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碳足迹视角下的低碳城市规划
“碳足迹”视角下的低碳城市规划
作者:
崔璇时间:
2010.6
摘要从科学计量碳排放的工具—“碳足迹”的视角出发来探讨低碳城市的规划问题可以发现,“碳足迹”与城市规划的结合对低碳城市的营建具有重要指导意义。
从一级碳足迹与二级碳足迹入手探索其与城市规划的结合点发现,低碳城市规划与“碳足迹”的结合主要应关注能源消耗、交通出行、生活习惯、工作方式4个层面,其中最有效的减碳作用还是以考虑城市土地利用与交通出行模式之间的关系为主。
关键词“碳足迹”;碳计量;低碳城市规划
1低碳城市规划研究背景
近年来,全球面临气候变化的严峻挑战,这要求城市发展必须坚持低碳的战略方向。
碳排放是影响全球变暖的主要因素,政府气候变化委员会(IPCC)指出,当前气候变暖的原因90%以上的可能性是由人类活动造成的[1]。
人类活动的碳排放与城市化过程息息相关,以“低排放、高能效、高效率”为特征的低碳城市规划势在必行。
“低碳经济”一词首次出现于2003年的英国政府白皮书,其概念被不同学者和研究机构广泛讨论,强调在经济增长过程中应尽可能向大气中排放最少量的碳,以降低能耗来推动社会可持续发展。
低碳社会倡导生活在其中的人们采取健康低碳的生活方式,“低碳族”和“乐活族”应运而生。
这些将低碳的消费理念付诸行动的人群,主要关注生活细节上的节能减耗,把测算自己的“碳足迹”当做一种习惯,这种行为是人类开始在日常生活中对自然负责的体现。
“低碳城市”的提出正是以城市空间为载体来发展低碳经济,实施绿色交通和建筑来转变居民消费观念,创新低碳技术,从而达到在城市中最大限度地减少温室气体的排放。
因此,低碳城市规划的根本出发点在于培养低碳生活的市民与“碳足迹”的测算密不可分。
目前,对低碳城市的研究多集中于技术升级和产业结构调整层面,而城市规划与发展模式方面的研究也已逐渐展开。
专家学者意识到,仅仅通过技术手段尚不足以解决城市范围内的节能减排问题,还需要更加多元的城市规划与设计手段来调整城市整体布局向低碳经营方向发展。
国内外学者从宏观城市规划层面指出居民生活的碳排放量与城市规模、城市土地利用限制程度有关。
还有学者从政策与治理角度出发提出了低碳城市规划的建议。
然而这些研究大多为定性的描述,如何衡量城市或社区是否低碳还需要从碳计算的根本出发,利用量化的手段来明确未来减排的主要方向与目标。
如何评估政府、企业、个人的碳排量也需要科学的数据基础,“碳足迹”的提出即是解决这一量化问题的有效工具。
本文希望从“碳足迹”入手,从低碳生活的源头出发来探讨低碳城市的规划问题。
2“碳足迹”对城市发展的影响
“碳足迹”源于英文“CarbonFootprint”,用于标示一个人或者团体在一段时间内温室气体(主要是二氧化碳)的总排放量,以吨或千克为计量单位,涉及能源供给、交通出行、生活方式等诸多领域。
不同国家、城市、社区、企业、个人都有“碳足迹”,目前的研究表明,工业化和城市化水平较高的国家地区有较明显的“碳足迹”。
“碳足迹”的提出形象地揭示了人类的能源意识和行为对地球环境气候变化的影响,为科学计量国家、地区、企业、个人的碳排量提供了有效的工具。
其计量结果利于人们发现当前碳排放问题的严重程度及主要集中领域,从而采取针对性较强的措施减少特定区域内的碳排量,并可实施长期的监管与调整。
2.1一级碳足迹与二级碳足迹
“碳足迹”作为一个计量指标,是通过一系列的运算所得出的常量,因此参与此运算的所有变量都是与“碳足迹”相关的重要影响因素。
