黔東南地區(qū)氣候變化對能源消費碳排放的響應

賀祥　顧欣　楊宗周

摘要：為了探索黔東南地區(qū)氣候變化與其工業(yè)生產(chǎn)中能源消費碳排放的關系，采用資料文獻法、相關性分析等方法對黔東南地區(qū)的能源消費碳排放與氣候變化特征進行了分析。研究表明：1998～2008年，黔東南地區(qū)化石能源消費量及碳排放量呈快速增加趨勢，碳排放的主要來源是原煤消費；1998～2008年，其平均氣溫較1985～1997年前呈明顯上升趨勢，其年平均降水量變化較小，但年際波動性更顯著；1998～2008年期間，年最高氣溫≥35℃的天數(shù)呈明顯增加趨勢，年最低氣溫≤0℃的天數(shù)則呈降低趨勢。通過相關性分析表明：黔東南地區(qū)化石能源消費的碳排放對其區(qū)域的天氣氣候帶來顯著影響，它們之間具有明顯相關性；該地區(qū)在1998年后工業(yè)發(fā)展與城市進程快速發(fā)展過程中，其天氣氣候的變化對碳排放量增加作出相關性的響應變化。

關鍵詞：氣候變化；碳排放量；響應；黔東南地區(qū)

中圖分類號：F343.6文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）01000304

1引言

全球氣候變暖是當今人類面臨的嚴峻挑戰(zhàn)之一，以化石燃料為主的傳統(tǒng)能源消費帶來的碳排放量增加是造成氣候變暖的重要人為原因之一。氣候變化對自然生態(tài)系統(tǒng)及人類生產(chǎn)、生活都有著嚴重的負面影響。碳排放的成因、機理、碳排放與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以及碳排放對生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面引起國內(nèi)外學術界研究的強烈關注，如方精云[1]等對不同用地類型的碳排放系數(shù)及碳排放效應進行了研究，曲如曉[2]等對碳排放交易地環(huán)境效應及對策進行了研究，Stern N、趙榮欽[3～4]等對低碳土地利用模式進行了研究，趙先超[5]等對不同土地利用方式的碳排放效應進行了研究。同時，區(qū)域生產(chǎn)、經(jīng)濟發(fā)展與能源消費的碳排放之間關系也成為國內(nèi)外學術界研究的熱點問題。如徐國泉、宋濤、謝松[6～8]等對碳排放與經(jīng)濟增長及能源消耗等因素的關系，王禮剛、徐玉高[9，10]等對碳排放與經(jīng)濟發(fā)展、經(jīng)濟增長的關系進行了研究。但目前學者們對中小尺度區(qū)域的能源消費的碳排放與氣候變化的關系研究尚不深入[11]。本文以貴州喀斯特高原山區(qū)為研究對象，通過對黔東南地區(qū)近24年內(nèi)主要年份區(qū)域性氣候變化特征與近10年碳排放量

的相關性進行分析，研究貴州喀斯特山區(qū)天氣氣候變化對碳排放量的響應關系。研究成果對貴州省黔東南地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護、低碳經(jīng)濟發(fā)展模式山區(qū)及氣候變化趨勢等方面具有一定的理論和實踐意義。

2研究區(qū)概況

黔東南地區(qū)位于貴州省東南部（107°17′20″E～109°35′24″E，24°19′20″N～27°31′40″N），總面積303371km2。東鄰湖南省，南接廣西，西連黔南州，北抵遵義、銅仁兩地區(qū)。全州轄凱里市、黎平縣、榕江縣等16個市縣。2012年共有人口4535萬人，生產(chǎn)總值達47775億元。其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值9694億元，第二產(chǎn)業(yè)增加值15317億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值22764億元。在三次產(chǎn)業(yè)中，第一、二、三次產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟增長的貢獻率分別為101%、388%和511%[12]。黔東南地區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風氣候，四季溫暖，溫差小，雨季明顯，降水豐富。境內(nèi)地形崎嶇，溝壑縱橫，森林植被茂盛，是全國28個重點林區(qū)之一。

3數(shù)據(jù)與研究方法

3.1數(shù)據(jù)來源

限于黔東南地區(qū)對能源消費數(shù)據(jù)統(tǒng)計逐年的不完整性，本文所用能源消費數(shù)據(jù)主要來源于1998～2008年間的《黔東南州統(tǒng)計年鑒》，包括各年黔東南地區(qū)原煤、焦炭、氣油、柴油、煤油及其他石油化工制品等能源消費量數(shù)據(jù)。黔東南地區(qū)氣象、氣候數(shù)據(jù)來源于黔東南地區(qū)氣象局觀測、監(jiān)測的近24年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括年平均降水量、年平均氣溫、年高溫日數(shù)、年低溫日數(shù)、年暴雨日數(shù)等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

