能源消费碳排放重心的移动轨迹范文

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【摘要】为衡量晋陕蒙地区能源消费碳排放重心空间格局的演变，文章利用2006年IPCC公布的碳排放计算方法，测算晋陕蒙地区2000－2016年的能源消费碳排放总量，使用时间序列曲线估计演化晋陕蒙地区能源消费碳排放重心的变化趋势，计算其重心的移动距离，最后利用相关分析法分析能源消费碳排放重心空间格局变化的影响因素。结果表明:晋陕蒙地区能源消费碳排放总量在逐年上升，能源消费碳排放重心在不断地移动，重心大致位于陕西省与山西省的中部接壤地带，2008年之前重心在陕西省，2008年之后转向山西省，总体呈现由西南向东北的变化趋势。通过时间序列的曲线估计2016年之后纬度方向上出现拐点，重心转而向东南方向发展。

【关键词】能源消费碳排放;重心移动轨迹;空间格局;晋陕蒙地区

随着现代科学技术的发展，人类生活水平的不断提高，人类对煤炭、汽油及天然气等能源资源的需求以及开发力度越来越大，能源消费量增长越来越快，而能源消费碳排放又是碳排放的主要来源。目前，我国温室气体排放总量占世界的碳排放总量的第一位，且比例还在不断上升。据相关专家指出:全球石油资源的供给只能持续到21世纪中叶，全球能源的紧缺将会给中国的能源供给呈现一个巨大的阻碍，处理不好这个矛盾，会影响中国的经济发展和社会的稳定［1］。国内最早对碳排放进行系统性研究是南京大学，南京大学主要在碳排放及核算、土地利用碳排放效应、土地利用结构的优化以及土地利用碳足迹方面进行了相关研究［2］。近些年来，国内学者对碳排放的研究主要集中在碳排放时空格局的演变及其影响因素。王倩倩，黄贤金，陈志刚等引入“重心”的概念，利用一次能源消费对我国的能源消费碳排放重心的移动整体的变化趋势进行了研究，并用分解模型对影响碳排放重心移动的原因进行了分析［3］。李想，王仲智，芦惠利用重心的概念，以能源消费数据为基础，对江苏省的国内生产总值、碳排放以及人均碳排放的移动轨迹及其移动的距离做出了分析，并用空间自相关的方法解释了经济重心与碳排放重心移动的内在联系［4］。刘佳骏，李雪慧，史丹用全国省级面板数据对全国GDP、碳排放总量和碳排放强度重心的转移及其影响转移的因素进行了研究［5］。刘贤赵，高长春，韩用顺等用能源消费数据以和经济发展数据对湖南省2008—2014年碳排放和经济发展重心的移动路径、方向及距离做了相关分析，结果表明:湖南省经济发展的巨大差异对碳排放的强度存在着巨大反差，产生的效应因地域的差异而不同［6］。李佳佳用城市土地利用及城市产业能源数据，利用空间紧凑度模型、能源消费模型和碳排放强度模型，对上海市的城市空间形态与土地利用碳排放强度进行的分析表明，城市的空间组织形态对碳排放强度的影响各不相同，也对未来碳的排放做出了相关预测［7］。晋、陕、蒙位于我国中北部地区，三省相接壤，土地面积约154.55万km2，占我国国土总面积的16.1%。2016年三省国内生产总值76475.11亿元，占全国的19%。区内有着相同的生态环境，同处于干旱半干旱区，水资源相对匮乏，属黄河流域黄土地貌典型，矿产资源丰富，尤其是煤炭资源，是我国煤炭资源富集区。近年来，由于对资源的过度开发导致了水土流失、土地沙漠化等一系列生态环境问题的产生，且环境问题日益严重，对人类的生存产生了巨大影响。土地利用结构的变化和能源资源的消耗，是全球变暖的主要因素，能源资源作为碳排放的主要来源，影响着全球变化的整体趋势，与人类的生产生活息息相关。研究碳排放效应及其机制，厘清碳排放的现状，在此基础上做出相应的预测，对抑制全球变化和生态环境的改善都有其重要作用。

1数据来源及研究方法:

1.1数据来源

能源消费总量以及有关晋陕蒙地区的煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油及天然气等各类能源消费量来自《国家统计局》和《中国能源统计年鉴》。进出口总额、外商直接投资、人口(年末常住人口)以及GDP总量等数据分别来自于《国家统计年鉴》和地方统计年鉴。

1.2研究方法

1.2.1能源消费碳排放总量用IPCC［8］在2006年公布的《IPCC国家温室气体排放清单指南》碳排放量估算方法测算能源消费碳排放总量。

1.2.2碳排放经纬度重心的移动距离及时间序列曲线估计1874年，美国学者弗沃尔克最早在研究人口问题时将“重心”的概念引入，之后重心概念在各领域的应用日益广泛［10］。城市是人口的集中地，是一个地区的政治、经济、文化中心。“重心”在物理上，即物体的几何中心，在研究碳排放时，即为平面上城市碳排放的中心位置，体现了均衡点和支撑点这一属性。所以，当碳排放重心移动时就意味着这一地区的能源消费碳排放开始逐渐失衡的过程［11］。

1.2.3相关性分析碳排放重心的移动使空间格局在不断地转变，影响其转变的因素有很多，为综合考量各方面因素对碳排放的影响，文章从能源强度、能源结构以及贸易开放度、FDI依存度四个方面，从经济、社会、环境全局性角度出发，综合分析各影响因素与能源消费碳排放之间的相关关系。

2结果分析

2.1晋陕蒙地区碳排放总量及GDP的变化情况国家和晋陕蒙地区随着GDP的增长，碳排放总量在快速的增长，晋陕蒙地区碳排放总量占国家碳排放总量的比例逐渐增大。2016年国家能源消费碳排放总量较2000年相比，增长了近2倍，晋陕蒙地区能源消费碳排放总量增长了近3倍，晋陕蒙碳排放总量占国家碳排放总量的比例从2000年的14.15%到2016年的19.40%，所占比例越来越大，2012年最大时达到了21.06%，增长速度持续增快。在国内生产总值上，2015年全国国内生产总值较2000年增长了6.5倍，晋陕蒙地区区内生产总值2015年较2000年提升了8.7倍，无论是国内生产总值还是碳排放总量，晋陕蒙地区的增长速度明显高于国家总体水平。(由于缺乏西藏地区以及港澳台等地区的各类能源消费数据，所以在计算国家碳排放总量时，未将这些地区计算在内。)

2.2能源消费碳排放重心的移动轨迹及其移动距离

2000—2016年晋陕蒙地区能源消费碳排放重心的经纬度及其移动的距离，2000—2016年纬度方向上的变化相对于经度方向上，变化明显较快，经度方向上的变化仅在0.6762个经度，向东移动了约75.1377km的距离，而纬度方向上则向北移动了约1.3170个纬度共移动了约136.3277km，从陕西省跨越至山西省境内。从距离上来说，2002—2011年间移动距离速度较快，碳排放重心主要是在陕西省境内的移动，2011年后碳排放重心逐渐向东北部移动，进入山西省境内，移动距离和速度逐渐放缓。将晋陕蒙地区碳排放重心经纬度坐标与ArcGIS结合，把重心坐标导入1∶300000中国国家矢量图中，绘制出晋陕蒙地区2000、2004、2008、2012和2016年的碳排放重心所在地。2000—2016年碳排放重心一直在陕西省与山西省的交界地带移动，从陕西省进入山西省境内，呈现一路向北的趋势，共移动了221.69km，2004—2008年间是移动距离最大的时间段。结合GoogleEarth:2000年碳排放重心在陕西省渭南市的冯原镇，2004年在陕西省延安市东北部延川县，移动距离是31.17km;2008年碳排放一路向北移动，这段时间内移动的距离是四个时间段内移动距离最大的，移动了约79.67km，进入陕西省榆林市东南绥德县中角乡;从2012年开始进入与陕西省接壤的山西省西部地区，在山西省临县石白头乡，重心迁移了50.54km;2016年比2012年的移动距离并不大，位于临县西部的青凉寺乡，向东北约5.61km。

