城市地區(qū)氣候變化脆弱性與對(duì)策研究進(jìn)展

張明順　王義臣

(北京建筑大學(xué)/北京應(yīng)對(duì)氣候變化研究和人才培養(yǎng)基地，北京　100044)

城市地區(qū)氣候變化脆弱性與對(duì)策研究進(jìn)展

張明順王義臣

(北京建筑大學(xué)/北京應(yīng)對(duì)氣候變化研究和人才培養(yǎng)基地，北京100044)

【摘要】本文基于國(guó)內(nèi)外脆弱性研究工作，對(duì)氣候變化脆弱性內(nèi)涵、城市地區(qū)氣候變化脆弱性成因以及應(yīng)對(duì)氣候變化的舉措等方面已經(jīng)展開的研究工作進(jìn)行了歸納與總結(jié)，認(rèn)為應(yīng)對(duì)氣候變化已經(jīng)成為城市地區(qū)當(dāng)務(wù)之急所需要完成的任務(wù)是，積極主動(dòng)的適應(yīng)氣候變化的影響。

【關(guān)鍵詞】城市；氣候變化；脆弱性；應(yīng)對(duì)措施

引言

隨著大氣中溫室氣體含量的增加以及土地利用結(jié)構(gòu)的變化，全球氣候正在以前所未有的劇烈程度發(fā)生著變化[1，2]，全球氣候?qū)⒗^續(xù)變暖[3]，并且已經(jīng)而且正在導(dǎo)致海平面上升、海洋酸化、冰川退縮[4，5]；降水格局發(fā)生變化[6，7]；自然生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性遭受負(fù)面影響[8]；農(nóng)林牧產(chǎn)業(yè)的減產(chǎn)[9]；極端天氣或者氣候事件的出現(xiàn)頻率、影響范圍以及破壞程度都將會(huì)有所上升和增強(qiáng)[9，10]；氣候變化還將會(huì)對(duì)城市系統(tǒng)造成負(fù)面的影響，令城市居民遭受財(cái)產(chǎn)和生命損失[11]，阻礙社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展[12]。全球可持續(xù)性發(fā)展的訴求與氣候變化及所帶來(lái)的負(fù)面影響之間的矛盾日益突出，氣候變化以及脆弱性評(píng)價(jià)已成為科學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)課題[13，14]。同時(shí)，以全球變暖為主要特征的氣候變化已經(jīng)得到各國(guó)政府、國(guó)際組織和科學(xué)工作者的高度重視[15]，成為的國(guó)際條約談判、政府間合作以及政府首腦會(huì)談的重要議題[3]。

城市地區(qū)作為人類活動(dòng)的主要聚集地，不僅是經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的主要推動(dòng)力量，也是全球氣候變化災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的高發(fā)區(qū)域[16]。同時(shí)，城市在全球變暖方面所產(chǎn)生的升溫影響也不容忽視，這主要是因?yàn)槿丝跀?shù)量的增長(zhǎng)導(dǎo)致能源消耗上升，從而導(dǎo)致溫室氣體排放增加[17]。世界城市面積僅占地球表面的2%，目前全球卻有50%的人口居住在城市地區(qū)，預(yù)計(jì)到2030年全球平均的城市化水平將會(huì)達(dá)到60%，而且新增的城市人口將主要分布于發(fā)展中國(guó)家[11，17，18]；當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)總量，巨型城市區(qū)域占據(jù)著重要的地位，全球40個(gè)巨型城市區(qū)域制造了全球2/3的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和超過(guò)85%的全球創(chuàng)新[19]。城市地區(qū)承受著來(lái)自于社會(huì)和自然的雙重?cái)_動(dòng)的影響[20]，人口數(shù)量的快速增長(zhǎng)經(jīng)濟(jì)財(cái)富的迅速積累使得許多發(fā)展中國(guó)家的城市在未來(lái)將暴露于更高程度的風(fēng)險(xiǎn)中[21]，氣候變化在城市地區(qū)所造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失將會(huì)更加嚴(yán)重，其中發(fā)達(dá)國(guó)家所遭受的經(jīng)濟(jì)損失的絕對(duì)量會(huì)更大，發(fā)展中國(guó)家所遭受的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比重會(huì)更高[22]。

因此，總結(jié)氣候變化脆弱性的研究進(jìn)展情況，分析氣候變化脆弱性的內(nèi)涵以及影響要素，歸納氣候變化脆弱性的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于未來(lái)氣候變化脆弱性研究具有重要意義。

