基于生态网络分析的新疆“水-能-碳”耦合系统特征研究

水资源、能源、碳排放是扰动经济社会-生态复合系统的重要因素，单要素变化会产生联动效应，传递生态压力，影响区域和产业的持续发展。以新疆为研究对象，基于2007、2012、2017年新疆投入产出表，运用环境投入产出和生态网络分析模型呈现“水-能-碳”网络系统耦合特征。结果表明：（1）混合水主要用于国内省外流出和居民消费，混合能、混合碳主要用于国内省外流出和资本形成总额。（2）水类网络循环率小于42%，能类网络和碳类网络循环率小于25%，网络系统整体表现出下降趋势。（3）水类网络、能类网络、碳类网络系统鲁棒性向发展停滞一侧倾斜，整体展现出不可持续发展的状态。（4）新疆“水-能-碳”耦合系统各部门间的水系统、能系统、碳系统关联性不强，控制与依赖关系尚处于偶发状态，产业间“水-能-碳”未能形成协同关系。厘清新疆“水-能-碳”耦合系统规律，为实现低碳高效资源综合管理模式提供实证支撑。     

南京市土地利用结构碳排放效率增长及其空间相关性

采用南京市11个区2005-2014年的相关数据,首先对不同类型土地的碳排放量进行核算,进一步将其作为非期望产出引入DEA模型并采用Hicks-Moorsteen指数对南京市各区的土地利用结构碳排放效率增长进行估算、比较和分析。研究结果表明：① 碳排放的主要来源是建设用地的间接碳排放,研究期内的土地利用碳排放量呈现出持续增长的发展态势。② 全要素碳排放效率增长及其分解要素均低于传统全要素生产率增长,即不考虑碳排放约束的全要素生产率增长高估了实际的土地利用效率增长水平。全要素碳排放效率增长在研究期内表现出收敛态势和区域之间均衡性的发展特征,源于“低碳和高效”发展理念的深入人心,单位GDP能耗不断降低。③ 南京市各区的技术效率值较低,“技术追赶”效应不明显,开始出现土地利用的规模经济效应,但是范围经济效应不显著。④ 全要素碳排放效率增长在南京市范围内具有空间正相关性,且表现出空间集聚特征。基于此,提出了一些有益的建议。     

基于“水—能—碳”关联的城市水系统碳排放研究

揭示城市水系统与碳排放的内在关系机理,对于推动城市水能节约和水系统低碳运行具有重要的理论和实践意义。本文分析了城市水系统“水—能—碳”关联机理,并构建了城市水系统碳排放的核算体系,采用2008—2017年的统计数据和调查问卷等资料,对郑州市水系统碳排放进行了核算和实证分析,探讨了其“水—能—碳”关联特征,并分析了不同情景下水系统的碳减排潜力。结果显示：① 郑州市水系统碳排放涉及取水、给水、用水、排水及污水处理等不同环节。其中,用水系统是郑州市水系统碳排放的主要来源,这表明由城市扩展和人口增长导致的用水需求增加是碳排放增长的主要因素;② 郑州市水系统不同环节的碳排放构成及其强度具有较大差异。其中,用水和取水系统能耗和碳排放强度增长态势明显,而给水与排水及污水处理系统则相对稳定。取水和用水系统的能耗增加,特别是由城市远距离供水和污水回用引起的碳排放增长应引起关注;③ 郑州市水系统不同环节“水—能—碳”关联特征的差异主要受城市水消耗量的变化、水处理方式和工艺、居民用水行为习惯和节水意识、自然条件及气候变化等因素的影响;④ 未来应重点从城市工业和生活节水、水处理工艺改进、水系统能效提升等方面入手,降低水系统能源消耗和碳排放。     