3.2研究方法

2006年，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）編制了《IPCC2006年國家溫室氣體排放清單指南》，用來估算溫室氣體的排放。黔東南地區(qū)植被茂盛，平均森林覆蓋度約60%，由于長期的森林保護政策，其林地面積近年來變化率低。同時，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中碳排放與碳匯基本持平，故其碳排放對區(qū)域氣候影響相對較低。因而，黔東南地區(qū)森林面積變化及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)其對當?shù)貧夂蜃兓绊戄^弱。隨著城市化快速發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)展與能源消費造成的碳排放量增長變化迅猛，對區(qū)域天氣氣候變化會產(chǎn)生主要及重要的影響作用。黔東南地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)與城市建設活動消耗大量能源，通過測算其二氧化碳排放量得到其能源消耗碳排放。這里采用橡樹嶺國家實驗室（ORNL）提出的方法進行計算[13]，具體公式為：

A=∑nj=1Bj×Cj×Dj×Gj（1）

式中，A為碳排放量（t）；n為能源種類數(shù)；Bj為能源j的消費量，按標準煤計（t），不同種類化石能源燃料對標準煤的折算系數(shù)[14]（表1）；Cj為煤的有效氧化分數(shù)，取值為98.20%；Dj為每1t標準煤的含碳率，取值為73.30%；Gj為CO2釋放量相對于煤燃燒排放規(guī)模的倍數(shù) （表1）。

運用Excel軟件對黔東南地區(qū)1985～2009年的16個縣市氣象臺站的實時觀測資料進行分析，并對其年平均氣溫、年降水量、年高溫日數(shù)、年低溫日數(shù)、年暴雨日數(shù)等氣象要素與黔東南地區(qū)的化石能源消費碳排放量進行相關性等方面的計算與分析。

4結果與討論

4.1黔東南地區(qū)主要年份的能源消費量及其碳排放量

黔東南地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)中能源消費過程的二氧化碳排放是其碳排放的最主要來源，黔東南地區(qū)的化石能源消費以煤、石油及其制品等為主。通過對1998～2008年的《黔東南州統(tǒng)計年鑒》[15]獲得其主要年份的工業(yè)企業(yè)能源消費量（表1），并通用公式1對其進行碳排放量的計算（表1）。

4.2黔東南地區(qū)近24年氣候變化特征分析

通過對黔東南地區(qū)近24年的年降雨量、年平均氣溫，年高溫（日最高氣溫≥35℃）日數(shù)，年低溫（日最低氣溫≤0℃）日數(shù)、年暴雨（日降水量≥50mm）日數(shù)等氣象要素特征分析。其中，年最高溫（日最高氣溫≥35℃）日數(shù)，年最低溫（日最低氣溫≤0℃）日數(shù)及年暴雨（日降水量≥50mm）日數(shù)均為黔東南地區(qū)的極端天氣指標。由于氣候變化通常需要更長時間觀察去體現(xiàn)其變化特征，因此，根據(jù)數(shù)據(jù)可獲得性選擇近24年的天氣氣候數(shù)據(jù)，具體見表2。

表2黔東南地區(qū)近年各時期氣候、天氣指標變化狀況

時期1985～2009年1985～1997年1998～2009年1998～2002年2003～2009年年平均氣溫/℃17.27 17.02 17.55 17.51 17.59年降水量/mm1266.61 1281.37 1250.62 1324.87 1197.58年暴雨（日降水量≥50mm）日數(shù)/d3.16 3.16 3.16 3.48 2.93年最高氣溫≥35℃日數(shù)/d7.65 6.13 9.29 7.19 10.80年最低氣溫≤0℃日數(shù)/d15.70 16.16 15.21 12.11 17.42

4.2.1黔東南地區(qū)年降雨量與年平均氣溫變化特征

對表2分析可知，1985～2009年期間的年平均氣溫值為1727℃；1985～1997年期間的年平均氣溫值僅為1702℃，比近24年平均氣溫值還低025℃，比1998～2009年期間平均氣溫值低028℃；1998～2002期間的年平均氣溫值為1751℃，比2003～2009年期間的年平均氣溫值低008℃。結果表明1985～1997年，1998～2009年這段時間黔東南地區(qū)的氣溫均呈上升趨勢，且1998年以后氣溫增長速率明顯上升。

