第1章 序章
当前，人类社会面临诸多严峻的挑战——气候变化、大气污染、能源短缺（能源安全）和不可持续的城市发展。所有这些都与能耗的快速增长特别是化石燃料的使用有关。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）发布的第四次评估报告认为，1906～2005年全球平均地表温度上升了0.74℃，人类活动产生的温室气体（主要是二氧化碳）浓度增加可能是气候变暖的主要原因之一（IPCC，2007a）。IPCC第五次评估报告进一步指出，科学家更加确定人类对气候系统产生了重要影响，全球陆地和海洋温度升高已经非常明确（IPCC，2014）。世界气象组织（World Meteorological Organization，WMO）发布的2007年度《温室气体公报》指出，1997～2006年二氧化碳对全球变暖的贡献高达87%。一般认为，人类活动所导致的碳排放主要有三个来源：化石能源燃烧的二氧化碳排放、水泥制造过程中化学物质分解产生的二氧化碳排放以及由土地利用变化造成林地碳汇减少而引致的二氧化碳排放。
人口城市化进程与以上三种碳源均有密切联系。城市在应对全球气候变化挑战中处于关键位置。世界人口一半以上居住在城市，城市的碳排放量约占全球排放总量的70%。目前快速进展的人口城市化趋势，推动城市规模增大，数量增多。城市虽然是碳排放的主体，但人口城市化和城市的发展也体现了人类社会的进步，提醒着人们，城市也是减少碳排放和建设具有恢复性（resilience）社区的基础，更孕育着具有创新性的气候变化解决方案。
世界银行在2012年发布的《中国可持续性低碳城市发展》报告中指出，北京、上海、天津的人均碳排放已经跃居世界前列。中国碳排放的增加和城市化进程紧密相关，由于中国的城市化率正在快速提高，碳排放也将不断上升。为了解决城市化引起的碳排放量急剧上升的问题，必须探讨和实行有效的低碳城市化和城市发展政策。
1.1 研究背景与研究目的
1.1.1 研究背景
改革开放40多年来，中国经济几乎一直保持高、中速增长，2010年GDP超过日本成为世界第二大经济体。作为世界经济大国，经济的高速增长带来了能源资源消耗、CO2排放、环境污染等不少问题，这不仅形成自身可持续发展的障碍，而且带来了世界舆论要求我们实现碳减排的压力。在2009年丹麦哥本哈根联合国气候变化大会上，中国政府已郑重承诺：到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%～45%。中国在2020年第75届联合国大会上，又提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这一减排目标体现了中国的大国责任，但也是一个相当艰巨的任务。
人口城市化主要是指农村人口迁移到城市或农村地区转变为城市地区使城市人口数量增加、比重提高的过程。人口城市化是经济社会发展的产物。人口城市化的好处就是集约利用空间，提高空间利用效率，创出集聚经济，促进科技创新，从而又反过来推动经济社会发展。正由于此，相对于分散化、低密度的农村，人口城市化在提高空间利用和劳动生产效率的同时，也有利于提高能源利用效率，控制和减少碳排放。所以，从人口城市化角度探讨控制和减少碳排放，也就是研究城市与碳排放的关系，探讨城市的碳减排。
人口城市化的发展也意味着经济增长和生产规模的扩大。在同样的科技和生产水平条件下，人口城市化带来的经济增长和生产规模的扩大，就意味着能源消耗和碳排放量的增长。所以，人口城市化的发展与碳排放密切相关，从人口城市化角度探讨控制和减少碳排放十分必要。
人口城市化发展的直接结果就是城市规模的扩大和城市数量的增加；人口城市化发展与碳排放的密切关系集中表现为城市与碳排放的关系，而城市成为控制和减少碳排放的关键。正如世界观察研究所出版的《世界报告2007：我们城市的未来》指出，只有城市才是导致和解决气候变化问题的“钥匙”。城市是由人口城市化“塑造”的，所以人口城市化既是驱动和增加碳排放的主要原因，也是控制和减少碳排放的希望和关键。这为中国实现未来碳减排目标提供了一条重要思路或路径。但目前国内外尚缺乏真正从人口城市化角度探讨实现碳减排的系统研究（王桂新和武俊奎，2012）。
