1.2.1 城市尺度的生态文明
作为人类政治、经济、文化和社会生活的主要载体，城市是一个国家或地区发展不可缺少的主要动力源。面对工业文明后期城市发展中的一系列灾难性问题，从19世纪末英国社会活动家霍华德提出“田园城市”的城市规划设想开始，如何建设人与自然、发展与环境、经济与社会、人与人之间关系协调、发展平衡、良性循环的理想城市，一直是城市发展理论和实践探索的重要课题。如果对100多年来的这些探索做一个简单梳理，可以看出，基本上分为两类：
一是在工业文明思维框架中的探索。这类探索以人为中心，以解决环境恶化、交通拥堵、社会失序等“城市病”为指向，从发展理念、城市规划、经济模式、社会政策、技术手段等各个层面，提出了一系列新的理念和发展模式，比如在传统城市中植入乡村、田园、森林、公园等生态元素的田园城市、森林城市、山水城市、园林城市等；对传统城市进行人性化、生态化综合改造和建设的新城市主义、宜居城市等；从城市增长模式方面进行探索的紧凑城市、精明增长等；从社会发展及城市管理方面探索的安全城市、健康城市、和谐城市、智慧城市、畅通城市等；从经济增长方式方面探索的创新城市、创意城市、休闲城市等。这些探索尽管也涉及自然生态系统的价值，对推动城市的可持续发展提供了许多有益的启示，但始终是在人类中心主义的思维框架中进行思考，以人为“体”，以自然为“用”，没有把人、社会及城市真正纳入自然生态系统中去考量，缺乏对自然生态系统的真正敬意，无法真正实现人工环境和自然环境的物质、能量循环（CondonP。M。，etal，2009）。
二是在生态文明思维框架中的探索。学术界、国际组织和各级政府对“低碳城市”的探索最初起于低碳经济。英国在其2003年《能源白皮书》中首次正式提出“低碳经济”的概念。“低碳经济”在理论上的最大贡献在于，它引入“碳源”和“碳汇”的概念，第一次将自然生态系统与人类活动放在了平等的地位，以“碳”为桥梁在人与自然之间搭建了一个可度量的平台，为人类活动与自然生态系统之间划出了一条不可逾越的边界——碳排放与碳汇的动态平衡——越过这条界限就等于走向灭亡。低碳经济实践着生态文明时代人与自然“两个中心”协调、“两种价值”并重的理念，但人们在实践中逐步发现，低碳经济只解决生产领域减少碳排放的问题，其他领域的主体也应该有所作为，而作为人类活动的中心——城市，应该是减少碳排放的核心载体。于是，低碳经济、低碳社会、低碳交通、低碳社区、低碳家庭等一系列概念最终聚焦到低碳城市。从这个意义上讲，低碳城市实质上就是城市尺度的生态文明形态，是具有生态文明时代特征的城市发展模式。
1.2.2 国外低碳城市的研究体系
作为低碳经济、低碳社会的空间载体，国外学者以稳定自然生态系统、降低碳排放为中心，从地理学、城市学、生态学、环境学、社会学和经济学等多个学科角度对低碳城市进行了深入研究。秦耀辰等人从城市碳排放驱动因素、城市碳循环与碳代谢、低碳城市空间规划、低碳城市环境管治等方面，系统梳理了西方学者的低碳城市研究体系（秦耀辰等，2010）。
从城市碳排放驱动因素看，影响城市碳排放的宏观因素包括城市化过程中的人口和经济增长、城市扩张、低碳技术进步、低碳城市政策和体制创新，以及城市所依赖的能源结构等。不同地区碳排放量与人均GDP之间存在N形（Martinez Z I，Bengochea M A，2004）、线形（Galeotti M，Lanza A，Pauli F，2006）和倒U形关系（He J，Richard P，2010）；城市扩张引起城市格局和功能变化，导致碳排放时机、空间分布模式和构成的变化（Lebel L，2007）；城市政策是追求可持续发展和实现低碳排放的有效手段（McEvoy D，1998）。微观层面重点关注的是从生产和消费两方面核算碳排放，生产碳排放账户包括工业、建筑业、交通运输业、商业及宾馆服务业等方面，消费碳排放账户涵盖人类衣、食、住、行、娱乐的相关活动。