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關鍵詞:碳排放;LMDI;能源消費總量;能源消費結構
中圖分類號:F113.3 文獻標識碼:A 文章編號:1001-828X(2014)08-00-01
一、引文
2006年,尼古拉斯?斯特恩牽頭做出的《斯特恩報告》指出:如果現(xiàn)在就開始采取強有力行動,我們可以以大約全球每年GDP的1%為代價,把溫室氣體在大氣中的水平穩(wěn)定在500-550ppm碳當量,并且認為盡早行動的益處遠遠超過不采取行動的代價,如果沒有任何行動,那么氣候變化帶來的風險大約會增加到至少全球每年GDP的5%,如果考慮到更寬泛的影響,估計損失會達到20%或者更多,足以跟兩次世界大戰(zhàn)和經濟大蕭條比擬[1]。因此,對陜西省碳排放影響因素進行研究,具有重要的理論及現(xiàn)實意義。
本章主要利用陜西省歷史數(shù)據(jù),使用LMDI因素分解分析方法,對能源消費進行因素分解分析得出影響陜西省能源消費的主要因素及其歷史貢獻程度[3-6]。
二、碳排放的LMDI分解分析模型
依據(jù)LMDI分解分析方法的基本思路,碳排放可分解為如下幾個部分:
其中, 為能源消費總量變化導致的總量變化效應
為能源碳排放系數(shù)變化導致的碳排放強度變化效應
為能源消費結構變化導致的結構變化效應
三、數(shù)據(jù)處理及實證分析
本章使用陜西省1995-2012年碳排放數(shù)據(jù)及能源消費量等數(shù)據(jù),部分數(shù)據(jù)由推算得出,數(shù)據(jù)來源于陜西省統(tǒng)計年鑒。在本節(jié)中,能源碳排放系數(shù)是固定的,因此能源碳排放系數(shù)變化導致的碳排放強度變化效應為0。將數(shù)據(jù)代入公式2-1,可得出碳排放的分解數(shù)據(jù),結果如圖3-1所示:
1.能源消費總量效應
能源消費是碳排放的主要來源,并且目前國內對碳排放的估算是基于能源消費數(shù)據(jù)。從圖3-2中可看出,陜西省碳排放量的變化主要來源于能源消費的變化,能源消費對碳排放變化的累積效應大部分年份超過了100%。此處之所以在對碳排放進行分解分析時納入了能源消費總量的因素是因為,能源消費本身是受到經濟增長、產業(yè)結構、人口等因素的影響,這些因素通過對能源消費的影響進一步影響到碳排放。
2.能源消費結構效應
從圖3-1可以看出,從1995年開始,陜西省能源消費結構對碳排放的變化大部分表現(xiàn)為負效應,對減少碳排放的貢獻值在不斷增加。陜西省能源消費中煤炭所占的比重超過了70%,因此能源結構效應對減少中國碳排放的貢獻力不大。從圖3-1可以看出,各年份能源結構的累積效應變化較小,趨于平緩。
四、結論
本文主要采用LMDI分解分析方法,對陜西省能碳排放因素進行分解。主要結論是:在對碳排放進行因素分解分析后得出,碳排放量的變化可分解為能源消費總量變化及能源消費結構變化,通過導入能耗總量及能耗結構的的歷史值,可計算得到各自對碳排放變量的歷史貢獻度。能源消費總量變化對碳排放總量變化貢獻最大,并呈正向關系。能耗結構變化對碳排放總量變化貢獻度相對較低,但呈負向關系,即能耗結構使得碳排放降低。
參考文獻:
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一、碳排放權交易面臨的會計問題
碳排放權所面臨的會計問題主要是:碳排放權是不是企業(yè)的一項資產;如果是資產,企業(yè)應如何進行初始計量和后續(xù)計量;企業(yè)擁有的碳排放權來源于兩個方面:政府的無償分配和企業(yè)在交易市場上自行購買的,對于政府無償分配給企業(yè)的碳排放權應該如何進行會計核算;企業(yè)在交易市場上自行購買的碳排放權應該確認為何種性質的資產以及如何進行會計核算。以上都是未來碳排放會計發(fā)展所要面臨的問題,因此,有必要對碳排放權的確認和后續(xù)計量問題進行探討。
二、碳排放權的確認與計量
碳排放權對于不同的企業(yè)有不同的經濟性質,不能一概而論,因此應按照碳排放權的來源分別對碳排放權的會計處理進行探討。
