京津冀地区社会-生态系统净生产力(NSP)的时空演变与驱动机制：低碳转型的综合评估

针对京津冀地区碳排放过高阻碍可持续发展的问题，研究人员创新性提出社会-生态系统净生产力(NSP)指标，整合人类活动与自然碳循环过程。通过Sen-MK趋势分析、最优参数地理探测器(OPGD)和多尺度地理加权回归(MGWR)等方法，揭示NSP呈"东低西高"的时空格局，发现夜间灯光强度(Q>0.6)与人口密度交互作用(Q>0.7)是核心驱动因子。该研究为区域低碳政策制定提供了网格尺度的科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，中国将"双碳"目标纳入生态文明建设战略。作为典型城市群，京津冀地区面临经济发展与生态环境保护的突出矛盾——这里既是全国碳排放强度最高的区域之一，又拥有森林、草原等重要碳汇生态系统。传统净生态系统生产力(NEP)指标难以量化人类活动的有机碳消耗，导致碳源汇评估体系存在缺口。

为解决这一科学问题，来自河北师范大学等机构的研究团队创新性提出社会-生态系统净生产力(NSP)概念框架。该指标通过校正NEP中的人类碳消耗(Re)，首次实现社会-生态复合系统碳循环的多尺度解耦。相关成果发表于《Ecological Indicators》，为城市群低碳发展提供了新视角。

研究采用多源数据融合技术，整合NASA的1km分辨率NPP数据、资源环境科学数据中心的夜间灯光数据，以及省级统计年鉴的社会经济数据。关键技术包括：(1)基于Sen-MK趋势分析识别时空演变拐点；(2)运用最优参数地理探测器(OPGD)优化25个驱动因子的离散化方案；(3)采用多尺度地理加权回归(MGWR)解析空间异质性机制。

【4.1 时空格局特征】
2002-2020年间，京津冀NSP呈现显著负增长趋势(-26.188 g C·(m²·a)^-1)，空间上形成"东低西高、南低北高"的梯度格局。高风险区集中在北京大兴、河北定州等城市核心区，而张家口、承德等生态屏障区则保持较高碳汇能力。

【4.2 驱动机制解析】
OPGD模型显示：夜间灯光强度(Q=0.6098)是最强单因子驱动，其与人口密度的交互作用(Q=0.7181)呈现双因子增强效应。风险区间检测发现，当夜间灯光强度0-250 lm/m²且人口密度0-188人/km²时，NSP维持较高水平。

MGWR模型进一步揭示：

• 第二产业GDP呈现全域负效应(β=-2.426)
• 地表温度(LST)与NSP显著负相关
• 太阳辐射(β=0.186)和年均温(β=0.172)在北部山区呈正向驱动

讨论部分强调，NSP指标突破传统NEP的局限性：

1. 实现人类碳足迹的网格化精确反演，在雄安新区等新建城区验证显示，建设用地扩张导致NSP下降幅度达传统评估模型的2.3倍；
2. 揭示政策干预的再平衡效应，如首钢搬迁后，曹妃甸循环经济产业园使区域NSP回升12.7%；
3. 识别出海拔1040-1370米、坡度5.38-22.3°的地形区间为最优碳汇配置空间。

该研究构建的社会-生态耦合框架，特别适用于高强度人类活动区(如长三角、珠三角城市群)的碳核算。未来需结合企业级碳排放监测数据，提升Re参数的分配精度。研究提出的"生态用地占补平衡"机制，已纳入京津冀协同发展规划纲要，为制定差异化减排策略提供量化支撑。