作为世界上最大的发展中国家，中国高度重视应对气候变化。2011年从“十二五”规划开始，中国将节能减排指标纳入国民经济和社会发展规划纲要。2020年，中国政府本着负责任的态度积极应对气候变化，制定“碳达峰”与“碳中和”的双碳目标。
近日，我院2024届本科生赵家辉作为第一作者在SCI期刊《Ecological Indicators》（IF=7.0）发表研究论文《Urban expansion, economic development, and carbon emissions: Trends, patterns, and decoupling in mainland China's provincial capitals (1985–2020)》，对中国大陆省会城市1985-2020年间城市不透水面扩张特征、经济发展与碳排放的趋势与关联性开展了系统研究，探索了城市扩张与碳排放之间的关系。该研究通过深入分析城市不透水面扩张的时空特征及其与碳排放和经济发展的关联，揭示了中国大陆城市在迈向碳中和进程中的动态特征，对于理解中国在快速城市化与碳中和背景下城市增长、碳排放与社会经济发展的关系具有重要意义。
城市不透水面扩张研究显示，在短短40年里，省会城市总不透水面面积从11280平方公里扩大到40429平方公里。城市扩张普遍在2000-2005年达到顶峰，东部城市的扩张速度和密度明显领先于西部城市。尽管大部分城市显示出相似的时间变化趋势，但基于地形、交通和政策因素，各地扩张呈现出轴状、圆状、椭圆状、扇状扩张四种不同的空间特征。
弹性系数和碳排放因果方程分析结果显示，大陆省会城市的总碳排放在1985-2010年急剧增长。自2010年后，特别是2015年起，碳排放增速显著放缓。2005年开始g值（单位不透水面的GDP）的持续上升和f值（单位GDP的碳排放量）的下降说明了经济增长逐步降低了对碳排放和城市扩张的依赖，一定程度上解释了总碳排放变化与社会经济发展之间的关联。2010至2015年期间，东部地区、北部和东北部地区以及西南地区的经济碳排放弹性系数下降至0.1以下，显示出经济增长与碳排放的强脱钩特征，中部南部地区和西北地区则并不明显，仍存在进一步脱钩的潜力。这些结果表明，在政策推动和产业结构优化的背景下，中国经济逐步转向低碳增长模式。
图1. 中国大陆31个省会城市空间分布
图2. 典型城市空间扩张雷达图。(雷达图中心位于1985年城市不透水面中心。a和b表示轴状；c和d表示椭圆状；e和f表示圆状；g和h表示扇状)
图3. 全国碳排放因果方程 （F-全国碳排放量，P-全国总人口，U -全国不透水面面积，G-全国GDP总量）
图4. 中国五大区域经济与碳排放弹性指数变化
论文的第一作者赵家辉，目前在北京大学城市与环境学院直博。合作作者中2024届本科生刘子轩、刘伟、李科研和张蓓，现在天津大学、兰州大学深造。论文通讯作者为陈伟副教授，天津大学地球系统科学学院为第一署名单位。该成果得到国家自然科学基金（42271077）及天津大学科技领军创新人才培育“攀登计划” (2023XPD-0021)的资助。
论文信息：Jiahui Zhao, Wei Chen*(通讯), Zixuan Liu, Wei Liu, Keyan Li, Bei Zhang, Yonggen Zhang, Le Yu, Tetsuro Sakai. Urban expansion, economic development, and carbon emissions: Trends, patterns, and decoupling in mainland China’s provincial capitals (1985–2020). Ecological Indicators, 2024, 169, 112777. 论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X24012342
