、草地为主,土地利用类型转移变化也主要发生在三者之间;（2）1980― 2020年陕西省生态系统碳储量总体增加91.88×106 t,增幅3.16%,呈现出“总体上南高北低、局部地区明显过高或过低”的地带性分布特征;（3）退耕还林（草）工程对碳汇能力提升效果明显,存在全局空间相关性,表现为一定的空间趋同集聚现象;（4）陕北地区为生态保护修复工程极优先区和优先区,陕南地区为中等优先区,关中地区为一般优先区。研究基于不同区县生态系统碳汇年均增长率的差异,确定生态治理优先区域,可为实现生态修复工程主导模式的分区管理以及碳汇能力提质增效提供参考。
碳中和是我国应对气候变化的新目标,提出以来引起国内外广泛关注。碳中和目标实现是一个复杂系统科学问题,涉及大气圈、岩石圈、水圈、生物圈、人类圈等多圈层耦合过程与作用机制,需要跨学科交叉、综合与协同研究。简要梳理碳中和提出的气候变化和温控目标缘起,归纳碳中和实现的碳源、碳汇的多元路径,强调从碳源的需求侧推动可持续城市化对于碳中和目标实现的重要作用,并且可能是成本低、潜力大、更直接有效的方案途径。提出适应与减缓气候变化下碳中和与可持续城市化研究领域8个方面的科学问题：气候变化—碳中和—可持续城市化关联关系、中国及各地区碳中和实现的路线图与时间表、城市区域尺度碳排放的精准核算、绿色生活方式与低碳社会、绿色生产方式与低碳经济、能源结构优化、风险与不确定性和碳中和长效机制的治理创新等,以及该领域当前研究面临的机遇和挑战。
基于函数极值条件提出了碳达峰出现时间和需要满足的理论条件,并对主要发达国家作了验证,同时对中国现状做了分析,最后采用了基准和强化两种情景分析了中国实现2030年碳达峰后进入2060年碳中和时期的二氧化碳排放量。研究结果显示：（1）根据IPAT恒等式将碳排放函数分解成人口、人均GDP和碳强度三个因素时,碳峰值出现时间为三个因素年增长率之和由正转负的正数值年度,发达国家的历史数据证实了这一条件。（2）中国三个因素年增长率之和自2003年起已经开始降低,最近几年一直在0.01~0.02徘徊,表明总体上朝着有利于碳达峰的方向发展,同时按照三个因素的预期发展目标计算得出中国2030年碳排放峰值的上限为112.2亿t,若2021—2035年保持相同的人均GDP年均复合增长率,碳强度年均复合增长率的绝对值需要比人均GDP年均复合增长率高0.14个百分点。（3）在能源消费总量逐渐回落的前提条件下,2060年基准情景下非化石能源占比约为65%,产生的二氧化碳量约为31.4亿t,强化情景下非化石能源占比约为70%,二氧化碳排放约为26.6亿t,而碳汇和CCUS等固碳技术还存在不确定性,碳中和任务依然艰巨。实现碳达峰碳中和最终需要控制能源消费,践行低碳消费行为。
中国提出2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的战略目标,提高碳排放效率,推动绿色低碳发展是实现“双碳”目标的重要途径。运用包含非期望产出的Super-SBM模型,测度了2003—2018年中国68个低碳试点城市的碳排放效率并分析其时空演变特征,运用面板回归模型分析城市碳排放效率的影响因素,得出以下结论：（1）低碳试点城市碳排放效率在时间上整体呈上升趋势,效率值从0.169上升至0.423,年均增长率为6.31%,仍有一定的提升空间。（2）低碳试点城市碳排放效率的区域差异呈先缩小后逐渐扩大趋势,空间上呈现“东中西”递减分布格局;从城市等级规模来看呈现“超大城市>特大城市>大城市>中等城市>小城市”特征。（3）经济发展水平、产业结构、城镇化水平、绿色技术创新与试点城市碳排放效率呈显著正相关,外资强度与碳排放效率呈显著负相关,各影响因素对三大地区和不同规模城市的作用程度存在一定的差异性。从创新投入、产业结构和区域差异化等方面提出对策建议,对促进城市绿色低碳发展和生态文明建设具有一定的借鉴意义。