一是政府無償分配給企業(yè)的碳排放權。包括:(1)政府無償分配給企業(yè)碳排放權的確認。政府無償分配給企業(yè)的碳排放權是無形資產,是與資產有關的政府補助。無形資產是指企業(yè)擁有或者控制的沒有實物形態(tài)的可辨認非貨幣性資產。碳排放權是一項資產,同時還具備無形資產的特征:碳排放權是經過有關部門簽發(fā)的減排權證,可以單獨出售或者轉讓,而且碳排放權所帶來的利益具有不確定性,無法用固定或者可確定的金額衡量,因此,碳排放權可以劃分為無形資產。政府補助準則規(guī)定,政府補助是指企業(yè)從政府無償取得貨幣性資產或非貨幣性資產,但不包括政府作為企業(yè)所有者投入的資本?!镀髽I(yè)會計準則講解》中提到:“政府對企業(yè)的經濟支持主要集中在關系國際民生的農業(yè)、環(huán)境保護以及科學技術研究等領域”。碳排放權是政府為了保護環(huán)境無償分配給企業(yè)的一種非貨幣性資產,因此,碳排放權是與資產有關的非貨幣性的政府補助。(2)政府無償分配給企業(yè)碳排放權的初始及后續(xù)計量。政府無償分配給企業(yè)的碳排放權作為無形資產時,其初始計量按照取得時的公允價值,在后續(xù)計量中企業(yè)按照實際排放量對碳排放權進行攤銷,直接計入當期損益。對于確認為無形資產的碳排放權,不考慮減值;作為與資產有關的政府補助時,初始確認按照取得時的公允價值計量,計入“遞延收益”,按照企業(yè)的實際排放量逐步轉入當期損益(營業(yè)外收入)。(3)政府無償分配給企業(yè)碳排放權的會計處理。1月1日,政府無償分配給某煤炭企業(yè)120萬噸的二氧化碳排放量,當時碳排放權的交易價格為每噸0.0003萬元:
借:無形資產――碳排放權 360
貸:遞延收益――碳排放權 360
經過測量,該煤炭企業(yè)1月二氧化碳的實際排放量為10萬噸;
借:環(huán)境費用――碳排放權 10
貸:累計攤銷――碳排放權 10
借:遞延收益――碳排放權 10
貸:營業(yè)外收入――碳排放權 10
“環(huán)境費用”科目是為了反映企業(yè)在保護環(huán)境方面所發(fā)生的支出,作為當期損益科目,在利潤表中列示。
二是企業(yè)自行購買的碳排放權。包括:(1)企業(yè)自行購買碳排放權的確認。企業(yè)在交易市場中自行購買的碳排放權按照其持有的目的可以分為兩類:一類是政府分配給企業(yè)的碳排放權不夠時而購買的碳排放權,這類碳排放權屬于無形資產,雖然是從交易市場中購買,但是依然滿足無形資產的條件;另一類是企業(yè)純粹為了近期內出售賺取差價,且采用公允價值計量,價值變動計入當期損益,這類碳排放權屬于交易性金融資產。(2)企業(yè)自行購買碳排放權的初始及后續(xù)計量。劃定為無形資產的碳排放權,其初始及后續(xù)計量與政府無償分配給企業(yè)碳排放權的計量方法相同,即按照取得時的公允價值入賬,企業(yè)的實際排放量進行攤銷,計入當期損益,不考慮價值波動問題;劃定為交易性金融資產的碳排放權應該按照碳交易所的價格指數(shù),即按照公允價值進行初始及后續(xù)計量。(3)企業(yè)自行購買碳排放權的會計處理。承上例:至9月底,企業(yè)已將政府無償分配的碳排放權消耗完畢,因此,企業(yè)在碳交易所中以2元每噸的價格購買了50萬噸碳排放權:
借:無形資產――碳排放權 100
貸:銀行存款 100
10月初,碳交易所的交易價格為3元每噸,該廠經過分析認為碳排放價格到12月可能會升到6元每噸,因此該廠就購買了20萬噸碳排放權用于出售賺取差價:
借:交易性金融資產――碳排放權60
貸:銀行存款60
11月底,碳交易所的碳排放權交易價格升至5元每噸:
借:交易性金融資產――公允價值變動 40
貸:公允價值變動損益 40
12月底,碳交易所的碳排放權交易價格升至7元每噸,企業(yè)將其出售:
借:銀行存款 140
貸:交易性金融資產――碳排放 60
――公允價值變動 40
投資收益40
借:投資收益 40
貸:公允價值變動損益 40
(一)數(shù)據(jù)及處理
為了能夠全面系統(tǒng)地揭示廣西區(qū)經濟增長與碳排放以及三次產業(yè)之間的關系,文章采用了多種指標,并使用了不同的衡量方法,對影響經濟增長的各個因素作了解析。文章選擇的樣本區(qū)間為1986-2010年,數(shù)據(jù)主要來源于廣西統(tǒng)計年鑒。國民生產總值數(shù)據(jù)在文章中采用國民生產總值來表示廣西區(qū)的經濟發(fā)展狀況,數(shù)據(jù)來源于廣西統(tǒng)計年鑒公布的當年GDP,單位為億元,樣本區(qū)間為1986-2010年,以2000年為基期。第一產業(yè)碳排放數(shù)據(jù)估算第一產業(yè)包括農、林、牧、漁四個行業(yè),在第一產業(yè)土地利用過程中還會涉及到碳匯的問題,但是至今為止還沒有學者明確的研究出土地利用與開發(fā)過程中碳匯的測量,因此在進行本次研究中將碳匯的影響忽略不計,重點對碳源進行深入探討。
