楊鑫 高雯雯 李莎 李冠衡

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告指出：在人為影響因素中，向大氣排放溫室氣體，特別是CO2的長期累積是造成全球氣溫上升的主要因素[1]。2021年IPCC第六次評(píng)估報(bào)告中提到，除非在未來幾十年內(nèi)大幅減少CO2和其他溫室氣體排放，否則21世紀(jì)全球地表溫度升溫將超過1.5 ℃或2.0 ℃。全球持續(xù)變暖將進(jìn)一步加劇極端天氣的出現(xiàn)和自然生態(tài)系統(tǒng)的改變，將對(duì)人類生活造成極大威脅。研究表明，城市作為CO2最大的排放載體，其碳排放量占全球總量的78%[2]；而在中國，自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)（Natural Resources Defense Council, NRDC）的資料顯示，70%以上的碳排放來自城市，其中近1/3來自大型建筑供熱、制冷和供電的能源消耗。人類活動(dòng)造成的碳排放增加這一問題亟待解決。

陸地生態(tài)系統(tǒng)通過植物的光合作用吸收大氣中的CO2，從而固定碳元素[3]，有效平衡大氣中的CO2含量。在城市中，森林、公園等成為能夠直接進(jìn)行碳匯的區(qū)域，因此眾多學(xué)者對(duì)城市綠地、植被、河流展開相關(guān)碳匯能力的研究[4]。在宏觀和中觀尺度層面，相關(guān)研究主要集中在森林植被的生物量與生產(chǎn)力、碳儲(chǔ)量和不同類型城市綠地碳匯能力的數(shù)值估算方面，從國家與市域的角度對(duì)碳儲(chǔ)量分布有了較為清晰的了解認(rèn)識(shí)[5-8]。在微觀尺度層面，學(xué)者對(duì)于碳儲(chǔ)量的研究集中在具有代表性的人工群落和選定樣地方面[9-12]。研究方法上，目前遙感影像技術(shù)被運(yùn)用在城市碳儲(chǔ)量估算中，對(duì)于不同尺度的研究對(duì)象，遙感影像在碳儲(chǔ)量估算方面有較好的準(zhǔn)確性，可以用于相關(guān)研究。其主要技術(shù)路徑是通過樣地實(shí)測(cè)與相關(guān)植被指數(shù)進(jìn)行擬合，得到回歸方程，進(jìn)而估算出區(qū)域內(nèi)的碳儲(chǔ)量數(shù)值。贠銀娟等[13]利用遙感影像數(shù)據(jù)劃定了石羊河流域碳匯等級(jí)區(qū)域；王讓會(huì)等[14]應(yīng)用NDVI（歸一化植被指數(shù)）測(cè)定克拉瑪依人工林的碳密度；劉詩琦等[15]經(jīng)研究認(rèn)為，在碳匯能力評(píng)估中遙感計(jì)算估值的精度較高；鄒琪等[16]則對(duì)深圳森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行遙感反演，得出RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的估算精度最高的結(jié)論。相對(duì)而言，對(duì)于碳儲(chǔ)量與城市氣候變化之間關(guān)聯(lián)特征的研究相對(duì)較少，其中武斌等[17]基于固碳效益以典型植物為研究對(duì)象，對(duì)工業(yè)城市的人居環(huán)境小氣候特征進(jìn)行分析。綜上所述，目前對(duì)于碳儲(chǔ)量所開展的研究，多數(shù)集中于全國、省市等特大區(qū)域或特定林地等尺度，而街區(qū)尺度的研究較為缺乏，且主要聚焦于碳匯能力、碳密度等數(shù)值估算，較少分析討論城市氣候環(huán)境與碳儲(chǔ)量之間的關(guān)聯(lián)程度。而街區(qū)是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的最基本單元，其環(huán)境的舒適程度影響著居民的生產(chǎn)效率、生活質(zhì)量。因此，從街區(qū)層面開展碳儲(chǔ)量與氣候環(huán)境的深入研究是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的精細(xì)化途徑，也是應(yīng)對(duì)氣候變化、提升人居環(huán)境質(zhì)量的意義所在。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究選取北京中心城區(qū)作為研究對(duì)象，包含東城區(qū)、西城區(qū)、朝陽區(qū)、海淀區(qū)、豐臺(tái)區(qū)、石景山區(qū)，總面積約1 378 km2，涵蓋130個(gè)街道轄區(qū)單元。北京城市氣候環(huán)境為夏季高溫多雨、冬季寒冷干燥，屬于典型的北溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。作為首都，高度建設(shè)發(fā)展的北京給人們的工作生活帶來極大的便利，但同時(shí)也出現(xiàn)了空氣污染等城市環(huán)境問題。在2013年，北京PM2.5年均濃度高達(dá)89.5 μg/m3，超過國家標(biāo)準(zhǔn)（35 μg/m3）約1.5倍。碳排放方面，北京2012年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2013年實(shí)施清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃，近幾年來碳排放水平逐漸下降，但碳匯能力仍有待提升。

