华南所粤港澳大湾区绿色发展团队成果：粤港澳大湾区植被碳固定对能源消耗碳排放的抵消作用

　       第一作者：罗赵慧 博士/高级工程师 

　       作者单位：生态环境部华南环境科学研究所 

　             　        国家环境保护城市生态环境模拟与保护重点实验室 

　        论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.103195 

　　成果简介 

　　国家环境保护城市生态环境模拟与保护重点实验室研究团队近期在Sustainable Cities and Society发表 “Trade-off between vegetation CO2 sequestration and fossil fuel-related CO2 emissions: A case study of the Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area of China”论文。研究发现：夜间灯光数据可较好的反演碳排放空间分布。2000-2018年，粤港澳大湾区能源消耗碳排放呈极显著增加趋势，远高于植被碳固定速率；2000年植被碳固定量尚可完全抵消化石能源消耗碳排放，总体呈现为碳汇状态，但2001年及之后，这种状态发生转变，呈现为碳源。从不同城市看，因发展水平不同，其碳收支及变化趋势存在显著差异。研究结果表明植被在抵消能源消耗碳排放，助力实现碳中和目标中发挥着重要作用。考虑到城市碳收支差异，“一城一策”是减缓和适应气候变化、实现碳中和目标较为理想的选择。 

　　引言 

　　碳中和已成为引领中国中长期可持续发展的纲领性目标。中国CO2排放量约占全球75%，其中85%的碳排放来自于城市。分析城市群及不同城市碳收支状况，并制定相应碳减排策略，对减缓和适应气候变化、实现碳中和目标具有重要意义。本研究利用夜间灯光数据和能源消费量数据，较好的反演出粤港澳大湾区能源消耗碳排放空间分布格局；通过反演植被碳固定量，分析了粤港澳大湾区及不同城市碳收支演变，为制定合理的碳减排和增汇措施，实现碳中和目标提供参考。 

　　图文导读 

　　1.夜间灯光数据校正 

　　为减小夜间灯光数据散射和饱和效应，标准化后的三种模型校正结果如图1所示。原始灯光数据（DMSP-OLS）在城市区（23°N，112.8°E—114.0°E）几乎接近饱和状态，虽然VANUI模型可以很好的缓解城市区灯光的散射和饱和效应，但其结果远逊于HIS和 EANTLI模型。HSI与EANTLI模型相比，在减小城市区灯光散射和饱和效应上具有较好的效果，但HSI模型在非城市区（23°N，112.5°E—112.7°E，114.4°E—114.9°E）灯光值仍高于0，且存在较大波动，而EANTLI模型在非城市区灯光值几乎为0。由此EANTLI模型能够较好的减小夜间灯光数据的散射和饱和效应，可用于碳排放空间分布反演。 

　　图1：不同模型对城市与非城市区夜间灯光数据的校正结果 

　　2.粤港澳大湾区碳排放空间分布 

　　2000-2018年间，粤港澳大湾区能源消耗碳排放呈显著增加趋势（P < 0.0001）。且高排放区主要集中在粤港澳大湾区中部及南部，其排放量在0.01 Mt/km2以上，而东北部、西南部和西北部排放量相对较低，一般在0.002 Mt/km2以下。从变化趋势看，98.3%的区域表明CO2排放量呈上升趋势，且主要集中在中部和南部，其年增长速率在0.001 Mt/km2以上。 

　　图2：粤港澳大湾区能源消耗碳排放空间分布及变化趋势 

　　3.粤港澳大湾区碳收支 

　　从粤港澳大湾区碳收支看，主要分为3个层级：第1层级主要分布在大湾区中部，其碳收支一般在-0.02 Mt/km2以下；第2层级主要集中在佛山北部、中山、珠海、香港和澳门等区域，其碳收支一般在-0.02—0 Mt/km2；第3层级主要表现为碳汇，分布在肇庆、江门和惠州等区域。从时间变化看，粤港澳大湾区碳收支呈现极显著下降趋势，其年际变化率为-19.7 Mt/a（P < 0.0001）。植被在抵消能源消耗碳排放中发挥着重要作用，由于能源碳排放年增长率远高于植被碳固定的年增长率，2000年植被碳固定量尚可完全抵消能源消耗碳排放，但2000年后粤港澳大湾区碳收支由正转负。 

　　图3：粤港澳大湾区碳收支及变化趋势 

　　4.城市尺度碳收支 

　　从城市尺度看，城市间碳收支差异显著（P<0.05）。2000-2018年广州、香港、澳门、东莞、佛山、深圳、珠海、中山均表现为碳源；江门和惠州在2000-2013年为碳汇，但2014年后转变为碳源；肇庆在2000-2018年一直处于碳汇状态，但由于碳收支趋势不断下降，若不采取措施，其碳汇状态终将转变为碳源状态。 

　　图4：不同城市碳收支年际变化趋势 

　　小 结 

　　本研究结果表明植被在减缓气候变化、实现碳中和目标中发挥着重要作用。2000年粤港澳大湾区植被碳固定量可完全抵消能源消耗碳排放，但随着能源消耗碳排放量显著增加，2000年后粤港澳大湾区碳收支由正转负。考虑到城市发展水平差异，“一城一策”是减缓和适应气候变化、实现碳中和目标较为理想的选择。 

　　本项目得到广州市科技计划（201904010288）、国家自然科学基金（42001214）和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（PM-zx703-201904-139）的资助。 

　　团队简介 

　　粤港澳大湾区绿色发展团队围绕绿色发展、气候变化和碳循环的互馈关系，开展生态文明制度建设的理论方法与评估指标体系、气候变化与生态系统碳循环、生态环境保护治理体系和治理能力现代化创新机制和模式以及生态规划、生态补偿、生态空间管控的技术方法与政策体系研究，为适应全球气候变化的生态系统管理、生态文明建设、碳达峰和碳中和目标实现提供对策和技术支撑。近将来，承担国家自然科学基金、生态环境部部门预算项目、广东省生态环境厅科技项目、粤港澳大湾区发展广州智库重点项目等10余项。在国内外学术期刊上发表相关论文10余篇，出版专著6部，申请实用新型专利4项。