全国79个城市的碳排放清单

城市在气候变化问题上采取行动时面临的一个主要挑战是评估和管理城市居民消费对城市边界外的温室气体排放的影响。基于此，该研究以C40城市气候领导联盟中的79个成员城市为研究对象，编制了第一个一致的、大规模的、以及基于全球尺度的三种核算维度温室气体排放清单。

01研究背景

世界上绝大部分能源消耗发生在城市中，城市对于导致气候变化负有很大的责任。全球大城市积极应对气候变化挑战，将会在缓解气候变化方面起到关键性作用。

“全球气候与能源市长盟约”是一个由城市和地方政府组成的国际联盟，具有促进和支持应对气候变化的自愿行动和迈向低碳社会的共同长期愿景，目前已有来自于138个不同国家的城市签署加入。6000多个城市和地方政府所承诺的城市温室气体减排量若悉数实现，在2050年前，全球二氧化碳排放每年可减少近28亿吨。

然而，这些温室气体减排承诺并不包括城市活动引发的间接排放，因为这些排放发生在城市边界和管辖范围之外，因此在减缓气候变化战略中大多被忽略。针对这一遗憾，该研究编制了基于城市层面的三种核算维度下的碳排放清单，该清单涵盖了城市边界内的排放或叫做领地排放（维度1）、由于使用电网提供的电力、供热、蒸汽和/或冷却而产生的排放（维度2）以及城市消费活动引发的城市边界外产生的所有其他温室气体排放（维度3）。

02

基于核算维度3的C40城市排放特征

C40城市气候领导联盟（又称C40城市集团），成立于2005年，是一个应对气候变化的国际城市联合组织，致力于推动城市的减排行动和可持续发展。该研究基于全球多区域投入产出（GMRIO）模型，选取了79个C40城市作为研究对象。通过将特定城市的经济和贸易结构与该城市所在国家其他地区的区分开来，并将每个城市的投入产出结构和不同的最终需求模式（家庭和政府的支出以及政府和私营部门的资本投资）完全嵌套在全球投入产出模型中，分别核算了79个C40城市的三种不同核算维度下的排放清单。

结果显示，79个C40城市的三种不同维度下的总排放为44亿吨，相当于全球年度温室气体的10%（以2011年作为参考年)，然而这些城市的总人口仅占全球人口的6%（4.21亿）。其中，基于核算维度3的（即发生在城市边界外）排放量为18亿吨（占全球总排放量的4%）。

进一步，通过将57个部门的核算结果分为七个大类别并进行汇总，发现C40城市的服务相关类部门（如公共行政、国防、教育、卫生）在核算维度3下的排放占比最大，占总量的27%。其他六类排放则定义为与基础设施相关的关键跨界排放，占据了总量的73%。除此之外，C40城市的三种不同维度下的人均排放介于3.2至54.8吨之间，并与城市GDP间具有很强的相关性。其中，经济产出相似的城市的排放水平可能大不相同（图2）。

图2 C40城市的领地排放、进口电力和七大类别的核算维度3下的排放

03

环境库兹涅茨曲线不存在

环境库兹涅茨曲线（EKC）揭示了环境污染程度随着人均收入水平先升后降，呈现倒U型曲线关系。然而该研究的五种形式的回归结果表明：城市的领地排放（TE）随着城市人均GDP的增加而增加（回归1）；领地排放（TE）随着城市人均GDP的增加而出现拐点，但三种核算纬度排放却持续增长（回归3）；其他三种形式的回归显著性不高。其中，固定效应模型中的系数表明，C40城市中的人均GDP每增长1%，领地排放将增加0.61%，三种维度下的总排放将增加0.74%。这个发现质疑了EKC的存在，也启示了研究人员未来在对城市EKC进行研究时，或许需要先纳入边界外的碳排放。