1.2 研究方法：數(shù)據(jù)收集與計(jì)算

1.2.1 遙感影像植被指數(shù)計(jì)算

大量研究表明，植被能夠有效提升碳匯能力。本研究選用植被覆蓋度和三維綠量2個(gè)植被指數(shù)展開研究，其中植被覆蓋度從平面的角度衡量城市街區(qū)內(nèi)的植被覆蓋情況；而三維綠量則從空間角度，在植被的立體層次上進(jìn)行分析，體現(xiàn)植被結(jié)構(gòu)的豐富度。植被覆蓋度可基于衛(wèi)星遙感影像計(jì)算NDVI數(shù)值后，運(yùn)用公式計(jì)算得到。三維綠量的計(jì)算方法參考相關(guān)學(xué)者在《中國園林》上發(fā)表的研究成果[18]，葉面積指數(shù)（LAI）與比值植被指數(shù)（RVI）建立的三次多項(xiàng)式擬合R2達(dá)到了0.726，擬合程度高，其回歸方程如式（1）所示：

式中：Y為三維綠量；X為RVI。因此，筆者基于以上研究成果，通過資源三號(hào)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取北京中心城區(qū)的RVI數(shù)值，從而獲得三維綠量空間分布特征。

1.2.2 基于植被指數(shù)的碳儲(chǔ)量估算

北京中心城區(qū)范圍廣、用地性質(zhì)復(fù)雜，傳統(tǒng)的測(cè)算方式不適用于碳儲(chǔ)量的計(jì)算，遙感影像有助于對(duì)中尺度范圍內(nèi)的碳儲(chǔ)量的估算。相關(guān)學(xué)者在《生態(tài)學(xué)雜志》上發(fā)表的研究成果[19]顯示，城市用地中的碳儲(chǔ)量與遙感影像的參數(shù)存在多元線性關(guān)系，且擬合R2高達(dá)0.838，其方程如式（2）所示：

式中：Y為城市用地碳儲(chǔ)量，單位為t；X1為NDVI；X2為RVI；X3為調(diào)整土壤亮度的植被指數(shù)MSAVI。在ENVI軟件中，對(duì)資源三號(hào)衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行大氣校正、輻射定標(biāo)等處理后，運(yùn)用式（1）（2）對(duì)北京中心城區(qū)的碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算分析。研究選用的影像成像時(shí)間為2019年7月，能夠較好地反映北京夏季植被、土壤等情況。

1.2.3 氣候環(huán)境指標(biāo)獲取

本研究選取北京2019年7月的最高氣溫、最大風(fēng)速、PM2.5、空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）共4項(xiàng)指標(biāo)，數(shù)據(jù)來源于北京市氣象局38個(gè)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過統(tǒng)計(jì)分析得到4項(xiàng)指標(biāo)的月平均數(shù)值，借助ArcGIS軟件平臺(tái)，選用插值分析法，最終得到北京中心城區(qū)夏季熱環(huán)境空間分布情況。