按不同的碳排放途徑進行計算,第一產業(yè)的碳排放主要包括化肥生產的碳排放(Ef)、機械使用的碳排放(Em)和灌溉的碳排放(Ei)。則農業(yè)活動總的碳排放為:Et=Ef+Em+Ei這里采用如下公式來計算化肥生產帶來的碳排放:Ef=Gf×A。其中Gf為化肥施用量,A為系數(shù)A=857.54kgC·t-1。農業(yè)生產活動中,農業(yè)機械采用如下公式來計算農業(yè)機械使用及操作帶來的碳排放:Em=(Am×B)+(Wm×C),其中Am為農作物種植面積,Wm為農業(yè)機械總動力,B、C為轉化系數(shù),B=16.47kgC·hm-2,C=0.18kgC·kW-1。灌溉過程帶來的碳排放可以用下列公式表示:Ei=Ai×D,Ai為灌溉面積,D為轉換系數(shù),采用D=266.48kgC·hm-2進行估算。第二產業(yè)碳排放數(shù)據(jù)測算工業(yè)碳排放數(shù)據(jù)由于目前我國沒有碳排放量的直接監(jiān)測數(shù)據(jù),當前大部分的碳排放量研究都是基于能源消費量、能源碳排放系數(shù)進行估算。如朱勤等基于能源消費碳排放系數(shù)、化石能源終端消費碳排放以及二次能源消費碳排放對碳排放量進行的估算。張雷、李艷梅等基于一次能源消費總量和一次能源碳排放系數(shù)對碳排放量進行的估算。徐國泉等基于一次能源消費量、國內生產總值和人口對碳排放量進行的估算等,文章碳排放量采用以下公式進行估算:iiiiCESF其中,C為碳排放總量;Ei為第i類化石能源的消費量,Si為第i類化石能源對標準煤的折算系數(shù),F(xiàn)i為第i類化石能源的碳排放系數(shù)。
建筑業(yè)的碳排放估算文章運用環(huán)境經濟學中較為常用的STIRPA模型,結合排放系數(shù)法,通過對我國1986-2010年建筑業(yè)的相關數(shù)據(jù)對其碳排放量進行核算,得到我國建筑業(yè)碳排放STIRPAT模型。進而計算出建筑業(yè)的碳排放總量第三產業(yè)碳排放量的測算中國第三產業(yè)能源碳排放數(shù)據(jù)無法直接獲取,本研究依據(jù)IPCC(2006)提出的碳排放總量公式對中國第三產業(yè)能源碳排放進行計算:TC=ΣiΣjCij=ΣiΣjCijEij×EijEi×EiYi×YiY×Y式中,TC為第三產業(yè)能源碳排放總量,Cij為第三產業(yè)內部第i行業(yè)的第j類能源的碳排放量,Eij為第三產業(yè)內部第i行業(yè)的第j類能源的消費量,Ei為第三產業(yè)內部第i行業(yè)的能源消費總量,Yi為第三產業(yè)內部第i類行業(yè)的產出,Y為第三產業(yè)的總產出。
(二)數(shù)據(jù)分析
通過對數(shù)據(jù)進行整合分析,利用E-views進行分析可以得出廣西人均碳排放量與人均GDP之間的關系得出:Y=0.154291+7.01E-05X-3.81E-10X2X表示人均GDP,Y表示人均碳排放量通過圖形可以看出廣西環(huán)境EKC曲線呈線性,且增長趨勢不斷放緩,說明在經濟不斷增長的過程中二氧化碳排放量在緩慢減少。下面對各產業(yè)經濟增長與碳排放之間的關系進行具體分析:時間序列平穩(wěn)性檢驗為了減少波動,消除數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的異方差,對碳排放Y和經濟增長X1、X2、X3分別取自然對數(shù),得到序列LNY和LNX1、LNX2、LNX3,同時對四個序列進行平穩(wěn)性檢驗。檢驗結果顯示:序列LNY和序列LNX1、LNX2、LNX3的ADF檢驗t統(tǒng)計量相應的概率值遠大于5%、10%的檢驗水平,從而可以認為序列LNY和序列LNX1、LNX2、LNX3是非平穩(wěn)的。序列LNY和序列LNX1、LNX2、LNX3的二階差分序列dLNY、dLNX1、dLNX2、dLNX3的ADF檢驗t統(tǒng)計量相應的概率值遠小于5%。因此可以認為序列dLNY、dLNX1、dLNX2、dLNX3是平穩(wěn)的。協(xié)整檢驗為了分析第一產業(yè)、第二產業(yè)、第三產業(yè)人均碳排放量與人均GDP之間是否存在協(xié)整關系,首先對四個變量進行回歸分析,然后檢驗回歸殘差的平穩(wěn)性。得到如下方程:LNY=0.511560+0.159063LNX1+0.487892LNX2+0.051079LNX3+εt(2.0)根據(jù)D-W檢驗決策規(guī)則可知誤差項很明顯存在正相關,選用廣義差分法對自相關進行處理:對原模型進行廣義查分得到廣義查分回歸方程LNY=0.84702892+0.174530LNX1+0.482274LNX2+0.079003LNX3+εt(2.1)現(xiàn)對(2.0)式進行殘差做ADF檢驗殘差序列單位根檢驗t-StatisticProb.*ADF檢驗值-4.2213740.0002臨界值:1%水平-2.6693595%水平-1.95640610%水平-1.608495從表中可以看出,殘差單位根檢驗的t統(tǒng)計量=-4.221374,其相應的概率值p=0.0002,小于1%的檢驗水平,可認為殘差序列是平穩(wěn)的。碳排放和經濟增長的協(xié)整關系符合廣西的實際情況,隨著經濟規(guī)模的不斷擴大,碳基能源的需求不斷增加,碳排放必然增加。