年降水量變化特征：1985～2009年期間的年平均降水量為126661mm；比1998～2009年期間平均值多1599mm；1998～2002期間的年平均降水量為132487mm，比2003～2009年期間的年平均降水量多12729mm。結果表明，1998年后降水量呈減少趨勢，同時其降水量變化的波動起伏性也更顯著。

4.2.2黔東南地區(qū)極端天氣變化特征

黔東南地區(qū)極端天氣日數(shù)變化，以暴雨天數(shù)、極端高溫與極端低天數(shù)等指標來體現(xiàn)。年暴雨日數(shù)的變化：1985～2009，1985～1997，1998～2009年它們的平均年暴雨日數(shù)均為3.16d，但1998～2002年期間則增加為年均3.48d，2003～2009年期間則降低為年2.93d，表明1998年以后日降水量≥50mm暴雨天數(shù)的變化波動性更顯著。

年最高氣溫≥35℃日數(shù)：1985～2009年平均值為7.65d，1985～1997年僅為6.13d，但1998～2009年的平均值則為9.29d，表明年最高氣溫日數(shù)在1998年后呈快速增加趨勢，特別是在2003年到2009年期間，期年最高氣溫增加為10.80d。

年最低氣溫≤0℃日數(shù)：1985～2009年平均值為1570d，1985～1997年僅為1616d，但在1998～2009年的平均值則為1521d，表明年最低氣溫日數(shù)在1998年后呈快速減少趨勢，特別是1998～2007年的最低日溫數(shù)為1348d（2008年因受罕見的凝凍天氣，其最低溫達3307d）。因此1998年以后黔東南地區(qū)的最低氣溫日數(shù)呈顯著減少趨勢，且其最低溫日數(shù)變化較以前波動性也更顯著。

2014年1月綠色科技第1期5黔東南地區(qū)氣候對碳排放量快速增長的響應

作為溫室氣體的CO2排放進入大氣，會對區(qū)域乃至全球氣候產(chǎn)生顯著影響，并導致區(qū)域及全球氣溫上升。黔東南地區(qū)的碳排放主要來源于其化石能源消費產(chǎn)生二氧化碳的排放。將黔東南地區(qū)主要年份的碳排放量與其年平均氣溫、年降雨量、極端天氣等氣象要素指標作對應分析，如圖1。對圖1分析可知，1998～2006年，黔東南地區(qū)碳排放量呈顯著增加趨勢；2007、2008年期間，其碳排放量呈一定幅度降低，這與黔東南地區(qū)凱里市火力發(fā)電廠停止發(fā)電，當年大量降低煤炭能源消耗的實際情況相吻合（2007年原煤消耗為83724830t，而2005年消耗為162838901t）。這充分表明原煤消耗是黔東南地區(qū)能源消耗量比重最大、碳排放量所占比重大的部分。同時，1985～1997年期間，其年平均氣溫僅為的1702℃，而1998～2008年期間的年平均氣溫為1755℃，表明同時其年平均氣溫也呈增加趨勢。另外，表征極端指標中，年最高氣溫≥35℃天數(shù)，1985～1997年平均值為613d，在1998～2009年期間平均值增加為939d，呈顯著增趨勢；年最低氣溫≤0℃日數(shù)（d），1985～1997年平均值為1616d，在1998～2009年期間平均值增加為1521d，呈減少趨勢。結果表明黔東南地區(qū)的極端天氣與氣候變化與碳排放量增長趨勢有較好的相關性，年平均氣溫、年最高氣溫與年最低氣溫日數(shù)等天氣氣候變化對碳排放量變化做出相關性的響應。

同時，對表1中碳排放量與天氣氣候指標進行相關性分析，分別得到碳排放量與年平均氣溫（℃）、年降水量（mm）、年日降水量≥50mm日數(shù)（d）、年最高氣溫≥35℃日數(shù)（d）、年最低氣溫≤0℃日數(shù)（d）的相關系數(shù)分別為-0366、-0299、-0375、0453、0455。雖然結果顯示碳排放量變化與以上各指標呈弱相關或一般程度相關性，但由于天氣氣候變化是受多種因素影響的復雜變化過程，因此該相關性已經(jīng)能充分表明化石能源消費的碳排放對黔東南地區(qū)的天氣氣候帶來顯著影響，表明該地區(qū)在1998年后的工業(yè)快速發(fā)展、城市進程加快的過程中，已經(jīng)對區(qū)域氣候的變化產(chǎn)生顯著影響（圖1）。