1.2.4 街區(qū)尺度下植被指數(shù)、碳儲(chǔ)量與氣候環(huán)境指標(biāo)相關(guān)性分析

本研究利用北京中心城區(qū)130個(gè)街道轄區(qū)單元的邊界矢量數(shù)據(jù)，獲取街區(qū)尺度下的植被指數(shù)、碳儲(chǔ)量以及最高溫度、最大風(fēng)速、PM2.5和AQI各項(xiàng)數(shù)值，運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算相關(guān)性并建立多元線性回歸方程，量化分析城市街區(qū)尺度下碳儲(chǔ)量與氣候環(huán)境指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)度與量級(jí)關(guān)系。

2 北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量分布特征與碳匯能力等級(jí)研究

2.1 北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量分布特征

數(shù)值統(tǒng)計(jì)顯示（表1），北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量總值高達(dá)3.23百萬t，碳密度約為23.50 t/hm2。其中，海淀區(qū)碳儲(chǔ)量總值最高，達(dá)1.29百萬t，占北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量總值的39.94%；東、西城區(qū)最低，僅有0.03百萬t。碳密度方面，石景山區(qū)最高，為38.25 t/hm2；西城區(qū)最低，為6.64 t/hm2；朝陽區(qū)、海淀區(qū)和豐臺(tái)區(qū)碳密度相近。從地理空間角度來看，碳儲(chǔ)量空間分布呈現(xiàn)中心城區(qū)外圍及西北部山區(qū)高，中心老城區(qū)和東南部低的特征，建成區(qū)的環(huán)境對(duì)碳儲(chǔ)量的影響較大（圖1）。

圖1 北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量空間分布情況Spatial distribution of carbon storage in the central urban area of Beijing

表1 北京中心城區(qū)各行政區(qū)碳儲(chǔ)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Tab. 1 Statistics of carbon storage data regarding administrative regions in the central urban area of Beijing

2.2 街區(qū)尺度碳匯能力等級(jí)劃分

基于北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量空間分布情況，對(duì)130個(gè)街道轄區(qū)單元進(jìn)行相關(guān)數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析，分別計(jì)算每個(gè)單元的碳儲(chǔ)量平均值、碳儲(chǔ)量最小值、碳儲(chǔ)量最大值、碳儲(chǔ)量總值和碳密度。結(jié)果顯示，碳儲(chǔ)量最大值出現(xiàn)在朝陽區(qū)金盞（地區(qū)）鄉(xiāng)和常營（地區(qū)）鄉(xiāng)，最小值出現(xiàn)在朝陽區(qū)孫河（地區(qū)）鄉(xiāng)、來廣營（地區(qū)）鄉(xiāng)和豐臺(tái)區(qū)宛平城（地區(qū)）街道與東鐵匠營街道；碳儲(chǔ)量總值方面，海淀區(qū)蘇家坨（地區(qū)）鎮(zhèn)最大，為55萬t，最小值為海淀區(qū)永定路街道0.0124萬t。碳儲(chǔ)量平均值和碳密度最大的街道都是海淀區(qū)香山街道，數(shù)值分別為7.09 t、0.16 t/hm2；最小的都是海淀區(qū)清河街道，分別為0.073 t、0.000 74 t/hm2。

運(yùn)用ArcGIS軟件，將北京中心城區(qū)130個(gè)街道轄區(qū)單元依據(jù)碳密度進(jìn)行碳匯能力等級(jí)劃分，一共劃分了6個(gè)等級(jí)（A~F等級(jí)由低至高代表碳匯能力增強(qiáng)）。結(jié)果顯示，A等級(jí)碳匯能力最差，共有23個(gè)街道，主要集中在東城區(qū)、朝陽區(qū)、海淀區(qū)；B等級(jí)共有44個(gè)街道，C等級(jí)28個(gè)，D等級(jí)17個(gè)，E等級(jí)12個(gè)；F等級(jí)碳匯能力最強(qiáng)，共6個(gè)街道轄區(qū)單元，海淀區(qū)4個(gè)，石景山區(qū)2個(gè)（圖2，表2）。結(jié)合北京中心城區(qū)植被指數(shù)相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，植被覆蓋度與三維綠量在不同碳匯等級(jí)的街道空間中呈現(xiàn)出正向相關(guān)趨勢(shì)（表3），即碳匯等級(jí)越高，植被覆蓋度與三維綠量的值越大。結(jié)合空間分布總體情況來看，街道尺度的碳匯能力空間分布呈現(xiàn)中心低、四周高的輻射狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，空間形態(tài)與北京楔形綠地分布情況吻合，其中碳匯能力高的區(qū)域分別位于北京的西北部山區(qū)和公園濕地面積較大的區(qū)域，一定程度上表明街區(qū)內(nèi)高植被覆蓋對(duì)碳匯能力有正向促進(jìn)作用。

