人类活动影响下的北京地区气候承载力初步评估.pdf

doi10.12006/j.issn.1673-1719.2017.038岳溪柳 , 於琍, 黄玫 , 等 . 人类活动影响下的北京地区气候承载力初步评估 [J]. 气候变化研究进展 , 2017, 13 6 517-525人类活动影响下的北京地区气候承载力初步评估岳溪柳1,2，於 琍3，黄 玫1，吴绍洪1，周波涛3，徐 影31 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101；2 中国科学院大学，北京 100049；3 中国气象局国家气候中心，北京 100101气候变化研究进展第 13 卷 第 6 期 2017 年 11 月 CLIMATE CHANGE RESEARCHVol. 13 No. 6November 2017摘 要 重点考虑北京地区的气候条件、环境特点以及社会经济发展过程中的主要人类活动，从气候资源现状、人类活动强度和生态环境状态 3 个基本要素层出发，构建人类活动影响下的北京地区气候承载力评估指标体系，评估人类活动影响下的北京地区气候承载力情况，分析了气候承载力构成要素的空间分布及相对水平，解析了不同区县气候承载力的相对状况及主要制约因子。结果表明，北京地区气候承载力指数 ICCC在 0.24 ～ 2.24 之间变化，其中延庆县、密云县、昌平区的气候承载力较高，东城区、西城区、顺义区、石景山区、丰台区、房山区、朝阳区的气候承载力相对较差，海淀区、大兴区、怀柔区、门头沟区、平谷区、通州区居中。在各行政区县内部，东城区、西城区、丰台区、顺义区、朝阳区的气候承载力空间差异性较小；而延庆县、怀柔区、门头沟区等郊区气候承载力空间差异性较大，这主要受气候条件和生态环境的区域差异性影响。从气候承载力的构成要素看，怀柔区、延庆县及门头沟区的气候承载力主要受气候资源的限制；城六区和房山区等地的气候承载力主要受人类活动强度及生态环境要素的限制。就气候承载力具体指标而言，东城区、西城区、海淀区、朝阳区主要受人口密度、人均绿地面积以及生产生活排污量的影响；石景山区主要受空气质量较差的影响，房山区则受空气质量差和人均能耗高的影响。关键词 气候承载力；气候资源；人类活动；生态环境；气候影响评估；北京地区收稿日期 2017-02-04； 修回日期 2017-05-03资助项目 中国气象局气候变化专项 CCSF201530）作者简介 岳溪柳，女，博士研究生， ；於 琍 通信作者 ，女，副研究员， 引 言近几十年来，全球气候变化已经对自然系统和人类社会产生了强烈的影响，而人类活动是导致气气候承载力专栏候变化的主要原因[1]。城市是人类活动高度密集的区域，城市地区的气候受人类活动的影响尤为显著。随着社会经济的发展和气候变化影响的逐渐显现，城市气候问题越来越被重视，应对气候变化是未来编者按生态文明建设是中华民族永续发展的千年大计。生态文明建设需要兼顾资源环境保护和经济社会发展。气候作为自然生态系统的重要组成部分，是人类赖以生存和发展的基础，也是经济社会可持续发展的重要资源。大力推进生态文明建设，加快形成人与自然和谐共生，需要科学认识气候变化规律和气候风险，充分考虑气候资源的承载能力。为此，本刊特设立“气候承载力”专栏，邀请国内相关学者就气候承载力的评估方法和指标体系分享他们的最新研究成果，以期推进气候承载力的科学评估。气候变化研究进展 2017 年518城市发展面临的重要挑战之一[2]。 2013 年底我国发布了国家适应气候变化战略，将城市地区作为重点适应区之一，要求各省市政府尽快推进适应气候变化规划工作。为有效提升我国城市的适应气候变化能力，国家发展和改革委员会、住房和城乡建设部会同有关部门于 2016 年初制定了城市适应气候变化行动方案。气候系统与城市的相互作用和影响研究也广泛开展，国内外很多学者从人体健康、人居环境、能源排放以及气候风险管理等开展了多方面的研究，有效地提升了对城市气候问题的认识[3]。但在多数研究中，气候要素通常被认为是相对稳定的，且没能充分考虑人类活动对城市气候的作用和影响[4-5]。随着对人类活动和气候变化及其相互作用认识的提高，以及未来城市气候变化适应管理需求的增加，城市气候环境对社会经济发展的支撑和承载问题越来越受到关注，气候承载力的概念由此提出[6-8]。本文将气候承载力定义为在一定的时间和空间范围内，气候资源 如光、温、水、风等 对社会经济某一领域 如农业、水资源、生态系统、人口、社会经济规模等 ，乃至整个区域社会经济可持续发展的支撑能力[9]。要准确客观地反映某一时段、某一地区的气候承载力，需要结合研究对象有针对性地构建适合的指标体系，这些指标应具有清晰的逻辑关系或层次结构，能够较好地反映承载体和受载体的相互作用或联系，从而为合理地限定资源的利用和社会经济发展规模或强度提供决策参考。北京是我国的政治经济文化中心，城市化程度高、人口密度大，而自然资源禀赋相对不足，一次性能源自给率仅为 7，人均资源占用量与资源环境总量的矛盾越来越突出[10]。近几十年来，受人类活动和气候变化的共同影响，阻碍城市经济发展的社会和生态问题日益凸显，如城市雾霾、热岛效应、水资源匮乏、生态环境脆弱等。如何在城镇一体化快速发展的同时保持资源环境的良性循环，是北京市社会经济发展新常态的重要关切之一[11]。开展北京地区气候承载力的探索研究和分析，是合理利用资源，保障协调发展，以及开展城市气候变化适应，减缓气候风险的必要基础。本文从气候资源现状、人类活动强度和生态环境状态 3 个基本要素层出发，构建人类活动影响下的北京地区气候承载力评估指标体系，对当前北京地区的气候承载力 climatic carrying capacity, CCC 进行分级评估，并对北京地区气候承载力的区域差异及其主要限制因子进行了分析。1 方法与数据1.1 气候承载力评估指标1.1.1 气候资源气候资源 climate resources, CR 基本状况反映该地区气候资源条件及其对当地自然环境和人居生活所需的气候资源的支撑和供给状况。对城市地区而言，气候资源不仅为自然环境和生态系统提供基本的支撑，也是城市生态、人居条件的重要构成因素。气候适宜程度是人居环境的重要影响因素，也是评价城市地区宜居度的重要标准之一。