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修订日期：2014-10。 doi：10.11820/dlkxjz.2014.09.009 中图分类号：K901.8 文献标识码：A 1 引言 “温室气体已经并将继续给地球和人类带来灾难”，这一观点已经得到广泛认同(Al-mulali et al，2013)。二氧化碳是温室气体最主要的组成部分。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)的研究结果显示，二氧化碳量约占人为气体总排放量的76.7％(IPCC，2007)。因此，减少温室气体排放的关键在于减少二氧化碳排放，即走节能减排的低碳发展道路。而低碳发展道路是基于生产和消费的低碳，生产和消费的过程大多是在城市中完成的，因为占世界面积2％的城市却排出了世界75％的
(Muneer et al，2011)。世界观察研究所出版的《地球白皮书2007-2008：城市的未来》中指出，只有城市才是导致和解决气候变化的“钥匙”。 城市化(通常又称为城镇化、都市化)对碳排放的影响研究可以追溯到碳排放的不公平性研究。Heil等(1997)最先从各国人均GDP与碳排放的关系进行了碳排放不公平性的量化研究。之后，城乡之间碳排放的差异研究不断引起重视，学者普遍认为城市和乡村的碳排放存在显著的区域不公平性(宋德勇等，2011)。Brand等(2010)对英国家庭做出问卷调查并进行回归分析，提出了“60-20”定律，即碳排放总量的60％是由20％的高排放者产生的，最低端20％的消耗者仅占不到1％排放量，其中高排放者主要集中在大城市。姚亮等(2011)使用综合生命周期分析法算得2007年中国城镇居民碳排放量达到碳排放总量的76.44％。在不考虑其他因素的前提下，一个农村居民转变为城镇居民能源消费量将会增加1085.26kg标煤(张馨，2011)。城市化发展关系全球环境的代内和代际间的公平(陆淼菁等，2013)。 然而，城市化是个世界性的现象，也是历史发展的必然趋势，深刻影响着各个国家(徐安，2011)。据联合国人居署预测，2030年世界城市化率将达到60％，2050年将达到70％(秦耀辰等，2013)。因此，城市化和碳排放之间是否存在必然联系，存在什么样的关系，城市化如何影响碳排放，以及低碳城市化的策略等问题日益受到学术界关注。总览国内外文献发现，国外20世纪90年代开始有学者关注城市化与碳排放关系问题，但比较零星，2005年以后才逐渐增多，近几年达到高峰。而中国关于城市化与碳排放关系或对碳排放影响的量化研究基本在2010年以后，起步较晚，但关注程度较高。虽然近些年关于城市化对碳排放影响的研究大量增加，但是在一定程度上还缺乏系统性和严谨性。本文在研读大量国内外文献的基础上，归纳整理相关的研究内容和方法，分析其现状和发展趋势，以期为城市化过程中的节能减排提供借鉴。 2 研究内容 2.1 城市化和碳排放的关系 城市化和碳排放关系研究是研究城市化对碳排放影响的基础性工作。国外从20世纪90年代就有学者关注此方面的研究，采用的方法也多种多样，如普通最小二乘法、固定效应模型、时间序列回归模型等。2003年诺贝尔经济学奖得主克莱夫·格兰杰(Clive W.J.Granger)开创了用于分析经济变量之间因果关系的Granger因果检验方法，只要各指标经过单位根检验能证明时间序列平稳就可用此方法。2010年以后，此方法被逐渐应用到碳排放研究中，并获得众多学者的青睐。城市化和碳排放的因果关系研究以实证研究为主，如表1所示。其中有的学者以国家发达程度划分，研究发达国家或发展中国家；有的以区域划分，研究亚洲、非洲、欧盟等地区；有的以单个国家为研究对象，如中国、突尼斯等。其研究结果也因地区不同或方法不同存在一定的差异，但基本都能证明城市化和碳排放之间存在一定的相关关系或因果关系。针对中国的研究结果表明：城市化水平对碳排放量的弹性系数为1.6～1.8，即城市化水平每增长1％，碳排放量将相应地增长1.6％～1.8％(关海玲等，2013；周葵等，2013)。
