中国244个城市扩张模式对碳排放绩效的差异化影响机制研究

本研究针对城市扩张模式(UREP)与碳排放绩效(CAEP)的关联机制这一关键科学问题，通过构建Geodetector-GWR整合模型，揭示了中国244个地级市(2010-2020年)不同UREP对CAEP的差异化影响。研究发现填充式扩张比例从9.14%增至17.32%，边缘扩张仍占主导；CAEP呈现"西低东高"梯度特征，且UREP与 socioeconomic factors (SEF)存在显著交互作用。该研究为城市低碳转型提供了空间规划新视角。

　　

在全球城市化进程加速的背景下，城市作为仅占地球陆地面积3%却贡献80%碳排放的特殊区域，正面临发展与环境的两难抉择。过去50年间，中国经历了人类历史上规模最大、速度最快的城市化进程，城市建成区面积从2005年的79445.83 km²
暴增至2020年的173025.75 km²
。这种以"摊大饼"式扩张为特征的发展模式，虽然创造了经济奇迹，却也导致碳排放激增——数据显示，中国城市新建区在2010-2019年间就新增48.58 Mt碳排放。更棘手的是，现有研究大多将城市扩张视为同质化过程，忽视了不同扩张模式可能产生的差异化环境影响，这使得低碳城市规划缺乏科学依据。

为破解这一难题，中国某高校研究团队在《Journal of Cleaner Production》发表重要成果。研究团队创新性地将生态经济学中的碳排放绩效(CAEP)概念引入城市研究，构建了UREP-CAEP理论框架，并运用地学探测器和地理加权回归(GWR)模型，系统分析了244个地级市2005-2020年的多源时空数据。研究特别关注了三种典型城市扩张模式：填充式(infilling)、边缘式(edge)和跳跃式(outlying)扩张的空间异质性影响。

关键技术方法包括：1)基于夜间灯光数据和土地利用数据的UREP分类体系；2)考虑非期望产出的SBM模型测算CAEP；3)Geodetector分析UREP与 socioeconomic factors (SEF)的交互效应；4)GWR模型捕捉空间非平稳性。样本覆盖中国所有地级行政单元，时间跨度为15年。

【Spatiotemporal distribution characteristics and evolving patterns of urban expansion】
研究发现中国城市扩张呈现明显的阶段性和空间非均衡特征。填充式扩张比例从2005年的9.14%上升至2020年的17.32%，在无锡(45.78%)、苏州(42.74%)等长三角城市表现突出；而边缘扩张虽呈下降趋势但仍占主导地位。空间上，长江经济带形成以上海、湖南和湖北为中心的扩张热点区，Getis-Ord G_i
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指数显示这些区域具有显著的空间集聚特征。

【Theoretical and planning implications of evolving UREPs in low-carbon transition processes】
研究揭示不同UREP对CAEP的影响存在显著区域差异：在东部地区，填充式扩张通过提升土地利用效率使CAEP提高12.7%；而中西部地区边缘扩张仍对CAEP改善起主要作用(贡献率9.3%)。值得注意的是，UREP与产业升级、人口密度等SEF存在协同效应，二者交互解释力达35%以上。

【Conclusions】
该研究首次系统论证了城市扩张模式的空间异质性对低碳发展的差异化影响机制。主要结论包括：1)填充式扩张在发达地区更具低碳效益；2)边缘扩张在中西部仍有阶段性合理性；3)UREP-SEF协同效应不可忽视。这些发现颠覆了"简单限制城市扩张"的传统认知，为制定区域差异化的低碳空间规划提供了科学依据。据预测，到2050年全球城市化率将达68%，本研究提出的"模式优化优先于规模控制"策略，不仅适用于中国城市，也为其他发展中国家平衡发展与减排的矛盾提供了新思路。

研究团队特别指出，未来应建立UREP-CAEP动态响应数据库，开发耦合空间规划与碳排放的决策支持系统。该成果的实践价值已在苏州工业园区的空间更新中得到验证，通过优化扩张模式使单位GDP碳排放下降23%。这些创新发现为实现《巴黎协定》目标提供了重要的空间治理工具，标志着城市低碳研究从"规模管控"向"模式优化"的范式转变。