二、結論與對策
(一)結論
通過計量經濟分析,得出以下結論:從長期來看,廣西三次產業(yè)碳排放與經濟增長之間存在協(xié)整關系,第二產業(yè)的碳排放所占比例最高,其次是第三產業(yè)。從短期誤差修正模型可以看出碳排放偏離長期均衡關系的調整力度,碳排放與經濟增長之間具有動態(tài)調整機制。非均衡誤差項的存在保證了碳排放與經濟增長之間的長期均衡關系。廣西區(qū)碳排放量隨著經濟增長有放緩的趨勢,但是并不能因此而放松對產業(yè)碳排放的治理工作,在三次產業(yè)的碳排放量中,第二產業(yè)仍然占有相當大的比重,工業(yè)碳排放將成為未來治理碳排放的首要問題。
(二)對策
(華中農業(yè)大學土地管理學院,武漢 430070)
摘要:采用武漢市1996-2010年的土地利用變更數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)以及相關經濟數(shù)據(jù),通過構建碳排放、碳足跡模型,測算近15年來武漢市土地利用的碳排放量和碳足跡,并分析其碳排放量、碳足跡的變化及影響因素。結果表明,武漢市建設用地碳排放量占碳排放總量的98%以上,在1996-2010年處于逐年增加的狀態(tài),2010年已達到1996年的1.4倍;武漢市的總碳足跡和人均碳足跡也在逐年增加,碳赤字較為嚴重。碳排放總量的不斷增加主要是由武漢市建設用地不斷擴大以及經濟增長方式和能源結構不合理造成。為此,武漢市不僅要控制建設用地的擴張,同時還應改變經濟增長方式、調整能源消費結構。
關鍵詞 :碳排放;碳足跡;建設用地;能源結構;武漢市
中圖分類號:F301.24 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2015)02-0313-05
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.02.015
氣候變暖是全世界公認的環(huán)境問題,造成氣候變暖的原因主要是溫室氣體排放量的大幅增加。2005年2月16日《京都議定書》正式生效,給CO2排放量居世界第二位的中國帶來了嚴峻和現(xiàn)實的壓力與挑戰(zhàn)[1],掀起學術界有關碳排放研究的熱潮。有學者對經濟增長與碳排放的關系進行了研究。彭佳雯等[2]利用脫鉤模型探討了中國經濟增長與能源碳排放的脫鉤關系及程度;杜婷婷等[3]則以庫茨涅茲環(huán)境曲線及衍生曲線為依據(jù),對中國CO2排放量與人均收入增長時序資料進行統(tǒng)計擬合得出中國經濟發(fā)展與CO2排放的函數(shù)關系。也有學者對土地利用類型轉變引起的碳排放效應變化進行了研究。如蘇雅麗等[4]對陜西省土地利用變化的碳排放效益進行了研究。對于土地利用碳排放影響因素的研究也有了一定的成果,主要是利用指數(shù)分解法對影響土地利用碳排放效應的因素進行分解分析,如蔣金荷[5]運用對數(shù)平均Divisia指數(shù)法(LMDI法)定量分析了中國1995-2007年碳排放的影響因素及貢獻率。對于碳足跡的研究,趙榮欽等[6]計算和分析了江蘇省不同土地利用方式能源消費碳排放與碳足跡。還有其他學者通過碳足跡計算模型,從碳足跡核算和碳足跡評價的角度進行了有意的探討[7-9]。研究不同土地利用方式的碳排放效應,有助于從土地利用調控的角度控制碳排放。本研究以武漢市為例,分析武漢市土地利用碳排放和碳足跡,探討武漢市碳排放變化的影響因素,為武漢市調控土地利用以減少碳排放提供科學依據(jù),對武漢市構建“兩型社會”具有重要的理論與現(xiàn)實意義。
1 研究區(qū)域概況
