如何判断城市是否已经实现碳达峰?
根据统计学方法,基于城市历史
碳排放数据,判断城市是否已经实现碳达峰。例如当前(2020年)根据城市2005-2019年15年的二氧化碳直接排放与总排放(直接排放+间接排放)数据,基于条件判断函数和Mann-Kendall趋势分析检验法构建城市二氧化碳排放达峰状态判断模型(图2)。
图2 城市是否已实现碳达峰判断方法
(1)判断排放最大值年份之后城市时间序列的数据量是否大于等于5?
根据国际经验(联合国环境规划署和世界资源研究所)、国内5年规划时间和Gilbert 统计学原则,若最大值年份后城市排放时间序列X的数据量(年数)n<5 ,则认为该城市直接/总二氧化碳排放未达峰。这是因为城市在达峰后仍需要一段时间的检测证明其并非虚假达峰,且当数据量(年数)过小时趋势检验将无法进行。
如果判断2005-2019年碳排放是否达峰,则需要最大值出现在2014年或以前,否则都认为城市没有达峰。
(2)如果满足数据量(年数)n≥5 ,采用Mann-Kendall趋势检验判断峰值年以后排放是否有显著下降趋势?
在显著性水平α=0.05下,当n≥5 时,若相应的n与S所对应的概率p小于显著性水平α,则拒绝零假设,认为趋势显著,即最大值年份后的城市直接/总二氧化碳排放有显著下降趋势,认为该城市已达峰;若概率p大于等于显著性水平α,即最大值年份后的城市直接/总二氧化碳排放没有显著变化趋势,则认为处于平台期。
Mann-Kendall趋势分析检验法,其统计量S的计算公式如下:
其中,xj为最大值年份后城市排放时间序列X的第j个数据值;n为最大值年份后城市的数据量(年数);sgn是符号函数;统计量S大致地服从正态分布,其均值为0,方差为:
其中,ti是第i组的数据点的数目,本文中每组的数据量为1(即每年碳排放)。
标准化统计量,按照如下公式计算:
(3)根据条件函数,综合判断直接排放和总排放,最终确定城市是否碳排放达峰,以
深圳、
北京、苏州为例
注:绿色折线代表城市二氧化碳总排放,红色折线代表二氧化碳直接排放。
图3 典型城市碳达峰判断结果