碳达峰碳中和 | 全球碳排放研究报道连载(二)城市扩张和原地绿化对社区范围内碳排放的影响

在过去20年里，评估社区范围内人为碳排放的方法不断发展，包括区域清单（范围1），以及结合区域社区范围供应链足迹与关键基础设施相关的跨界排放，如与电力进口相关的电厂排放，称为范围2排放。目前，《社区规模温室气体排放清单全球议定书》(GPC)建立的基本报告准则要求1+2排放范围，而先进的社区范围核算（又称GPCBasicPlus）包含了额外的范围3，即发生在边界之外的跨界供应链与运输燃料、水处理和建筑材料生产相关的温室气体排放（范围3）。迄今为止，典型的社区范围的温室气体协议书没有考虑城市土地覆盖变化的影响。

据统计，到2030年，城市地区的土地面积将比所预期的土地面积多出三倍，城市扩张通常是以取代本地生态绿地和耕地来达成。这种扩张将不仅会影响到生物源CO2的排放，也会对化石燃料的需求。因此，建立结构更为紧凑的城市通常被认为是用来减少因城市扩张而带来的负面影响的有效解决方案，其包括碳储量的变化，以及由于减少机动车旅行需求而减少化石燃料所引起的次要效应。同时，研究表明，绿化是对城市结构紧凑发展产生有利影响的可能方式之一，其中包括植树和建设绿地。

Milnar、Ramaswami等学者对美国11个不同气候类型的城市在2006-2011年间地表覆盖变化及固碳情况进行了研究。研究采用了国家地表覆盖数据库（NLDC）和国家空间影像计划（NAIP）数据开展分析。

图1流程图说明了计算城市扩张和原地绿化的社区范围内的碳排放，以及与旅行和能源使用的温室气体排放源进行比较的步骤。左边显示了分析的步骤，右边显示了必要的数据输入。*在研究期间，研究城市的市政边界保持不变。

图2采用机器学习分析城市地表覆盖变化方法流程

研究表明，在原位固碳过程中，城市的绿化程度所引起的固碳储量差异呈中等(−2.1~−0.87MgCO2ha-1yr−1)，而土地转换引起的碳储量变化则较大(−3.4~9.8MgCO2ha-1yr−1)，表明后者占据生物源CO2排放的主导地位。

11个城市中，有4个城市的生物源CO2净排放为负值（碳汇），而在快速发展的郊区却存在较大的净正排放。将社区范围内用于旅行和建筑的能源使用占比来进行比较分析可知，生物源CO2排放在核心城市丹佛(0.17%)和明尼阿波利斯(0.33%)只占了很小的比例，而在远郊社区，此比例呈不断增长趋势，最高可达38.2%。这些结果表明，土地覆盖变化和绿化应成为用来评判零碳城市的重要标准。图3全社区年生物性CO2净排放（COsqlc）。中心城市的标签为黑体字，标签颜色代表气候类型。地中海气候（浅蓝色），大陆性气候（黑色），和半干旱气候（橙色）图4土地转化和封存是每年生物质CO2净排放的两个组成部分（COsqlc）。来自土地转化（蓝色显示）和净封存（净固碳）（绿色显示）的年度生物源性排放被归一化为每公顷。中心城市的标签为黑体字，标签颜色代表气候类型。地中海气候（浅蓝色）、大陆性气候（黑色）和半干旱气候（橙色）

图5全社区年度生物源性净排放（COsqlc）与能源使用和旅行相关排放在温室气体年的比率。中心城市的标签为黑体字，标签颜色代表气候类型。地中海气候（浅蓝色）、大陆性气候（黑色）和半干旱气候（橙色）

图6温室气体年绿化覆盖率（按植被面积与土地总面积之比计算）与绿化覆盖率年度相对变化之间的关系。R2=-0.72，p<0.05。中心城市的标签为黑体字，标签颜色代表气候类型。地中海气候（浅蓝色）、大陆性气候（黑色）和半干旱气候（橙色）

MichaelMilnarandAnuRamaswamiImpactofUrbanExpansionandInSituGreeneryonCommunityWideCarbonEmissions:MethodDevelopmentandInsightsfrom11USCities.Environ.Sci.Technol.,202054(24),16086-16096(DOI:10.1021/acs.est.0c02723)

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供稿：陈浩

审核：贾磊

编辑：zhengyy