圖1黔東南地區(qū)近年碳排放量與天氣氣候指標的變化

6結語

通過對黔東南地區(qū)近年化石能源消費的碳排放量及變化特征進行分析與計算，對黔東南地區(qū)近年天氣氣候變化的變化特征與趨勢進行綜合分析，并對其碳排放與天氣氣候變化特征的相關性進行分析，得到以下結論。

（1）黔東南地區(qū)近年化石能源消費量及碳排放的特征。1998～2008年其化石能源消費量在近年呈快速逐年增加趨勢，其中1998～2002年能源消費標準煤平均值為15269萬t，2003～2008年期間能源消費平均值增加約65萬t；碳排放量從1998～2008年呈也快速增加趨勢，1998～2002年的碳排放量平均值約為10865萬t，2003～2008期間年的碳排放量平均值增加了40萬t。

（2）黔東南地區(qū)近24年氣候變化特征。1985～1997年期間的年平均氣溫值僅為1702℃，1998～2009年期間平均氣溫值為1755℃，1998～2002期間的年平均氣溫值為1751℃，而2003～2009年期間的年平均氣溫值低1759℃。表明1998～2009年時期的氣溫較1998年以前的氣溫增加明顯上升趨勢。年平均降水量變化，1998～2009年期間較1985～1998年期間的年平均降水量呈降低趨勢，雖然整體變化幅度不大，但1998～2009年的年際間降水量波動性更顯著。

（3）黔東南地區(qū)近24年的極端天氣變化特征。年最高氣溫≥35℃日數(shù)，1985～1997年僅為613d，1998～2009年期間平均值較1985～1997年期間增加約3d，表明年最高氣溫日數(shù)在1998年后呈快速增加趨勢；年最低氣溫≤0℃日數(shù)，1985～1997年僅為1616d，1998～2009年期間平均值較1985～1997年期間減少約1d，表明年最低氣溫日數(shù)在1998年后呈減少趨勢，特別是1998～2007年的最低日溫數(shù)僅為1348d。

（4）黔東南地區(qū)的碳排放來源主要是煤炭能源消費，且在1998～2006年呈顯著增加趨勢，1998～2008年期間的年平均氣溫、年最高氣溫≥35℃日數(shù)呈明顯增加趨勢，年最低氣溫≤0℃日數(shù)（d）則呈降低趨勢。通過相關性分析表明，黔東南地區(qū)化石能源消費的碳排放量對其區(qū)域的天氣氣候帶來顯著影響，特別是該地區(qū)在1998年后工業(yè)發(fā)展與城市進程快速發(fā)展過程中，其天氣氣候的變化特征對碳排放量的增加趨勢作出相關性響應反應。

貴州省化石能源消費總量屬全國較少省份之一，黔東南地區(qū)是貴州山區(qū)重要的林業(yè)分布區(qū)，其生態(tài)環(huán)境質量相對較好，其化石能源消費總量也較其他地區(qū)低。但通過研究發(fā)現(xiàn)，黔東南地區(qū)化石能源消費量的碳排放已經(jīng)對其區(qū)域天氣氣候變化帶來明顯的影響，說明隨著區(qū)域工業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展與城市的加速建設，區(qū)域氣候已經(jīng)受到工業(yè)生產(chǎn)與城市建設發(fā)展帶來的顯著影響。因此，需要加強對區(qū)域低碳經(jīng)濟發(fā)展模式、降低化石能源使消費量、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化、建立區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的碳排放與碳匯平衡協(xié)調(diào)系統(tǒng)等方面的研究，特別亟待加強區(qū)域天氣氣候變化受化石能源消碳排放影響的模型及量化評價系統(tǒng)等問題研究。

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（2）黔東南地區(qū)近24年氣候變化特征。1985～1997年期間的年平均氣溫值僅為1702℃，1998～2009年期間平均氣溫值為1755℃，1998～2002期間的年平均氣溫值為1751℃，而2003～2009年期間的年平均氣溫值低1759℃。表明1998～2009年時期的氣溫較1998年以前的氣溫增加明顯上升趨勢。年平均降水量變化，1998～2009年期間較1985～1998年期間的年平均降水量呈降低趨勢，雖然整體變化幅度不大，但1998～2009年的年際間降水量波動性更顯著。

（3）黔東南地區(qū)近24年的極端天氣變化特征。年最高氣溫≥35℃日數(shù)，1985～1997年僅為613d，1998～2009年期間平均值較1985～1997年期間增加約3d，表明年最高氣溫日數(shù)在1998年后呈快速增加趨勢；年最低氣溫≤0℃日數(shù)，1985～1997年僅為1616d，1998～2009年期間平均值較1985～1997年期間減少約1d，表明年最低氣溫日數(shù)在1998年后呈減少趨勢，特別是1998～2007年的最低日溫數(shù)僅為1348d。

