黔东南地区气候变化对能源消费碳排放的响应

贺祥　顾欣　杨宗周

摘要：为了探索黔东南地区气候变化与其工业生产中能源消费碳排放的关系，采用资料文献法、相关性分析等方法对黔东南地区的能源消费碳排放与气候变化特征进行了分析。研究表明：1998～2008年，黔东南地区化石能源消费量及碳排放量呈快速增加趋势，碳排放的主要来源是原煤消费；1998～2008年，其平均气温较1985～1997年前呈明显上升趋势，其年平均降水量变化较小，但年际波动性更显著；1998～2008年期间，年最高气温≥35℃的天数呈明显增加趋势，年最低气温≤0℃的天数则呈降低趋势。通过相关性分析表明：黔东南地区化石能源消费的碳排放对其区域的天气气候带来显著影响，它们之间具有明显相关性；该地区在1998年后工业发展与城市进程快速发展过程中，其天气气候的变化对碳排放量增加作出相关性的响应变化。

关键词：气候变化；碳排放量；响应；黔东南地区

中图分类号：F343.6文献标识码：A文章编号：16749944（2014）01000304

1引言

全球气候变暖是当今人类面临的严峻挑战之一，以化石燃料为主的传统能源消费带来的碳排放量增加是造成气候变暖的重要人为原因之一。气候变化对自然生态系统及人类生产、生活都有着严重的负面影响。碳排放的成因、机理、碳排放与农业生产，以及碳排放对生态系统的影响等方面引起国内外学术界研究的强烈关注，如方精云[1]等对不同用地类型的碳排放系数及碳排放效应进行了研究，曲如晓[2]等对碳排放交易地环境效应及对策进行了研究，Stern N、赵荣钦[3～4]等对低碳土地利用模式进行了研究，赵先超[5]等对不同土地利用方式的碳排放效应进行了研究。同时，区域生产、经济发展与能源消费的碳排放之间关系也成为国内外学术界研究的热点问题。如徐国泉、宋涛、谢松[6～8]等对碳排放与经济增长及能源消耗等因素的关系，王礼刚、徐玉高[9，10]等对碳排放与经济发展、经济增长的关系进行了研究。但目前学者们对中小尺度区域的能源消费的碳排放与气候变化的关系研究尚不深入[11]。本文以贵州喀斯特高原山区为研究对象，通过对黔东南地区近24年内主要年份区域性气候变化特征与近10年碳排放量

的相关性进行分析，研究贵州喀斯特山区天气气候变化对碳排放量的响应关系。研究成果对贵州省黔东南地区生态环境保护、低碳经济发展模式山区及气候变化趋势等方面具有一定的理论和实践意义。

2研究区概况

黔东南地区位于贵州省东南部（107°17′20″E～109°35′24″E，24°19′20″N～27°31′40″N），总面积303371km2。东邻湖南省，南接广西，西连黔南州，北抵遵义、铜仁两地区。全州辖凯里市、黎平县、榕江县等16个市县。2012年共有人口4535万人，生产总值达47775亿元。其中，第一产业增加值9694亿元，第二产业增加值15317亿元，第三产业增加值22764亿元。在三次产业中，第一、二、三次产业对经济增长的贡献率分别为101%、388%和511%[12]。黔东南地区属于亚热带湿润季风气候，四季温暖，温差小，雨季明显，降水丰富。境内地形崎岖，沟壑纵横，森林植被茂盛，是全国28个重点林区之一。

3数据与研究方法

3.1数据来源

限于黔东南地区对能源消费数据统计逐年的不完整性，本文所用能源消费数据主要来源于1998～2008年间的《黔东南州统计年鉴》，包括各年黔东南地区原煤、焦炭、气油、柴油、煤油及其他石油化工制品等能源消费量数据。黔东南地区气象、气候数据来源于黔东南地区气象局观测、监测的近24年统计数据，包括年平均降水量、年平均气温、年高温日数、年低温日数、年暴雨日数等统计数据。

3.2研究方法

2006年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）编制了《IPCC2006年国家温室气体排放清单指南》，用来估算温室气体的排放。黔东南地区植被茂盛，平均森林覆盖度约60%，由于长期的森林保护政策，其林地面积近年来变化率低。同时，其农业生产中碳排放与碳汇基本持平，故其碳排放对区域气候影响相对较低。因而，黔东南地区森林面积变化及农业生产其对当地气候变化影响较弱。随着城市化快速发展，经济发展与能源消费造成的碳排放量增长变化迅猛，对区域天气气候变化会产生主要及重要的影响作用。黔东南地区工业生产与城市建设活动消耗大量能源，通过测算其二氧化碳排放量得到其能源消耗碳排放。这里采用橡树岭国家实验室（ORNL）提出的方法进行计算[13]，具体公式为：