2.3碳排放重心移动的时间序列曲线估计

根据时间变化对经纬度的变化进行曲线拟合和参数估计，建立数学模型，结果如图2所示。经度的时间序列曲线是指数函数，纬度的时间序列曲线是三次多项式，R2是自相关系数，图2呈现出了晋陕蒙地区重心经纬度变化的趋势和周期，随着时间的推移，纬度(LAT)向北速度变化较快，经度(LOG)向东变化速度较慢，根据时间序列曲线估计在未来1个周期以内，经度会持续缓慢地向东移动，而纬度会在2016年以后出现拐点，整体转向东南部。2.4碳排放强度与人均碳排放碳排放强度是计算单位GDP二氧化碳的排放量指标，是衡量能源质量和碳排放效率的重要指标［12］。根据国家的有关规定，碳排放强度要求随着GDP的增加而不断降低。碳排放的强度与城市化程度、科学技术的创新及三大产业结构之间有很大的联系，调整产业结构的合理运行有利于降低碳排放的强度。三省的碳排放强度如图3所示，随时间的增长，陕西省的碳排放强度虽然较大，但强度是一个不断降低的过程，即单位GDP碳排放降低，逐渐转向低碳的过程。山西省和内蒙古紧随其后，碳排放强度都处于不断上升的状态，这与国家的有关节能减排的政策相悖。

3影响能源消费碳排放的主要因素

3.1晋陕蒙能源消费碳排放总量与各影响因素之间的相关系数影响碳排放的因素有很多，为全面且综合的体现影响碳排放的各个因素，文章从能源强度、能源结构、贸易开放度和FDI依存度四个方面，计算与碳排放总量之间的相关系数，挖掘出各省份碳排放的主要影响因素。

3.2各影响因素对晋、陕、蒙地区的影响对山西省来说，影响因素较多，且较均衡，影响力依次是能源强度、FDI依存度、贸易开放度、能源结构。山西省在国家成立初期对矿产资源进行了大力开采(尤其是对煤炭的开采)，近些年来由于对矿产资源的大量开采，造成了严重的环境问题，像大气污染、地下水循环的破坏以及严重的水土流失等问题［13］，对人类的生产生活造成了巨大的威胁，政府开始逐渐抑制对矿产资源的开发，就2017年以来，山西省共关闭了27座煤矿，谋求新的经济发展模式，适当放缓经济发展速度，将工作重心转移到对生态环境的治理上来。所以，影响山西碳排放的因素虽然多，但影响力逐渐下降。陕西省的影响因素是能源强度、能源结构和贸易开放度，FDI依存度影响较低。陕西省属于我国西部地区，是一个矿产资源强省和人才资源强省，无论是在技术上还是在人才的吸引力上，都有着极大的优势。为扩大国际交流与合作，2016年8月31日党中央、国务院批准设立“陕西自贸区”，省会城市西安市更是作为关中平原城市群核心城市和“一带一路”的重要节点城市和国际型大都市，被赋予了建设国家中心城市的重要使命，对外贸易活动增强，碳排放总量也越来越大，两者属正相关关系。FDI大多集中于高端产业和人文交流方面，所以两者相关性并不大。影响内蒙古的主要因素是能源强度和贸易开放度，能源结构和FDI依存度影响力较低。据统计，2009年内蒙古自治区煤炭产量超越山西省，成为了中国煤炭产量的首位［14］。内蒙古位于我国北部边疆地区，人才缺乏，科学技术有限，所以在对能源资源的开采上受到了很大的限制，故而能源强度对碳排放的影响力较大。内蒙古北与蒙古、俄罗斯接壤，为振兴内蒙古经济，国家针对内蒙古的发展现状做出了一系列适应内蒙古经济发展的规划及措施，西部大开发战略、中蒙铁路的全线贯通以及中蒙俄经济走廊的建设，连接蒙古国草原之路和俄罗斯跨欧亚大铁路，不断打开国家市场，引进外资，以实现共赢的目的，贸易开放度对碳排放的影响逐渐提升。

