全球气候变暖已成为21世纪最严峻的环境与发展挑战之一。碳排放所引发的温室效应是导致全球变暖的主要因素,碳减排已成为国际社会的共识和各国政府的重要战略目标。在此背景下,城市作为人口高度集聚、经济活动最为密集的空间单元,其碳排放总量占全球的70%以上,其碳代谢过程对全球碳循环系统中的重要环节。快速城镇化和工业化推动建设用地持续扩张,同时也挤占耕地、林地、草地和水域等生态空间,改变城市碳排放和碳吸收格局以及相关碳流,从而影响城市碳代谢过程。因此,如何从土地利用视角刻画城市群碳代谢过程,识别不同土地利用类型之间的碳流关系及其空间分异规律,成为支撑“双碳”目标实现和低碳空间治理的重要科学问题。
尽管已有研究探讨了土地-碳代谢过程,但当前研究主要集中于单一尺度和历史时期的评估,缺乏对多尺度与多情景的系统分析。研究不足主要体现在以下几个方面:(1)研究尺度单一、缺乏多尺度分析。已有研究多以单一城市为研究对象,往往忽视了多尺度下土地利用变化对碳代谢过程的影响过程。(2)情景模拟有限,缺乏多情景分析。已有研究普遍局限于历史时序分析,对城市群在不同情景下的碳代谢关注不足。(3)城市群区域关注不足。已有研究仅反映城市个体,难以刻画城市群层面的碳代谢网络。特别是在生态系统脆弱、城市化和工业化快速发展的中国西部地区的城市群缺乏案例研究。为弥补这一不足,本文以成渝城市群为案例,构建多尺度—多情景耦合的碳代谢分析框架,以期揭示成渝城市群土地利用变化对碳代谢格局的综合影响。
鉴于此,本文以成渝城市群为研究区,基于2000~2020年土地利用、能源消耗、社会经济等多源数据,综合运用碳代谢核算、生态网络分析、标准差椭圆和Markov-PLUS模型,构建“碳代谢核算—多尺度分析—多情景预测”的综合分析框架,全面揭示成渝城市群碳流变化、碳代谢效应水平特征。