张旺;潘雪华
【摘 要】低碳城市作为一个整体系统，其研究框架可从空间、时间和功能三个维度来展开。涵盖经济和社会两个方面的城市系统，下含生产和生活两个子系统。自然资源、能源是城市系统的输入部分，环境、排放是城市系统的输出部分。城市低碳发展理论体系的研究具体包括：系统的结构和功能特征，系统的空间性、地方性和全球性，城市综合碳循环模型体系，自然与人为双重影响的碳代谢过程，不同空间尺度的城市碳排放和控制，城市过去、现在和未来的碳排放清单与减排路径分析，切实可行的碳管理措施，城市低碳发展的方法论和技术支撑体系。%Urban low carbon development is a huge, complex but open theory and practical system, thus; a research framework and theoretical system from the perspective of system theory is established. Low carbon urban, as a whole system, can be studied from three dimensions of space, time and function. Economic and social natural resources and energy are the input of urban systems as well as environment and emissions is the output. The research of theoretical system of low - carbon urban development in the future should be rich in the following aspects： such as： the structural system and functional characteristics, space system, locality and globalize, city＇s comprehensive model system of carbon cycle, carbon metabolism process of double impact between nature and man - made, urban carbon emissions and control at different spatial scales, the past, present and future carbon emission inventories and emission reduction path analysis, practical carbon management measures, as well as the methodology of low - carbon urban development and technical support system.
【期刊名称】绉《湖南工业大学学报（社会科学版）》
【年(卷),期】2012(017)001
【总页数】7页(P8-14)
【关键词】城市低碳发展;系统论;研究框架;理论体系
【作 者】张旺;潘雪华
百变神龙【作者单位】雨水循环系统中国社会科学院城市发展与环境研究所,北京100005／湖南工业大学全球低碳城市联合研究中心,湖南株洲412007／首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;中国社会科学院城市发展与环境研究所,北京100005
【正文语种】中 文2010湖北高考数学
【中图分类】F291
城市是集聚人口、产业、建筑和交通物流等经济社会发展的空间载体，它向低碳转型即规划和建设低碳城市是实现城市可持续发展的必由之路，低碳城市规划与建设的实践迫切需要城市低碳发展理论的系统指导。由于城市低碳发展涉及到人口、资源、环境、经济、社会和技术等诸多要素，因此该领域的研究已成为城乡规划、地理科学、城市生态、环境科学与工程、城市经济学和社会学等多学科共同关注的焦点。
艾斯特拉达
国外对城市低碳发展的研究主要侧重点在城市碳排放驱动因素［1］、低碳城市循环与代谢［2］、低碳城市空间规划［3］、低碳城市环境管治［4］等四个方面，但在理论独创、模式构建和体系完善等方面的研究还显得不够充分;国内学者侧重对低碳城市的内涵［5］
、战略［6］、规划［7］和途径［8］等宏观方面的研究，但缺少对城市家庭和社区、企业和园区等小尺度层面的碳排放定量研究。总之，国内外已有城市低碳发展的研究均处于探索阶段，还不够系统，具体表现在:以宏观抽象的定性概括为多，而符合MRV原则的研究较少;以城市层面的中观尺度居多，而针对城市、大都市区等宏观层面及家庭、企业等微观层面的研究较少;以区域性、个案性的具体行动计划为多，但真正可推广、能响应全球气候变化的路径和制度较少。因而城市低碳发展的理论还有待进一步的完善和深入。基于此，再根据前人的研究成果，我们从学科交叉、系统科学的角度尝试提出城市低碳发展的研究框架和理论体系。
为适应和减缓全球气候变化，低碳城市作为技术应用、市场交易和政策实施的主要平台，是一个复杂的有机体系。其研究涵盖的内容十分广泛。在低碳城市这一巨系统之下又可细分为空间、时间、功能三个维度，三个维度并不是相互独立的关系，而是耦合互动、互为影响的(图1)。
时间维度是从描述城市低碳发展的物质运动过程角度来展开研究，包括序列、进程、演变和趋势，即以时间序列推演为基础，综合历史轨迹、趋势分析与愿景预测对城市低碳发展