A=∑nj=1Bj×Cj×Dj×Gj（1）

式中，A为碳排放量（t）；n为能源种类数；Bj为能源j的消费量，按标准煤计（t），不同种类化石能源燃料对标准煤的折算系数[14]（表1）；Cj为煤的有效氧化分数，取值为98.20%；Dj为每1t标准煤的含碳率，取值为73.30%；Gj为CO2释放量相对于煤燃烧排放规模的倍数 （表1）。

运用Excel软件对黔东南地区1985～2009年的16个县市气象台站的实时观测资料进行分析，并对其年平均气温、年降水量、年高温日数、年低温日数、年暴雨日数等气象要素与黔东南地区的化石能源消费碳排放量进行相关性等方面的计算与分析。

4结果与讨论

4.1黔东南地区主要年份的能源消费量及其碳排放量

黔东南地区工业生产中能源消费过程的二氧化碳排放是其碳排放的最主要来源，黔东南地区的化石能源消费以煤、石油及其制品等为主。通过对1998～2008年的《黔东南州统计年鉴》[15]获得其主要年份的工业企业能源消费量（表1），并通用公式1对其进行碳排放量的计算（表1）。

4.2黔东南地区近24年气候变化特征分析

通过对黔东南地区近24年的年降雨量、年平均气温，年高温（日最高气温≥35℃）日数，年低温（日最低气温≤0℃）日数、年暴雨（日降水量≥50mm）日数等气象要素特征分析。其中，年最高温（日最高气温≥35℃）日数，年最低温（日最低气温≤0℃）日数及年暴雨（日降水量≥50mm）日数均为黔东南地区的极端天气指标。由于气候变化通常需要更长时间观察去体现其变化特征，因此，根据数据可获得性选择近24年的天气气候数据，具体见表2。

表2黔东南地区近年各时期气候、天气指标变化状况

时期1985～2009年1985～1997年1998～2009年1998～2002年2003～2009年年平均气温/℃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）日数/d3.16 3.16 3.16 3.48 2.93年最高气温≥35℃日数/d7.65 6.13 9.29 7.19 10.80年最低气温≤0℃日数/d15.70 16.16 15.21 12.11 17.42

4.2.1黔东南地区年降雨量与年平均气温变化特征

对表2分析可知，1985～2009年期间的年平均气温值为1727℃；1985～1997年期间的年平均气温值仅为1702℃，比近24年平均气温值还低025℃，比1998～2009年期间平均气温值低028℃；1998～2002期间的年平均气温值为1751℃，比2003～2009年期间的年平均气温值低008℃。结果表明1985～1997年，1998～2009年这段时间黔东南地区的气温均呈上升趋势，且1998年以后气温增长速率明显上升。

年降水量变化特征：1985～2009年期间的年平均降水量为126661mm；比1998～2009年期间平均值多1599mm；1998～2002期间的年平均降水量为132487mm，比2003～2009年期间的年平均降水量多12729mm。结果表明，1998年后降水量呈减少趋势，同时其降水量变化的波动起伏性也更显著。

4.2.2黔东南地区极端天气变化特征

黔东南地区极端天气日数变化，以暴雨天数、极端高温与极端低天数等指标来体现。年暴雨日数的变化：1985～2009，1985～1997，1998～2009年它们的平均年暴雨日数均为3.16d，但1998～2002年期间则增加为年均3.48d，2003～2009年期间则降低为年2.93d，表明1998年以后日降水量≥50mm暴雨天数的变化波动性更显著。

年最高气温≥35℃日数：1985～2009年平均值为7.65d，1985～1997年仅为6.13d，但1998～2009年的平均值则为9.29d，表明年最高气温日数在1998年后呈快速增加趋势，特别是在2003年到2009年期间，期年最高气温增加为10.80d。

年最低气温≤0℃日数：1985～2009年平均值为1570d，1985～1997年仅为1616d，但在1998～2009年的平均值则为1521d，表明年最低气温日数在1998年后呈快速减少趋势，特别是1998～2007年的最低日温数为1348d（2008年因受罕见的凝冻天气，其最低温达3307d）。因此1998年以后黔东南地区的最低气温日数呈显著减少趋势，且其最低温日数变化较以前波动性也更显著。

