二氧化碳浓度持续增加导致全球气候变暖,是当前国际社会共同关注的焦点问题。我国碳排放量长期处于高位,在社会经济持续发展的同时又面临着严峻的减排压力。因此,如何协调经济增长与低碳发展的关系是我国目前亟待解决的问题之一。快速城镇化是我国碳排放持续增长的重要驱动因素,也是我国社会发展转型阶段减排调控的重要切入点。在国民经济增长需求的持续性和产业转型的长期性背景下,探索城镇化与碳排放的相互关系并挖掘城镇化对碳排放的影响因素,有助于分担我国当前面临的减排压力,并从低碳视角指导城镇发展,促进城镇水平和环境效应持续协调并进。受数据可得性限制,基于IPCC方法的完整碳排放估算只能做到省级层面,因此本研究利用全国1995-2015年30个省市(西藏和港澳台除外)的城镇碳排放面板数据,构建基于夜间灯光遥感数据的城镇碳排放反演模型,获取了市级和县级尺度的城镇碳排放反演结果。在此基础上,以浙江省为研究区,分析了其1995-2015年的城镇碳排放时空格局动态特征。为了测度城镇化对碳排放的影响,本研究首先从动态的视角研究了城镇总体规模扩张与碳排放之间的时空耦合关系,进而基于城镇化内部的多维结构(土地、经济、人口、社会),考虑碳排放的空间依赖性,运用空间滞后模型探究了碳排放对城镇化多维结构的具体响应,以期为低碳诉求下的城镇发展提供参考。本文的主要研究内容和结论如下:(1)基于夜间灯光遥感数据的城镇碳排放反演模型构建基于夜间灯光遥感数据,本研究首先采用面向对象的分区阈值法提取了我国1995-2015年的城镇用地。提取的总体精度在90%以上,平均Kappa系数为0.66,说明城镇提取结果精度良好,可作为后续研究的数据基础。参考IPCC的碳排放估算方法,根据我国各省的能源消费数据和外购电力数据,分行业(工业、建筑业、交通运输、商业以及城镇居民生活)估算了我国各省1995-2015年的城镇碳排放。结合1995-2015年全国30个省市(西藏和港澳台除外)城镇范围内的统计碳排放数据和夜间灯光数据,分区构建面板模型进行碳排放反演估算研究,由此将省级尺度的城镇碳排放数据反演到1km×1km的空间尺度。在此基础上,获得浙江省市级和县级行政单元的城镇碳排放量,利用2015年浙江省11个地级市和90个县区的统计碳排放数据对浙江省市级和县级尺度的反演结果进行了精度评价,R~2分别为0.7715和0.7124,RMSE分别为635.55万吨和74.83万吨,表明反演精度良好。说明基于夜间灯光数据进行碳排放反演估算可以为后续研究提供良好的数据基础。(2)多尺度的城镇碳排放时空格局动态特征分析(1995-2015)以浙江省为研究区,运用探索性空间数据分析等方法研究了1995-2015年市级尺度和县级尺度城镇碳排放时空格局动态。结果表明:(1)浙江省城镇碳排放呈现先快速增长后缓慢增长的总体态势。(2)浙江省城镇碳排放的全局空间特征在市级尺度和县级尺度有所差异:市级尺度的碳排放空间差异表现出逐渐缩小的趋势,而县级尺度的碳排放空间差异程度基本维持不变;市级尺度的城镇碳排放不存在显著的空间自相关性,而县级尺度的城镇碳排放具有显著的空间自相关性。在时序上,市级尺度和县级尺度的Global Moran’s I均表现为不同程度的递减态势,说明浙江省城镇碳排放的空间集聚性有所减弱。(3)县级尺度的碳排放局部空间自相关类型以正相关类型为主,其中高-高集聚类型主要分布在浙江省东北部地区,低-低集聚类型主要分布在浙江省西南部地区。1995-2015年期间,各类型集聚范围均略有缩减,进一步说明碳排放的空间集聚特征呈逐渐减弱的态势。(4)各尺度的城镇碳排放时空格局动态特征比较表明,不同尺度的城镇碳排放空间格局特征存在差异,较小的研究尺度更能揭示区域内部的空间格局差异,因此在进行后续碳排放相关研究时,因充分考虑其尺度效应。(3)城镇扩张与碳排放的时空耦合关系研究为了测度城镇总体规模与碳排放的相互关系,本研究首先对比分析了浙江省碳排放和城镇用地的时空分布特征,然后运用重心模型分析了碳排放和城镇用地的空间重叠性,借助耦合协调度模型在长时间序列上测度了城镇扩张与碳排放的协调发展动态,并在此基础上预测了到2020年两者的协调发展走向。结果表明:(1)碳排放增长与城镇扩张速率时序上均表现为先上升后下降的趋势,空间上城镇面积较大的地区,其碳排放量也较高。(2)碳排放重心和城镇用地重心之间的距离呈逐渐减小的趋势,说明两者的空间耦合态势在逐渐增强。(3)碳排放与城镇扩张的协调发展水平在时序上呈现先上升后下降的倒“U”形曲线,与库兹涅茨曲线理论相呼应。(4)预测结果显示2015-2020年,随着对城镇土地扩张的有力调控和对温室气体排放的有效控制,各地级市都逐渐向土地集约和低碳发展的模式转型。(4)多维城镇化对碳排放的影响与减排对策研究鉴于碳排放的空间依赖性,本研究选择了空间滞后模型来测度城镇化的多维结构(土地、经济、人口与社会)对碳排放的影响。结果表明:(1)城镇化的各个维度对浙江省碳排放的影响各有不同:土地城镇化通过城镇用地扩张与破碎化加剧了碳排放,而增强城镇用地之间的连通性则能抑制碳排放。经济城镇化当中第二产业比例的增长会显著增加碳排放,而总体经济增长水平的影响随着经济发展模式的转型在不断弱化。人口城镇化通过增加城镇人口比率和人口密度对碳排放起到抑制作用。社会城镇化一方面通过消费行为促进了碳排放,另一方面又通过居民意识水平的提高减缓了碳排放。(2)基于低碳发展的诉求,未来浙江省城镇用地规划应增强老城区功能并制定适当紧凑的城镇用地形态,提高城镇土地利用效率。此外,浙江省应该继续延续经济改革的任务,优化产业结构,持续强调经济增长的质量而非数量和规模。随着人口城镇化的持续推进,提高公众对低碳生活和绿色消费的意识水平,亦是城镇化过程中实现低碳发展的必然要求。