气候变化与低碳城市规划

1气候变化与低碳城市规划顾朝林清华大学建筑学院200910242要点气候变化、碳排放与城市化之间的关系中国城市化的现实中国城市发展面临的问题与挑战1980年代以来城市规划新思潮低碳城市规划将成为碳减排的关键技术低碳城市规划研究及其进展中国低碳城市规划研究案例：黄河三角洲低碳产业园规划3一、气候变化、碳排放与城市化之间的关系气候变化涉及的科学问题人类活动是气候变化的重要因素碳排放与城市化过程相交织低碳城市成为碳减排的关键所在我国可以通过发展低碳城市实施碳减排目标4气候变化冰川融化。联合国环境规划署（UNEP）2008年3月报告：由于全球气候变化，冰川正在以最快的速度融化。科学家调查发现：世界各地近30条冰川，1980-1999年，全球冰川平均每年退缩0.3米；但自2000年起，后退速度升至每年平均0.37米；2006年平均退缩了1.5米。海平面上升。2008年6月出版的Nature杂志报道来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、澳大利亚天气与气候中心以及南极气候和生态系统合作研究中心的研究小组利用改进观察方式比较气候模型显示，在1961-2003年，海平面每年的上升速度为1.5mm，也就是说，在这42年间海平面大约上升了6.35cm自然生态系统危机。全球气候变化和持续升温将导致地球自然生态系统危机，并给人类社会造成巨大的灾难！5生态退化大河断流河流断流，湿地退化，河道内生态用水亏缺严重，大约200亿m3，湖泊萎缩面积18％天然湿地退化面积35％，形成土地沙化和危及生物多样性；6湖泊干枯目前河道内生态用水亏缺严重，达200多亿m3我国水资源配置规划仍然对社会经济用水的预测偏高，而对河流生态和环境需水的估计偏低。7西北沙漠与沙漠化植被破坏水土流失牧场退化草原沙化地下水枯胡杨林死亡8沙漠化沙尘暴9我国西北干旱区重要水源——冰川退缩1962年以来乌鲁木齐河源1号冰川变化实测10自然灾害:地震中的城市状态cityconditionintheearthquake11汶川县群众撤离Evacuation12科学研究假设早在1896年诺贝尔化学奖获得者斯凡特•阿列纽斯（(SvanteArrhenius）就预测：化石燃料燃烧增加大气中CO2浓度，从而导致全球变暖。根据气象观测资料，过去100多年来，全球平均气温上升了0.74˚C，与此同时，人类向大气中排放了大量的CO2和其他温室气体，大气CO2当量浓度增加了约60%左右。美国NASA戈达德太空研究所（GoddardInstituteforSpaceStudies，NASA）主任JamesHansen呼吁：大气中的CO2浓度已经到了危险水平（385ppm是“引爆点”，2007年是383.1ppm）。控制大气中CO2浓度，人类社会刻不容缓。研究表明，只有到2050年将大气中CO2浓度增幅控制在工业化前水平的2倍以内，才可能避免发生极端的气候变化。13科学问题（1）大气CO2浓度从工业革命前的280ppm后全球平均气温上升2-3˚C；（2）全球平均气温上升超过“2˚C阈值”后将给人类社会带来灾难性后果；（3）世界各主要国家必须减少化石能源的利用，完成2050年将大气CO2当量浓度控制在560ppm以下的目标。14大气中CO2的产生机制自然过程向大气排放CO2植物生长植物腐烂CO2CO2吸收释放人类活动向大气排放CO2化石燃料的燃烧等CO2产生双向循环系统单项开放系统要控制大气中CO2浓度，首要的是弄清大气CO2的产生机制。德国不来梅大学环境物理研究所MichaelBuchwitz研究发现：大气和地球表面的天然CO2通量一般要大于人为排放量引起的CO2通量。然而，这并不意味人为来源的通量不重要。事实恰恰相反，人为排放量引起的CO2通量只会朝一个方向进行，而天然CO2通量会在两个方向都发生。151、人类活动是气候变化的重要因素研究人员已经证实，他们测量的CO2排放量的空间分布与人口密度具有较高的相关性。2007年政府间气候变化专门委员会（IPCC，2007）报告说：当前气候变暖的原因90%以上的可能性是由人类活动造成的（叶笃正，2009）。162、碳排放与城市化过程相交织从自然科学的角度看，太阳活动强度变化、大气气溶胶浓度的变化、土地利用与土地覆被状态变化和海洋的作用是导致全球平均气温升高的因素。前两者人类对其尚无能为力，后两者却都与人类活动有关，尤其与近百年来工业化推进城市化有关，城市化过程可能是全球气候变化的最重要的人类活动因素之一。从社会发展过程看，在过去的200年间，由于工业革命导致大规模的化石燃料使用，全球CO2排放量和城市化水平一直在同步稳定增长，目前均有加快趋势。17表1全球主要温室气体浓度及WMO-GAW监测的全球温室气体趋势时期CO2（ppm）CH4（ppb）N2O（ppb）全球平均温度升高（˚C）城市化水平（%）极值385[1]2007383.11789320.90.7450.02006381.21783320.146.01998381.11786.3320.130.445.0197038.6195028.2190013.6工业化前2807002700.018506.418003.0[1]2008年10月31日出版的《开放大气科学杂志（OpenAtmosphericScienceJournal）》发表“大气CO2目标：人类社会的目标所在（TargetAtmosphericCO2：WhereShouldHumanityAim）？”一文认为：为了使地球保持与文明发展时期相似的状态，最佳的CO2浓度水平应该不超过350ppm，而不是以往的450ppm。目前已经达到385ppm，而且每年以2ppm的速率上升（中国科学院国家科学图书馆科学研究动态监测快报，2008年第16期第10页）。18从碳排放源头看，城市是人口、建筑、交通、工业、物流的集中地，也是高耗能、高碳排放的集中地。