城市尽管占地球表面积较少,却是全球碳循环的重要驱动力,因此城市碳源碳汇及其管理研究是全球碳计划的重要议题之一。本文是在国家自然科学基金项目《上海碳源碳汇变化及多目标预测模型研究》的基础上完成的,初步构建了城市主要碳源碳汇的研究框架,并以上海市为例,通过野外调查和采样、社会经济统计资料分析、GIS处理等方法的综合,研究了上海主要碳源碳汇的变化,并分析了其驱动机制,进而预测了2020年上海的碳排放,提出了城市碳管理的策略。本项研究不仅为全球碳循环研究提供了城市区域的研究框架和方法,而且可为城市碳减排/增汇措施提供科学依据。主要得到以下几个方面的结论：(1)上海市1994-2006年能源消费碳排放(“能源消费碳排放”以下简称“碳排放”)由2877万tC增长到5164万tC,碳排放强度则由1994年的2.51tC/万元下降到2006年的1.07tC/万元(GDP为1990年不变价),年均下降率为5.3%,但2001年以来,下降率减慢,只有2.6%。2005年上海碳排放约为全国的3.5%,碳排放强度约为全国平均水平的69%,但与能源利用效率较高的发达国家相比要高,分别比英国、德国和日本的碳排放强度高46%、27%和30%。(2)清洁电力和天然气的使用比例上升优化了上海的能源结构,但与发达国家的能源结构相比,低碳能源在上海市能源消费中所占比例太低。电力在终端能源消费中的份额越来越高,且大部分电力来源于火力发电,而火电的碳排放系数高于其他化石燃料,因此清洁电力的发展至关重要。三次产业中第二产业的碳排放量最多,但所占比重逐年下降,由1994年的80%下降到2006年的62%。交通运输业的发展使得油类能源消费量快速上升,从而使得第三产业成为碳排放增长速度最快的部门,2006年在碳排放总量中的比例达到29%。但因第三产业碳排放强度低于第二产业,所以产业结构调整使得总体碳排放强度下降。但2002年后第二产业产值比重有所上升,这也是上海碳排放强度2002年以来下降速率减慢的原因。(3)上海市60%以上的碳排放来自工业。在影响1996-2007年工业碳排放的因素中,产值增长是碳排放增加的主要动力,能源强度下降、能源结构和工业结构调整则是减缓碳排放的动力,其中能源强度的下降对降低工业碳排放的贡献为90%。能源结构的影响因行业而异,电力在终端能源消费中的份额增加是导致多个行业能源结构调整增加碳排放的原因。重工业是上海的支柱行业,80%的工业产值来源于重工业；同时,也是主要的碳排放行业,89%的工业碳排放来源于重工业,特别是黑色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业、石油加工、炼焦、及核燃料加工业、非金属矿物制品业、电力、蒸汽、热水的生产和供应业等五大主要行业。这五个行业的碳排放占重工业的85%,而产值比重不到30%。因此,调整产业结构是降低工业碳排放的主要途径。(4)随着上海人口规模的扩大,居民出行的交通碳排放成为碳排放增加的重要来源。本文以私家车、公交车、出租车和轨道交通等四种交通工具为研究对象,发现四种交通方式的碳排放都呈增长的趋势,2006年居民出行的交通碳排放达到135万tC,比2002年增加71%。私家车数量激增是造成居民出行碳排放增加的主要原因,2006年私家车的碳排放量约等于其他三种公共交通的排放量之和。私家车的碳排放2002年占居民出行碳排放的22%,2006年上升到48%。从人均碳排放看,2006年轨道交通人均碳排放0.013kgC/人次,公交车为0.12kgC/人次,出租车为0.31kgC/人次。(5)基于第六次全国森林资源清查资料和调查研究资料,研究认为上海2003年陆地生态系统的碳汇为29.6万tC。其中植被碳汇占85%,其余15%是园林绿地土壤碳汇,农田土壤没有碳汇作用。从碳源碳汇结构分析,2003年陆地生态系统碳汇只相当于同期碳排放的0.7%。考虑到森林面积和园林绿地面积的增加,估算认为2006年陆地生态系统碳汇约为同期碳排放的0.8%。由此可见,陆地生态系统碳汇对碳排放的抵消作用很弱。(6)上海森林的龄级以幼龄林为主,随着龄级增加碳储量是逐渐上升的,因此,上海森林还有很大的碳储存潜力。(7)在上海各种土地利用类型中,水稻田有机碳含量较第二次土壤普查有所上升,但水稻田面积不断减少,水稻田转变为菜地和城市用地以及林地的过程,会导致土壤有机碳含量下降,土壤表现为碳源。农地造林后,在短期内土壤有机碳含量是下降的,上海林地多为城市绿化提供树苗,轮伐期短,土壤有机碳得不到积累,所以土壤没有碳汇作用。(8)就园林绿地土壤本身来讲,2003年0-30cm土层的碳汇为44868tC/a,单位面积园林绿地土壤的碳汇是1.84 t C/ha·a。但就整个城市化过程来讲,园林绿地土壤增加的碳库不能抵消因城市化减少的土壤碳库。虽然绿化覆盖率不断增长,但城市化仍使土壤碳库遭到损失。(9)依据中国、美国、欧盟和日本在哥本哈根气候变化大会上提出的碳减排指标预测了上海2020年的碳排放。按照中国的碳减排指标,上海2020年碳排放将为7386万tC,比2005年增加54%。在其他指标下,上海2020年碳排放量将分别比2005年下降17%、18%和22.5%。如果2020年上海碳排放维持2005年的水平,则其碳排放强度需要下降64%。(10)如果实现中国的减排指标,上海2020年生活消费的碳排放将占碳排放总量的8.4%,人均生活消费碳排放将为0.25 tC/人。三次产业的碳排放强度需要分别比2005年下降24%、45%和20%,其产值比重分别为0.3%、21.7%、78%。如果实现日本的减排指标,上海2020年人均生活消费的碳排放将为0.16 tC/人,三次产业中假设只发展第三产业,第三产业的碳排放强度至少也要下降55%,因此,需要大幅度改变现有的居民生活消费方式和社会发展模式。