随着社会经济的发展和城市化进程的推进，人们对宜居度的要求也越来越高[12]。本文选择了平均气温、平均降水、气候生产潜力，以及表征气候宜居性的温湿指数、风效指数 5 个指标评价气候资源的基本状况。1.1.2 人类活动人类的各种社会经济活动在城市 human activities, HA 地区高度密集，也是导致城市气候环境问题的主要根源之一。城市人为热排放对城市气候系统产生了重要的影响，热岛效应成为城市气候的典型特征之一[13]。本研究结合北京地区的社会经济特点，主要考察了与气候系统和城市环境状况密切相关的社会经济活动，包括温室气体、废气尾气及人为热排放等问题。1.1.3 生态环境城市生态环境 environment 2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 National Climate Center, China Meteorological Administration, Beijing 100081, ChinaAbstract Based on the current climate condition, the characteristic of environment and the intensity of human activities during the social and economic development in Beijing area, an uation index system of climatic carrying capacity was built in Beijing area. The climatic carrying capacity influenced by human activities was assessed, the spatial distribution of climatic carrying capacity and its elements were analyzed, the comparative carrying capacity of different districts/counties and the main restriction factors of carrying capacity were highlighted. The results suggest that the index of Beijing climatic carrying capacity in this research changes between 0.24 and 2.24, which is high in the districts of Yanqing county, Miyun county and Changping districts, but low in center six citys and Shunyi and Fangshan districts, and moderate in Haidian, Daxing, Huairou, Mentougou, Pinggu and Tongzhou districts. The spatial difference of climatic carrying capacity is small in Dongcheng, Xicheng, Fengtai, Shunyi and Chaoyang districts, but it is large in these suburb districts such as Yanqing county, Huairou district and Mentougou district, due to the differences of geographical characteristics and ecological environment primarily. As to the elements of climatic carrying capacity, Huairou district, Yanqing county, and Mentougou district mainly are restricted by climate resources; the main restriction factors of climatic carrying capacity in city/town area and Fangshan district are because of the intensity of human activities and ecological environment. In terms of specific indicators, the climatic carrying capacity in the city/town area is mainly caused by population density, greenbelt area and the production and living emissions. The main influence factor of climatic carrying capacity in the Shijingshan district is poor air quality, but in Fangshan district, besides poor air quality, higher energy consumption is another important factor.Key words climatic carrying capacity; climate resources; human activities; ecological environment; climate impact assessment; Beijing areaYue Xiliu1, 2, Yu Li3, Huang Mei1, Wu Shaohong1, Zhou Botao3, Xu Ying3