圖2 北京中心城區(qū)街道空間碳匯能力等級(jí)分布情況Spatial distribution of carbon sink capacity grade in subdistricts within in the central urban area of Beijing

表2 北京中心城區(qū)街道轄區(qū)單元空間碳匯能力等級(jí)統(tǒng)計(jì)Tab. 2 Statistics of carbon sink capacity grade in sub-districts within the central urban area of Beijing

表3 街區(qū)尺度碳匯能力等級(jí)植被指數(shù)平均值統(tǒng)計(jì)Tab. 3 Statistics of average value of vegetation index for carbon sink capacity grade at block scale

3 街區(qū)尺度碳儲(chǔ)量與氣候環(huán)境指標(biāo)、植被指數(shù)關(guān)聯(lián)性分析

3.1 街區(qū)尺度氣候環(huán)境指標(biāo)分析

氣候環(huán)境指標(biāo)空間分布方面，最高溫度呈現(xiàn)出以北京環(huán)狀路網(wǎng)向外輻射，中心高、四周低的特征，其最大值為30.96 ℃，最小值為26.59 ℃，平均值為28.37 ℃，其中西城區(qū)最高溫度平均值最高，為28.97 ℃，石景山區(qū)最低，為28.10 ℃；最大風(fēng)速方面，中心區(qū)域最大風(fēng)速較低，西部和東南部最大風(fēng)速較大，最大值為4.56 m/s，最小值為0.13 m/s，平均值為1.70 m/s；空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）方面，北京中心城區(qū)最大值為71.73，最小值為57.16，均處在空氣質(zhì)量“良”等級(jí)，說明夏季期間北京中心城區(qū)空氣質(zhì)量較好，各城區(qū)之間的空氣質(zhì)量指數(shù)差別不大；PM2.5數(shù)值范圍在30.86 μg/m3~42.19 μg/m3之間，大部分區(qū)域均超過35 μg/m3，西城區(qū)和東城區(qū)數(shù)值較大，均在38 μg/m3以上。這些高PM2.5數(shù)值區(qū)域主要集中在交通道路密集和高強(qiáng)度建成開發(fā)地段，一定程度上反映了PM2.5的高數(shù)值受到建成環(huán)境因素的影響。

街區(qū)尺度內(nèi)，統(tǒng)計(jì)不同碳匯能力等級(jí)的氣候環(huán)境指標(biāo)平均值（表4），結(jié)果表明氣象因素的優(yōu)劣程度與碳匯能力呈正相關(guān)，即碳匯能力差，氣候環(huán)境差。6類碳匯能力等級(jí)中，最大風(fēng)速平均值差別不大，A~C等級(jí)的最高風(fēng)速平均值均在1.73 m/s~1.83 m/s，A等級(jí)最高風(fēng)速平均值最小，為1.73 m/s；AQI空氣質(zhì)量指數(shù)中，A~E等級(jí)均在66之上。在所有等級(jí)中，A等級(jí)的最高溫度平均值、PM2.5平均值、AQI平均值都偏高，氣候環(huán)境表現(xiàn)差，這在一定程度上說明碳匯能力和氣候環(huán)境呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。

表4 街區(qū)尺度碳匯能力等級(jí)氣候環(huán)境指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Tab. 4 Statistics of average value of climate environmental indicator for carbon sink capacity grade at block scale