水平作出科学评价和估测。一般运用经济社会发展与碳排放之间的“脱钩”等理论，基于情景分析法、碳足迹分析法、系统动力学(SD)模型、城市CA模型等研究模型和方法的优缺点，构建综合、发展的模型体系，来探析不同时间尺度的城市低碳发展状况。与时间维相匹配的是基于城市生命周期的低碳发展研究，具体包括低碳城市的界定、碳排放清单的编制和核算体系、低碳导向的规划、建设与管理这一系列过程。
空间维度是从包容城市低碳发展及其现象的场所角度来展开研究，包括位置、分布、布局和尺度。其中位置除决定着城市所处的气候地带进而直接影响其综合总能耗外，也关系到其能源资源禀赋、能源结构和碳排放的绝对数量。人口、产业、交通和建筑等城市要素的分布、密度和布局等也是影响碳排放空间格局和分异的关键因子。而家庭—社区、企业—园区、城市层面、大都市区/城市是城市低碳发展研究的主要尺度和空间单元，其中家庭、企业空间能源消费活动是城市低碳排放的基本单位，居民的衣食住行、企业生产活动与城市碳排放密切相关;社区是居民能源利用、日常生活方式改变的背景，有助于居民低碳消费观念的形成;园区是企业的集聚区和碳排放的集中区，可以从生产源头控制城市碳排量;城市个体是全球碳循环的基本单元，也是国家实现减排目标的基本行动者;城市被视为城市发展过程中的高级空间组织，也是综合控制管理城市碳排放的高级单元［9］。目前研究
多集中在城市个体这个中观层面，而从宏观(大都市区/城市)和微观(家庭/社区、企业/园区)层面的研究成果较为少见。
功能维度从城市低碳发展所发挥的有利作用角度来展开研究，包括要素、作用、链接和类型。城市的构成要素包括人口、产业、建筑、交通和绿地等，这些要素同时也是碳源和碳汇，它们在自然和人为的生产与消费环节中，通过土地利用格局的变化发生作用和链接，表现为碳代谢、碳泄漏和碳循环，进而形成不同的城市形态和低碳发展类型。人类生产与消费活动产生的碳排放主要来源于利用碳基能源而排出的气体，这是伴随城市系统内部要素的相互作用及跨界物质流动过程中引发的链接，即碳代谢与碳循环。城市碳循环研究城市空间水平和垂直两个方向的碳通量。城市碳代谢研究人类活动直接和间接产生、产品整个生命周期累积的碳排放总量［10］。而碳泄漏则是城市点位的间接碳排放，主要来自跨区域之间交通和贸易产生的CO2。各种要素、作用和链接彼此组合成为低碳城市系统的类型，表现为不同的时空耦合和多尺度的关联及效应。
整体系统是从城市低碳发展相互关联的个体组成集合的角度来展开研究，主要涵盖效益、反应、反馈和影响四个方面的内容。低碳城市是一个涉及经济社会、资源环境、人工生态
和城市区域等多个领域的复杂巨系统，这一整体系统又由各产业部门或空间单元等子系统构成。低碳城市系统的效益分为经济、社会和环境三个方面，它们可以通过一套综合模型体系来进行仿真计算和分析。系统响应是指人类在促进城市低碳发展过程中所采取的对策和制定的积极政策，如提高资源利用效率、研发低碳技术、开展碳市场交易、实行碳税、发行碳基金和实施低碳环境管治等等。系统反馈主要表现为人们借助3S技术手段获取城市低碳发展的海量数据信息，并考虑基于全生命周期过程的控制和减少CO2排放。低碳城市系统影响是指其保障能源安全、减少热岛效应，并平衡和稳定自然生态系统、减少温室气体排放，以减缓和适应全球气候变化。总之城市个体作为一个整体系统，是应对全球气候变化的基本空间单元，也是国家实现节能减碳、发展低碳经济的综合空间载体。
古金水
从上述研究框架可知城市低碳发展是一个跨学科的巨大、复杂和开放的理论和实践体系。基于可持续发展和低碳经济理念，在此笔者从系统论的角度来整合和提升城市低碳发展理论(图2)。
如图2所示，城市低碳发展理论体系涉及的内容非常丰富。从系统的观点来研究是把某一个城市作为一个复杂巨系统，即城市系统(CS)，下含生产和生活两个子系统，其中企业和园
区是生产碳排放账户的空间单元，而家庭和社区则是生活也即消费碳排放账户的空间单元。城市系统(CS)又主要涵盖经济和社会两个方面，人口、建筑、交通、土壤、植被、科教、商贸、金融和管治等是其要素体现。城市系统(CS)内的子系统和要素之间相互耦合，彼此影响，成为碳排放的驱动因子。自然资源系统(NRS)、能源系统(ENS)是城市系统(CS)的输入，环境系统(ENV)、排放系统(EME)是城市系统(CS)的输出。碳管理和碳控制即减碳技术和政策措施，对城市系统(CS)的输入起到正反馈作用，而人为和自然过程中的碳代谢与碳循环则对城市系统(CS)的输出起到负反馈作用。城市之间、区域之间商品和贸易的流动造成的间接碳排放就表现为碳泄漏。多尺度、全方位的城市低碳发展方法论与技术支撑体系可以科学有效地指导城市向低碳化方向发展。总之，通过建立这样一套城市低碳发展的理论体系，旨在为城市朝着低碳的生产、生活与管理方式，促进经济、社会与自然的和谐可持续发展提供路径指引。
基于前文国内外理论研究基础，为进一步丰富和发展城市低碳发展理论体系，今后的研究应该在以下方面展开:
从图2可看出，城市低碳发展系统由一定的结构组成，是许多子系统和要素构成的一个不可
分割的有机整体。这些子系统和要素之间相互作用、相互关联与相互制约，他们之间相对稳定的耦合方式、组织秩序以及某些失控关系会通过一定的功能表现出来。城市低碳发展系统是一种非线性的反馈系统，除具备一般系统的整体性、层次性、复杂性等特征外，还具有高度的开放性、异质性、突变性、不确定性、不可逆性和动态扩展性。城市低碳发展系统的演化过程是自然生态系统与包含经济社会、生产生活等在内的人工生态系统两大系统相互耦合的结果，其中任何一个子系统和要素发生变化都可能对其它子系统和要素产生或短或或长的影响，与之同时其功能也随之改变。