据统计，全球大城市消耗的能源占全球的75%，温室气体排放量占世界的80%。从最终使用（enduse）的角度看，碳排放的来源可分为产业（industry）、居民生活（residence）和交通（transportation）三个主要组成部分。据美国资料，由建筑物排放的CO2约占39%，交通工具排放的CO2约占33%，工业排放的CO2约占28%。英国80%的化石燃料是由建筑和交通消耗的，城市是最大的CO2排放者。目前人为CO2排放主要来自火力发电、交通运输、煅烧水泥、冶炼金属、取暖做饭等居家生活。19如果我们试图减少对CO2排放趋势估计的复杂性，便只需考虑三个变量：人口变化趋势、社会发展阶段和能源结构。显然，这三个变量与城市化过程交织一体，其结果将被导入另一个关于碳排放与城市化过程的科学命题。010203040506018001850190019501970199820062007年份全球碳排放量（10亿tCO2）世界城市化水平（%）全球温室气体量增长与城市化水平发展轨迹比较203、低碳城市成为碳减排的关键所在应对能源危机和气候转暖所带来的问题，国际上已经兴起低碳经济研究。低碳经济的发展要求既对未来发展构成一种约束，也是一次利用新技术在城市发展的方针政策上做出调整、快速跨入先进的城市发展模式的契机。在以“低排放、高能效、高效率”为特征的“低碳城市”中，通过产业结构的调整和发展模式的转变，合理促进低碳经济，不仅不会制约城市发展，而且可能促进新的增长点，增加城市发展的持久动力，并最终改善城市生活。214、我国可以通过发展低碳城市实施碳减排目标根据国际全球变化人文因素计划中国国家委员会（CNC-IHDP）产业转型（IT）工作组2007-08的研究认为：中国产业产值结构和技术结构存在很大的减排能力。分析显示：工业总量的增加是导致碳排放增加的最主要原因，而技术因素和产业结构因素并没有很大程度地抑制碳排放的增加。国际全球变化人文因素计划中国国家委员会（CNC-IHDP）秘书处2007年研究显示：如果全民积极参与节能减排，36项日常生活的生活行为（包括衣、食、住、行、用）年节能总量约为7700万吨标准煤，相当于CO2减排2亿吨。22CNC-IHDP产业转型（IT）工作组利用2005年中国非竞争型投入产出表对我国进出口贸易与经济、就业、能源等关系的定量计算发现：2005年因进出口贸易的能源节约量逆差2.97亿吨标煤，CO2排放6.64亿吨，占能源总量13%。因此，调整出口贸易结构，减少高耗能产品出口比重，也是我国碳减排的主要途径之一。综上所述，产业结构转型、改变传统生活方式和外向型外贸结构，走中国特色的城市化道路，加快发展我国的低碳城市，节能减排具有巨大的潜力。23二、中国城市化的现实计划与市场机制的较量城市社会极化与新城市贫困城乡发展不协调问题国际城市化经验与教训24从1949年的10.6%提高到2007年的44.94%。2007年，中国有城市655座，19246个小城镇。城镇人口5.94亿。Thereare655citiesand19,246townsinChina,andurbanpopulationreached593.79millionIn2007(NBSC2008),accountingfor44.94%ofthecountry’spopulation.-3-2-1012345619501952195419561958196019621964196619681970197219741976197819801982198419861988199019921994199619982000200220042006中国城市化水平年增长%数（1950～2007年）05101520253035404550194919511953195519571959196119631965196719691971197319751977197919811983198519871989199119931995199719992001200320052007城市化水平中国城市化水平（1950～2007年）区间人均GDP(美元/人)联合国人居中心参照值城市化水平预测值（%）人均GDP(美元/人)城市化水平（%）2001－20101825100030442011－20203213300050522021－20305194500065602031－20408262700070702041－20501232970007070表3-6中国城市化水平预测（2001-2050年）253中国城市化进程的阶段划分DifferentStagesofChineseUrbanization051015202530354045城市化率（％）大起大落阶段恢复发展阶段停滞阶段195719651978198419922003Year起步阶段平稳发展阶段加速发展阶段26中国城市分布图DistributionofChinesecities(2007)27中国主要城市群空间分布（2007）DistributionofurbanagglomeratesinChina（2007）28中国流动人口空间分布（2003）Three-dimensionalmodelofthefloatingpopulationinChina（2003）29FastDevelopmentintheSuzhou-Wuxi-ChangzhouRegion3005101520253035苏州市无锡市南京市常州市镇江市徐州市盐城市南通市泰州市扬州市连云港市淮安市宿迁市亿美元010203040506070%利用外资城市化水平计划与市场的较量31城市社会极化与社会空间分隔32大城市流动人口及其棚户区33城市贫困与空间分析梅园中山桥中华门建宁路安品街钓鱼台锁金村低标准住宅N接受低保人数1Dot=8N0500010000150002000019961997199819992000年份人数失业和下岗人员无业人员传统三无对象城市最低生活