同時(shí)統(tǒng)計(jì)130個(gè)街道轄區(qū)單元內(nèi)最高溫度、最大風(fēng)速、PM2.5和AQI的相關(guān)數(shù)值，其分布（圖3）和數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，最高溫度最大值出現(xiàn)在西城區(qū)西長安街街道，為30.96 ℃，最小值在豐臺(tái)區(qū)王佐鎮(zhèn)，為26.59 ℃；最大風(fēng)速最大值出現(xiàn)在豐臺(tái)區(qū)王佐鎮(zhèn)，為4.56 m/s，最小值在朝陽區(qū)金盞街道，為0.13 m/s；PM2.5最大值為42.19 μg/m3，在朝陽區(qū)黑莊戶鄉(xiāng)，最小值為30.86 μg/m3，在朝陽區(qū)麥子店街道；AQI最大值為71.73，在朝陽區(qū)黑莊戶鄉(xiāng)，最小值為57.15，在豐臺(tái)區(qū)西羅園街道。其中最高溫度平均值在29 ℃以上的街道共有56個(gè)，最大風(fēng)速平均值在2 m/s以上的街道共有35個(gè)，AQI在66以 上 的 街 道 共 有97個(gè)，PM2.5在35 μg/m3以上的街道高達(dá)128個(gè)。

圖3 北京中心城區(qū)街區(qū)尺度氣候環(huán)境指標(biāo)空間分布情況Spatial distribution of climate environmental indicators at block scale in the central urban area of Beijing

3.2 相關(guān)性分析

街區(qū)尺度植被指數(shù)選擇植被覆蓋度、三維綠量2個(gè)指標(biāo)，運(yùn)用SPSS軟件對(duì)130個(gè)街道轄區(qū)單元的碳儲(chǔ)量平均值、碳密度、植被覆蓋度平均值、三維綠量平均值、最高溫度、最大風(fēng)速、PM2.5、AQI進(jìn)行相關(guān)性分析。其結(jié)果顯示，在街區(qū)尺度下碳儲(chǔ)量平均值和碳密度均與植被覆蓋度平均值、三維綠量平均值、最大風(fēng)速呈顯著正相關(guān)，與最高溫度、PM2.5呈顯著負(fù)相關(guān)。統(tǒng)計(jì)學(xué)中通常將相關(guān)性分為極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱、極弱5個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)的絕對(duì)值在0.8~1.0、0.6~0.8、0.4~0.6、0.2~0.4、0~0.2。其中植被覆蓋度平均值、三維綠量平均值與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度的相關(guān)性系數(shù)高于0.8，呈現(xiàn)強(qiáng)顯著相關(guān)性（表5，圖4）。

圖4 碳儲(chǔ)量、碳密度與植被指數(shù)、氣候環(huán)境指標(biāo)皮爾遜相關(guān)熱圖Pearson correlation between carbon storage/carbon density and vegetation index, climate environmental indicator

表5 碳儲(chǔ)量平均值、碳密度與植被指數(shù)、氣候環(huán)境指標(biāo)相關(guān)性統(tǒng)計(jì)Tab. 5 Statistics of correlation between average carbon storage/carbon density and vegetation index/climate environmental indicator