城市化过程中城市人口的增长及城市化水平的提高，对CO2的排放具有先导性驱动作用，因此必须加强人口城市化对碳排放影响的研究。而在人口城市化过程中，农村人口迁移到不同规模的城市，又影响不同规模城市CO2的排放。改革开放以来，中国政府一直强调把农村人口重点转移到中、小城市，主张走以发展中、小城市为主的人口城市化道路。这一城市化战略是否有利于控制和减少CO2排放？特别是在未来二三十年，中国的人口城市化仍将可能持续快速发展，这种快速发展，以及目前中国政府主张的把农村人口重点转移到中、小城市的人口城市化战略的继续推行，将对中国未来的碳排放带来怎样的影响？是否有利于中国提出的未来碳减排目标的实现？
这些宏观背景都要求必须尽快开展中国人口城市化低碳发展战略研究，从人口城市化角度，为中国政府控制和减少碳排放、实现未来碳减排目标提供科学依据。
1.1.2 研究的意义和价值
1.研究的实践意义
中国政府正在制定一系列应对气候变化、实现低碳发展的战略政策，高度重视通过开展科学研究提供先进技术和有效的人口城市化发展战略来实现低碳社会发展目标。实现人口城市化低碳发展将对中国乃至全球气候变化政策做出贡献。
本书研究对于推动中国制定低碳人口城市化政策、控制与减少碳排放具有重要实践意义。中国人口城市化及国际人口、气候变化的现实状况和研究进展具有以下关键特征。
第一，目前中国是世界上人口城市化发展*快的国家之一。根据联合国的数据，1975年到2003年，发展中国家城市人口年平均增长率为3.6%，世界平均增长率为2.5%，中国则为4.1%；2010年前后，中国城市化率超过发展中国家平均水平，2020年已达到63.89%，到2030年将达到70%（《2013中国人类发展报告》）。
第二，人口城市化将增加全球碳排放，国际上目前尚缺乏这方面的系统研究。《IPCC排放情景特别报告》（Special Report on Emissions Scenarios，SRES）预测未来人口增长对碳排放量的影响时主要考虑了人口总量，忽略了对碳排放量有明显影响的其他人口要素，包括年龄结构、家庭结构、消费方式及人口城市化等。气候变化政策研究和决策领域越来越认识到必须加深了解这些人口要素和碳排放量之间的关系，制定有效的人口城市化政策以控制碳排放量。
第三，在中国，诸多研究机构和科学家致力于低碳经济技术和管理以及能源政策研究。政府部门和研究机构拥有翔实却分散的人口城市化数据和信息，然而这些数据没有被很好地用来对人口城市化和碳排放关系进行分析和研究。
第四，目前国际上也缺乏人口城市化与低碳经济政策的定量分析，人口城市化低碳政策标准制定也缺乏详细的政策分析依据。人口城市化规划和建设部门及行业也缺乏有效的政策、技术和措施支持。本书将探讨这些问题以推进低碳人口城市化，并实现低碳经济政策的制定和实施。
第五，需要特别指出的是，本书研究将为中国政府实现二氧化碳2030年前达到峰值、2060 年前实现碳中和等未来碳减排目标和可持续发展提供重要的科学依据。
2.研究的理论意义
国内外政策制定和决策者越来越重视人口城市化低碳发展的理论研究，希望这方面的研究能提出实现人口城市化低碳发展的途径。人口城市化低碳发展战略能够为促进国家实现低碳经济提供有效的、关键的机制和途径。人口城市化低碳发展需要在常规的人口城市化发展目标之外加上碳排放控制目标，这意味着将极大地减少城市企业及消费者的能源消耗，有效地提高能源利用效率，在城市化过程中控制和减少碳排放。显然，这对企业、市民或政府机构制定碳排放控制政策将会产生深远的影响。在人口城市化发展过程中*为关键的挑战，是如何使较高的市民生活水平、活跃的城市经济活动与大量的能源消耗和碳排放分离脱钩。