（4）黔東南地區(qū)的碳排放來源主要是煤炭能源消費，且在1998～2006年呈顯著增加趨勢，1998～2008年期間的年平均氣溫、年最高氣溫≥35℃日數(shù)呈明顯增加趨勢，年最低氣溫≤0℃日數(shù)（d）則呈降低趨勢。通過相關性分析表明，黔東南地區(qū)化石能源消費的碳排放量對其區(qū)域的天氣氣候帶來顯著影響，特別是該地區(qū)在1998年后工業(yè)發(fā)展與城市進程快速發(fā)展過程中，其天氣氣候的變化特征對碳排放量的增加趨勢作出相關性響應反應。

貴州省化石能源消費總量屬全國較少省份之一，黔東南地區(qū)是貴州山區(qū)重要的林業(yè)分布區(qū)，其生態(tài)環(huán)境質量相對較好，其化石能源消費總量也較其他地區(qū)低。但通過研究發(fā)現(xiàn)，黔東南地區(qū)化石能源消費量的碳排放已經(jīng)對其區(qū)域天氣氣候變化帶來明顯的影響，說明隨著區(qū)域工業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展與城市的加速建設，區(qū)域氣候已經(jīng)受到工業(yè)生產(chǎn)與城市建設發(fā)展帶來的顯著影響。因此，需要加強對區(qū)域低碳經(jīng)濟發(fā)展模式、降低化石能源使消費量、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化、建立區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的碳排放與碳匯平衡協(xié)調(diào)系統(tǒng)等方面的研究，特別亟待加強區(qū)域天氣氣候變化受化石能源消碳排放影響的模型及量化評價系統(tǒng)等問題研究。

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（2）黔東南地區(qū)近24年氣候變化特征。1985～1997年期間的年平均氣溫值僅為1702℃，1998～2009年期間平均氣溫值為1755℃，1998～2002期間的年平均氣溫值為1751℃，而2003～2009年期間的年平均氣溫值低1759℃。表明1998～2009年時期的氣溫較1998年以前的氣溫增加明顯上升趨勢。年平均降水量變化，1998～2009年期間較1985～1998年期間的年平均降水量呈降低趨勢，雖然整體變化幅度不大，但1998～2009年的年際間降水量波動性更顯著。

（3）黔東南地區(qū)近24年的極端天氣變化特征。年最高氣溫≥35℃日數(shù)，1985～1997年僅為613d，1998～2009年期間平均值較1985～1997年期間增加約3d，表明年最高氣溫日數(shù)在1998年后呈快速增加趨勢；年最低氣溫≤0℃日數(shù)，1985～1997年僅為1616d，1998～2009年期間平均值較1985～1997年期間減少約1d，表明年最低氣溫日數(shù)在1998年后呈減少趨勢，特別是1998～2007年的最低日溫數(shù)僅為1348d。

（4）黔東南地區(qū)的碳排放來源主要是煤炭能源消費，且在1998～2006年呈顯著增加趨勢，1998～2008年期間的年平均氣溫、年最高氣溫≥35℃日數(shù)呈明顯增加趨勢，年最低氣溫≤0℃日數(shù)（d）則呈降低趨勢。通過相關性分析表明，黔東南地區(qū)化石能源消費的碳排放量對其區(qū)域的天氣氣候帶來顯著影響，特別是該地區(qū)在1998年后工業(yè)發(fā)展與城市進程快速發(fā)展過程中，其天氣氣候的變化特征對碳排放量的增加趨勢作出相關性響應反應。

貴州省化石能源消費總量屬全國較少省份之一，黔東南地區(qū)是貴州山區(qū)重要的林業(yè)分布區(qū)，其生態(tài)環(huán)境質量相對較好，其化石能源消費總量也較其他地區(qū)低。但通過研究發(fā)現(xiàn)，黔東南地區(qū)化石能源消費量的碳排放已經(jīng)對其區(qū)域天氣氣候變化帶來明顯的影響，說明隨著區(qū)域工業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展與城市的加速建設，區(qū)域氣候已經(jīng)受到工業(yè)生產(chǎn)與城市建設發(fā)展帶來的顯著影響。因此，需要加強對區(qū)域低碳經(jīng)濟發(fā)展模式、降低化石能源使消費量、區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化、建立區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的碳排放與碳匯平衡協(xié)調(diào)系統(tǒng)等方面的研究，特別亟待加強區(qū)域天氣氣候變化受化石能源消碳排放影響的模型及量化評價系統(tǒng)等問題研究。

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