3.3 碳儲(chǔ)量與氣候環(huán)境指標(biāo)、植被指數(shù)關(guān)聯(lián)量化分析

對(duì)上述呈現(xiàn)顯著相關(guān)性的指標(biāo)進(jìn)行線性回歸分析（表6、7）。其中，對(duì)于植被覆蓋度平均值和三維綠量平均值，碳儲(chǔ)量平均值與碳密度為因變量；對(duì)于最高溫度、最大風(fēng)速、PM2.5和AQI，碳儲(chǔ)量平均值與碳密度為自變量。結(jié)果顯示，植被覆蓋度平均值、三維綠量平均值與碳密度、碳儲(chǔ)量平均值的三次曲線回歸方程R2更高，因此植被覆蓋度平均值和三維綠量平均值在一定取值范圍內(nèi)時(shí)，碳儲(chǔ)量平均值和碳密度的數(shù)值才能達(dá)到最佳效果。其中，植被覆蓋度平均值與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度的回歸方程R2分別為0.863和0.861，說明研究數(shù)據(jù)可以解釋80%以上的數(shù)據(jù)關(guān)系，擬合程度較好；三維綠量平均值與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度的R2分別為0.796和0.794；最大風(fēng)速方面，三次擬合曲線表現(xiàn)更好，其與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度的R2分別是0.133、0.131。由擬合方程顯示，最高溫度、PM2.5、AQI分別與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度呈線性趨勢(shì)。PM2.5與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度的R2分別為0.092、0.090，擬合程度一般；AQI與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度的R2都僅為0.022，擬合程度較差。研究數(shù)據(jù)表明，PM2.5和AQI與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度之間的關(guān)系尚需要更多的樣本或采用更加精細(xì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析探討（圖5、6）。但本研究所用數(shù)據(jù)在相關(guān)性層面已經(jīng)展現(xiàn)出顯著相關(guān)的趨勢(shì)，說明研究結(jié)果有一定價(jià)值，可作為參考。

表6 碳儲(chǔ)量平均值與植被指數(shù)、氣候環(huán)境指標(biāo)擬合方程Tab. 6 Fitted equation between average carbon storage and vegetation index/climate environmental indicator

表7 碳密度與植被指數(shù)、氣候環(huán)境指標(biāo)擬合方程Tab. 7 Fitted equation between carbon density and vegetation index/climate environmental indicator

圖5 碳儲(chǔ)量平均值與相關(guān)要素回歸散點(diǎn)圖Regression scatter diagram of average carbon storage and related factors

通過擬合方程能夠?qū)μ純?chǔ)量平均值、碳密度和氣候環(huán)境指標(biāo)、植被指數(shù)開展定量研究。從街區(qū)尺度分析研究，碳儲(chǔ)量平均值每提高5 t，可有效降低溫度0.6 ℃，PM2.5下降1.45 μg/m3，AQI降低0.92。但植被覆蓋度、三維綠量與碳儲(chǔ)量平均值、碳密度呈現(xiàn)三次函數(shù)關(guān)系，意味著街區(qū)尺度下，植被覆蓋度在10%~80%或三維綠量大于0.6時(shí)，碳匯能力隨植被覆蓋度和三維綠量的增加而提升；當(dāng)植被覆蓋度小于10%或三維綠量小于0.6時(shí)，植被體量和群落層次不夠強(qiáng)大，呼吸作用大于光合作用，導(dǎo)致固碳能力下降；當(dāng)植被覆蓋度超過80%后，郁閉度加大，植被葉片相互遮蔽，一定程度上阻礙了光合作用，從而影響碳匯效率。當(dāng)植被覆蓋度和三維綠量在最佳范圍內(nèi)時(shí)，碳儲(chǔ)量平均值為0.20 t~10.53 t，碳密度為1.92 t/hm2~117.55 t/hm2，可有效降低溫度0.02℃~1.29 ℃，可使PM2.5下降0.05 μg/m3~3.06 μg/m3，AQI降低0.03~2.00。

圖6 碳密度與相關(guān)要素回歸散點(diǎn)圖Regression scatter diagram of carbon density and related factors

4 改善氣候環(huán)境與碳匯能力提升策略

近年來，中國積極參與國際社會(huì)碳減排倡議，布局碳中和戰(zhàn)略，提出在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。因此，研究北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量的分布特征，并提出街區(qū)尺度改善氣候環(huán)境的碳儲(chǔ)量提升策略，旨在利用現(xiàn)實(shí)可行的辦法，以存量建設(shè)為基礎(chǔ)，通過街區(qū)尺度下的合理綠地調(diào)整、植被種植修補(bǔ)等方式，有效提高街區(qū)內(nèi)的碳匯能力，改善城市中不良的局地氣候環(huán)境，創(chuàng)造健康舒適的人居環(huán)境。

