如何判斷城市碳達峰？如何確定城市未來峰值？
2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會一般性辯論中承諾：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。實現碳達峰成為中國近十年非常重要的環境目標，也是2060年實現碳中和的關鍵一步。城市貢獻了總能源消費量的67% ~ 76%和能源相關二氧化碳排放的71% ~ 76%。城市是中國碳排放控制的核心，城市二氧化碳排放達峰對于2030年前全國實現碳達峰具有重要影響。
城市碳達峰是指城市的二氧化碳排放（以年為單位）在一段時間內達到峰值，之后進入平臺期并可能在一定范圍內波動，然后進入平穩下降階段（圖1）。由于經濟因素、極端氣象自然因素等，視情況可以適度允許城市在平臺期內出現碳排放上升的情況，但不能超過峰值碳排放量。
根據統計學方法，基于城市歷史碳排放數據，判斷城市是否已經實現碳達峰。例如當前（2020年）根據城市2005-2019年15年的二氧化碳直接排放與總排放（直接排放+間接排放）數據，基于條件判斷函數和Mann-Kendall趨勢分析檢驗法構建城市二氧化碳排放達峰狀態判斷模型（圖2）。
（1）判斷排放最大值年份之后城市時間序列的數據量是否大于等于5？
根據國際經驗（聯合國環境規劃署和世界資源研究所）、國內5年規劃時間和Gilbert 統計學原則，若最大值年份后城市排放時間序列X的數據量（年數）n<5 ，則認為該城市直接/總二氧化碳排放未達峰。這是因為城市在達峰后仍需要一段時間的檢測證明其并非虛假達峰，且當數據量（年數）過小時趨勢檢驗將無法進行。
如果判斷2005-2019年碳排放是否達峰，則需要最大值出現在2014年或以前，否則都認為城市沒有達峰。
（2）如果滿足數據量（年數）n≥5 ，采用Mann-Kendall趨勢檢驗判斷峰值年以后排放是否有顯著下降趨勢？
在顯著性水平α=0.05下，當n≥5 時，若相應的n與S所對應的概率p小于顯著性水平α，則拒絕零假設，認為趨勢顯著，即最大值年份后的城市直接/總二氧化碳排放有顯著下降趨勢，認為該城市已達峰；若概率p大于等于顯著性水平α，即最大值年份后的城市直接/總二氧化碳排放沒有顯著變化趨勢，則認為處于平臺期。
Mann-Kendall趨勢分析檢驗法，其統計量S的計算公式如下：
其中，xj為最大值年份后城市排放時間序列X的第j個數據值；n為最大值年份后城市的數據量（年數）；sgn是符號函數；統計量S大致地服從正態分布，其均值為0，方差為：
其中，ti是第i組的數據點的數目，本文中每組的數據量為1（即每年碳排放）。
標準化統計量，按照如下公式計算：
（3）根據條件函數，綜合判斷直接排放和總排放，最終確定城市是否碳排放達峰，以深圳、北京、蘇州為例
注：綠色折線代表城市二氧化碳總排放，紅色折線代表二氧化碳直接排放。
圖3 典型城市碳達峰判斷結果
對于尚未達峰的城市，如何設定城市碳達峰時間和峰值？
設定城市碳達峰目標（達峰時間和峰值）的流程見圖4。結合國家2060年碳中和目標和2030年前實現碳達峰目標，綜合考慮人口、GDP等因素，對城市未來的二氧化碳排放趨勢（增加、減少、達峰或者平臺期等）進行判斷，設定城市達峰時間和峰值。同時，需要滿足2030年碳強度比2005年下降65%的目標以及《IPCC全球升溫1.5℃特別報告》提出的2030年二氧化碳排放量比2010年下降約60%的目標。在此基礎上，各城市還可以根據自身條件提出更早的達峰年份以及更激進的總量目標。
作者：張立，蔣含穎，謝紫璇，張哲，杜夢冰，蔡博峰
參考文獻
張立, 謝紫璇等. 中國城市碳達峰評估方法初探. 環境工程, 2020, 38(11).
蔣含穎, 段祎然, 張哲等. 中國典型大城市二氧化碳排放達峰實證研究(2005-2019). 氣候變化研究進展 (投稿中).
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