京津冀人口对碳排放的压力:空间格局及变动分析

　　摘要:研究京津冀地区人口规模对碳排放的压力问题，对实现京津冀生态环境协同治理具有重要的理论及实践意义。利用指标构建法测算2005—2015年京津冀各城市区域的人口碳排放压力，并采用MapInfo、GeoDa和ArcGIS等空间技术手段进一步分析京津冀地区人口碳排放压力的空间格局及变动。研究结果显示:(1)总体来看，京津冀地区人口对碳排放的压力较大，高于全国平均水平;(2)京津冀地区大多数城市人口碳排放压力趋小，个别城市则有所上升;(3)京津冀地区人口对碳排放的压力存在较为稳定的空间格局，其中唐山、天津和邯郸长期面临着严重的人口碳排放压力;(4)京津冀地区人口碳排放压力的空间相关性逐渐增强，当前呈现出明显的高高、低低集聚态势。需要转变京津冀地区的能源消费结构，大力发展低碳技术，继续开展节能减排工作，加快推进京津冀地区一体化，从而优化京津冀地区人口碳排放压力空间格局。

　　关键词:京津冀;人口;碳排放压力;空间格局;环境治理

　　一、问题提出

　　京津冀地区是中国北方经济发展最快、人口规模最大、城市群和产业群最为密集的区域。以北京、天津和河北的石家庄、保定等13个城市组成的京津冀地区面积达到216000平方公里，2018年末常住人口1.13亿，实现生产总值8.51万亿元。该区域以全国2.25%的地域面积承载了全国8.08%的人口，提供了全国9.46%的经济总量。近年来，随着京津冀经济发展水平的提高和人口的快速集聚，交通日益拥堵，环境持续恶化，资源加速枯竭。《京津冀协同发展规划纲要》明确提出:到2030年，京津冀区域一体化格局基本形成，区域经济结构更加合理，生态环境质量总体良好，公共服务水平趋于均衡，成为具有较强国际竞争力、影响力的重要区域。因此，缓解京津冀地区较为紧张的人口资源环境压力、发展低碳经济成为当前实现京津冀协同发展的重要任务。

　　由于自然禀赋、经济发展水平、产业结构、人口要素、消费水平以及能源利用效率等存在较大的空间差异，因此区域内部不同城市地区的碳排放水平也存在较大差异。人口规模的扩张以及由于生活水平提高导致的居民能源消费模式的改变，使得京津冀地区实现碳减排目标面临巨大压力，测算人口规模变动对碳排放的压力并分析其空间分布格局的特征具有重要的理论和实践意义。开展京津冀地区人口碳排放压力空间分布格局的研究可以深入了解京津冀地区的人均碳排放状况，揭示当前人口给京津冀地区节能减排带来的压力，从而为差别化的低碳城市建设、人口规模调控、碳排放峰值控制提供数据支撑，并提高政策制定的针对性和可操作性，为探索不同类型的低碳发展道路和模式提供指导。

　　二、文献综述

　　温室气体排放带来全球气候变暖等一系列的气候异常问题，在全球范围内给生态安全、粮食安全和水资源安全等均造成巨大的压力，严重影响人类社会经济发展，节能减排的低碳经济成为实现全球可持续发展的必然选择。国内外学术界纷纷对低碳经济开展研究，碳排放成为研究重点，其中对碳排放的影响因素的研究较多。学者们主要关注经济增长、人口因素、产业结构、能源结构和效率、国际贸易、外商直接投资等要素的影响，研究方法多是基于IPAT模型、STIRPAT模型等进行相关性分析，测算各个要素对碳排放规模的影响程度。其中，经济要素对碳排放的影响研究，尤其是库兹涅兹曲线研究较多，如张庆宇等(2019)运用环境库兹涅茨模型和STIRPAT模型分析了中国人均GDP和人均碳排放的关系以及影响碳排放的因素，指出中国人均GDP和人均碳排放的关系符合环境库兹涅茨曲线“倒U型”的规律，经济增长是影响中国碳排放的最大要素，其后依次是化石燃料使用、城镇人口、可替代能源与核使用、人口总数等[1]。

　　人口要素对碳排放的影响同样引发关注[2-4]，有学者指出过去20年全球人口变化与二氧化碳排放增长之间存在着较大关联，而且人口变化对发展中国家碳排放的影响比对发达国家更为明显[5]。朱勤和彭希哲(2010)研究发现居民消费水平、人口城市化率和人口规模会显著影响中国的碳排放总量[6]。余明成(2018)等研究发现人口对山西的CO2排放影响最大，其次是城镇化率和第二产业占GDP比重[7]。总的来说，当前研究主要侧重各要素与碳排放的关系，其中人口也是影响碳排放的重要因素之一，但关于人口对碳排放压力的测定研究相对较少。