黄河流域创新要素集聚对碳排放效率的影响研究

创新要素集聚作为“双碳”战略实施的关键支撑,对助力黄河流域低碳可持续发展具有重要作用。本文探究2006—2019年黄河流域78个地级市创新要素集聚与碳排放效率的时空分布特征及空间关联,基于STIRPAT理论构建的面板回归模型和空间杜宾模型探究创新要素集聚对碳排放效率的影响机理。研究表明：(1)黄河流域创新要素集聚呈“大分散,小集中”空间演变格局,以省会为主导的多极化集聚特征显著,碳排放效率呈现“下游高,中上游低”的空间分布格局,创新要素集聚与碳排放效率存在高高、低低、高低、低高4种关联模式,并由“点状分散”向“片状集中”分布转变。(2)技术成果集聚与碳排放效率存在“U”型关系,创新人才集聚与创新资金集聚对碳排放效率的影响均呈正相关,而创新资金集聚的影响系数不显著,不同资源富集和空间区位地市的创新要素集聚对碳排放效率具有异质性效应。(3)技术成果集聚的空间溢出效应未形成“U”型影响曲线,而创新人才集聚和创新资金集聚均具有显著的正向溢出效应。本文从加强创新要素空间互动、加快创新人才积累、促进创新资金流动等方面提出对策建议,为黄河流域激发创新活力、推进绿色低碳转型和高质量发展等提供借鉴。     

区域二元碳收支的理论方法研究进展

在全球变化和低碳发展的背景下,区域“自然-社会”二元碳收支成为地理学、环境科学、生态学、经济学及管理学等多学科交叉的研究热点。区域二元碳收支不仅为气候变化背景下“自然-社会”耦合的碳循环压力评估提供了理论基础,而且对推动区域低碳发展和协同减排也具有重要的实践价值。本文从区域系统的角度,提出了区域“自然-社会”二元碳收支的内涵、特征和理论框架;探讨了区域人类活动对二元碳收支的影响机制,阐述了区域不同空间尺度碳收支之间的内在关系;从碳排放、碳吸收、碳流通及碳平衡等角度对当前区域碳收支研究的主要方法特点和应用领域进行了总结和对比;从全球、国家、省级、城市、城区、县域及社区、典型产业及人类活动等不同尺度对近年来区域二元碳收支的国内外研究进行了总结和评述;最后提出了区域碳收支综合研究的重点方向：区域二元碳收支的集成模拟研究,区域碳收支的空间分异规律研究,基于区域碳收支核算的区域横向碳补偿研究,区域碳收支与区域资源环境效应的关系和区域碳收支的综合调控研究。     

“双碳”目标下全域土地综合整治的学理研究与实践路径

全域土地综合整治作为优化乡村国土空间的重要实践活动,既是人为土地利用的重要碳源之一,也对缓解土地利用碳排放具有积极作用。为解析其与“双碳”目标的互馈机制与耦合关系,剖析其对实现“双碳”目标的贡献作用,提出全域土地综合整治碳效应的学理研究问题与实践应用路径。结果表明：① 与传统土地整治相比,全域土地综合整治具有更强的战略性、综合性和系统性,作为面向全要素全空间的土地实践活动,其价值导向和实践方式更多元,与“双碳”目标联系更密切,固碳减排可操作性更强;② 基于文献计量研究发现,面向“双碳”目标的全域土地综合整治应在碳效应影响因素解析、碳核算体系构建、空间布局优化等方面开展学理研究和关键问题探索;③ 研究提出了综合规划引领、工程建设和建后管护的实践应用路径,全域土地综合整治通过调整技术方法体系、优化规划编制和实施等各环节,对实现“双碳”目标具有重要推动作用。研究为面向“双碳”目标的全域土地综合整治提供理论研究视角和实践参考,为全域土地综合整治助力“双碳”目标实现提供借鉴。     

“鸟起巢中，水出源头”：区域产业动态的碳排放效应

在“双碳”目标下,区域产业结构及动态的碳效应成为重要议题。基于中国工商企业注册数据库和CEADs碳排放数据库,实证分析了中国区域产业动态的碳排放效应。研究发现：(1)中国的区域碳排放格局具有明显的空间分异性,呈现“北高南低”以及向大中城市簇状聚集的分布格局。(2)不同要素密集型产业具有异质性碳排放效应。资本密集型及知识密集型产业的进入有利于城市减少碳排放;资源密集型以及劳动力密集型产业具有比较优势的城市会产生更多的碳排放。具体而言,煤炭开采和洗选业、金属制品业等产业进入对区域碳排增长有显著正向影响。(3)政府推动下的清洁化生产与数字化转型能够削减产业动态的碳排增长效应,其调节效应同样存在产业异质性。相关研究成果对“双碳”目标下中国区域产业转型与高质量发展具有一定的指导意义。     