1氣候變化脆弱性的定義以及內(nèi)涵

脆弱性是一個(gè)廣泛應(yīng)用于各學(xué)科領(lǐng)域的概念，例如社會(huì)學(xué)、災(zāi)害管理學(xué)、環(huán)境科學(xué)等，因?yàn)楦鲗W(xué)科研究背景的差異，對(duì)脆弱性的理解亦不相同[23-26]。國(guó)外有學(xué)者認(rèn)為脆弱性是一個(gè)針對(duì)某系統(tǒng)和地區(qū)的相對(duì)概念，而不是一個(gè)絕對(duì)的損害程度的度量單位[27]，所以根據(jù)研究對(duì)象的不同，可以將現(xiàn)有的脆弱性研究分為針對(duì)社會(huì)系統(tǒng)、自然生態(tài)系統(tǒng)及社會(huì)-生態(tài)耦合系統(tǒng)三大類[28]。

在氣候變化研究領(lǐng)域中，政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)將氣候變化的脆弱性定義為系統(tǒng)容易遭受或者沒(méi)有能力應(yīng)對(duì)氣候變化(包括氣候變綠和極端氣候事件)負(fù)面影響的程度，它是系統(tǒng)內(nèi)的氣候變化特征、幅度和變化速率及其敏感性和適應(yīng)能力的函數(shù)。脆弱性的定義可以簡(jiǎn)單的表述為易受不利影響的傾向或習(xí)性[29]，包含暴露度、敏感性和適應(yīng)能力三個(gè)主要要素[30，31]，是氣候變化引發(fā)的災(zāi)害和承災(zāi)系統(tǒng)共同作用下的結(jié)果，受到系統(tǒng)外部氣候變化的影響，同時(shí)也受到系統(tǒng)自身易受影響程度、恢復(fù)與適應(yīng)能力的制約。

氣候變化脆弱性的內(nèi)涵可以從終點(diǎn)概念(End-point)和始點(diǎn)概念(Start-point)加以理解，構(gòu)成了對(duì)脆弱性理解的基礎(chǔ)，從終點(diǎn)概念理解的脆弱性主要考慮當(dāng)全球的氣候變化水平達(dá)到一定的程度時(shí)，適應(yīng)能力所能夠產(chǎn)生的凈效益；從始點(diǎn)概念理解的氣候變化脆弱性主要考慮如何削減氣候?yàn)?zāi)害情景下的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)在脆弱性，強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求[32，33]。氣候變化脆弱性的研究進(jìn)程中，存在著以系統(tǒng)為導(dǎo)向的研究趨勢(shì)，即將自然與社會(huì)系統(tǒng)相結(jié)合的方法去理解脆弱性的內(nèi)涵[34]。目前脆弱性的評(píng)價(jià)更加側(cè)重于人類社會(huì)對(duì)氣候變化的敏感性和適應(yīng)性，在綜合評(píng)價(jià)一個(gè)區(qū)域或國(guó)家對(duì)氣候變化的脆弱性時(shí)，自然生態(tài)系統(tǒng)往往是作為一個(gè)敏感因子參與脆弱性評(píng)價(jià)[1]。

2城市地區(qū)氣候變化脆弱性分析

2.1　城市地區(qū)的內(nèi)在脆弱性

城市是一個(gè)社會(huì)—經(jīng)濟(jì)—自然高度復(fù)合的生態(tài)系統(tǒng)[35]，與自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境發(fā)生著作用、相互影響，存在著其脆弱性的一面[36]。城市脆弱性研究包括基于城市生態(tài)系統(tǒng)、城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、城市社會(huì)系統(tǒng)、自然災(zāi)害等方面的脆弱性研究方向[37-40]。城市脆弱性有側(cè)重于從生態(tài)系統(tǒng)角度來(lái)分析的，也有側(cè)重于自然災(zāi)害來(lái)研究城市脆弱性[41]。而現(xiàn)有城市脆弱性研究主要基于人地系統(tǒng)的視角，由最初只關(guān)注自然環(huán)境系統(tǒng)脆弱性逐漸擴(kuò)展到探討人文系統(tǒng)脆弱性、人類—環(huán)境耦合系統(tǒng)脆弱性研究[42]，包含了城市系統(tǒng)內(nèi)部與外部系統(tǒng)間互動(dòng)關(guān)系[43]。在當(dāng)前的脆弱性分析框架中，脆弱性研究不僅僅是著眼于易受自然災(zāi)害或生物資源缺乏地區(qū)，更是融了和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行研究[31，34]。