城市生产和消费产生的碳排放强度体现在碳基能源消耗上，能源结构和排放强度是重要指示变量。从城市碳循环与碳代谢看，城市碳循环与碳代谢关注的主要问题是城市系统内部及跨界物质流动过程中的碳排放清单。城市碳循环系统所涵盖的城市蔓延区和城市碳足迹区不一定毗邻，可能位于数百公里之外（Folke C，1997）。城市碳循环和碳代谢主要研究城市垂直和水平两个方向的碳通量（Churkina G，2008）：城市开放空间、城市非开放空间以及城市扩张过程会影响城市生态系统中的土壤成分、绿地结构（Pataki D E，2006），进而影响城市垂直碳循环；城市蔓延区和足迹区的贸易、服务和物质流动等活动影响城市碳代谢。城市碳循环与代谢的研究可以为城市与区域碳管理（URCM）提供坚实的理论基础。
从城市空间规划看，城市空间规划通过合理配置土地、资源、建筑、交通等城市空间要素，调节化石燃料使用，减少城市碳排放量。低碳城市空间规划可分为3个空间尺度：低碳城市规划、低碳产业园区-居住区规划和低碳企业-家庭规划，其中低碳城市格局、用地、交通与道路系统规划支撑着园区、社区和家庭、企业尺度的发展。通过综合式土地利用和倡导公共交通构建紧凑型城市格局，可以强化对能源消费、碳排放的控制（Dieleman F M，1999）。节能建筑的推广对缓解全球变化起着不可替代的作用，合理的房屋规划设计如增加密度、混合利用、邻近公交，能有效地降低CO2排放（Crabtree L，2005）。
从城市环境管治看，低碳城市环境管治把城市环境放在市场平台上，将自然与经济结合，从生态、经济、技术、管制角度关注碳抵消、固碳、碳交易等碳减排项目实施的成本-效益及背后的空间机制。综合运用碳金融、碳贸易等市场手段可使CO2有效减排（Caetanoa M 2009）；从技术经济角度看，内生创新、技术学习、政策诱发的技术变革在消减碳排放量的同时降低了排放成本（Manne A，2008）；从管治层面说，政府、企业、个人起着重要的作用，考虑市场环保论、运用新环境政治工具的同时，也要考虑不同区域的社会文化特性，以及各种机制适用的空间尺度（Bailey I，2007）。
1.2.3 国内低碳城市研究概况
与中国实践层面的低碳城市建设热潮相适应，低碳城市目前已经成为城市发展理论研究的热点课题。中国知网（CNKI）中国期刊全文数据库以“低碳城市”为关键词检索结果，2011年有182篇文章的信息，2010年有271篇，2007—2009年有78篇，2008—2011年CNKI中国重要会议论文全文数据库收录的论文78篇。综合这些研究成果，其主要观点基本上围绕以下几个方面展开：
第一，关于为什么要建设低碳城市。绝大部分学者认为，城市作为人类活动的中心，是人口、建筑、交通、工业和物流的集中地，也自然成为高耗能和高排放的集中地，是国家低碳发展的核心平台。诸多学者从不同侧面论证了这一观点（付允等，2008；谭富，2010；李克欣、张力，2010；戴星翼，2009；郭万达，2009；何涛州、施丹峰，2010；王家庭，2010；邱敏芳，2009）。国家发改委从保障国家能源安全的角度论述了低碳城市建设的重要性。刘文玲、王灿从低碳发展给城市竞争力提升带来新机遇角度的论述令人耳目一新（刘文玲、王灿，2010）。
第二，关于低碳城市的内涵。对于低碳城市的内涵的认识，学界有一个逐步深化的过程。其研究从生产领域开始，逐步向消费、建筑、交通、社会文化及城市治理、政府决策等领域延伸。中国能源和碳排放研究课题组的观点具有一定代表性：低碳城市是以低碳经济为发展模式和方向，市民以低碳生活为理念和行为特征、政府公务管理层以低碳社会为建设标本和蓝图的城市（中国能源和碳排放研究课题组，2009）。低碳建设的领域涉及经济、社会、文化、管理等方面，建设主体涉及经济及社会组织、市民、政府等，通过改变“大量生产、大量消费和大量废弃”的社会经济运行模式，优化能源结构、节能减排、循环利用，最大限度减少温室气体排放，建立资源节约型、环境友好型社会，建设一个良性的、可持续的能源生态体系（袁晓玲等，2010；梁浩等，2010）。