京津冀地区是中国核心经济区的重要组成部分,也是碳排放重点区域,其碳排放早日达峰对实现国家达峰目标尤为关键。通过分析碳排放及影响因素的关系,构建碳排放系统动力学模型,并设置六种情景方案,模拟预测其对北京、天津和河北碳达峰时间、峰值及减排潜力的影响。结果显示：（1）基准情景下,北京已经实现碳达峰,天津预计2023年碳达峰,而河北则难在2035年前达峰。（2）协调发展情景即综合调控政策,较单一措施情景,各地区碳减排效果最优;其中,北京2020—2030年碳排放较基准情景下降13.52%,天津碳达峰可提前至2021年,河北则可在2030年达到峰值。（3）单一措施情景下,环保情景对北京碳减排作用最显著,而节能减排情景则是实现天津与河北碳达峰的最佳发展模式。
中国碳达峰是全球气候治理的重要议程,中国各省级地区的碳达峰研究对全国碳达峰任务达成和路径安排具有重要影响和现实支撑。基于混合型能源投入产出模型,延伸构建了碳达峰时间预测模型。在经济发展和碳排放强度改善的9种组合情景下,预测了2020— 2040年全国30个省级地区（除西藏、台湾、香港和澳门）的碳排放总量,并通过拟合计算与历史期峰值的比较,得到碳达峰时间。在此基础上,利用Probit模型对各地区是否能够在2030年前达到碳峰值做影响因素分析。结果显示：（1）中国各省级地区碳达峰时间差异明显,在空间格局上呈南北条带状聚集。（2）碳排放强度的改善对碳达峰时间影响较大,4% yr-1的改善对 2030年前达峰最有利。（3）产业结构、政府干预程度、对外开放程度对能否在2030年前实现碳达峰目标影响显著。
碳中和是世界各国面临的共同问题。经济全球化与贸易自由化背景下国际贸易总量快速增长,伴随着深度国际分工与产业转移,贸易产品的生产者与消费者在陆表形成严重的空间位移。利用文献计量软件CiteSpace分析国际贸易主题下碳中和相关文献,揭示国际贸易“碳中和”研究动向。研究发现：（1）温室气体在全球范围时空演变,使跨区域、多尺度的全球碳治理变得更加复杂,发达国家将高污染与低价值链产业转移至各发展中国家,以生产者责任划分的碳核算原则不再适用于国际贸易合作。（2）进出口贸易逐渐成为新兴经济体经济发展动力,全球碳治理应转向新兴经济体与区域一体化,全球气候政策设计应遵守国际碳市场公平性底线,不断优化碳排放量核算体系,完善碳会计方法,模拟全球碳减排预期效果。重点提高产业部门碳减排意识和产业清洁技术及能源利用效率,利用多种手段改变生态系统的增汇减碳能力。新兴经济体在承接发达国家技术援助同时,应重点关注本国能源产业,发展可再生能源产业,提高能源的利用效率,并运用经济政策与金融工具促进本国的气候变化投融资产业发展。全球碳治理应更加注重公平性与国家间的经济发展、环境资源差异,利用多样的碳治理工具与协商合作方式,促使更多国家参与全球化或区域一体化的碳治理模式。（3）中国亟待通过国内多产业、多部门的增汇减排与国际碳减排、碳中和实践,健全碳市场机制,提高碳治理水平,为国际碳治理合作提供“最大公约数”。
