近日,我院林锦耀副教授指导硕士研究生赵鑫研在Sustainable Cities and Society发表题为“Scenario forecasting of carbon neutrality by combining the LEAP model and future land-use simulation: An empirical study of Shenzhen, China”的研究论文,林锦耀副教授和张新长教授为共同通讯作者。链接地址:https://doi.org/10.1016/j.scs.2025.106367。
随着经济和社会的不断发展以及城市的持续扩张,气候变化和温室气体排放已对人类构成了严峻挑战。针对该问题,全球众多国家制定了碳达峰、碳中和等气候目标。深圳市作为中国首批经济特区和经济增长的引擎,其快速的经济增长和城市化进程引发了能源消耗的显著增加及土地利用格局的变化,从而导致碳排放的快速增长,探索一条适合深圳市低碳转型的发展路径至关重要。尽管深圳市已出台多项碳减排政策以助力碳中和目标的实现,但未来碳中和路径的实现情况仍受多种复杂因素的影响。此外,在碳排放预测和碳储量预测的系统性结合方面仍有改进空间,尚未通过模拟碳中和路径将两者有效整合。
在此背景下,本研究提出结合LEAP-PLUS 模型进行碳中和情景预测分析,整合动态的未来土地利用和净初级生产力(NPP)数据来预测碳储量,并同时考虑碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。首先采用LEAP模型预测未来的碳排放,利用PLUS方法预测土地利用演变;其次,基于土地利用预测和 NPP 估算碳储量;最后,探讨了在综合碳排放和土地利用情景下,CCUS 技术在实现碳中和方面的潜力。结果表明:(1)深圳未来的碳排放呈现先增加后下降的趋势,所设定的基准情景、节能情景、绿色情景的碳排量均可在 2050 年达到峰值,能源结构向更清洁绿色转变。(2)在自然发展、耕地保护和生态安全三种土地利用情景下,建设用地和草地面积均呈持续增长趋势,而耕地和水域总面积减少;林地在自然发展情景和生态安全情景下呈现减少趋势,在耕地保护情景中则有所增加。(3)生态系统碳储量的变化主要受土壤碳储量影响。在自然发展整体碳储量呈下降趋势,在生态安全情景下植被碳储量有所增加,但土壤碳储量的持续下降导致整体碳储量仍呈“先升后降” 趋势。在耕地保护情景下,生态系统碳储量则呈现上升趋势。(4)在 CCUS 技术的支持下,自然—绿色、耕地—绿色、 生态—节能和生态—绿色情景可在2050年前实现碳中和目标,自然—节能、耕地—节能情景可在 2055年基本实现碳中和目标。本研究提出的基于多情景分析预测土地利用变化影响下的未来碳排放与碳储量框架与未来发展轨迹和实际情况更为贴近。所提出的框架有助于全面理解实现碳中和目标的路径和探索碳中和目标实现潜力,可为大城市探索碳中和路径提供理论依据和技术支撑。

(1)2020 ~2050年碳排放预测

(2)不同情景下的土地利用变化预测

(3)不同情景下的碳储量预测

(4)深圳市碳中和情景分析

期刊介绍:

Sustainable Cities and Society期刊专注于基础研究和应用研究,旨在设计、理解和推广环境可持续和社会韧性城市,由Elsevier出版。Sustainable Cities and Society期刊主要发表包括智慧城市与韧性环境、节能、低碳/零碳及绿色建筑/社区、城市环境中的气候变化缓解与适应、智慧城市治理等的相关创新研究成果,也发表包括废物减量与回收、废水收集、处理与回收、水足迹减少以及城市水资源分配的相关最新研究进展。该期刊长期位列中科院1区TOP,影响因子达到10.5。