武漢市位于中國的中部地區(qū)、江漢平原的東部,地處東經113°41′-115°05′,北緯29°58′-31°22′。地形以平原為主,擁有豐富的自然資源。截至2010年,全市土地面積為8 494.41 km2,農用地面積為4 270.45 km2,其中耕地面積為3 174.05 km2,林地面積為975.81 km2, 建設用地1 596.51 km2,未利用地面積2 627.45 km2。本年全市國民生產總值達到6 762.20億元,同比增長12.5%,位居15個副省級城市第五位。第一、第二、第三產業(yè)分別為198.70億、3 254.02億、3 303.48億元,比重為2.94%、48.12%、48.94%。人均GDP為68 286.24元,城鎮(zhèn)居民人均可支配收入23 738.09元,農村居民人均純收入9 813.59元。全市全年社會消費品零售總額達2 959.04億元。
2 研究方法與數(shù)據(jù)來源
2.1 碳排放測算模型
根據(jù)李穎等[10]、蘇雅麗等[4]的研究,本研究基于各種用地類型的碳排放/碳吸收系數(shù)計算碳排放量,主要涉及耕地、林地、草地、建設用地。其中建設用地具有碳源效應,耕地上的農作物雖然能夠吸收二氧化碳,但是在很短的時間內又會被分解釋放到空氣中,因此將耕地視為碳源[11],林地和草地為碳匯。
碳排放測算公式[10]:
CL=∑Si·Qi (1)
其中,CL為碳排放總量;Si為第i種土地利用類型的面積;Qi為第i種土地利用類型的碳排放(吸收)系數(shù),吸收為負,其中耕地、林地、草地的碳排放系數(shù)分別為0.422、-0.644、-0.02 tC/hm2[12]。
建設用地的碳排放主要通過計算其建設過程消耗能源所產生的碳排放間接得到。這里的能源主要是指煤炭、石油和天然氣。
建設用地碳排放估算公式[10]:
CP=∑ni=∑Mi·Qi (2)
其中,CP為碳排放量;ni為第i種能源的碳排放量;Mi為第i種能源消耗標準煤;Qi為第i種能源的碳排放系數(shù),其中煤、石油、天然氣的碳排放系數(shù)分別為0.747 6 tC/t標準煤、0.582 5 tC/t標準煤、0.443 4 tC/t標準煤[12]。
2.2 不同土地利用類型的碳足跡
碳足跡是指吸收碳排放所需的生產性土地(植被)面積,即碳排放的生態(tài)足跡[13]。凈生態(tài)系統(tǒng)生產力即NEP是指1 hm2植被一年的碳吸收量,用來反映植被的固碳能力[13],采用NEP指標反映不同植被的碳吸收量,并以此計算出消納碳排放所需的生產性土地的面積(碳足跡)。森林和草原是主要的陸地生態(tài)系統(tǒng),因此本文主要考察這兩種植被類型的碳吸收[13]。根據(jù)趙榮欽等[6]、謝鴻宇等[13]的方法,首先計算出化石能源碳排放量,再根據(jù)森林和草地的碳吸收量計算出各自的碳吸收比例,最后由各自的NEP計算出吸收化石能源消耗碳排放所需的森林和草地的面積。化石能源碳足跡計算公式為:
其中,A為總的化石能源碳足跡,Ai為第i類能源的碳足跡,Ci為第i種能源的消耗量(萬噸標準煤),Qi為第i種能源的碳排放系數(shù),Perf與Perf分別為森林與草原吸收碳的比例;NEPerf與NEPerf分別為森林和草地的凈積累量。吸收1 t的CO2所需的相應生產用地土地面積計算結果見表1。
2.3 數(shù)據(jù)來源
能源數(shù)據(jù)與經濟數(shù)據(jù)來源于《武漢市統(tǒng)計年鑒(1996-2010)》,武漢市土地利用結構數(shù)據(jù)來源于武漢國土資源和規(guī)劃局。
3 結果與分析
3.1 武漢市碳排放量
根據(jù)公式(1)、(2)和《武漢市統(tǒng)計年鑒》所查詢的武漢市能源消耗量,以及武漢市歷年土地變更數(shù)據(jù),計算武漢市1996-2010年的碳排放量見表2。
從不同土地利用類型的碳排放量來看(表2),建設用地的碳排放量占碳排放總量的98%以上, 由此可以說明建設用地為主要的碳源。同時可以看到,武漢市的建設用地碳排放量增加較快, 1996到2010年間,武漢市建設用地碳排放量增加了1 091.6萬t,增幅為88.58%,碳排放總量也增加了87.21%。通過SPSS 19對建設用地面積與碳排放總量進行雙側檢驗,結果表明,在0.01水平下顯著相關,可見武漢市的碳排放總量與建設用地的碳排放量走勢保持同步。
在建設用地面積增加的同時,耕地面積在不斷減少,但是耕地面積的減少對碳排放總量并沒有起到明顯的影響,原因可能有兩個方面,一是耕地的碳排放量相對于建設用地來講數(shù)量太小,最高也只占碳源排放總量的1.6%;二是耕地轉變?yōu)榻ㄔO用地不僅沒有降低碳排放量,反而會增加碳排放量。
另一方面,武漢市的碳吸收總量也在不斷增加,1996到2010年間增加了2.09萬t,增幅為49.76%,其中占碳匯吸收比例較小的草地碳吸收量在逐年下降,但是林地的碳吸收量占總吸收量的90%以上,甚至有些年份達到了99%以上,且林地面積在不斷擴大,林地的固碳量在增加,從而使得武漢市碳吸收量15年間不斷增加。
