【Nature Cities】2012年至2017年中国城市的外包碳减排努力

     作为经济活动的中心，城市在通过生产和消费活动产生碳排放方面发挥着重要作用。它们的碳减排成功与否在很大程度上决定了中国实现碳中和承诺和全球脱碳目标的成果。然而，城市并非独立存在，它们的需求越来越多地通过供应链被外包。相互关联的生产活动带来了超越城市边界的环境影响。认识到供应链和城市内部消费活动在碳减排中的角色至关重要。跨城市的排放影响不容忽视，因为这允许一个城市的碳减排效果转移到其他城市。依赖其他城市的努力而非本地努力，导致外包减排行为，极大阻碍了公平减排的进展。这一挑战强调了每个城市不仅要在碳减排中共同承担责任，还要采用适应其区域异质性的策略。如果忽视外包减排行为，将威胁中国国内协调减排的努力，并影响中国朝向碳中和的公平进程。搭便车是一种经典问题，在一个为自己提供公共物品的群体中，群体的每个成员都有强烈的倾向成为“外包减排受益者”——为这种公共物品的成本贡献很少或几乎不贡献，但却享受其好处。尽管许多以往的研究聚焦于跨区域碳排放，但对城市层面的外包减排行为没有明确的定义。缺乏系统的量化外包减排行为和识别外包减排受益者的方法是关键阻碍。这种情况在那些高度依赖外包供应链的城市尤为明显。城市层面的研究需要考虑资源禀赋和产业结构的多样性。该研究构建了一个涵盖309个中国城市的环境扩展多区域投入-产出（MRIO）模型，计算了这些城市在2012年至2017年间的碳足迹。通过将城市碳足迹的变化归因于本地和外包的驱动因素，识别外包碳减排受益者，从而揭示城市网络中外包减排的机制。

     从2012年到2017年，309个城市中有157个城市的碳足迹有所增加。这种增加高度不均衡，集中在少数超级排放者身上。碳足迹增加最多的前五个城市碳足迹增长了53.6 Mt (百万吨)，占157个城市碳足迹总增长的65.9%。这些城市都是高科技城市，也是中国的人口和经济活动中心。例如，西南地区最大城市重庆（排第一名）的碳足迹从188.5 Mt增加到203.2 Mt。碳足迹的演变与中国在淘汰落后产业和产业升级期间的经济转型密切相关。在国家层面，碳足迹的变化集中在服务业、建筑业和能源部门。相比之下，其他行业的碳足迹有所减少，尤其是设备制造业。然而，不同类型的城市之间存在很强的异质性。高科技城市的服务业碳足迹增长最快，达6.4%，表明这些城市正在向服务型经济转型。作为现代大都市，上海的服务业碳足迹从总碳足迹的32.0%增加到53.7%。然而，高科技城市的设备制造业碳足迹下降最多，占总碳足迹的8.0%，这与产业升级期间生产效率的提高有关。在轻工业城市中，建筑业是碳足迹的最大贡献者，其比例增加了10%，表明这些城市的基础设施得到了改善。相反，能源成为重工业城市的关键部门，原因是经济的快速增长和能源需求的增加，电力部门的碳足迹比例上升了3.9%。中国城市的碳足迹，分为本地排放和外包排放，显示外包排放的比例从2012年的78.6%上升到2017年的81.9%。在242个城市（80%）中，外包排放超过了本地排放，成为主要因素。这一增长主要归因于农业、轻工业和高科技城市对更加清洁、高效的外包服务的需求，而能源和重工业城市由于更严格的环境法规，外包排放有所减少。

图1. 中国城市的碳足迹。2012年(a)和2017年(b)中国城市的碳足迹分布; c. 碳足迹的变化情况; 2012年(d)和2017年(e)的外包碳排放份额; f. 2012年到2017年外包碳排放份额的变化; g. 不同类型城市在2012年和2017年碳足迹的行业组成平均值; h，不同类型城市中本地和外包对碳足迹变化的平均贡献。

