一是在工業文明思維框架中的探索。這類探索以人為中心，以解決環境惡化、交通擁堵、社會失序等“城市病”為指向，從發展理念、城市規劃、經濟模式、社會政策、技術手段等各個層麵，提出了一係列新的理念和發展模式，比如在傳統城市中植入鄉村、田園、森林、公園等生態元素的田園城市、森林城市、山水城市、園林城市等；對傳統城市進行人性化、生態化綜合改造和建設的新城市主義、宜居城市等；從城市增長模式方麵進行探索的緊湊城市、精明增長等；從社會發展及城市管理方麵探索的安全城市、健康城市、和諧城市、智慧城市、暢通城市等；從經濟增長方式方麵探索的創新城市、創意城市、休閑城市等。這些探索盡管也涉及自然生態係統的價值，對推動城市的可持續發展提供了許多有益的啟示，但始終是在人類中心主義的思維框架中進行思考，以人為“體”，以自然為“用”，沒有把人、社會及城市真正納入自然生態係統中去考量，缺乏對自然生態係統的真正敬意，無法真正實現人工環境和自然環境的物質、能量循環（CondonP.M.etal，2009）。
二是在生態文明思維框架中的探索。學術界、國際組織和各級政府對“低碳城市”的探索最初起於低碳經濟。英國在其2003年《能源白皮書》中首次正式提出“低碳經濟”的概念。
“低碳經濟”在理論上的最大貢獻在於，它引入“碳源”和“碳彙”的概念，第一次將自然生態係統與人類活動放在了平等的地位，以“碳”為橋梁在人與自然之間搭建了一個可度量的平台，為人類活動與自然生態係統之間劃出了一條不可逾越的邊界——碳排放與碳彙的動態平衡——越過這條界限就等於走向滅亡。低碳經濟實踐著生態文明時代人與自然“兩個中心”協調、“兩種價值”並重的理念，但人們在實踐中逐步發現，低碳經濟隻解決生產領域減少碳排放的問題，其他領域的主體也應該有所作為，而作為人類活動的中心——城市，應該是減少碳排放的核心載體。於是，低碳經濟、低碳社會、低碳交通、低碳社區、低碳家庭等一係列概念最終聚焦到低碳城市。從這個意義上講，低碳城市實質上就是城市尺度的生態文明形態，是具有生態文明時代特征的城市發展模式。
1.2.2國外低碳城市的研究體係
作為低碳經濟、低碳社會的空間載體，國外學者以穩定自然生態係統、降低碳排放為中心，從地理學、城市學、生態學、環境學、社會學和經濟學等多個學科角度對低碳城市進行了深入研究。秦耀辰等人從城市碳排放驅動因素、城市碳循環與碳代謝、低碳城市空間規劃、低碳城市環境管治等方麵，係統梳理了西方學者的低碳城市研究體係（秦耀辰等，2010）。
從城市碳排放驅動因素看，影響城市碳排放的宏觀因素包括城市化過程中的人口和經濟增長、城市擴張、低碳技術進步、低碳城市政策和體製創新，以及城市所依賴的能源結構等。不同地區碳排放量與人均GDP 之間存在N 形（Martinez Z I，Bengochea M A，2004）、線形（GaleottiM，Lanza A，Pauli F，2006）和倒U形關係（He J，Richard P，2010）；城市擴張引起城市格局和功能變化，導致碳排放時機、空間分布模式和構成的變化（Lebel L，2007）；城市政策是追求可持續發展和實現低碳排放的有效手段（McEvoy D ，1998）。微觀層麵重點關注的是從生產和消費兩方麵核算碳排放，生產碳排放賬戶包括工業、建築業、交通運輸業、商業及賓館服務業等方麵，消費碳排放賬戶涵蓋人類衣、食、住、行、娛樂的相關活動。城市生產和消費產生的碳排放強度體現在碳基能源消耗上，能源結構和排放強度是重要指示變量。
從城市碳循環與碳代謝看，城市碳循環與碳代謝關注的主要問題是城市係統內部及跨界物質流動過程中的碳排放清單。城市碳循環係統所涵蓋的城市蔓延區和城市碳足跡區不一定毗鄰，可能位於數百公裏之外（Folke C，1997）。城市碳循環和碳代謝主要研究城市垂直和水平兩個方向的碳通量（Churkina G，2008）：城市開放空間、城市非開放空間以及城市擴張過程會影響城市生態係統中的土壤成分、綠地結構（Pataki D E，2006），進而影響城市垂直碳循環；城市蔓延區和足跡區的貿易、服務和物質流動等活動影響城市：國外低碳城市的研究體係（秦耀辰等，2010）碳代謝。城市碳循環與代謝的研究可以為城市與區域碳管理（URCM）提供堅實的理論基礎。