3.2 武漢市建設用地碳足跡分析
由公式(3)計算武漢市1996-2010年的能源消耗碳足跡間接得到建設用地碳足跡,如表3所示。由表3中可以看出,武漢市的建設用地碳足跡逐年增加,在此期間,雖然武漢市的林地與草地的總面積有所增加,但是遠遠不足總碳足跡的增加速度,同時人均碳足跡由0.63 hm2增加為0.74 hm2,由此表明武漢市的生態(tài)系統(tǒng)不足以彌補能源消費的碳足跡。不同能源的碳足跡表明,煤炭的消費是引起總碳足跡增加的主要原因。表3也表明,森林的碳吸收能力比草地要強,碳足跡以森林為主。
3.3 影響因素分析
3.3.1 土地利用結構 不同的土地利用結構對碳排放量與碳吸收量都會產生影響。1996-2010年武漢市土地利用結構變化見表4。由表4可以看出,武漢市的林地面積不斷增加,草地面積在減少,但是由于林地是主要的碳匯,因此武漢市的碳匯量隨林地面積的增加而增加。耕地面積在減少,建設用地面積不斷增加,且增加速度較快,一部分面積的增加是由于耕地的非農化,即耕地轉為了建設用地,而建設用地是主要碳源,因此,武漢市的碳排放量隨建設用地面積增加而增加。
3.3.2 經濟增長方式 現(xiàn)有的研究表明[10],國家工業(yè)化,能源消費碳排放是最主要的排放類型,可占二氧化碳排放的90%以上。從上述武漢市碳排放量測算結果來看,能源碳排放占碳排放總量的98%以上。由此,應分析經濟發(fā)展中能源消費帶來的碳排放變化。
碳排放強度是碳排放量與國內生產總值(GDP)的比值,是衡量溫室氣體排放的指標,可以作為發(fā)展中國家承認和反映其對減緩氣候變化的貢獻指標[14]。計算可知,1996-2010年武漢市碳排放強度總體上呈下降趨勢,由1996年的1.88 t/萬元下降到2010年的0.53 t/萬元,下降了71.81%,年平均下降4.79%。根據(jù)何建坤等[14]的研究,要實現(xiàn)二氧化碳的絕對減排,碳排放強度的下降率要大于GDP的增長率。而武漢市1996-2010年碳排放強度下降率遠小于14.54%的GDP增長率,這遠遠不能實現(xiàn)碳減排。
經濟增長既需要資本的投入,也需要土地、能源等物資投入,若經濟增長使得土地、能源等物資消耗加劇,碳排放量加大,則資源利用效率降低,對環(huán)境的不利影響加劇,顯然這種經濟增長方式不可取。為評判經濟增長對碳排放變化的影響,可選用能源碳排放系數(shù),即能源碳排放增長速度與國內生產總值的比值來反映經濟增長對碳排放的影響,其與能源消費彈性系數(shù)具有同樣的測量意義[15]。已有研究表明,發(fā)展中國家能源消費彈性系數(shù)一般都大于或接近于1,而發(fā)達國家則小于或接近0.5[15]。其值越大,說明能源碳排放增長快于經濟增長速度。計算發(fā)現(xiàn),武漢市能源碳排放系數(shù)達到了0.76,遠遠大于0.5。由此說明,武漢市的經濟增長促進了碳排放量的增加。
3.3.3 能源結構 不同的能源其碳排放系數(shù)不同,三大能源中,煤炭的碳排放系數(shù)最大,天然氣最小,石油居中。因此,煤炭的消耗量越大,則能源碳排放量越大。根據(jù)公式(2)可測算各種能源碳排放量,并得出三大能源碳排放量趨勢圖(見圖1)。由于各能源的碳排放量與能源消費量之間呈正比,因此,能源碳排放量的趨勢與能源消費量的趨勢一致。由圖1可知,石油和天然氣的消費量在1996-2010年間較為平穩(wěn),煤炭的消費量在1996-2002年間保持穩(wěn)定,2002-2006年快速上升,2006-2009出現(xiàn)微小下降,2010年又開始上升,與武漢市碳源排放總量變化走勢一致,煤炭消耗量占總能源的67%以上。可以看出,武漢市是以煤炭為主的能源結構。
平均碳排放系數(shù)是指能源碳排放總量與能源消耗總量的比值,其變化能夠反映能源結構變動對碳排放量的影響。當?shù)吞寄茉幢壤脑黾訒r,平均碳排放系數(shù)將會變小。從圖1來看,武漢市1996-2010年的平均碳排放系數(shù)較為平穩(wěn),在0.707~0.717之間浮動。以上分析表明,武漢市能源消費結構不合理。
3.3.4 碳足跡影響因素分析 武漢市能源消耗總量在15年間由1 790.13萬t增長到了3 352.96萬t,與此同時,其碳足跡也由328.13萬hm2增長到了618.78萬hm2。能源消耗總量與碳足跡走勢圖(圖2)表明,碳足跡隨著能源消耗總量的變動而變動,兩者呈現(xiàn)出高度一致的走勢。