环境产品贸易为应对全球环境变化的国际合作提供了新途径。中国在可再生能源设备等方面具有优势,环境产品贸易有利于落实碳达峰与碳中和目标。分析中国1996—2019年环境产品进出口规模、产品结构与贸易网络结构的变化,应用LMDI方法将碳排放分解为排放强度、能源效率、经济水平和人口规模四个分量,借助ARDL-ECM模型验证环境产品贸易与碳排放的协整关系及长短期效应。结果表明：（1）中国环境产品贸易对碳排放的影响表现为短期促进作用和长期抑制作用。（2）环境产品贸易主要通过促进能源效率的碳减排效应、抑制经济增长的碳排放效应而推动碳减排。（3）贸易产品专业化短期有利于碳减排,但从长期看多元化更有利。贸易影响力提升短期对碳减排有利,但对进口的长期依赖不利于碳减排。（4）碳减排不只靠能源相关产品,非能源相关产品贸易同样能促进经济提质增效而推动碳减排。
随着中国碳达峰、碳中和目标的提出,光伏发电逐渐成为推动低碳转型的重要途径。通过开展中国光伏发电的时空分布、竞争格局及减排效益研究,本文力求为中国“双碳”目标的落实、光伏产业的可持续发展提供量化支撑及政策建议,得出主要结论如下：（1）2012—2020年,光伏装机总量从624.8万kW增长到25317.0万kW,以集中式电站为主导;（2）山东、江苏、安徽、河南、山西等地区呈现高—高自相关特征,贵州等地区呈现高—低自相关特征;（3）电力消费量、碳排放量、科研投入为装机量增加的正向驱动因素,科技投入对相邻省份的装机量增加同样具有正向驱动效应;（4）中国现有光伏装机的年均减排效益约为2.0亿t,到2030年累计可以达到19.2亿t,对碳达峰、碳中和目标的落实具有重要推动作用。
通过分析二氧化碳排放影响因素之间作用关系与碳减排的主要路径,构建二氧化碳排放系统动力学模型。在此基础上,通过调控供给侧经济增长速度、能源结构和产业结构要素,预测四种不同情景方案对二氧化碳排放的影响,以进一步探讨二氧化碳排放主要部门减排贡献。结果表明：四种方案的二氧化碳净排放量增长趋势逐年变缓,在二氧化碳净排放量达到峰值后,调整经济增速、改善能源结构和优化产业结构继续为碳减排发挥积极作用,相比于经济增速和产业结构调整,能源结构改善的减排贡献度更高。在综合调控经济增速、能源结构和产业结构的方案下,中国二氧化碳净排放量2024年将达到高峰值104.45亿t,2058年实现碳中和,这与现实情况更加吻合。未来若能抓住经济、能源、产业低碳转型的良好机遇,并进一步加强各部门的减排努力,中国二氧化碳净排放量有望2025年前达峰,2060年前实现碳中和。
人类世标志人类活动已经对地球系统产生重要影响。全球大规模城市化过程伴随碳排放快速增加和下垫面改变,对地球表层影响加剧,地球宜居性遭受破坏。碳中和是应对气候变化的国际共识、建设宜居地球的关键举措。基于多源数据对全球大规模城市化的地理格局与演化过程进行多维度刻画,对碳排放与城市化关联进行初步分析。主要结论如下：（1）全球城市化进程持续推进,城乡人口结构增长呈分化趋势,城市规模结构整体增长,规模增长的空间热点集中在东南亚以及非洲中东部等地区,越来越多的人口生活在大城市。（2）全球城镇用地显著增长,自1992年的36.4 km2增长至2018年的79.3万 km2,增长率达126.0%。同期,亚洲增长占比45.4%,是全球城镇用地扩张的主要地区。（3）伴随快速城市化全球能源碳排放迅速增长,2018年碳排放量达到376.7亿t CO2,自1970年增长219.1亿t CO2,其中,结构上电力部门增长占比45.8%、地区上亚洲增长占比84.3%。城市化率、人均GDP与人均碳排放关联呈分异特征,高城市化率、高收入国家间分异显著。呼吁建立跨学科的协同研究,探究“碳中和—宜居地球—可持续城市化”的关联关系,认识可持续城市化对于碳中和目标的潜力。
