整合二氧化碳排放及吸存与地景变迁空间系统模型.pdfVIP

第五章 整合二氧化碳排放及吸存 與地景變遷空間系統模型 本章以第三章所提出之空間系統模型之方法搭配Lee et al.(2008)所提出的空 間系統模型開發程序，以及第四章所針對台北縣淡水鎮所進行之地景變遷、社經 代謝作用與二氧化碳排放吸存，並據以建構出整合二氧化碳排放及吸存與地景變 遷 (Carbon Dioxide Emission ,Sequestration and Landscape Change, CDESLAC) 系 統模型。此外，並以H. T. Odum所提出來之能量系統符號與系統動態模擬技術， 建立 CDESLAC 系統模型之系統方程式，並藉由各種GIS圖檔與統計資料的彙 整與處理，估算系統模型中之變數與流量之空間分佈，並針對 CDESLAC 系統模 型之空間參數進行校估。而過去空間系統模型中所忽略的土地利用變遷之生物物 理限制以及空間互動機制，亦透過土地適宜性分析、空間自相關分析與容受力的 概念納入 CDESLAC 空間系統模型中。 第一節 系統方程式建立 本節中以Odum的系統動態模擬技術與 Lee et al.(2008)所建構之 SEMLUC 系統模型為基礎，首先說明淡水鎮整合系統，並分別針對自然地區次系統、農業 地區次系統以及都市地區次系統內，各種流量與存量之變動關係加以探討，以建 立CDESLAC 系統模型之系統方程式(system equations) 。由圖 5-1所示，可知碳 於整個生物圈的運作流程，而本研究對於碳在水體上的研究，於自然資產、農業 資產與都市資產上以由林地、濕地、農地、養殖、住宅、商業等使用類型上列入， 因此對於碳循環上的大面積水域不予以探討。且為建構台北縣淡水鎮 CDESLAC 系統模型前，依據其區分的次系統，將地景變遷與二氧化碳排放及吸存間的關係， 做一初步的探討，如圖 5-2所示。 - 58 - 圖 5-1碳循環示意圖 資料來源：( /wiki/File:Carbon_cycle-cute_diagram.svg) 圖 5-2 地景變遷與二氧化碳排放及吸存之概念架構 - 59 - 一、淡水鎮整合系統 台北縣淡水鎮 CDESLAC 系統模型中都市次系統之運作，參見圖5-3 ，除了 以自然次系統與農業次系統中之自然資產(An)與農業資產(Aa)為能量來源外，並 自系統外輸入可再生產品 R(如：稻米、蔬果與畜產品) 、不可再生資源(NM)(如： 砂石與水泥 ) 、不可再生能量(NE)(如：電力、天然氣與石油)與財貨(G) ，作為系 統發展與運作之基礎，此外，環境投入(E)(如：太陽能與降雨) 亦為重要卻被大部 分模型所忽略之能量來源；而系統外人口遷入(P則為都市人口) (Pu累積之重要來) 源之一。系統輸出部分，則以都市地區次系統與農業地區次系統所主導的財貨輸 出(Goods)為主，而三個次系統中亦有各種廢棄物(Waste的產生，而) CDESLAC 系統模型中，除考量一般廢棄物的產生外，亦將土地利用變遷(如：自然土地轉 變為都市土地的整地 工程中，將自然資產以廢棄物的型態輸出)過程所導致的廢 棄物產生納入考量。 而針對二氧化碳排放與吸存部分，則自然地區、農業地區與 都市地區個別探討其排放與吸存量。各地區次系統中詳細流量與存量的探討以及 系統方程式之建立分述於後。 圖 5-3台北縣淡水鎮 CDESLAC 系統 - 60 - (一自然地區次系統) 「自然次系統」，為淡水鎮內的自然資源累積主要之地區，自然地區透過環 境投入與本身自然資產的回饋，將促使自然資產(森林、草生地、裸露地、灌木 荒地、濕地等的累積，其中投入的量亦受到) 自然土地面積的影響，自然地區面 積越多之地區可獲得較多的環境投入。參見圖 5-4 ，自然系統中透過環境投入(E) 與本身自然資產(An的回饋，促使自然資產) (A