　　分区域来看，近年来，随着北京非首都功能疏解、京津冀一体化和生态文明建设的推进，关于京津冀地区碳排放研究的内容逐渐增多，主要集中在京津冀地区碳排放的区域差异和时空特征、碳排放足迹和强度分析、碳排放的分解及影响因素等方面。具体来看，京津冀地区碳排放的区域差异和时空特征方面，汪浩等(2013)基于县域尺度运用比较统计地图和空间自相关分析方法对1990—2009年京津冀都市圈的碳排放空间格局和空间依赖性进行研究，发现京津冀都市圈CO2排放量逐年增加，CO2排放格局呈现较明显的分层聚集现象，高值区域空间分布由“双中心”发展至“四中心，大部分区域基本保持不变或减弱，唐山等地CO2排放增强[8]。

　　孙雷刚等(2016)采用碳排放系数法对2000—2013年环京津区域5个城市的碳排放效应及时空格局进行测算分析，结果显示环京津区域的城市净碳排放总量逐年递增，唐山的净碳排放总量仍然最高，其次为石家庄、张家口、保定和廊坊[9]。赵玉焕等(2018)也分析了京津冀地区碳排放的时空特性，发现河北对京津冀CO2排放的贡献最大[10]。也有学者对京津冀地区部分重点行业部门的碳排放空间格局进行分析，如张克勇(2019)等对2000—2015年京津冀交通部门CO2排放的时空特征进行分析，发现京津冀交通部门CO2增长较快，其中北京对京津冀CO2排放贡献最大，河北和天津贡献较小，京津冀各地区CO2排放差异不断扩大[11]。

　　碳排放足迹和强度分析方面，闫云凤(2016)构建多区域投入产出-结构分解分析(MRIO-SDA)模型测度京津冀碳足迹的演变趋势及影响因素，发现京津冀碳足迹整体呈现增加趋势，人口增长、人均消费量增加和消费结构变化是主要的驱动因素[12]。孙丽文等(2019)利用IPCC法测算了京津冀工业部门六大高耗能行业的碳足迹值，并从经济规模、产业结构、能源强度和能源结构四方面对其整体及各行业进行时空差异分析，发现河北近年碳足迹促增趋势上升，成为降低碳足迹的重点控制地区，其中经济规模效应是首要促增因素[13]。

　　三、研究方法与数据处理

　　(一)京津冀地区人口碳排放压力指标的构建

　　人口变化对碳排放产生压力已经成为不争的事实。然而如何衡量人口对碳排放的压力，学术界没有统一的方法，目前这方面的研究方法主要有以下几种:一是因素分解法。采用基于投入产出表的结构分解方法SDA(structuraldecompositionanalysis)和基于扩展和改进的Kaya恒等式的指数分解方法IDA(indexdecompositionanalysis)对碳排放进行分解，测度人口要素包括人口规模和结构等对碳排放的贡献度，其中对数平均迪氏指数法(LMDI)使用较多。该类方法可以用来测定人口要素对碳排放值变化的具体贡献度，但人口被作为社会经济要素之一进行分解研究，并非是对人口碳排放压力的单独测算。

　　二是基于STIRPAT模型，采用面板数据回归估计法、最小二乘法和状态空间模型方法等进行回归分析研究人口对碳排放的影响。该类方法虽然可以采用时间序列动态考察要素变动的影响，仍停留在研究人口要素对碳排放的影响程度上，不能反映对碳排放量变化的具体贡献，也忽视了不同碳排放单元的空间联系和相关性[20]。三是采用情景分析方法对不同人口规模、经济发展程度、产业结构、技术水平和不同减排政策下的碳排放量进行组合，该方法可以在一般均衡条件下模拟各社会经济要素与碳排放之间的关系，虽然人口变动也会对不同的碳减排目标产生影响，但该方法以模拟预测为主，参数设定具有较大的动态变化性，并不能实际测量人口对碳排放的压力。本文认为，构建人口碳排放压力指数应该遵循如下几个基本原则:(1)简洁;(2)数据易得而准确;(3)直接反映人口与资源环境尤其是碳排放的对比关系;(4)不仅能够反映人口与资源环境因素的对比关系，而且能够衡量压力是否存在及其相对大小。鉴于此，本文在已有研究的基础上，考虑将某地实际的人均碳排放与碳排放的某一个人均标准值进行比较，来反映人口对碳排放的压力。具体测算公式为:人口碳排放压力指标=(碳排放实际占有量/实际人口规模)/碳排放的标准人均值(1)这里涉及的标准人均值，可以是可利用的人均标准或公认的国际或国内标准，也可以是全国或地区的平均值。本文根据碳排放的自身特点，选取全国平均的人均碳排放量作为标准，京津冀各城市区域的人均碳排放量越大，其人口碳排放压力也就越大。

　　(二)数据来源及处理

　　本文数据均来自2005—2015年北京、天津、河北11个城市的城市统计年鉴。关于碳排放的计算，主要采用IPCC排放系数计算，其中河北11个地级市由于缺少分品种能源消耗数据，无法采用一般的碳排放计算方法，因此本文通过对2005—2015年河北的能源消耗总量和碳排放总量关系拟合，估算出二者之间的拟合方程，从而利用河北省11个地级市2005—2015年的能源消耗量估算出其碳排放量。而北京和天津则根据煤品、油品以及天然气的消耗量乘以IPCC排放系数加总得到。