第三，关于低碳城市的发展目标。多数学者认为，“低碳城市”的本质是人与环境的和谐发展问题（黄辉，2010），在经济增长和城市发展的过程中降低碳排放是低碳城市建设追求的目标。何涛舟、施丹峰认为，低碳城市建设的最终目标是达到碳源小于碳汇（2010）。不少学者依据美国经济学家格鲁斯曼（Grossman，1991）的“环境库兹涅茨曲线”理论，论证了经济增长与环境质量的关系，指出碳排放减少需要有经济发展水平和人民收入提高的支撑，但倒“U”形曲线不能成为“先污染后治理”的借口（张莉霞等，2004）。单晓刚在肯定“碳减排”目标的同时提出了以城市为单位进行“碳补偿”行动的问题（单晓刚，2010），值得关注。
第四，关于低碳城市的衡量标准。对于什么样的城市才是低碳城市？目前的研究基本上处于定性研究阶段，定量研究较少。诸大建、陈飞认为，低碳城市是指城市发展或城市经济增长与CO2排放趋于脱钩。这种脱钩有两种表现：一种是CO2排放与经济增长的绝对脱钩，即CO2排放随经济增长表现为负增长。这是发达国家当前需要采纳的低碳城市方案；另一种是CO2排放仍然是正增长，但是排放的速率低于经济增长或低于不采取政策措施的所谓基准情景（BAU），这是相对脱钩的低碳城市（2010）。
第五，关于低碳城市建设的路径。尽管切入的视角不同，但学者们在思维方式上基本都是以降低碳排放为中心，在碳循环的各个环节上做文章，入口上关注能源结构，过程上关注技术进步，使用上关注社会性节约，出口上关注增加碳汇。比如刘志林等认为，低碳城市包含低碳经济和低碳社会发展两个层面（2009）；倪外、曾刚认为，构建低碳城市发展路径，包括低碳建筑、低碳交通、低碳产业、低碳能源、低碳消费、碳捕获与封存技术，以及低碳管理与制度七个方面（2010）；王可达认为，低碳城市的构成包括绿色能源、清洁技术、低碳规划、低碳建筑、低碳消费、低碳制度（2010）；诸大建、陈飞认为，低碳城市包含在经济过程的进口环节、转化环节和输出环节的各种降碳、捕碳、吸碳努力（2010）。
1.2.4 国内外学者关于低碳城市评价指标的研究现状
量化、微观、细分、解析一直是西方学者的主流研究方法。从西方的低碳城市研究体系看，对城市碳排放因素、碳管理效应及碳循环代谢进行量化分析贯穿于西方学者低碳城市研究的始终，并形成了一系列分析模型，（秦耀辰，2010）。
这些模型与方法尽管在揭示二氧化碳排放、管理、控制机理方面从不同角度做出了重要贡献，特别是对自然过程的碳循环有较为深入的研究，但测度模型多源于经济学、环境学、系统学等不同学科领域，除了在应对气候变化这一点上具有相同的出发点外，各自的理论基础、空间尺度、学术背景相距甚远，其学术成果很难整合，且由于城市本身的复杂性，这些研究还远不能提供一个可以有效指导低碳城市建设实践的量化目标。
由于起步较晚，基础薄弱，国内学者对低碳城市的研究总体上属于起步阶段，无论从广度还是深度，与国外学者相比都有很大差距，其模型与方法基本上脱胎于源自西方的相关学科，对中国城市的碳排放及管理控制机制尚缺乏系统深入的研究。但在火热的低碳城市建设实践的推动下，以节能减排为中心，以低碳经济为基础，学术界对低碳城市评估体系的研究产生了不少成果，主要包括以下几大流派：
