（一）世界大城市低碳发展背景
当前严重的资源短缺和环境污染等内在矛盾，已造成以高经济增长和高排放为主要特征的工业化或高碳时代难以为继，必须向全面可持续发展和低排放的低碳时代过渡。同时，节能减排不仅成为许多国际组织和专家学者的中心议题，而且已经成为许多国家的治理行为和自觉行动。世界正在由高碳时代逐步进入低碳时代。
1. 高碳时代的特征和困境
以高经济增长为中心的工业化或高碳时代，虽然促进了社会生产力的空前发展，但其发展行为具有短期性而忽视未来的社会经济后果。同时，高碳时代将人与自然的伦理关系建立在人的主观价值基础之上，认为自然资源是无穷无尽的，科学技术的发展是无止境的，人类征服自然和改造自然的能力也是无限的。因此，高碳时代过度消耗资源以致其严重短缺，同时自然环境遭受严重破坏，气候变暖、臭氧层耗竭、酸雨蔓延、土地荒漠化、森林消退、生物多样性锐减等问题层出不穷，直接威胁到人类自身的生存与发展。
2. 低碳时代逐步到来
正是由于传统工业化发展造成的资源紧张和环境超载等内在矛盾冲突，迫使国际社会和许多国家共同努力寻找新的发展模式与发展道路，从而催生了低碳时代的逐步到来。
20世纪后期，国际有关组织开始高度重视气候问题。1972年6月联合国在瑞典斯德哥尔摩举行的人类环境会议通过的《人类环境宣言》，强调把发展问题同人的基本需求结合起来，把保护环境从单一的控制工业排放污染提高到全方位控制各种污染的高度。1979年召开的第一次世界气候大会，其宗旨就是环境保护。1992年通过的《联合国气候变化框架公约》，明确提出气候变暖是威胁人类生存发展之首要的环境问题。1997年《联合国气候变化框架公约》缔约国通过的《京都议定书》，提出采取市场机制来解决环境问题的思路，规定发达国家和发展中国家的量化排放标准，即在2008—2012年间其温室气体排放量要在1990年的水平上平均削减5.2%。
近几年，随着国际有关组织对气候问题的重视程度提高，低碳时代到来的步伐愈益坚定。2007年12月在印度尼西亚巴厘岛举行的联合国气候变化大会通过的“巴厘岛路线图”，明确了应对气候变化的谈判机制和时间表。2009年12月联合国气候变化框架公约第十五次缔约方会议和京都议定书第五次缔约方会议通过的未来应对气候变化的全球行动新协议，维护《联合国气候变化框架公约》及其《京都议定书》确立的“共同但有区别的责任”原则，就发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减排行动作出安排，并就全球长期目标、资金和技术支持、透明度等焦点问题达成广泛共识。
3. 低碳时代的主要特征
与传统工业化或高碳时代相对应，低碳时代具有以下几方面的重要特征：一是强调经济、社会与人口、资源、环境的协调发展，自觉把资源环境变量作为重要的约束条件，大力倡导并实践低碳的生产方式与生活方式，在低能耗、低污染、低排放的基础上求得经济与社会的健康发展。二是追求资源节约和环境保护基础上的可持续发展，实现代际相传的永续发展。三是追求人类与自然界及其他物种利益的统一，保持生态平衡与和谐发展。四是认为不可再生资源是有限的，强调资源节约利用和再循环利用。
4. 低碳城市成为低碳时代的主要载体
从地球的空间上看，城市理应成为低碳时代发展低碳经济的主要载体。这主要是基于：一是城市有较强的危机意识，世界上超过90%的城市区域聚集在海边，台风暴雨等极端天气的增多给城市带来日益严重的损失，温室效应带来的海平面上升将直接威胁到这些城市的安全。二是城市本身就是集约与高效的代表，城市更高的经济运行效率能够承受低碳发展带来的额外成本。三是随着城市化进程的不断推进，未来世界上更多的人口将生活在城市当中，低碳发展经验将在更远的未来发挥作用。
从低碳城市的概念出发，其建设包括低冲击开发模式与规划、可持续能源保障体系的构建、低碳生产和低碳消费、低碳交通模式、绿色建筑，以及资源节约型和环境友好型社会的建立等，以实现绿色、循环、低碳的发展目标。
（二）低碳城市建设的核心领域
为了实现低碳的目标，必须首先识别城市的高碳领域。根据IPCC（政府间气候变化专门委员会）第四次评估报告的研究结果，从全球尺度来看，温室气体排放份额如图1-1所示，由于农业与林业大多分布于非城市区域，因而城市的碳排放主要来自于能源供应、工业、交通与建筑四大领域。
图1-1 不同行业排放量占2004年总人为温室气体排放的份额
从城市尺度来看，C40a官方网站的公开数据显示（表1-1），尽管各国城市的统计口径不尽相同，但交通、建筑、能源普遍是碳排放的主要来源。工业方面，由于C40成员大多是发达国家城市及各国首都，第三产业在这些城市的经济结构中占据较高比重，因此工业排放量的比例普遍不高。而上海的工业增加值占上海市国内生产总值的比重依然保持在1/3以上，且其中钢铁、石油化工等高碳行业较为发达，这也是上海与其他国际大都市最主要的差异之一。
表1-1 部分C40城市碳排放来源分类
注：工业排放含工业建筑排放及逃逸排放。
结合C40城市碳排放源识别的结果，许多城市纷纷采取各种具体行动来积极应对。目前，建筑、交通与废弃物处理是低碳城市建设普遍采取行动最多的三个领域，气候适应领域的行动数量紧随其后。社区发展、土地规划与利用两个领域虽然无法在2011年与2013年两个年度间进行比较，但这两个领域的受重视程度都很高，甚至要高于能源供应领域。究其原因，社区低碳发展是低碳社会培育的微观载体，土地规划与利用则与城市碳汇建设及保护、人口与生产生活分布等联系紧密。具体行动分类见表1-2：
表1-2 C40城市应对气候变化行动分类
（三）低碳城市建设的关键机制
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