从大量实证研究可以看出，关于城市化对碳排放的影响结果主要有3种观点：一是城市化进程有利于降低碳排放强度，因为随着人口密度的增加，公共物品的使用出现规模效应，加之技术的不断进步，其单位GDP所消耗能源和碳排放量会有所减少(吴殿廷等，2011)；二是城市化进程会增加碳排放，因为城市化过程中大规模人口和经济活动聚集，引起能源消费和碳排放量的增加(Jones，1989；Parikh et al，1995；York，2007a，2007b；周葵等，2013)，至于某一地区城市化发展究竟给碳排放带来影响的方向则要综合分析正负两方面影响；三是城市化水平对碳排放的影响不显著(姬世东等，2013)。 2.2 城市化对碳排放的影响机制 城市化对碳排放的影响是一个复杂的问题，涉及到很多层面，但总体来说，城市化通过影响经济增长、居民消费升级、产业结构转换进而影响碳排放(Zha et al，2010)。而经济增长是由城市化过程中的投资增长、技术进步和人力资本积累等因素造成；居民消费升级是通过城市化过程中影响社会消费心理、改变消费结构内容、第三产业运作模式变革等因素造成的；产业结构转换是由城市化过程中生产资源从附加值低的产业向附加值高的产业转移和劳动人口的转移造成的(徐安，2011)。 2.2.1 宏观视角 城市化对碳排放的影响研究所涉及的宏观因素主要有以下两方面： (1)城市化发展的阶段和水平。城市化进程导致生产生活方式和土地利用类型发生变化，进而影响碳排放的变化(孙昌龙等，2013)。孙昌龙等(2013)使用STIRPAT模型评估了不同城市化阶段各因子对碳排放的影响，认为在城市化发展的初级阶段，城市化水平的提高对碳排放的贡献比较小；城市化的中期阶段，城市化水平的提高对碳排放的贡献有所增加；城市化的后期，城市化水平的提高对碳排放的影响有所下降。Madlener等(2011)认为城市化对能源消耗和碳排放的影响取决于各个经济部门的城市化水平及国家的发展水平。1950-1996年，中国城市化飞速发展，其碳排放总量增加了37倍，而同期美国只增加了1倍多，西欧大部分国家仅略有增加(Siddiqi，2000)。Hossain(2011)研究表明：对于新兴的工业化国家，城市化对碳排放有显著的正向影响。Dong等(2011)以中国为研究对象，发现城市化水平对
排放改变的贡献率大约为18％，且城市化进程对温室气体的排放呈倒U型影响。需要指出的是，城市化水平大多以城市化率(城镇化率)来衡量，而国际上对城市化率的计算大多是依据城市人口占总人口的比重，世界银行公布的各国城市化数据也基于此。但是城市人口的确定和每个国家城乡划分的标准有关，因此不同国家的研究用于横向比较会出现一定的偏差。甚至同一个国家统计口径也并非一致，如中国2008年以后的官方数据是将在城市居住半年以上的常住人口作为城市人口。但因城市化是一个复杂的现象，学者在研究城市化率时会采用城镇人口指标法、非农业人口指标法、土地利用指标法和复合指标法等，因此研究结果的可比性值得斟酌。 (2)区域差异。不同地区的城市化进程存在空间异质性、相关性和外溢性，因此对碳排放影响的方向和大小也存在差异。Al-mulali等(2012)通过研究东亚和太平洋、东欧和中亚、拉丁美洲和加勒比地区、中东和北非、南亚、撒哈拉以南非洲和西欧7个不同地区1980-2008年期间的城市化与碳排放间的关系，结果表明：16％的低收入国家城市化对碳排放有消极影响，而中等收入和高收入国家则相反，与Poumanyvong等(2011)的研究结果一致。Zhang等(2012)提出中国中部地区城市化对
排放的影响大于东部地区。肖宏伟等(2014)利用时空地理加权回归模型对中国各省市的研究结果显示，对于上海、江苏、浙江、北京、天津等城镇化率较高且以发展第三产业为主的东部地区，其城镇化发展对碳排放增长有抑制作用，而湖北、湖南、陕西、内蒙古、黑龙江、江西等以工业为主导产业中西部地区，其城镇化水平的提高会对碳排放增加起到促进作用。王桂新等(2012)研究发现提高居住密度和降低通勤时间与通勤距离能够降低碳排放强度，因此，通过城市空间结构优化能够降低城市碳排放，并有利于建设低碳城市。 2.2.2 微观视角 城市化对碳排放的影响因素主要有以下几方面：一是人口因素，包括人口规模和人口密度。人口城市化是城市化最典型的特征，Zha等(2010)认为人口的增加无论对于城市还是对于农村都会导致