辽宁省区域碳排放-经济发展-环境保护耦合协调分析

基于三阶段DEA模型测算2004~2015年辽宁省14市的碳排放效率,将碳排放效率分解成技术效率、纯技术效率和规模效率,并将3种效率作为碳排放系统的评价指标,继而构建区域碳排放-经济发展-环境保护（3E系统）耦合协调评价体系。结果显示：辽宁省三大系统耦合协调度处于较低水平,空间上呈“递进式”进步规律,表现为沈阳、大连领先;鞍山、抚顺、丹东、锦州、营口、辽阳、盘锦、阜新、铁岭、葫芦岛处于中等水平;本溪、朝阳最低的空间分布规律。最后通过灰色GM(1.1)预测模型得到2016~2020年辽宁省3E系统耦合协调度有所提升。研究发现,将碳排放效率作为碳排放系统的评价指标适用于三元系统耦合协调研究,结果与辽宁省实际情况相符。     

基于IO-SDA模型的新疆能源消费碳排放影响机理分析

基于区域视角的能源消费碳排放影响机理分析,是有效实现节能降耗减排的重要研究议题。本文基于投入产出理论,通过构建“能源—经济—碳排放”混合型投入产出分析框架,利用扩展的IO-SDA模型,对新疆维吾尔自治区（简称新疆）1997-2007年能源消费碳排放的影响因素进行结构分解分析。结果显示：① 新疆能源消费碳排放从1997年的2070.08万t增长到2007年的4034.33万t,碳排放的增长主要集中在能源资源生产与加工业和矿产资源开采与加工业。② 碳排放影响因素的直接效应分析,人均GDP、最终需求结构、人口规模和生产结构的变化是引起碳排放增长的重要影响因素,碳排放强度的降低是这一时期遏制碳排放增长的重要影响因素,说明在经济规模和人口数量不断增长的同时,经济结构未得到有效优化,生产技术未得到有效的提升,导致新疆能源消费碳排放的快速增长。③ 碳排放影响因素的间接效应分析,省域间调出、固定资本形成总额和城镇居民消费对于新疆能源消费碳排放的变化影响显著。④ 碳密集产业部门的固定资产投资增加,能源资源型产品的省域间调出增长,使得区域间“隐含碳”转移效应十分显著。     

城镇化与生态环境“耦合魔方”的基本概念及框架

城镇化与生态环境耦合系统是人地关系地域系统的重要一环,面对新时代全球尺度的远程联系、时空压缩与社会经济重构,传统的研究框架急需转型和升级。借鉴人地关系地域系统、远程耦合和星球城市化等理论,从复杂性科学视角出发,首先解析了城镇化与生态环境耦合系统的内涵,进而从空间、时间、表象和组织四个维度,提出了一个解释城镇化与生态环境耦合机理的分析框架——“耦合魔方（CHNC）”,并论述了其概念、内涵、演化规律和分析框架：魔方中的系统与系统、系统与要素、要素与要素间通过各种“耦合线”相互联系与作用,形成一个彼此嵌套、相互联系、对立统一的有机整体;魔方的旋转代表了不同地域间城镇化与生态环境的时空非线性耦合作用,系统通过不断能量交换,产生临界相变与整体涌现性,长期处于有序与无序之间的中间状态;“耦合魔方”包括近远程耦合、近远期耦合、组内间耦合和显隐性耦合,共四个维度,八种类型。重点剖析了远程、远期、组间和隐性耦合的科学内涵、研究方法与典型案例,并形成更具普遍意义的人地关系耦合矩阵。“耦合魔方”为揭示城镇化与生态环境耦合系统的演化和机理提供一个更加全面系统的跨学科研究范式,拓展了人地系统耦合研究的分析维度,为面向人类福祉的区域可持续发展政策制定提供科学支撑。     

区域经济发展动力系统的构建与运行机制研究

区域经济发展需要动力,解决动力问题一直是区域经济学、经济地理学、发展经济学等学科长期研究的重点领域。单一动力对区域经济发展能够产生一定的功效,但缺乏系统动力是区域经济发展中一个普遍存在的问题。在科学发展观背景下,通过对区域经济发展要素的分类与综合分析,提出了"合动力网络"的概念,以自组织结构动力、技术创新动力、制度创新动力和文化动力为子系统,初步构建了区域经济发展的动力系统,并分析了动力系统及其子系统的相互作用关系和运行机制。     