1）提升街區(qū)內(nèi)植被覆蓋度。分析顯示碳儲(chǔ)量的增加與氣溫的降低受到植被覆蓋度的影響，根據(jù)每個(gè)街區(qū)的現(xiàn)狀特點(diǎn)，采取不同的方式提升植被覆蓋度。例如碳匯能力A、B等級(jí)的街道均位于北京老城區(qū)內(nèi)，其綠地率和植被覆蓋度水平較差，也無法大面積開展種植，因此要盡可能通過騰退空間利用、微花園設(shè)計(jì)等手段合理地?cái)U(kuò)大綠地面積，將植被覆蓋度控制在10%~80%，此時(shí)碳儲(chǔ)量能夠隨植被覆蓋度的增加而提升。對(duì)于那些因?qū)嶋H情況無法增加綠地的區(qū)域，可以在滿足工程要求的基礎(chǔ)上優(yōu)選植草磚等鋪裝材料，有效提升街區(qū)綠地率；還可利用街巷盆栽、行道樹種植等方式，增加街區(qū)內(nèi)植被覆蓋度，緩解街區(qū)高溫?zé)岘h(huán)境，同時(shí)增加碳儲(chǔ)量，營造良好舒適的人居環(huán)境[20]。對(duì)于植被覆蓋度超過80%的區(qū)域，則應(yīng)通過修剪養(yǎng)護(hù)等方法及時(shí)調(diào)整，以免因植被郁閉度過大而影響碳匯效率。

2）增加街區(qū)內(nèi)三維綠量。三維綠量從空間層面對(duì)城市熱環(huán)境和碳儲(chǔ)量產(chǎn)生一定的影響，街區(qū)內(nèi)可以選用垂直綠化等方式，提升三維綠量。如老城區(qū)中碳匯能力A、B等級(jí)的街巷空間，三維綠量小于0.6，極大地影響碳匯效果，可選擇種植藤蔓植物，依靠墻體營造垂直綠化效果；碳匯能力C、D等級(jí)的街區(qū)以高密度建成區(qū)域?yàn)橹?，近年來多?shù)區(qū)域都在開展城市更新工程，通過“見縫插綠”等手段提升公共空間環(huán)境質(zhì)量。如今，北京已進(jìn)入存量更新的建設(shè)時(shí)期，綠地布局的連貫性與系統(tǒng)性至關(guān)重要，針灸式的改造也需要“點(diǎn)”“線”“面”的系統(tǒng)規(guī)劃模式，以形成街區(qū)綠色網(wǎng)絡(luò)。在更新改造中可加入屋頂花園、垂直綠化等多種方式，加強(qiáng)“綠網(wǎng)”的連通性，從而增加街區(qū)內(nèi)三維綠量。植被覆蓋度與三維綠量的增加還可以有效降低空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）和PM2.5濃度，創(chuàng)造更加優(yōu)良、清潔的空氣環(huán)境。

3）注重植被的養(yǎng)護(hù)。在系統(tǒng)化的綠色網(wǎng)絡(luò)中，優(yōu)化植被結(jié)構(gòu)層次對(duì)于碳匯能力的提升起到關(guān)鍵作用。街區(qū)內(nèi)植物群落的結(jié)構(gòu)層次、樹種的選擇及不同類型植被間的比例關(guān)系，對(duì)碳匯能力有決定性作用[21]。在碳匯能力方面，城市植被碳儲(chǔ)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自然林地，但是合理的管護(hù)能起到正向促進(jìn)作用，因此對(duì)于碳匯能力良好的街區(qū)要進(jìn)行植被狀態(tài)監(jiān)測(cè)。碳匯能力E、F等級(jí)的街道大多位于北京中心城區(qū)邊緣地帶，綠地率、植被覆蓋度和三維綠量表現(xiàn)優(yōu)良。對(duì)于這類區(qū)域可以在維持現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)關(guān)注植被的合理養(yǎng)護(hù)，如關(guān)注植被生長情況，若郁閉度過大，葉片之間相互影響，要進(jìn)行人為調(diào)控，避免影響植物光合作用的效率，導(dǎo)致碳匯能力下降。