其计算的范围中包括一切用于家用、电力、运输(包括旅行时乘坐汽车、飞机、铁路和其他公共交通工具)的能源,以及日常使用的所有消耗品,可按与碳排放的直接相关程度分为一级碳足迹和二级碳足迹。
(1)直接要素:
人类家庭能源消耗和交通工具燃料燃烧将直接向大气排放二氧化碳,因此能源消耗和交通出行是“碳足迹”的直接影响要素,它们产生的“碳足迹”也称为一级碳足迹。
(2)间接要素:
人类整个生活周期中使用的产品在制造及分解过程中将间接向大气排放二氧化碳,因此生活习惯和工作方式是“碳足迹”的间接影响要素,它们产生的“碳足迹”也称为二级碳足迹。
2.2“碳足迹”的计量方法
一级碳足迹的计算可根据实际消耗的能源度量及相关科研机构提供的碳排放因子来推算得出。
而二级碳足迹的计算是以地区平均“碳足迹”研究的估算值为基础来说明人类日常活动对环境的影响。
因此,“碳足迹”的计量还需要各专业领域的进一步研究和统一。
目前,国际上通用的“碳足迹”计量研究主要分为企业碳足迹计量和个人碳足迹计量两类。
2.2.1企业碳足迹计量
企业碳足迹是指产品从原料取得、制造、包装、运输、废弃到回收过程中直接或间接产生的二氧化碳排放量。
企业碳足迹评估涉及原材料、能源需求、制造过程、车辆油耗、废物处理与员工生活等所有运营环节,有助于量化并深入了解企业生产经营活动对气候变化所产生的影响。
为科学计量企业的碳排放量,世界能源协会和世界永续发展企业委员会发布的温室气体盘查议定书中提出了“碳足迹”的计算方法,对企业的碳排放提供了细节的指导。
建立在此基础上,国际标准组织提供了企业碳排放的计量指导,其他研究机构根据服务目的的不同也相继推出了企业碳足迹计量方法。
对于企业碳足迹的计量,可按控制层级分为3个主要方面:
(1)第一阶段:
直接碳排放量。
主要计量用于建筑供热的燃料燃烧耗能或公司交通耗能(包括自拥车辆、货物运输、商务差旅、员工通勤等)。
(2)第二阶段:
间接碳排放量。
主要计量建筑内加热、灯具等电器设备运营所消耗电量。
(3)第三阶段:
其他间接碳排放量。
主要计量用于供水、废品回收、纸张消费、市场采购的产品服务相关耗能。
这部分计算领域没有明确界限,需根据各企业自身情况设定。
2.2.2个人碳足迹计量
个人碳足迹是指人类在整个生活周期中用于衣食住行的直接或间接的二氧化碳排放量,主要受个人生活习惯的影响,个人差异较大,碳足迹计算器的种类与计算方式也各不相同。
对个人碳足迹的计算主要集中在家庭生活、交通出行与消费习惯3个方面。
其中,家庭耗能包括日常生活中电力、天然气、热力用燃油、煤炭、液化气等能源的消耗数量;交通耗能体现在乘坐飞机、火车、巴士、私家车、摩托车等交通工具的功效与行驶里程数;消费耗能则体现在个人的食物偏好、有机生产、时令食品、进口食品及商品、时装、包装、家具家电、循环使用、休闲、轿车制造、金融及其他服务方面。
目前,个人碳足迹的计量主要有加法和减法两种方向。
大多数的计量方法是将各个领域内的碳排量叠加得出结果,而美国自然保护协会开发的“碳足迹”计算器则是在已计算出美国各个州居民的平均碳排量的基础上进行,根据居民日常出行、饮食、消费习惯对节能减排的有利影响在平均值上依次削减,得出最终的碳排量。
这种计量方法能起到鼓励居民养成低碳生活习惯的作用。
此外,美国政府已计划给超市食品标上“碳足迹”标签,让居民在选购食品的同时清楚地了解它们的二氧化碳排放量,采取绿色购物行为。
3“碳足迹”与城市规划的关系
“碳足迹”与城市规划的结合对于低碳城市的营建具有重要指导意义。
城市在工业化进程中消耗大量能源并对大气直接排放二氧化碳;城市发展需投入的基础设施建设材料多为高能源、高碳密度产品;城市生活水平的提高导致家用汽车数量大幅增加,碳排放量也逐年升高。