城市人口的不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致城市資源的緊張和環(huán)境的惡化，使得城市系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足城市安全的要求，即城市系統(tǒng)存在著內(nèi)在的不穩(wěn)定性，稱之為結(jié)構(gòu)型脆弱性[36，44]。城市規(guī)模、密度和形態(tài)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施水平以及應(yīng)急管理水平，體現(xiàn)城市系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是影響城市脆弱性的結(jié)構(gòu)性因素[42，45]。具體的結(jié)構(gòu)型脆弱性因素可以歸結(jié)為，城市人口高度集中、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、交通擁堵日益嚴(yán)重、能源資源嚴(yán)重短缺、環(huán)境污染與生態(tài)惡化、抗災(zāi)能力與災(zāi)害管理水平顯著不足等[46-48]。

城市的瀝青、水泥等類型硬化地表能吸收太陽(yáng)輻射，造成城市熱島效應(yīng)[49]。而熱島效應(yīng)會(huì)加劇高溫?zé)崂说奈：?，給城市電力系統(tǒng)(發(fā)電、配送)造成巨大的壓力[50，51]。同時(shí)硬化地表會(huì)阻礙雨水下滲，形成含有大量污染物的地表徑流，污染城市內(nèi)部的地表水體。在強(qiáng)降雨之后，大量的雨水有可能會(huì)導(dǎo)致城市排水系統(tǒng)癱瘓，導(dǎo)致城市內(nèi)澇，威脅到公共財(cái)產(chǎn)安全和私人人身和財(cái)產(chǎn)安全[52]。大多數(shù)城市的排水系統(tǒng)為既可排放雨水、又可排放污水的合流制管道系統(tǒng)，而長(zhǎng)歷時(shí)或高強(qiáng)度降雨會(huì)產(chǎn)生溢流，將未經(jīng)處理的污染物帶到當(dāng)?shù)仄渌懙厮w中[53，54]。

大城市高密度的人口分布使得城市對(duì)水的需求量增多，城市供水日趨緊張，尤其是在干旱時(shí)期，更易受到水資源短缺的影響[55]。城市的植被綠化能降低城市溫度、減少雨水徑流量及徑流污染，有益人體身心健康，緩解社會(huì)壓力，而高密度的人口分布則會(huì)導(dǎo)致人口生活用地和綠化用地之間產(chǎn)生矛盾[56]。

城市高度依賴于其“生命線”系統(tǒng)：交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供水供電系統(tǒng)、市政排水及城市垃圾處理系統(tǒng)。極端天氣出現(xiàn)時(shí)，對(duì)外部服務(wù)和商品具有較強(qiáng)依賴性的城市將會(huì)受到影響，可能會(huì)因此而導(dǎo)致生活必需品的短缺[57]。集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離的電力配送、日益緊湊的電網(wǎng)格局，增加了城市供電網(wǎng)絡(luò)的脆弱性。尤其是在用電負(fù)荷激增的高溫?zé)崂藭r(shí)期或風(fēng)暴災(zāi)害發(fā)生時(shí)，極易造成大范圍的城市電力供應(yīng)中斷[58]。由于當(dāng)今的商業(yè)貿(mào)易和家庭生活高度均依賴于電氣化的通訊、控制設(shè)施，電力供應(yīng)中斷帶來(lái)的影響越來(lái)越嚴(yán)重[59]。

建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、隔熱保溫效果較差的建筑增加了低收入群體受到高溫?zé)崂思捌渌麡O端天氣條件影響的風(fēng)險(xiǎn)。而無(wú)家可歸的流浪者在應(yīng)對(duì)這些極端氣候危害時(shí)幾乎沒(méi)有任何抵御能力[60，61]。

2.2　從氣候變化的角度解讀城市脆弱性

總結(jié)當(dāng)前的研究，可以發(fā)現(xiàn)氣候變化對(duì)城市地區(qū)造成的負(fù)面影響主要是通過(guò)改變極端氣候事件發(fā)生的頻率和強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的[63-66]。氣候變化對(duì)城市地區(qū)傳統(tǒng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理提出了更大的挑戰(zhàn)。目前，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理和氣候變化適應(yīng)的重點(diǎn)應(yīng)該是主動(dòng)積極的適應(yīng)氣候變化，降低城市地區(qū)氣候變化的脆弱性，提高對(duì)各種潛在極端事件不利影響的恢復(fù)力[10]。氣候變化作為城市地區(qū)所需要面對(duì)的一種外部威脅而存在，氣候變化脆弱性的關(guān)鍵構(gòu)成要素包括暴露度、敏感度和適應(yīng)能力[30，67]。