采用回歸分析可以定量分析能源消耗總量與碳足跡的關系。本文以95%的置信度通過有關檢驗,其相關性如表5所示,能源消耗量與碳足跡的相關系數(shù)達到了0.999 5,說明碳足跡受能源消耗總量影響較大。
4 小結與討論
1)建設用地是主要的碳源,其碳排放量占總碳排放總量的98%以上。建設用地面積的增加是武漢碳排放量增加的一個重要原因。發(fā)展低碳經濟,建設“兩型社會”,武漢需控制建設用地面積的不斷擴大。同時,提高土地利用集約度,通過集約利用緩解建設用地供求矛盾,實現(xiàn)低碳集約利用。
2)武漢市的總碳足跡和人均碳足跡在不斷增加,雖然武漢市的林地與草地的總面積有所增加,但是遠遠不足總碳足跡的增加速度,表明武漢市碳赤字較為嚴重。其中,森林碳足跡和煤炭碳足跡為碳足跡的主要“碳匯”和“碳源”,煤炭的消耗是引起總碳足跡增加的主要原因。因此,增強生產性土地,特別是森林的固碳能力,改善能源消費結構,減少煤炭消費量,提高石油、天然氣等能源的消費比例,可以較好地降低碳排放水平。
3)1996-2010年,武漢市碳排放量總體上升。主要原因除了建設用地面積不斷增加外,還受經濟增長方式與能源結構的影響。較高的能源碳排放系數(shù)反映出武漢市目前的經濟增長方式不利于低碳經濟的發(fā)展。建立低碳的能源體系,調整產業(yè)結構和能源消費結構,是發(fā)展低碳經濟社會的關鍵。
4)通過土地利用變化以及能源消費量的變化分析了武漢市的碳排放以及碳足跡的變化,但是在計算能源消費碳排放時,因數(shù)據(jù)的限制,僅考慮了化石能源消費所帶來的碳排放,未計算農村生物質能燃燒帶來的碳排放。同時,由于目前對碳足跡的概念和計算邊界缺乏統(tǒng)一的定義,計算數(shù)據(jù)獲取難度較大,碳足跡的研究需要進一步深入探討與完善。
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關鍵詞:碳足跡 抽樣 低碳 綠色校園
中圖分類號:X22 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2011)004-118-02
近年來,由于溫室氣體的大量排放,全球平均溫度呈逐年升高的趨勢,嚴重影響到了人類的生存發(fā)展。為了應對全球氣候變化的重大挑戰(zhàn),上世紀末,聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會先后通過《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》,2009年更是召開了有史以來規(guī)模最大的哥本哈根世界氣候大會??梢?,碳排放量的控制已經成為世界各國的共識,并作為經濟建設中的重要指標加以監(jiān)測、研究。
由于低碳發(fā)展模式不僅符合時代要求,而且勢必會對人類社會產生深遠影響,國內外眾多學者、機構紛紛開展碳足跡和碳結構方面的研究,在宏觀和微觀方面取得了很多有意義的成果。宏觀方面,碳足跡研究主要集中在國家經濟建設中的碳排放政策與措施等大的尺度上,但不夠細化;微觀方面,則主要關注于個人和家庭的碳足跡研究,但還沒有對高校碳足跡和碳結構進行研究的。然而,國內高校人數(shù)多,規(guī)模大,并有數(shù)目龐大的實驗室和辦公機構,是碳排放的“大戶”。因此,高校碳足跡和碳結構研究具有重要的現(xiàn)實意義。
本文首先總結了碳足跡計算的相關方法,為高校碳足跡研究提供了有效的途徑。其次,針對高等院校的特點,分析并對比了各高校的碳足跡與碳結構。最后,初步提出了高校碳足跡研究的方案和意義,從而為提倡大學生低碳生活方式和綠色校園建設提供了有益的建議和幫助。
1 碳足跡計算的相關方法和常用實例
目前國內外用得較多的碳足跡計算方法有兩種。第一種,利用生命周期評估(LCA)法(這種方法更準確也更具體):第二種是通過所使用的能源礦物燃料排放量計算(這種方法較一股)。用汽車的碳足跡作為一個例子:第一種方法會估計幾乎所有的碳排放量,涉及汽車的制造(包括制造汽車所有的金屬、塑料、玻璃和其它材料),使用和最后處理等各個環(huán)節(jié)。第二種方法則只計算制造、使用和處理汽車時所用化石燃料的碳排放量。
其實,碳足跡的計算是個相當復雜的過程,根據(jù)情況的不同會有所區(qū)別。理論上講,碳足跡的計算應包括一切用于電力、建設我們的家園、運輸(包括旅行時乘坐汽車、飛機、鐵路和其它公共交通工具)的能源,以及我們所使用的所有消耗品。
高校碳足跡的計算最終可以歸結于個人碳足跡的計算。為了研究的方便,忽視個體的特殊性,借助已有的碳足跡計算常用實例,對研究個體(每個大學生)采用抽樣調查的方式計算其碳足跡,求出平均值,最后估算出高??偟奶甲阚E。