城市由各种有形的形态组合而成,如城市内各部分的区位、地点、体量、高度、覆盖、容积、距离等,而在这种可见的形态表现形式下蕴含的是城市能源和资源使用效率的决定因素:
城市的经济、社会、文化、环境、市民的价值观念、生活方式、消费习惯等,这些深层次的因素才能直接影响城市的“碳足迹”。
城市规划直接决定城市经济社会系统的发展布局、功能、规模、体量、生活方式、消费习惯、资源运用、交通等,这些都可对城市的二氧化碳排放量产生影响。
通过对企业与个人碳足迹计量系统的研究,发现城市碳足迹的产生主要集中于能源消耗、交通出行、生活习惯、工作方式4个方面,前两者为一级碳足迹,后两者为二级碳足迹。
可见,城市规划的控制要点也正是“碳足迹”的产生源头,上述方面都是低碳城市规划可以选择的“碳足迹”研究切入点。
3.1一级碳足迹在城市规划中的应用
一级碳足迹对于城市空间形态的形成具有重要作用。
方伟坚、克劳福德、弗伦奇、叶祖达、潘海啸等学者均对碳排放与城市形态结构间的关系进行了研究;赵荣钦、格莱泽、卡恩则重点研究了碳排放与土地利用间的联系。
方伟坚等认为碳排放与城市形态结构存在一定关系,提倡紧凑城市的空间发展模式。
叶祖达提出城市总体规划应从城市“碳足迹”开始,强调低碳城市规划管理的法制化和量化评估,主张从土地、水、能源和环境等出发对城市的碳排放控制目标、战略、空间规划、实施问题进行专题研究,指出“碳足迹”应作为城市规划特别是总体规划编制决策的基础。
同济大学潘海啸等人研究了区域、总体规划、详细规划3个层面的低碳发展模式,主要从紧凑城市、公共交通导向、发展自行车和步行交通和土地混合使用等方面进行低碳城市规划的探索。
格莱泽和卡恩研究了碳排放量与土地利用的关系,认为对土地利用的限制和约束越严格,居民生活的碳排放量水平越低,如高密度中心区的人均碳排放量要比低密度郊区的少,这与郊区居民更易选择私家车出行且就业地点较远有关。
南京大学的赵荣钦从土地利用方式切入研究土地利用变化对碳循环的影响,并通过构建能源消费的碳排放模型对江苏省5年来能源消费“碳足迹”进行定量核算,得出不同土地利用类型的“碳足迹”大小顺序依次为:
居民点及工矿用地、交通用地、未利用地及特殊用地、农用地和水利用地的结论。
3.2二级碳足迹在城市规划中的应用
除了一级碳足迹涉及的能源与交通领域碳排放外,相关研究表明,目前个人活动所产生的碳排放约占“碳足迹”的45%,也是不容忽视的。
魏德玛、赫维奇、瑞德斯、韦伯、马修、巴斯敏、莫里斯等学者从人类生活圈的概念出发探究个人二级碳足迹对城市环境的影响,从而寻求城市规划手段来促成人们养成低碳的生活习惯。
美国卡内基米隆大学的韦伯和马修分析了美国不同收入水平和人口构成的家庭能源消耗对环境产生的碳足迹,指出家庭碳足迹差异是制定城市规划中“碳税”等政策的重要考虑因素之一。
英国爱丁堡大学的巴斯敏和莫里斯对社区的“碳足迹”计量展开了研究,基于对日常生活圈频繁使用的产品生产与分解过程的排碳量的分析,建立了评估社区碳排放量大小和主要组成部分的“碳足迹”模型,指出交通出行方面的碳排放是社区碳足迹的主要组成部分,并提倡使用新型清洁能源来减少碳排。
从人类生活圈入手研究城市规划对人类生活方式的影响,从而发挥减少社区“碳足迹”的作用,也是两者结合应考虑的关键点。
3.3“碳足迹”与城市规划结合的方式与手法
城市是实现低碳技术、政策、生活方式、机制的主要载体,也是最主要的减碳源头。
城市规划与“碳足迹”的结合点主要集中于能源消耗、交通出行、生活习惯、工作方式4个层面。
这就决定了低碳城市规划主要应关注城市形态、土地利用、产业发展、能源利用、交通模式、城市建筑等方面。