2014年1月绿色科技第1期5黔东南地区气候对碳排放量快速增长的响应

作为温室气体的CO2排放进入大气，会对区域乃至全球气候产生显著影响，并导致区域及全球气温上升。黔东南地区的碳排放主要来源于其化石能源消费产生二氧化碳的排放。将黔东南地区主要年份的碳排放量与其年平均气温、年降雨量、极端天气等气象要素指标作对应分析，如图1。对图1分析可知，1998～2006年，黔东南地区碳排放量呈显著增加趋势；2007、2008年期间，其碳排放量呈一定幅度降低，这与黔东南地区凯里市火力发电厂停止发电，当年大量降低煤炭能源消耗的实际情况相吻合（2007年原煤消耗为83724830t，而2005年消耗为162838901t）。这充分表明原煤消耗是黔东南地区能源消耗量比重最大、碳排放量所占比重大的部分。同时，1985～1997年期间，其年平均气温仅为的1702℃，而1998～2008年期间的年平均气温为1755℃，表明同时其年平均气温也呈增加趋势。另外，表征极端指标中，年最高气温≥35℃天数，1985～1997年平均值为613d，在1998～2009年期间平均值增加为939d，呈显著增趋势；年最低气温≤0℃日数（d），1985～1997年平均值为1616d，在1998～2009年期间平均值增加为1521d，呈减少趋势。结果表明黔东南地区的极端天气与气候变化与碳排放量增长趋势有较好的相关性，年平均气温、年最高气温与年最低气温日数等天气气候变化对碳排放量变化做出相关性的响应。

同时，对表1中碳排放量与天气气候指标进行相关性分析，分别得到碳排放量与年平均气温（℃）、年降水量（mm）、年日降水量≥50mm日数（d）、年最高气温≥35℃日数（d）、年最低气温≤0℃日数（d）的相关系数分别为-0366、-0299、-0375、0453、0455。虽然结果显示碳排放量变化与以上各指标呈弱相关或一般程度相关性，但由于天气气候变化是受多种因素影响的复杂变化过程，因此该相关性已经能充分表明化石能源消费的碳排放对黔东南地区的天气气候带来显著影响，表明该地区在1998年后的工业快速发展、城市进程加快的过程中，已经对区域气候的变化产生显著影响（图1）。

图1黔东南地区近年碳排放量与天气气候指标的变化

6结语

通过对黔东南地区近年化石能源消费的碳排放量及变化特征进行分析与计算，对黔东南地区近年天气气候变化的变化特征与趋势进行综合分析，并对其碳排放与天气气候变化特征的相关性进行分析，得到以下结论。

（1）黔东南地区近年化石能源消费量及碳排放的特征。1998～2008年其化石能源消费量在近年呈快速逐年增加趋势，其中1998～2002年能源消费标准煤平均值为15269万t，2003～2008年期间能源消费平均值增加约65万t；碳排放量从1998～2008年呈也快速增加趋势，1998～2002年的碳排放量平均值约为10865万t，2003～2008期间年的碳排放量平均值增加了40万t。

（2）黔东南地区近24年气候变化特征。1985～1997年期间的年平均气温值仅为1702℃，1998～2009年期间平均气温值为1755℃，1998～2002期间的年平均气温值为1751℃，而2003～2009年期间的年平均气温值低1759℃。表明1998～2009年时期的气温较1998年以前的气温增加明显上升趋势。年平均降水量变化，1998～2009年期间较1985～1998年期间的年平均降水量呈降低趋势，虽然整体变化幅度不大，但1998～2009年的年际间降水量波动性更显著。

（3）黔东南地区近24年的极端天气变化特征。年最高气温≥35℃日数，1985～1997年仅为613d，1998～2009年期间平均值较1985～1997年期间增加约3d，表明年最高气温日数在1998年后呈快速增加趋势；年最低气温≤0℃日数，1985～1997年仅为1616d，1998～2009年期间平均值较1985～1997年期间减少约1d，表明年最低气温日数在1998年后呈减少趋势，特别是1998～2007年的最低日温数仅为1348d。

（4）黔东南地区的碳排放来源主要是煤炭能源消费，且在1998～2006年呈显著增加趋势，1998～2008年期间的年平均气温、年最高气温≥35℃日数呈明显增加趋势，年最低气温≤0℃日数（d）则呈降低趋势。通过相关性分析表明，黔东南地区化石能源消费的碳排放量对其区域的天气气候带来显著影响，特别是该地区在1998年后工业发展与城市进程快速发展过程中，其天气气候的变化特征对碳排放量的增加趋势作出相关性响应反应。

贵州省化石能源消费总量属全国较少省份之一，黔东南地区是贵州山区重要的林业分布区，其生态环境质量相对较好，其化石能源消费总量也较其他地区低。但通过研究发现，黔东南地区化石能源消费量的碳排放已经对其区域天气气候变化带来明显的影响，说明随着区域工业生产快速发展与城市的加速建设，区域气候已经受到工业生产与城市建设发展带来的显著影响。因此，需要加强对区域低碳经济发展模式、降低化石能源使消费量、区域产业结构优化、建立区域经济发展的碳排放与碳汇平衡协调系统等方面的研究，特别亟待加强区域天气气候变化受化石能源消碳排放影响的模型及量化评价系统等问题研究。

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[14] 国家统计局能源司.中国能源统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2008年.