　　四、京津冀地区人口规模对碳排放压力的空间格局分析

　　本文依据上文计算得出的京津冀13个城市2005—2015年的碳排放量、常住人口规模以及中国人均碳排放量的标准值，2005—2015年京津冀地区人口碳排放压力和2015年京津冀地区人碳排放压力排序。

　　(一)京津冀地区内部人口碳排放压力的时空演变分析

　　首先，总体变化状况显示，2005—2015年京津冀地区长期面临人口碳排放压力，但压力程度近年来呈下降趋势。2005—2015年京津冀地区的人口碳排放压力值始终大于1，长期高于全国人均碳排放水平，说明京津冀地区仍面临着一定程度的人口碳排放压力。但从变动上看，从2005—2015年，京津冀整体的人口碳排放压力值从1.670下降至1.336，下降幅度达到25%。内部各区域人口碳排放压力的最大极值也从2005年的5.111下降至3.839。此外，与2005年相比，2015年京津冀人口碳排放压力值低于1(即低于全国人均碳排放水平)的城市数量由4个增加至6个。

　　虽然大多数区域仍面临着人口碳排放压力，但京津冀地区人口碳排放压力相对来说已经得到缓解。与全国水平相比，2005年、2010年和2015年京津冀人均碳排放量分别为2.23吨标准煤、2.56吨标准煤和2.63吨标准煤，2005—2015年人均碳排放量的增幅为18%，而全国2005年和2015年的人均碳排放规模分别为1.34吨标准煤和1.97吨标准煤，增幅达到47%，京津冀地区人均碳排放规模的增长幅度远低于全国增长幅度，说明近年来京津冀地区的节能减排工作取得了一定的进展。京津冀地区作为中国北方最大的城市群，始终面临着严重的环境问题，为了有效推进生态环境建设，京津冀地区推动区域产业结构和能源结构的优化调整，调控人口规模、控制温室气体排放，协同推进区域大气污染治理，从多角度出发实现京津冀地区的生态环境保护，京津冀地区面临的人口碳排放压力逐步得到缓解。

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　　五、结论及建议

　　本文在构建人口碳排放压力指标的基础上，进一步采用聚类分析、空间相关性分析和标准差椭圆等方法，研究了京津冀地区人口对碳排放压力的空间格局及变动，在此基础上提出以下结论及相应的政策建议:

　　第一，当前京津冀地区内部人口碳排放压力存在较大的空间差异性，唐山、天津和邯郸面临着较为严重的人口碳排放压力，北京、衡水和保定的人口碳排放压力值较低，处于无压区。总体来看，人口碳排放压力的整体空间分布呈东北-西南主体方向，压力重心进一步向东北方向集聚。针对当前人口碳排放压力水平较高的地区如唐山、天津和邯郸等，应当调整能源消费结构，增加清洁能源和新能源的使用，减少对传统能源的依赖程度;积极转变经济发展方式、优化产业结构，降低高能耗产业的比重;加大科技创新投入，提高能源资源的利用效率，促进城市发展向绿色低碳方向转型。

　　尤其天津作为京津冀城市群的双核之一，应当利用制造业优势与北京形成研发和人力资本对接，向上延伸制造业产业链，提高制造业的附加价值，推动制造业的精细化、高端化和创新化，并大力发展第三产业，促进产业结构转型。而北京、衡水和保定等虽然处于无压区，但距离低碳城市仍有较大发展空间，这些地区应当进一步加大节能减排力度，继续淘汰过剩产能，提高全民节能意识。尤其北京要加强与京津冀其他区域的协作，充分利用自身优势，包括充足的资金投入、较强的技术创新能力和丰富的科研单位、高校和企业资源等，推进节能和减排技术的研发推广。

　　第二，京津冀目前人口碳排放压力普遍减弱，但从时间尺度上看内部变动趋势存在差异，一些生态比较脆弱或者碳排放比较严重的城市如承德、廊坊和沧州等人口碳排放压力不降反升，应该引起高度重视。具体来看，张家口、承德、秦皇岛等作为京津冀水源涵养功能区，应当依托自身地理位置和丰富的资源优势，推进新能源尤其是可再生能源的开发和利用，构建安全清洁高效的能源供应和消费体系。打造绿色低碳循环型的经济发展方式，实现经济集聚区内产业间的生态链接，并结合当前实现京津冀协同发展规划的政策优势，建设国家生态文明先行示范区，拓展生态内涵，延展生态效益，走绿色低碳的发展道路。此外，河北其他城市也应进一步减少煤炭消费，提高能源利用效率，严格开展节能减排工作，淘汰落后产能，改善当前资源型传统产业占据主导地位，高耗能行业主导工业能源消费的格局。

　　作者：宫倩楠1，王莹莹2，童玉芬1