黑龙江省能源资源开发的经济效应分析

在分析黑龙江省经济发展的周期波动与能源资源开发增长在时间序列上的耦合关系的基础上,引入资源“诅咒系数”理论来测定资源开发对区域经济发展的诅咒现象出现时间、发展走向、不同年份诅咒强度,并通过诅咒的传导机制研究剖析诅咒效应长期作用的原因。结果表明:黑龙江省资源开发与经济发展轨迹之间存在着良好的耦合关系,资源开发长期上看对经济发展存在着严重的诅咒效应;近年来资源开发的诅咒程度虽然呈持续下降态势,但诅咒的延迟性致使诅咒效应仍阻碍着黑龙江省经济的发展并还会持续较长一段时间。诅咒效应形成与财政开支不断增大,能源开发投入导致科技、教育财政支出大幅度减少存在着密切的关联,也与资源对经济发展路径锁定性密切相关。     

西北地区县域脆弱性时空格局演变

人地耦合系统的脆弱性研究作为未来地理科学的十大科学研究命题之一,已成为人地关系和区域可持续发展研究的重要领域。本文以西北地区316个县(市)为研究单元,以2003、2008和2013年社会经济统计数据、气象数据、遥感影像数据和空间矢量数据为基础,综合运用模糊层次分析和变异系数分析等方法,构建西北地区人地系统脆弱性评价模型并说明其时空演化过程。研究表明：①西北地区县域脆弱性指数整体呈现北低南高、东低西高的格局。大中型城市对周边区域产生显著的影响并已形成以自身为核心的低脆弱圈层,各低脆弱圈层逐渐关联形成大范围的低脆弱片区;②4个子系统的脆弱性水平分别表现出一定的地域分异格局,社会子系统和经济子系统脆弱性的空间集聚特征明显且变化显著,资源环境子系统和政策子系统脆弱性则趋于碎片化且相对稳定;③西北地区人地系统脆弱性的空间差异度呈缓慢增大趋势,社会脆弱性差异度的变化趋势为先增加后下降,经济脆弱性与资源环境脆弱性差异度均表现出持续下降的态势,政策扶持性在地区间的差异较大且整体格局稳定;④在政策的引导和扶持下,资源开发促使经济发展、环境质量和人类福祉发生转变,最终影响社会发展水平和社会的稳定程度,而社会的发展和稳定又反作用于经济发展、环境质量、资源开发和政策制定。本文以“脆弱性”的视角解构西北地区人地系统时空动态变化过程,为西北地区社会经济发展提供理论方法参考和实践应用借鉴。     

人类经济活动影响碳排放的国际研究动态

人类经济活动对碳排放的影响是国际全球变化研究的热点之一。根据国际上 2 0世纪 90年代以来大量研究计划与成果的分析 ,总结了当前国际上有关人类经济活动与碳排放研究的主要内容和研究方法。研究的主要内容集中在 :( 1 )能源消费与碳排放 ,包括与碳减排有关的能源消费结构的转换和低碳排放能源系统的建立 ;( 2 )经济发展与碳排放 ,主要探讨不同经济发展模式与碳排放的关系 ;( 3)农业生产与碳排放 ,包括土地利用变化、农业土地整治、农业生产水平与结构的变化等 ;( 4 )碳减排的经济风险分析与减排对策研究。在研究方法上 ,除了简单的相关分析、区域对比分析之外 ,基于大量数据的综合模型分析越来越受到重视。在基本反映国际上人类经济活动与碳排放研究的最新态势的同时 ,提出了我国碳循环研究中值得重视的几个问题。     

区域节水型社会经济体系的构建

水资源短缺和利用不合理将会严重制约区域社会经济的持续发展。本文在分析区域节水系统的结构、模型的基础上,针对我国水资源及其利用状况提出了构建区域节水型社会经济体系的基本框架和基本途径。     