一是基于因素分析的低碳城市综合评价指标体系研究。2010年全球低碳城市联合研究中心、中国社会科学院城市发展与环境研究所提出了中国城市低碳发展排位指标体系（梁本凡等，2010），指标体系从经济、社会、资源、环境、设施和低碳政策6个方面设置了12项成分指标，并据此编撰了《中国城市低碳发展2011绿皮书》。天津社会科学院城市经济研究所所长、研究员王爱兰重点分析了产业结构、能源结构、能源效率、交通体系、消费模式、碳汇林业、制度环境影响城市碳排放的7大主要因素，提出一个包括20个指标的低碳城市建设水平综合评价指标体系（2011）。中国标准化研究院资源与环境标准化研究所综合考虑了经济、社会和环境3个方面，描述了城市低碳的8大状态，使用23项具体指标，构建了评价城市低碳水平的指标体系（付允等，2008）。辛玲从经济低碳化、基础设施低碳化、生活方式低碳化、低碳技术发展、低碳制度完善度和生态环境优良6个方面构建了一个低碳城市评价指标体系（2011）。
二是基于可持续发展的低碳城市指标体系。中国科学院可持续发展战略研究组在其编撰的《2009年中国可持续发展战略报告——探索中国特色的低碳道路》中，以全国城市和100强城市为对象，以2020年为时间节点，从经济、社会和环境3个层面，将总体目标细化为9个子目标，并依据城市能源的情景分析结果，使用26项指标定量识别各个子目标。在《基于DPSIR模型的低碳城市指标体系研究》一文中（邵超峰等，2010），在对低碳城市内涵的分析基础上，提出了建立低碳城市指标体系的基本框架、原则和方法，并构建了“驱动力—压力—状态—影响—响应”（DPSIR）模型框架，该模型涵盖了经济、社会、资源、环境四大要素，不仅表明了社会、经济发展和人类行为对资源的消耗和生态环境的影响，也表明了人类行为及其最终导致的资源环境对社会的反馈。该评价指标体系中，一级指标为驱动力、压力、状态、影响、响应5个因素，二级指标包括社会经济发展、城市建设规模、资源消耗强度、消费方式、污染物排放水平、产业、能源结构、社会经济、生态环境质量、社会评价、物质减量化、污染控制、管理制度、基础设施建设13个指标，具体又细化为能源系统效率、低碳城市规划等63个指标（邵超峰等，2010）。中国社会科学院的研究报告《吉林市低碳发展计划》（2010），提出了低碳产出、低碳消费、低碳资源、低碳政策4大类、12项低碳城市评价指标。同年，沈刚等人对此指标进行改进和调整，增加反映城市能源贡献、低碳工艺水平的技术性指标，并确定了指数化评分方法，以完善评价体系的科学性和可比性。
三是基于生态文明建设的低碳城市评价指标体系。国内学者对生态城市的研究始于20世纪90年代，在大量的研究成果基础上，国家环保总局出台了关于生态省、生态市、生态县等一系列评估标准；最早把生态城市与低碳城市结合起来，倡导低碳生态城市的是国家住房和城乡建设部副部长仇保兴（2009），中国城市科学研究会编撰的《中国低碳生态城市发展战略》提出了中国低碳生态城市发展的总体目标；孙菲、罗杰采用对比分析的方法，分析了国内外生态城市建设指标体系和低碳社会指标构成，构建了低碳生态城市评价指标体系（2011）；赵国杰、郝文升构造了自然生态、经济低碳、社会幸福三维低碳生态城市发展空间结构模型，并依此建立了包含生态指数、低碳指数、幸福指数三维目标的多层指标体系（2011）。
四是基于脱钩理论的低碳城市评价指标体系。同济大学城市可持续发展与公共政策研究所诸大建、陈飞等通过分析低碳城市碳排放的极大组成部分，包括城市交通、建筑、生产及生活等内容之间的相关性，采用年人均GDP增长率的能耗及CO2排放增长率比例系数，即弹性系数来评价中国发展低碳城市的效果，碳排放与经济增长的关系分为三种情景：当前惯性情景；相对脱钩的0.50情景；绝对脱钩的0情景（2009）。
基于同一理论，中国科学院沈阳应用生态研究所刘竹等从经济发展、物质消耗与污染物排放相互关系的视角，以“脱钩”模式为目标层，经济发展、碳排放、污染物排放与经济发展为准则层，以CO2排放等8个具体指标为指标层建立低碳城市评价指标体系，定量描述经济发展过程中单位GDP污染物排放降低的态势，进而表征城市发展过程中的经济、资源、环境变化的历史趋势并反映城市低碳建设现状（2011）。