近些年来国内外的研究机构及学者在人口城市化及城市碳排放研究方面都做出了很大的努力，取得了一定的成果。然而，这些研究在探讨人口城市化与低碳发展方面都还有很大的局限性，所得出的结论也仅仅为研究人口城市化与低碳发展提供一些不够系统的片断信息数据。为了对人口城市化与碳排放之间的关系有全面和系统的认识，需要继续努力，进一步开发更先进、适用性更强的人口城市化和低碳发展政策模拟系统。从国内外研究情况看，目前对人口城市化与低碳发展的影响因素分析及政策模拟、决策支持系统的研究仍十分薄弱。因此，开发和建立符合中国国情的人口城市化低碳发展战略及相关组合政策措施模拟系统，不仅在实践上具有重要意义，可为中国实现人口城市化低碳发展提供科学依据，而且在学术研究上也更具挑战性和创新性，从设计理念到研究方法都需要做出一定的开拓和创新。本书就是试图在上述国内外研究的基础上，总结和借鉴其先进经验，探索新的思路和方法，将中国人口城市化的人口规模、城市分布、消费结构、产业劳动力变化、土地利用、绿色经济、公共交通系统和低碳目标联系起来；把国家低碳目标、人口城市化低碳发展战略政策情景设计、人口城市化各要素对碳排放的影响分析、以投入产出分析法（input-output analysis method，IOA）—线性规划（linear programming，LP）模型为核心的综合低碳发展战略模拟及决策规划人员与公众参与等综合在一起，建立一种新型的符合中国国情的人口城市化低碳发展战略及相关政策措施综合模拟系统。
与以往诸多在人口城市化研究中所用的常规方法不同，本书将采用一种新的研究理论框架，以反演分析法研究思路，改进对人口城市化低碳发展战略途径及各种政策情景方案碳减排效果的政策模拟研究。这一思想方法和理论框架，构成了本书进行人口城市化低碳发展战略情景方案评价及政策模拟分析的科学基础和技术路线。由于人口城市化低碳发展战略情景方案评价及政策模拟分析涉及很多不同社会部门及利益集团，并且需同时考虑多种往往相互制约的因素，因此本书设计的研究总体框架及研究方法，为这一研究领域的理论和方法论的发展提供了一种新的战略政策综合研究思路。
这种以反演分析法为基本思路的人口城市化低碳发展战略及政策情景综合模拟系统方法主要具有以下特点。首先，需要考虑的是按照国家碳排放未来目标（2030 年碳达峰目标），研讨并设计未来各种人口城市化低碳发展的战略政策情景。未来情景实际上反映了在各种不同人口城市化战略政策及规划选择下未来可能出现的各种人口城市化及碳排放特征。本书主要考虑的未来情景是人口城市化和城市的发展变化。从某种意义上讲，模拟各种不同的人口控制政策或人口城市化发展规划对人口城市化低碳发展的影响是一门艺术，或者可以说这一模拟分析过程比较趋向于社会科学，而较少依赖于自然科学。其主要原因是在研究处理这一复杂系统时要遇到许许多多不同类型的不确定性。例如，将来人口城市化的发展速度、新的人口城市化发展战略政策（如新型城镇化规划）对碳排放和社会经济发展的影响程度，以及由人口增长、城市化发展、消费水平提高、经济增长和技术进步而造成的社会总需求的变化都包含着不确定性。鉴于这一系列的不确定性，研讨并设计中国未来人口城市化发展战略政策情景，对中国实现未来国家碳排放目标的人口城市化发展战略政策进行反演分析研究就具有特别重要的理论意义和价值。
1.1.3 研究目的
在2009年丹麦哥本哈根联合国气候变化大会上，中国政府郑重承诺：到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%～45%。中国在2020年第75届联合国大会上，又提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这一减排目标体现了中国的大国责任，但达到这一目标任务相当艰巨，必
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