（2）黔东南地区近24年气候变化特征。1985～1997年期间的年平均气温值仅为1702℃，1998～2009年期间平均气温值为1755℃，1998～2002期间的年平均气温值为1751℃，而2003～2009年期间的年平均气温值低1759℃。表明1998～2009年时期的气温较1998年以前的气温增加明显上升趋势。年平均降水量变化，1998～2009年期间较1985～1998年期间的年平均降水量呈降低趋势，虽然整体变化幅度不大，但1998～2009年的年际间降水量波动性更显著。

（3）黔东南地区近24年的极端天气变化特征。年最高气温≥35℃日数，1985～1997年仅为613d，1998～2009年期间平均值较1985～1997年期间增加约3d，表明年最高气温日数在1998年后呈快速增加趋势；年最低气温≤0℃日数，1985～1997年仅为1616d，1998～2009年期间平均值较1985～1997年期间减少约1d，表明年最低气温日数在1998年后呈减少趋势，特别是1998～2007年的最低日温数仅为1348d。

（4）黔东南地区的碳排放来源主要是煤炭能源消费，且在1998～2006年呈显著增加趋势，1998～2008年期间的年平均气温、年最高气温≥35℃日数呈明显增加趋势，年最低气温≤0℃日数（d）则呈降低趋势。通过相关性分析表明，黔东南地区化石能源消费的碳排放量对其区域的天气气候带来显著影响，特别是该地区在1998年后工业发展与城市进程快速发展过程中，其天气气候的变化特征对碳排放量的增加趋势作出相关性响应反应。

贵州省化石能源消费总量属全国较少省份之一，黔东南地区是贵州山区重要的林业分布区，其生态环境质量相对较好，其化石能源消费总量也较其他地区低。但通过研究发现，黔东南地区化石能源消费量的碳排放已经对其区域天气气候变化带来明显的影响，说明随着区域工业生产快速发展与城市的加速建设，区域气候已经受到工业生产与城市建设发展带来的显著影响。因此，需要加强对区域低碳经济发展模式、降低化石能源使消费量、区域产业结构优化、建立区域经济发展的碳排放与碳汇平衡协调系统等方面的研究，特别亟待加强区域天气气候变化受化石能源消碳排放影响的模型及量化评价系统等问题研究。

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[14] 国家统计局能源司.中国能源统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2008年.

（2）黔东南地区近24年气候变化特征。1985～1997年期间的年平均气温值仅为1702℃，1998～2009年期间平均气温值为1755℃，1998～2002期间的年平均气温值为1751℃，而2003～2009年期间的年平均气温值低1759℃。表明1998～2009年时期的气温较1998年以前的气温增加明显上升趋势。年平均降水量变化，1998～2009年期间较1985～1998年期间的年平均降水量呈降低趋势，虽然整体变化幅度不大，但1998～2009年的年际间降水量波动性更显著。

（3）黔东南地区近24年的极端天气变化特征。年最高气温≥35℃日数，1985～1997年仅为613d，1998～2009年期间平均值较1985～1997年期间增加约3d，表明年最高气温日数在1998年后呈快速增加趋势；年最低气温≤0℃日数，1985～1997年仅为1616d，1998～2009年期间平均值较1985～1997年期间减少约1d，表明年最低气温日数在1998年后呈减少趋势，特别是1998～2007年的最低日温数仅为1348d。

（4）黔东南地区的碳排放来源主要是煤炭能源消费，且在1998～2006年呈显著增加趋势，1998～2008年期间的年平均气温、年最高气温≥35℃日数呈明显增加趋势，年最低气温≤0℃日数（d）则呈降低趋势。通过相关性分析表明，黔东南地区化石能源消费的碳排放量对其区域的天气气候带来显著影响，特别是该地区在1998年后工业发展与城市进程快速发展过程中，其天气气候的变化特征对碳排放量的增加趋势作出相关性响应反应。

贵州省化石能源消费总量属全国较少省份之一，黔东南地区是贵州山区重要的林业分布区，其生态环境质量相对较好，其化石能源消费总量也较其他地区低。但通过研究发现，黔东南地区化石能源消费量的碳排放已经对其区域天气气候变化带来明显的影响，说明随着区域工业生产快速发展与城市的加速建设，区域气候已经受到工业生产与城市建设发展带来的显著影响。因此，需要加强对区域低碳经济发展模式、降低化石能源使消费量、区域产业结构优化、建立区域经济发展的碳排放与碳汇平衡协调系统等方面的研究，特别亟待加强区域天气气候变化受化石能源消碳排放影响的模型及量化评价系统等问题研究。

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