最后，政府和城市管理部門應(yīng)從全局角度出發(fā)，考慮到碳儲(chǔ)量對(duì)城市氣候的影響，系統(tǒng)規(guī)劃城市綠地，合理更新綠色空間，優(yōu)化植物群落結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)于碳匯能力較強(qiáng)的地區(qū)應(yīng)注意植被的養(yǎng)護(hù)和管理。從公眾參與角度出發(fā)，提升碳儲(chǔ)量，緩解氣候變化，需要從生活的點(diǎn)滴做起，倡導(dǎo)選用低碳環(huán)保包裝、廢物再利用、垃圾分類、節(jié)電節(jié)水、綠色健康出行等生活方式，降低人為碳排放，緩解空氣污染等，主動(dòng)承擔(dān)起減排責(zé)任，用切實(shí)行動(dòng)參與到緩解城市氣候變化和完成碳中和目標(biāo)中來，為良好人居環(huán)境建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

5 結(jié)論

本研究選取北京中心城區(qū)130個(gè)街道作為研究單元，利用衛(wèi)星遙感影像反演推算碳儲(chǔ)量，結(jié)合2019年7月最高溫度、最大風(fēng)速、PM2.5、空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI），定量研究了街區(qū)尺度下碳儲(chǔ)量和植被指數(shù)、氣候環(huán)境指標(biāo)之間的耦合關(guān)系，提出改善氣候環(huán)境的碳匯能力提升對(duì)策。所得結(jié)論如下：

1）北京中心城區(qū)碳儲(chǔ)量總值估算為3.23 百萬t，碳密度為23.50 t/hm2，空間分布呈現(xiàn)區(qū)域外圍、西北部山區(qū)高，中心老城區(qū)、東南部低的特征。最高溫度、最大風(fēng)速和AQI的分布符合北京環(huán)狀路網(wǎng)的輻射結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)中心高、四周低的特點(diǎn)。

2）街區(qū)尺度下，碳儲(chǔ)量最大值出現(xiàn)在朝陽區(qū)金盞（地區(qū)）鄉(xiāng)和常營（地區(qū)）鄉(xiāng)，最小值出現(xiàn)在朝陽區(qū)孫河（地區(qū)）鄉(xiāng)、來廣營（地區(qū)）鄉(xiāng)和豐臺(tái)區(qū)宛平城（地區(qū)）街道與東鐵匠營街道；碳儲(chǔ)量總值為海淀區(qū)蘇家坨（地區(qū)）鎮(zhèn)最大，海淀區(qū)永定路街道最??；碳儲(chǔ)量平均值和碳密度最大的都是海淀區(qū)香山街道，最小的都是海淀區(qū)清河街道。

3）北京中心城區(qū)碳匯能力等級(jí)由A~F逐漸提升，碳匯等級(jí)較差的區(qū)域集中在老城區(qū)；碳匯等級(jí)最好的區(qū)域分布在城區(qū)外圍，共6個(gè)街道轄區(qū)單元。高碳匯能力區(qū)域分別位于北京西北部山區(qū)和公園濕地面積較大的區(qū)域，一定程度上表明街區(qū)內(nèi)高植被覆蓋度對(duì)碳匯能力有正向促進(jìn)作用。

4）基于量化分析得到，一定范圍內(nèi)提升街區(qū)內(nèi)的植被覆蓋度和三維綠量能有效提高碳儲(chǔ)量和碳密度，從而改善局地氣候環(huán)境。植被覆蓋度在10%~80%或三維綠量在0.6以上時(shí)，碳匯能力隨植被覆蓋度和三維綠量的增加而提升，并能有效降低溫度和PM2.5數(shù)值。碳儲(chǔ)量平均值每提高5 t，能夠有效降低溫度0.6℃，PM2.5下降1.45 μg/m3，AQI降低0.92。

5）對(duì)北京中心城區(qū)碳匯能力不同等級(jí)的街道，應(yīng)擬定相應(yīng)的改善氣候環(huán)境、提升碳儲(chǔ)量的措施，從城市管理部門到公眾，共同參與，努力建設(shè)綠色可持續(xù)的人居環(huán)境。