城市發展中針對氣候問題的措施——以德國斯圖加特市為例

許業修，董旭

（機械工業第三設計研究院，重慶400039）

0 引言

斯圖加特（Stuttgart），位于德國西南部的巴登-符騰堡州中部內卡河谷地，靠近黑森林和士瓦本。在公元13世紀時為城防要塞，曾經是符騰堡新公國的首府?，F在不僅是巴登-符騰堡州的州首府，也是州級管轄區及斯圖加特地區首府和該州的第一大城市，同時也是該州的政治中心。巴登-符騰堡州議會、州政府和眾多的州政府機關部門均設在這里。

斯圖加特現在是歐洲重要的鐵路樞紐、河港和國際航空站，是德國南部僅次于慕尼黑的工業城市。由于在經濟、文化和行政方面的重要性，斯圖加特現在是德國第六大城市，斯圖加特區域是全德第四大城市聯合體(僅次于魯爾區、萊茵－美因區和柏林)。

斯圖加特的地勢非常優美，西南方是山脈，中間地勢較低的山谷地區為現在的城市中心區域，內卡河及其河谷從西南方向北斜插在城市的東部。但是這個非常優美的地勢也給斯圖加特的城市發展帶來了很大的麻煩，一個氣候的問題。

1 氣候問題對斯圖加特城市發展及整個社會帶來的問題

可持續發展是跟三個元素緊密相關的，即社會學、經濟學和生態學。在城市發展的過程中，要注意非常多的因素，比如地下水、空氣質量、森林、公園、耕地、能源、生物多樣性以及噪音等多種影響。在這里特別介紹的是氣候對城市發展的影響。

在2003年夏季，歐洲大陸被熱浪襲擊，熱浪造成了約7萬人死于炎熱。如果研究整個氣候發展的趨勢可以發現，未來整個氣溫會升高3～4℃，尤其在德國可能會升高5℃。如果平均溫度升高5℃，以后的每個夏天德國就會出現像2003年被熱浪襲擊的那種情況。以前只會偶爾出現的這種極端天氣在德國會逐漸成為常態，而且甚至會出現40℃以上的極端高溫，所有這些在德國是從來沒有發生過的。我們可以以這樣一個觀點看待氣候變暖問題，就是所有的城市等于是從它們自己原先的氣候區域憑空移到了它們南邊1000km遠的位置上，比如像斯圖加特未來的氣候就會比較接近羅馬現在的狀態。然而從城市規劃的角度上需要注意這一點，因為現在整個斯圖加特的城市結構根本就不是為了適應羅馬地區的氣候特征來規劃設計的。

2 簡述德國的城市規劃體系

德國的規劃體系由綜合性的空間規劃，以及城市、交通、土地利用等專業領域的規劃構成。規劃領域主要與政府公共職責密切相關，對主要靠市場調節的領域，政府一般不編制規劃。

德國的城市規劃體系從高到低在每個規劃層面所研究的尺度不一樣，在這些尺度中要求其中一些特別的尺度要考慮到氣候對規劃的影響。在德國，最低層次的土地使用規劃和土地發展規劃要根據上一層次的區域發展規劃來制定，在規劃法中也作出詳細的規定，要考慮到環境保護，要注意氣候對城市的影響。

3 氣候因素在斯圖加特城市規劃中的影響

從2004年開始，斯圖加特對每一個城市發展規劃的計劃書都要額外做一份關于氣候的報告。而德國最新正在修編的規劃法中，氣候的影響因素一定要被考慮到規劃中去。

3.1 斯圖加特城市的發展

如圖1所示，在1900年的時候，斯圖加特人口為27萬人，只有目前的6%的面積是當時的城區面積。在1950年的時候，人口規模增長到了50萬人，而城市面積增長了約5倍。1950年到2000年這50年里人口規模沒有顯著的增長，但是城市面積又增長了1倍多，按照這個發展趨勢做預計，即使在人口沒有顯著增長的情況下，到2100年整個斯圖加特區域將全部變成城市建成區。

圖1 斯圖加特城市規模從1900至今的發展情況

現在斯圖加特的城市發展指導思想是做一個集約式的發展，即做緊湊型城市建設而非歐美國家傳統的單中心大郊區式建設模式，而且在這個發展的過程中非常注重綠化和綠色生態的環境建設。這種內在型的土地再利用式的發展模式優先考慮的是對已開發土地進行再開發[1]。

對于在德國的城市發展來講，會著重思考以下幾個方面的問題：為什么要發展？如何發展？在什么地方發展？采用什么形式發展？還有一個很重要的就是“我們”是什么？尤其最后一個問題對自我的思考，得到的一個答案就是其存在形式一定要由地方性的政府 （相當于中國的鎮一級或城區一級的政府）來決定它們用什么形式來進行發展。城市規劃就是城市政府的一個重要任務，由城市規劃的專業人員來做出美好的設計，另外由專門的氣候學專家對城市規劃師做出的規劃設計進行氣候因素的評價。而這兩個專業的學者是否有良好的溝通，也是一個重要的影響。

3.2 斯圖加特城市的氣候研究

在斯圖加特有一個專門的氣象部門，這個部門主要任務就是確定怎樣保護空氣質量和降低城市噪音。這個部門從1938年起就為了上述的職責而存在了。其通過研究發現，在斯圖加特高層建筑對整個城市的空氣流動、空氣混合存在著不利的影響。

斯圖加特特殊的地理環境，決定了它內城中的風速特別低。年平均風速為1m/s（即3.6km/h），并且在內卡河谷地區的風速甚至更低。在冬天經?？梢钥匆娺@種因素造成的結果，即因為風速很低，大量的粉塵無法被風帶走因此滯留在城市的半空中，形成粉塵云，而這些粉塵會導致城市氣溫的上升。現在因為集中供暖設施的發展和對工業設施的遷移，這個粉塵云的問題得到了一定程度的緩解，現今造成這種粉塵云問題的主要原因變成了汽車交通產生的尾氣。