长三角地区城市土地与能源消费CO2排放的时空耦合分析

探究城市土地与碳排放的时空耦合关系,是协调城市土地与生态环境亟待解决的重要问题。基于重心模型、总体耦合态势模型和空间耦合协调模型,使用建成区面积、能源消费和DMSP/OLS夜间灯光等数据,分析了1995—2013年长三角地区城市土地与能源消费碳排放的时空耦合特征,并考虑空间因素的影响,构建空间滞后面板Tobit模型分析其驱动因素。结果表明：① 1995—2013年,建成区面积与碳排放量总体上均呈增加趋势。建成区面积由1251 km ²,增加至4394 km ²,碳排放量由30389.49万t,增加至90405.22万t。城市土地与碳排放间呈显著的正相关;② 城市土地与碳排放空间差异明显,上海、南京、杭州、苏州和无锡的城市建成区面积相对较大,碳排放相对较高;③ 长三角地区城市土地与碳排放耦合关系总体上呈减弱-增强-波动的态势。协调关系处于不断演化过程中,低协调阶段的城市数量明显减小,高协调阶段的城市数量明显增加,且呈集聚分布特点。南京、无锡、苏州、杭州和宁波处于高协调阶段;④ 空间滞后面板Tobit模型结果表明：城镇化对城市土地与碳排放耦合协调度具有驱动和制动的双重作用。同时,人口密度、经济水平、产业结构和空间因素对其也具有重要影响。     

人类关键区的科学逻辑与研究趋势

人类关键区是人类社会进入人类世时代,人类所创造的地表景观在地理圈层中的特征区域。人类近万年历史对人地关系的认知可分为人类文明与地球环境、人类活动与地理环境、空间行为与土地利用3个层级。人类关键区具有全球尺度、国家尺度、区域尺度、地方尺度以及社区尺度。全球尺度的人类关键区可划分为建成区、农业区、生态区、裸露区。人类关键区未来的研究主要包括人类关键区的识别,人类关键区物质循环与能量流动,人类关键区耦合机理与动力机制,人类关键区地理模拟（器）与调控决策。人类关键区的提出为全球可持续发展提供中国地理科学的创新理论与实践路径。     

运输效率研究述评及基于交通运输地理学视角的研究展望

运输效率是衡量运输系统运行状况及发展潜力的综合性指标。国外学者立足经济学与管理学, 在运输效率评价的计量模型、指标体系以及运输效率的影响因素与机理等方面进行了深入分析;国内研究总体上还处于国外研究方法体系与成果引进阶段, 但中国学者开创性地将运输效率与地域空间相结合, 开始关注运输效率的空间格局及其与区域经济系统的耦合研究。近年来, 运输的能源效率与二氧化碳排放效率日渐引起学者的关注。从交通运输地理学角度, 突出运输效率的空间地域性, 在区域运输效率影响因素分析与定量测度基础上, 对运输效率格局、过程、机理及效应展开系统研究, 具有一定科学意义和应用价值。     

新疆相对资源承载力评估模型构建及其实证分析

在分析了区域人地关系系统基础上构建区域PRED系统,相对资源承载力模型进行了4方面改进：（1）基于人地关系理论和可持续发展理论构建区域PRED系统模型,将人口、资源、环境、社会和经济各子系统相对资源承载力进行整合。（2）在自然资源子系统中加入了林业用地面积和建设用地面积两个重要指标,在环境资源子系统中加入了环境污染治理投资总额,并在社会资源了系统中加入了全社会固定资产投资总额这一指标。（3）提出了加权平方平均相对资源承载力模型,并利用该模型对新疆维吾尔自治区（以下简称新疆）2000-2014 年相对资源承载力进行。（4）结合脱钩理论对相对资源综合承载力与资源环境、社会经济因子之间的关系进行研究。结果表明：采用改进后的相对资源承载力模型得出评价结果更符合资源匹配度较差地区的实际情况;新疆各要素相对资源承载力平均水平由大到小的顺序是：平均自然资源承载力、平均综合承载力、平均环境资源承载力、平均社会资源承载力、平均经济资源承载力。研究期间一直处于富余状态,自然资源优势相对突出,但是环境资源、经济资源、社会资源劣势也很明显,新疆综合承载力与资源环境、经济社会要素的矛盾十分突出。