04

C40城市间的贸易隐含排放平衡

目前城市的减缓气候变化政策主要集中在领地排放上，而跨越城市边界的排放转移在很大程度上被忽视。本研究表明，79个C40城市的领地排放为22亿吨（5%的全球排放量），其中9亿吨的排放（41%）是由于城市以外的消费活动产生的。另一方面，79个C40城市的总消费侧碳足迹为35亿吨。可见，在全球范围内，C40城市倾向于通过贸易将其排放的很大一部分外包出去。然而，贸易隐含排放在不同地区各不相同。将城市划分为八个世界区域后的结果表明，北美和拉丁美洲的C40城市是排放的净进口国，欧洲、非洲和东亚城市是排放的净出口国，其他C40城市在贸易上更加平衡。

此外，研究表明，城市层面的领地排放和消费侧排放之间存在较大差异的根本原因在于城市的经济结构是以制造业还是服务业为主。制造业或服务业的增加值占城市总增加值的比重在贸易隐含排放平衡中起着关键作用。随着制造业增加值占比的增加，当制造业增加值约占城市总增加值的21%时，会达到净贸易隐含排放平衡。

与此相反的是服务业增加值占比的增加，以服务部门为基础的城市拥有更多的进口隐含排放和更少的出口隐含排放，当75%的增加值由服务业产生时，就会达到贸易隐含排放平衡。因此，以服务业为基础的城市采用消费侧排放核算方式将获得更多的减排潜力，而以制造业为基础的城市(占总增加值的21%以上)可能主要将减排努力集中在其领土排放上。

05

低碳策略选择

本研究展示了基于C40城市的消费侧碳足迹核算与领地排放核算的低碳基础设施（LCI）和低碳消费（LCC）的策略偏好（图3），表明消费侧碳足迹较高而领地排放较低的许多拉丁美洲城市更适用于采用LCC策略（浅黄色阴影区域），相反地，两个非洲城市应该更关注LCI策略（蓝色阴影区域）；而对于许多北美城市来说，适用于密集的LCI策略与更强的LCC策略相结合（深黄色阴影区域）；对东亚和欧洲的一些城市来说，更强的LCI和密集的LCC策略相结合则更加适合（绿色阴影区域）。

图3 基于C40城市的消费侧排放核算与领地排放核算结果的低碳基础设施（LCI）和低碳消费（LCC）策略偏好判断

为了进一步研究在部门层面上实施LCI和LCC策略的可能性，该文绘制了三种不同核算方式下（领地排放核算、消费侧排放核算、维度1-3排放核算）针对各城市部门的温室气体排放—洛伦兹曲线，研究发现：

（1）领地排放—洛伦兹曲线表明，部门排放呈现出两极分化或高度不平等的现象（图4a1），即排名靠前的部门对总排放量的贡献最大，前2.68%的部门合计排放超过C40城市总排放量的60%，而其余部门（97.32%）占40%（图4a2）。其中，排在前2.7%的部门主要与基础设施相关，包括电力、食品和交通，而与服务相关的部门只占很小的比例，因此在以基础设施为中心的生产侧排放减缓策略中，降低部门碳强度是有利的；

（2）消费侧排放—洛伦兹曲线显示，排名前8.40%的部门占据了60%的总排放量，其中，这些部门大多与服务部门相关（图4b2），但它们的碳强度相对较低，因此应区别于以碳强度为重点的减缓策略；

（3）核算维度1-3的总排放—洛伦兹曲线中也发现了类似的趋势，在该曲线中，排名前6.23%的部门占据了总排放量的60%（图4c2），但三种维度下的排放核算展示了一个完整视角（即排放主要部门与基础设施和服务部门都相关），因此应使LCI策略与LCC策略相互补充。

图4三种核算方式下各城市部门的温室气体排放—洛伦兹曲线

文章信息：

Wiedmann, T., Chen, G., Owen, A., Lenzen, M., Doust, M., Barrett, J., & Steele, K. (2020). Three‐scope carbon emission inventories of global cities. Journal of Industrial Ecology. http://doi.org/10.1111/jiec.13063