排放的增加。然而有学者的实证研究证明人口城镇化水平与碳排放强度呈倒U型关系，在人口城镇化初期会促进碳排强度的增加，随着城镇化快速推进则会抑制碳排强度(Li et al，2013；Shafiei et al，2014)。二是经济水平，主要体现在GDP或人均GDP方面。Dong(2011)认为温室气体的增长率因GDP的增长每年约增长1.53％。而Aunan等(2014)认为当国家的人均GDP和服务业在GDP比重足够高时，城市化进程是对保护环境有利的。三是技术因素。技术进步是促进能源使用效率提高和能源强度下降的主要原因(Stern，2008)。但是技术因素如何考量，有学者使用能源使用效率(Inmaculada，2011；Chikaraishi et al，2014)，有学者使用能源强度(徐安，2011)，但其研究结论基本一致，即：在能源强度最高地区，城市化对碳排放影响最小，而在能源强度中等地区，城市化对碳排放影响最大。四是产业结构。从城市起源开始，产业结构就承担着重要角色。城市化的过程也是产业结构转型的过程，其对第二产业的发展与提升和第三产业的带动作用都非常明显，同时产业结构的优化升级也不断促进城市化的发展。Chikaraishi等(2014)提出，当服务业在国民生产总值中占的比重足够高时，城市化发展更利于环境友好型社会的建立。Lin等(2014)指出，中国在城市化进程中碳排放明显增加是因为工业化的发展和大量基础设施的建设需要消耗大量的化石能源。而中国高投入、高消耗、高排放、低效率、难循环的粗放式产业发展方式对环境影响更为显著(Zhang et al，2010)。 3 研究方法 3.1 数据来源及处理方法 目前国内外研究碳排放的数据主要是从以下几个渠道获得：一是国际能源总署IEA(International Energy Agency)发布的数据，但是该渠道只能提供20世纪90年代后期以来的数据；二是二氧化碳信息分析中心CDIAC(Carbon Dioxide Information Analysis Center)所提供的年度数据；三是美国能源情报署EIA(Energy Information Administration)所提供的年度数据；四是根据联合国政府间气候变化专门委员会IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)的指导目录计算而得。国内的相关的数据统计工作起步较晚，没有关于碳排放的直接官方数据，学者一般通过国家及各地区的统计年鉴、中国能源统计年鉴的等资料计算而得。具体计算方法主要有以下几种：一是一次能源(煤炭、石油、天然气)的消费量乘以各自的碳排放系数后加总；二是各省市9种能源消费量乘以各自碳排放系数加总得到该省市的碳排放；三是依据中国能源平衡表中的终端能源消费量计算城镇、交通等的碳排放，其碳排放系数大多采用IPCC《国家温室气体排放清单指南》中的数据，也有部分学者使用国家发展和改革委员会能源研究所等提供的数据。 3.2 主要研究方法分析 城市化对碳排放的影响研究使用定性方法的较少，一般通过观察法和文献搜集进行归纳演绎，比较城市化进程中各国所采取的碳减排政策特点及启示；或通过原始资料的趋势对比分析人口、GDP等与能源消耗和碳排放的关系。而定量的研究则方法多样，且已成为主流，如：Ehrlich等(1971)提出建立的“IPAT”环境污染模型、Dietz等(1994)在IPAT模型基础上建立并得到广泛应用的STIRPAT模型、Huang等(2010)提出的时空地理加权回归模型、指数分解分析、结构分解分析、协整分析、多指标面板聚类分析等，如表2所示。各种方法有其自身的优缺点和使用的条件，多种方法从不同侧重点共同探讨城市化对碳排放的影响，所得结论有的起到相互验证的作用，有的起到补充的作用，也有的会出现结论不一致的现象，这与研究选取的样本特征、研究对数据的处理方法、方法本身对误差的处理、所选变量或指标的差异有关。但目前已经有一些学者同时选用多种方法进行研究并验证自己的结论，使得研究结果更加精确和有说服力，也是未来研究的趋势所在。 