3降低城市地區(qū)氣候變化脆弱性的相關(guān)措施

城市化和氣候變化的共同作用，將會(huì)導(dǎo)致城市地區(qū)的發(fā)展受到諸多的負(fù)面影響，但城市地區(qū)在應(yīng)對(duì)氣候變化影響行動(dòng)中也存在著諸多優(yōu)勢(shì)，是應(yīng)對(duì)氣候變化的主要前線，是應(yīng)對(duì)氣候變化的中心[17，68]。應(yīng)對(duì)氣候變化的行動(dòng)可以分為減緩與適應(yīng)兩類，并且應(yīng)當(dāng)從氣候變化脆弱性的主要構(gòu)成要素的角度考慮問(wèn)題，即降低暴露度、敏感性，提高適應(yīng)能力的角度考慮降低城市的脆弱性水平[67，69]。

3.1　溫室氣體減排

控制溫室氣體排放與發(fā)展碳捕獲與封存技術(shù)。城市作為溫室氣體排放的主要貢獻(xiàn)者，理應(yīng)成為控制溫室氣體排放的主體[70，71]。較高的城市密度與較低的能源消費(fèi)水平之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，提高市密度能夠顯著的降低城市地區(qū)的碳排放水平，例如奧地利的城市密度是澳大利亞的四倍，但是前者的碳排放水平僅為后者的60%[17]，因此基于精明增長(zhǎng)理論建成緊湊型城市是城市地區(qū)降低碳排放水平的合理舉措[72，73]。二氧化碳是對(duì)氣候變化影響最大的氣體，而碳捕獲與封存作為一種在應(yīng)對(duì)全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排方面有效技術(shù)手段已經(jīng)得到了國(guó)際社會(huì)的高度重視，碳捕獲與封存技術(shù)包括碳捕集、碳運(yùn)輸以及碳存儲(chǔ)[74，75]。

3.2　能源與交通

在一些歐美國(guó)家的城市中，提高能效、開發(fā)清潔供電系統(tǒng)、改善能源基礎(chǔ)設(shè)施和改善能源規(guī)劃已經(jīng)成為城市應(yīng)對(duì)氣候變化策略的重要項(xiàng)目[70，76]。提高城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)的能源使用效率與提高清潔能源和新能源使用比重、設(shè)立交通擁堵區(qū)、并在高峰期收取交通擁堵費(fèi)、倡導(dǎo)小排量汽車的使用[77]、發(fā)展城市快速公交系統(tǒng)等措施已經(jīng)成為城市交通領(lǐng)域中減少能源使用的措施。

3.3　建設(shè)韌性城市

構(gòu)建韌性城市，將適應(yīng)戰(zhàn)略與氣候風(fēng)險(xiǎn)管理納入城市規(guī)劃與管理，提高城市的災(zāi)害應(yīng)急管理水平。在氣候變化的背景之下，脆弱性評(píng)價(jià)可以作為城市規(guī)劃的新依據(jù)。根據(jù)不同城市的脆弱性特征，制定具有不同側(cè)重點(diǎn)的城市規(guī)劃[42，70]，應(yīng)當(dāng)整合城市內(nèi)外部的各種資源，注重政策的戰(zhàn)略性和前瞻性，同時(shí)在實(shí)施過(guò)程中體現(xiàn)靈活性和適應(yīng)性[63]，主動(dòng)適應(yīng)氣候變化對(duì)城市地區(qū)提出的新挑戰(zhàn)[10]。

3.4　利益攸關(guān)方參與

有效的適應(yīng)行動(dòng)機(jī)制需要全社會(huì)的廣泛參與，而公眾和決策層對(duì)氣候變化的認(rèn)知是適應(yīng)行動(dòng)機(jī)制的形成基礎(chǔ)[78]。盡管人口、工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施高度集中的城市地區(qū)可能要直接面對(duì)氣候變化帶來(lái)的嚴(yán)重后果，但是仍然有機(jī)會(huì)制定綜合性減緩和適應(yīng)策略來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，在開發(fā)制定這些策略時(shí)，城市中心的人口、企業(yè)和地方行政當(dāng)局是最核心的參與者[79]。利益相關(guān)方的參與能夠保證在應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)表達(dá)各自的利于訴求，使得決策都努力做到謹(jǐn)慎、客觀、科學(xué)[80，81]。

3.5　預(yù)警預(yù)報(bào)與防災(zāi)減災(zāi)能力建設(shè)