      在“最坏情况”情景下为了捕捉中国城市在碳减排中的搭便车行为，提取了2012年至2017年间城市碳足迹变化的潜在驱动因素。每个城市的碳足迹演变通过两种生产端因素（碳强度和生产结构）和一种需求端因素（最终需求）的组合进行分解。碳强度反映了能源结构和低碳技术的应用，生产结构则与生产效率和技术水平相关。最终需求表示满足家庭消费和资本投资需求的商品和服务。总体而言，碳强度的下降和生产结构的变化分别贡献了17.2%和14.5%的碳足迹减少，而最终需求的增加则推动碳足迹上升了34.6%。在231个城市（占总数的74.7%）中，碳强度的下降推动了碳排放的减少。然而，一些北方城市由于其电力部门和重制造业的缘故，碳足迹有所增加。改进的生产结构在278个城市（90.0%）中导致了更低的排放，显示出向更高效技术的转变，特别是在专注于工业现代化的东部沿海城市。相反，除了中国北方和东北的一些城市，242个城市（78.3%）的最终需求增加导致了碳排放的增加。最终需求显著推动了高科技城市碳足迹的增加，因为这些城市具有更强的消费潜力。驱动因素对城市碳足迹的影响可以进一步分解，以捕捉供应链的影响。将这三种因素分为本地和外包的贡献。随着供应链的外包程度日益加深，外包影响在三种因素中占据主导地位。在195个城市（占总数的63%）中，上游城市碳强度变化的贡献超过了本地减排。南方城市的上游城市碳足迹减少更为显著。同样，241个城市（78%）的减排效果主要来自上游城市的生产升级，而不是本地努力。东部沿海城市从上游城市的产业升级中受益更多。此外，272个城市（88%）发现其碳排放更多地受到来自其他城市进口的影响，而非本地需求。

通过比较每个城市本地和外包减排努力的贡献，识别出了240个外包受益者（约占研究城市的78%）。最终需求在大多数城市中推动了碳排放，因为它更多地反映了贸易模式和市场，而不是减排努力。外包碳减排反映的是上游城市的减排努力在多大程度上导致下游城市的减排，因此我们主要关注反映技术进步的生产端因素（碳强度和生产结构）。然而，当本地和外包减排的技术进步结合时，最终需求会放大减排贡献。所有城市根据本地和外包减排贡献的关系分为五类，即表现不佳者（一区）、强受益者（二区）、弱受益者（三区）、榜样城市（四区）和努力工作者（五区）。所有受益者显示了其他城市减排努力的显著效果下降，但其本地表现各异。因此，受益者根据外包减排程度的差异分为65个强受益者和175个弱受益者。强受益者由于本地减排努力不足，本地碳排放仍在增长；而弱受益者虽然本地减排努力导致碳排放下降，但依然小于外包减排努力。相比之下，其他城市分为56个榜样城市、15个努力工作者和4个表现不佳者。榜样城市的本地减排努力大于其他城市的外包减排。努力工作者和表现不佳者的碳足迹主要由于外包影响而增加，未能像受益者那样通过供应链减排。然而，两者的区别在于本地减排努力。努力工作者本地排放减少，而表现不佳者由于缺乏本地减排努力，碳排放仍在增加。强受益者主要位于中国东北，包括23.1%的农业城市、21.5%的能源城市、7.7%的高科技城市、21.5%的重工业城市和26.5%的轻工业城市。这些城市对化石燃料的依赖较高，本地排放较高。在下游受益者中，高科技城市从上游城市获得了最高的平均外包减排贡献。上游减排方面，重工业城市对强受益者贡献了49.4 Mt的减排，占总外包减排的31.1%。强受益者的本地努力未能减少碳足迹，因为这些城市处于工业化阶段，产业发展导致了排放增加。弱受益者分布于沿海和内陆发达地区，包括21.1%的农业城市、6.3%的能源城市、30.2%的高科技城市、13.7%的重工业城市和28.6%的轻工业城市。减排动力来自于本地和外包来源。弱受益者的经济状况相对繁荣，平均GDP比全国平均水平高出29.9%，正向低碳经济转型。榜样城市主要是位于中国中部的重工业城市（30.8%），它们在供应链中处于中游，较少依赖上游城市的减排努力。榜样城市通过强度减少和生产技术升级减少了本地排放和外包排放。努力工作者主要包括33.3%的农业城市和44.4%的重工业城市。位于中国北方的它们由于地理位置偏远，难以受益于那些正在进行低碳转型的城市的外包减排。努力工作者减少了本地排放，但外包排放增加。表现不佳者包括两个能源城市和分别来自轻工业和重工业的城市，它们专注于基于资源的经济增长，本地排放和外包排放均增加。