4 评述及展望 总结以往的研究内容和方法，可以看出关于城市化对碳排放影响的研究越来越受到学术界的关注和重视，研究的视角在不断丰富，方法更加科学多样。但是从已有的文献来看，研究还存在着一定的局限性。 从研究的内容来看，存在以下问题：①城市化对碳排放作用机理的探讨不够深入。究竟城市化是通过什么途径影响碳排放，人类活动、城市化和碳排放之间究竟是怎样的关系，需要进一步的理论和模型研究。②目前学者们关注的区域视角主要是国际层面、国家层面和地区层面，省级和地市级层面的专门研究相对缺乏。而每一个城市是社会经济发展的基本单元，其人口结构、产业结构、经济水平、城市化水平等均存在差异，想要真正实现低碳城市的发展战略，针对每个城市的研究必不可少。 从研究的方法来看，尚有以下不足：①数据的统计口径不统一。国际上对城镇化率、城市化水平等概念没有达成共识，城乡的划分标准也不一致，其统计方法也随着统计部门政策的改变而变化，不仅国际上难以横向比较，单个国家内部时间上纵向分析的准确性也受到影响。②碳排放的计算方法存在差异。各个国家对碳排放的相关统计采用的指标不同，学者们在研究时所采用的碳排放系数也不相同，其中在较为公认的IPCC《国家温室气体排放清单指南》中，不包含电力和热力的系数，并且其计算方法仅从生产角度出发，因此，有学者考虑到省际的能源输入输出，探索从终端需求角度进行计算。但不同的计算方法会造成研究结果的差异性，缺乏可比性。③在具体进行城市化对碳排放的影响因素研究时，一些因素难以纳入定量分析之中，因此，学者们只能从现有的统计数据中寻找那些能表征这些因素的指标，如技术因素、资本效率、所有制的影响等。④城市化本身是一个复杂的问题，涉及人口的流动、资金的转移、产业结构的转型升级、技术的进步、人们生活生产方式的改变等等，而碳排放同样是一个综合复杂的系统工程，它涉及工业生产耗能、交通耗能、日常生活耗能、废弃物处理和非能源消费等多个环节，是不同因素相互作用的结果。而目前学者们采取的分析方法只能局限于有限的若干变量，一旦变量个数过多，其结果的稳定性和解释力就会受样本的限制。因此还需要用系统的思维进一步探索更为系统的研究方法。
中国正处于城市化发展快速发育时期，根据中国社科院发布的《2013年中小城市绿皮书》预测，到2020年，中国的城镇人口将达到8.37亿，城市化率将达到60.34％。人口的聚集、工业化的推进、大量基础设施的建设等因素诱发了中国城市化和碳排放之间的矛盾。虽然一些研究也证实城市化与碳排放之间可能存在倒U型关系，但前提是要到达城市化的高级阶段，技术足够进步，第三产业在国民生产总值中要达到较高的比重，而中国的大多数城市还无法达到这些条件。因此，借鉴现有的研究经验，可从以下方面进行应对：①加强对制定提高城市化水平的政策研究。发达国家的城市化主要由经济发展、产业发展、人口集聚推动，而中国城市化的典型特征是政府主导、大范围规划，容易造成同质化竞争和粗放式的土地利用模式。2011年中国统计的土地城市化率比人口城市化率要高出16.57个百分点。而城市化的最重要作用是发挥规模经济效益，提高要素集聚效率，因此，如何科学合理地制定提高城市化水平的政策的研究还需加强。②重视碳排放数据平台建设，尽早完善统计指标并使之与国际接轨，重视数据标准化处理方法的研究，增强其研究结果的科学性和可对比性。③尽管中国学者涉足城市化对碳排放影响研究领域较晚，但运用新方法的能力较强。今后在深化研究的同时，要注重方法上的多样化、创新化，指标选取上应避免随意性、粗糙性，视角上应把碳排放对城市化的反作用机理研究纳入其中。④城市化对碳排放的影响不仅是环境问题，而且是一个复杂的社会问题，所以该项研究需要人口学、社会学、经济学、地理学等诸多领域学者共同合作展开研究，但目前的研究尚处于各自为政的局面，各种背景的学者研究的侧重点不同，导致缺乏系统性。⑤研究的空间尺度不仅限于全球、国家、中东西部地区，也应将各省区、市作为研究对象，这样可以根据地区的具体情况，有针对性地制定政策，促进当地产业结构和居民能源消费结构向更节能环保的方向发展，最终减少城市化对碳排放的负面影响。
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