建設(shè)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)與信息的傳播能力，制定城市應(yīng)急預(yù)案、強(qiáng)化防災(zāi)減災(zāi)能力，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。城市所采取的適應(yīng)性措施是全球氣候變化適應(yīng)活動(dòng)成功與否的關(guān)鍵所在，而城市政府又是城市地區(qū)適應(yīng)氣候變化的核心所在[82]。強(qiáng)化城市地區(qū)對(duì)氣候變化和自然災(zāi)害的相應(yīng)能力，包括災(zāi)前適應(yīng)、災(zāi)中應(yīng)對(duì)以及災(zāi)后恢復(fù)，具體包括強(qiáng)化極端氣候事件的精細(xì)化預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害性氣候事件的預(yù)警分析和風(fēng)險(xiǎn)分析，建立不同級(jí)別自然災(zāi)害應(yīng)急處置制度和響應(yīng)制度，構(gòu)建信息共享、分工協(xié)作的橫向部門協(xié)作聯(lián)動(dòng)體系，強(qiáng)化災(zāi)害恢復(fù)能力[41]。

4結(jié)論

本文在氣候變化的研究框架之內(nèi)，綜述并分析城市地區(qū)應(yīng)對(duì)氣候變化脆弱性成因，歸納并總結(jié)城市地區(qū)應(yīng)對(duì)氣候變化的措施，得出結(jié)論如下：(1)氣候變化90%的可能性要?dú)w因于人類活動(dòng)，主要是因?yàn)槿祟惖纳a(chǎn)、生活活動(dòng)造成了大氣中溫室氣體含量的增加，而城市則是能源的主要消耗著，是氣候變化的主要貢獻(xiàn)者。(2)城市地區(qū)在氣候變化的負(fù)面影響面前首當(dāng)其沖，同時(shí)城市擁有更多的資源用于應(yīng)對(duì)氣候變化所造成的負(fù)面影響，因此城市有責(zé)任、也有能力成為應(yīng)對(duì)氣候變化的前沿陣地。(3)城市是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的高度復(fù)合的系統(tǒng)，城市發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的城市病以及作為外部脅迫存在的氣候變化和極端氣候事件導(dǎo)致了城市應(yīng)對(duì)氣候變化具有脆弱性。(4)應(yīng)對(duì)氣候變化的行動(dòng)主要分為減緩與適應(yīng)兩類，城市應(yīng)對(duì)氣候變化應(yīng)當(dāng)以降低暴露度、敏感性，提高適應(yīng)能力作為切入點(diǎn)，具體措施包括建設(shè)韌性城市，將對(duì)氣候變化的考量納入到城市規(guī)劃與管理之中，鼓勵(lì)利益攸關(guān)方的廣泛參與等。

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《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》學(xué)術(shù)影響因子逼近2.000

位列環(huán)境保護(hù)部主管期刊第一名

在全國(guó)收錄環(huán)境科學(xué)類66種期刊中排位第六名

據(jù)知網(wǎng)2014年12月16日發(fā)布的《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)(2014版)》，我刊學(xué)術(shù)影響因子顯著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大關(guān)，為1.971，名列環(huán)境保護(hù)部主管期刊第一名。在全國(guó)收錄環(huán)境科學(xué)類66種期刊中排位第6名，其中2012年位列全國(guó)第18名，2011年第29名，2010年第33名。

資助項(xiàng)目：科研基地建設(shè)-科技創(chuàng)新平臺(tái)-北京市應(yīng)對(duì)氣候變化研究基地(2014年)(PXM2014_014210_000037)

引用文獻(xiàn)格式：張明順等.城市地區(qū)氣候變化脆弱性與對(duì)策研究進(jìn)展[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(1)：28-32.

Research Progress on Urban Area Climate Change Vulnerability and Response Options

ZHANG MingshunWANG Yichen

(Beijing University of Civil Engineering and Architecture.Beijing Climate Change

Respond Research and Education Centre，Beijing 100044)

Abstract：This paper induces and summarizes the research findings on connotation of climate change vulnerability，reasons for climate change vulnerability and response options to climate change in urban area based on the existing research. We conclude that to deal with climate change has been the extremely important task for city authorities. Dealing with climate change should be included in process of urban development and planning.

Keywords：urban area；climate change；vulnerability；response options

中圖分類號(hào)：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2015)01-0028-05

通訊作者：張明順，教授，主要研究方向?yàn)榈吞及l(fā)展戰(zhàn)略研究、應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究、城市環(huán)境規(guī)劃管理與可持續(xù)發(fā)展等

作者簡(jiǎn)介：張明順，教授，主要研究方向?yàn)榈吞及l(fā)展戰(zhàn)略研究、應(yīng)對(duì)氣候變化戰(zhàn)略研究、城市環(huán)境規(guī)劃管理與可持續(xù)發(fā)展等