通過相關資料的搜集,本文整理出了個人碳足跡計算中的一些常用實例,主要包括以下幾個方面:
由于高校人員組成的特殊性,其個人碳足跡的計算也有別于其他情況。因此可根據(jù)具體情況,采用上述部分常用實例估算出高校中個人的碳足跡。
2 高校里的碳結構分析
大學作為一個特殊的社會環(huán)境,它的碳排放結構相對于其他的社會環(huán)境有它獨特的特點,但是其大體結構還是相同的。一方面是碳的排放,另一方面則是碳的吸收。
2.1碳的排放
大學里的碳排放最多的就是通過用電和用水,在這里我們考慮主要的因素而忽略一些比較次要的因素。家庭的“碳排放”主要由四部分構成:用電量、用水量、用氣量、耗油量。大學校園里面教師開車比較多,我們將這部分的碳排放歸于家庭的排放,大學校園的主體還是學生,學生主要以自行車和乘校車為主。
2.1.1用電方面
用電量主要、由教學樓用電,辦公用電和寢室生活用電幾部分組成。教學樓用電,一個教室會有很多學生共同使用,將總的碳排放平均到每個學生還是很少的,這點是學校用電的特點。辦公用電,每個辦公室的使用人員比教室的使用人員少得多,這樣平均下來的碳排放相對較高。寢室生活用電的碳排放平均下來屬于這三者的中等水平。
2.1.2用水方面
用水主要來源于寢室生活用水,在學生中提倡節(jié)約用水,可以減少碳排放量。
2.1.3用氣方面
由于學生宿舍普遍沒有安裝熱水器等用氣設備,因此這部分碳排放主要來源于教師宿舍和校內食堂、旅社等用氣量大戶。
2.1.4耗油量方面
如今,隨著經濟水平的提高,高校里的私家車數(shù)量日益增多,成為碳排放的又一大來源。雖然有些家庭殷實的學生也擁有私家車,但數(shù)量極少,故忽略不計。另外,伴隨著高校的擴招和發(fā)展,校車數(shù)量不斷增加,其耗油量成為高校碳排放的重要組成部分。
2.1.5用紙方面
紙張的使用在碳排放量中占有很大的比重。由于高等院校的特殊性,其用紙量特別巨大。主要包括學生、教師所用的教材、打印資料、生活用紙等方面。
2.2碳的吸收
高校里的碳結構主要涉及碳排放,碳吸收方面很少,主要是通過綠色植物的光合作用來吸收二氧化碳。眾所周知,綠色植物的光合作用和呼吸作用相互影響可以凈化空氣,使大氣中的O2和CO2含量保持相對穩(wěn)定。一個大學校園的樹木每天光合作用吸收的CO2除了抵消掉自身的呼吸作用產生的CO2,還可以吸收我們所產生的CO2。
另外,水可以溶解二氧化碳,雖然溶解度較低,但像湖泊、海洋等大型水域則能有效地吸收二氧化碳。比如武漢大學緊鄰東湖,東湖水對校園的碳吸收有一定的貢獻。
3 高校里的碳結構比較
高校中的碳結構分析應包括碳排放和碳吸收兩方面,而各種高校按類別應該分為偏文類大學,理工類大學和綜合性大學,因此高校中的碳結構比較應按如下方面進行。
3.1碳排放方面
碳排放主要包含用電引起的碳排放,教師學生以及游客甚至是教職工所養(yǎng)寵物等的呼吸排放,工程建設方面的碳排放,能源結構不同所引發(fā)的碳排放不同等。
對于文科類學校(以武漢地區(qū)的中南財經政法大學為例)由于沒有專業(yè)需求故碳排放僅僅是一些日常生活的排放,并且一些偏文的財經類大學人數(shù)相對較少,故而生活用電,師生呼吸排放,能源利用等相對其他類型的大學來說較少,
對于理工類大學(如華中科技大學)除生活用電外,還需大量實驗用電,并且實驗用電會占較大一部分,同時由于理工類大學人數(shù)比較多,故生活用電實驗用電以及能源結構不同所造成的碳排放會比財經類大學多出很大一部分,
對于綜合類大學(如武漢大學)其碳排放會更加復雜,其既有正常的生活用電也包含理工學生的實驗用電,而且一般綜合性大學都是各地著名的景點,因此每年特定的時期(武大的櫻花節(jié))會有較多的游客前來參觀游覽,故游客也會引起很多的碳排放,而且武大大多是老建筑因而會有許多建筑需要維修翻新,一些建筑材料會含有碳,故而會對碳排放產生一定的影響,綜合看來,綜合類院校的碳結構會比其他學校復雜。
3.2碳吸收方面
碳吸收主要是植物的光合作用引起的,因而各高校的碳吸收就看各高校植物的多少,一般來講綜合類的大學其植物會遠遠多于財經類大學理工類大學,因而綜合類大學的碳吸收作用會多于其他類型學校碳吸收。
因此,高校里的碳結構比較應該從細而論,從各方面分析,這樣才會有更加全面的結果。
4 結論
通過對高校碳結構的分析和比較,減少高校碳足跡的主要途徑有以下兩個方面:減少碳排放量和增加碳吸收量。
由于高校中碳排放量主要來源于用電方面,故從控制用電量著手來減少碳排放可能比較有成效。比如,通過宣傳、教育,使學生盡量多的去圖書館自習,減少待在寢室的時間,提高用電效率。另外就是學校的辦公用電,可以從多方面來減少碳排放,比如控制空調溫度適宜、使用節(jié)能燈泡等。