4结论与建议

4.1结论

(1)晋陕蒙地区经济的快速发展，碳排放总量在不断增加，且增长速度明显快于国家的整体水平。(2)晋陕蒙地区碳排放的重心在山西省与陕西省的交界处并不断向东北方向移动。碳排放重心的转移共分为两个阶段，2000—2008年碳排放重心在陕西省境内，且以较快的速度从渭南市向北移动到陕西省与山西和内蒙古的交界处;2008年之后重心持续向东北部转移，进入山西省，转移速度逐渐放缓，到2016年，重心一直在山西省西部。(3)能源强度对晋陕蒙地区的碳排放影响力较大，能源结构、贸易开放度和FDI依存度在不同程度上对晋、陕、蒙地区产生了影响。通过对影响碳排放的能源强度、能源结构、贸易开放度和FDI依存度四个方面的因素进行相关性分析，由于地区的自然环境和经济发展上存在差异，能源强度、能源结构、贸易开放度和FDI依存度对晋陕蒙的影响存在较大差异。

4.2相关建议

资源环境为人类发展提供了基础，人类的生产生活与能源资源息息相关，如何在对资源的开发过程中做到既满足人类的生产生活需要，又做到将环境的影响降到最低，这关乎国家的发展大计以及人类自身的生存和健康发展。(1)适当引进外商直接投资，提高FDI依存度。FDI依存度对晋陕蒙地区碳排放的影响力较低。FDI(外商直接投资)通过技术效应、行业结构优化和收入效应对碳排放总量产生正面的影响，通过规模效应、技术效应和高碳产业转移的方式对碳排放总量产生负面的影响。要充分发挥FDI对投资地区的正面影响，摒除负面影响。培育新动能、新的经济增长极，促进经济高质量发展晋陕蒙地区自然环境与经济发展虽然在一定程度上有很大的相似性，但也有各自的发展优势，根据各自的发展特色及优势，制定适合地区发展的新的经济增长点，加快产业转型的速度，促进经济高质量发展。(2)加强生态环境保护建设，实现荒漠化治理和湿地保护。内蒙古地区是我国北疆重要的生态屏障，通过“三北”防护林建设、整治风源、水土保持、湿地保护等重点工程，加强生态环境保护建设，改善小流域气候，抑制水土流失，实现荒漠化治理和湿地保护。(3)完善生态补偿机制，建立生态保护制度。我国已经将生态补偿机制纳入《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》及国家《节能减排综合性工作方案》国家政策中，且刚刚开始建立，有待继续完善。生态补偿机制是一种以政府干预与市场机制相结合的手段，以“谁受益，谁补偿;谁污染，谁付费”为原则，制定保护生态环境的相关政策法规，征收环境税，建立对生态修复功能的补偿制度。

参考文献:

［1］郭玉坤，文杰．GDP增长与能源困局［J］．四川省情，2005(3):15－17．

［2］赵荣钦，陈志刚，黄贤金，等．南京大学土地利用碳排放研究进展［J］．地理科学，2012，32(12):1473－1480．

［3］王倩倩，黄贤金，陈志刚，等．我国一次能源消费的人均碳排放重心移动及原因分析［J］．自然资源学报，2009，24(5):833－841．

［4］李想，王仲智，芦惠．江苏省经济重心与能源碳排放重心路径演变分析［J］．亚热带资源与环境学报，2013，8(3):59－64．

［5］刘佳骏，李雪慧，史丹．中国碳排放重心转移与驱动因素分析［J］．财贸经济，2013(12):112－123．

［6］刘贤赵，高长春，韩用顺，等．2008年以来湖南省碳排放重心与经济发展重心演变及其相关分析［J］．生态与农村环境学报，2017，33(9):792－799．

［7］李佳佳．城市空间形态与城市土地利用碳排放强度关系分析———以上海市为例［J］．山西农业大学学报(社会科学版)，2016，15(2):110－114.

［10］徐建华，岳文泽．近20年来中国人口重心与经济重心的演变及其对比分析［J］．地理科学，2001(5):385－389．

［11］程叶青，王哲野，张守志，叶信岳，姜会明．中国能源消费碳排放强度及其影响因素的空间计量［J］．地理学报，2013，68(10):1418－1431．

［12］蔺明华，慕成．晋陕蒙接壤地区煤炭开发产生的生态环境问题及其对策［J］．中国水土持，2005(12):26－28．

［13］钱贵霞，张一品，邬建国．内蒙古能源消费碳排放变化的分解分析［J］．技术经济，2010，29(12):77－84．

作者：温雪颖1;金良2;郭长治2 单位：1.内蒙古师范大学地理科学学院，2.内蒙古财经大学资源与环境经济学院