相关研究表明,以能源消耗与交通为主的一级碳排放是产生城市“碳足迹”的主要原因。
城市用地形态与交通模式间存在一定联系,英国政府研究指出,改变城市的空间模式能够在20年中降低16%因交通而产生的CO2排放量。
因此,除了要加强低碳能源与低碳技术的开发与改进,城市规划领域内最有效的减碳作用还是应以考虑城市土地利用与交通出行模式之间的关系为主。
城市生活中的交通量集中在物流运输、就业通勤、居住生活、休闲娱乐4个方面。
交通能耗与城市空间布局密切相关,为减少交通出行的“碳足迹”,应合理规划城市形态来引导市民养成低碳的出行习惯。
在实际油耗测度下,不同的交通出行模式排放的二氧化碳量是不同的,步行与骑车的碳排量几乎为零,公共交通系统次之,而私人小汽车和飞机的碳排量是最高的。
相关研究表明,按同样的能源需求增长率来优化果。
因此,改变人的出行方式是减少交通“碳足迹”的最直接做法,这就要求城市规划应优化交通模式,提高非机动交通与公共交通换乘效率,采取有效措施鼓励公共交通出行。
缩短出行距离是减少机动交通“碳足迹”的另一有力手段,可有效减少市民选取远距离交通工具的可能性。
高度聚居的城市形态可产生大量中短距离出行,增强非机动交通使用的合理性。
这就要求城市用地布局应紧凑高效,提高城市密度和土地混合程度,从生活和工作的通勤便利度出发重新组织路网结构。
城市规划师应科学预测、确定城市各组团的规模及布局,将交通距离作为一项重要指标来衡量设计方案的优劣,注重在城市土地利用总体规划阶段对“碳足迹”的控制。
减少远距离出行次数有利于加强低碳出行的可行性。
城市规划应在空间与功能设计方面采取有效措施减少市民远距离出行的需求或是减少远距离出行的必要次数。
提高地方生活便利度,缩小城市日常生活圈,能使城市人的生活需求在小范围内得到满足,不必远距离出行。
城市交通与功能布局会相互影响,居住、办公、商业等与城市人日常生活密切相关的功能若能集中布置,则可大大减少远距离出行的需求,从而有效减少“碳足迹”。
二级碳足迹的排放量虽不及一级碳足迹,但也应成为城市规划中重要的减碳方向。
目前,主要还是通过宣传和教育手段来提高市民的低碳意识,对日常生活消耗品的制作、运输、回收过程进行“碳足迹”测算,贴示“碳足迹”标签来引导市民养成低碳的消费习惯。
另外,从城市整体布局出发,考虑设计与夏季风风向平行的建筑形式,以引风入城来缓解人们对房屋制冷的需求,从而减少“碳足迹”,这也是另一种思路。
此外,不同的企业、个人计量得出的“碳足迹”是不同的,其碳排放的侧重点也应具体情况具体分析。
因而,对于“碳足迹”计量结果的应用也不是唯一的,在城市规划中应采取多变的应对手法。
4结语
气候变化是全球关注的话题,关系到人类的生存与发展,营建低碳城市是实施可持续发展战略的重要组成部分。
“碳足迹”的提出为量化国家、城市、社区、企业、个人的碳排量提供了科学有效的工具,是保证城市向低碳发展的重要数据基础。
而城市规划的研究要点正是“碳足迹”的产生源头,因此两者的结合是可行且必须的。
从研究“碳足迹”的计量方法和影响因素出发,可确定低碳城市规划的工作重点应放在城市用地与交通间的联系上,以此来培养城市人的低碳出行习惯和生活方式,从而有效减少城市生活中的“碳足迹”。
然而,仅仅从物质空间的规划上考虑低碳城市的营建是远远不够的,政府应制定相应公共政策来建立低碳标准,奖励低碳行为,宣传低碳理念,教育市民形成良好的低碳生活意识。
只有城市规划部门与政府职能部门积极配合减少“碳足迹”,才能发挥出最好的效果交通模式,相比于提高交通工具的燃料效率,可获得较优的减排效。
参考文献
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