現在斯圖加特的發展主要面對兩個問題，一個是如何保證城市的空氣質量，另外一個是由于地處德國南部，而且城市特殊的地形地勢，因此，如何應對夏季高溫氣候。城市熱島效應與城市的規模大小有直接關系。巨型城市，比如柏林、倫敦，在夜間他們城市中心區比郊區的溫度要高出10℃，那在夏天遇到連續高溫的話位于城市中心區域的市民就很難入睡。因為城市中有很多建筑物在白天吸收了大量的熱量，而到了晚上卻沒有辦法很好地降溫。這個雖然不是什么新鮮的問題，但是它和全球城市變暖疊加在一起就導致了“大城市高燒”的問題。

這是在過去的20年中，在德國開始發展起來并逐漸被國外采用的在規劃過程中嵌入一個氣候觀點的發展研究。這是對斯圖加特當地氣候情況的一個詳細研究，它通過非常多的分析圖紙來反映了斯圖加特當前的氣候狀況以及未來的氣候發展趨勢。而這個現在相當于一個城市氣候說明書，這個氣候說明書也是作為編制斯圖加特城市規劃的一個重要基礎材料。

氣候因素如何在城市規劃中起作用，這就與一個人去看醫生的過程相似。首先要對現狀進行詳細的調查，然后做出分析，把所有信息收集起來后做出診斷，然后找到城市發展過程中一些沖突點，然后再來研究如何解決這些問題就像類似制定康復方案，然后找出一些基礎的措施。通過對整個城市的全局氣候進行研究，這樣在做區域規劃或區域發展研究的時候就可以延伸出對城市氣候會產生什么樣的影響。[2]

4 斯圖加特城市中的綠色特質

德國國土綠化比率排在世界前列，平均綠化率高達60%，不僅有大面積的森林，而道路綠化也很好，甚至在許多城市有軌電車的路段均鋪有草坪，盡量利用每一塊可以利用的土地進行綠化。德國之所以能保持如此高的國土綠化率，與這種“先綠化，后建設”的規劃指導思想是分不開的[3]。

4.1 森林

在斯圖加特的城市發展建設過程中，森林一直被嚴格控制著不讓城市建設吞噬。森林、公共綠地面積、農場果園和私家園林在斯圖加特幾乎占到城市總區域面積的70%。

這么大面積的綠色區域也為城市在土壤蓄水、地下水自修復更新、減少排水運河、減小城市熱島效應、提高居民的舒適感、為城市提供新鮮的冷空氣、過濾空氣污染物、提供城市娛樂場所、促進商業功能（主要是木材相關產業如家具等）等方面帶來了巨大的福利效應。

4.2 綠色屋頂

綠色屋頂是一個自助的項目，如果住戶或私人業主自己把已建成的樓房屋頂變成綠化屋頂的話，那么可以得到政府的贊助。通過這個項目，到2004年的時候大概有6萬m2的屋頂得到了綠化，而政府一共支出了100萬歐元。這個項目只針對已經建成的屋頂進行改造，而新建建筑的屋頂按照法律規定必須強制執行屋頂綠化處理，而且是沒有政府贊助的。

4.3 綠色鐵路

斯圖加特的另一個特色是將鐵路也作為一個綠化區域。它有如下幾個作用，其一是在地面鐵軌上種植綠化，可以有效地讓雨水得到就地沉降從而降低噪音。市區范圍內現已有超過32km的這類綠色鐵路，而正在新建的鐵路包括地鐵在地面的延長線全部都會采用這種綠化形式。這種綠化的鐵軌也比原先普通的鐵軌形式要顯得更加美觀，但是其做法比較復雜，因為鐵軌下面必須有一個混凝土的基礎以保證整個鐵路基礎的穩固與持久。現在道路和景觀方面的專業人士正在研究怎樣更加高效經濟地改造已經建成的鐵路，比如通過鋪一層可以種草的土層或者鋪一些新材料層來達到種植效果。

5 斯圖加特城市中的綠色通風區域

5.1 好的空氣質量來源于好的城市通風狀況

斯圖加特進風和整個空氣對流的情況，通過圖2的復雜公式就可以計算出空氣的質量，這個結果主要跟以下兩個因素有關，排放、風速?？梢钥吹?，當風速一定的時候排放量越大空氣質量就越差，當排放量一定風速越高空氣質量也就越好。圖3可以反映出風速與空氣中粉塵含量的關系，風速越高空氣中粉塵的含量也就越低[4]。

圖2 斯圖加特市大氣污染物濃度公式

圖3 斯圖加特市可吸入顆粒物與風速關系表

5.2 高層建筑對城市通風的影響

高層建筑能顯著地改變城市氣流情況。由于斯圖加特內城地區風速非常低，因此不建議再在這個區域建設高層建筑。關于高層建筑的定義，因為斯圖加特內城地區的平均建筑高度是20m左右，因此只要超過20m高度的就算作高層。為此斯圖加特地區議會決定，專門劃定了一個高層建筑的禁建區，另外也專門有一個可建區，但是在可建區內也要在不影響城市設計和城市氣候的前提之下才允許建設。只有非常少的區域可以建設高層建筑，而且在市中心區域是絕對不允許建設任何高層建筑的。

圖4 可以顯示出在內城地區比較高的建筑，這些建筑主要是50～70m高度左右，包括教堂塔樓、市政廳塔樓、音樂學院塔樓和火車站塔樓，它們就很明顯地突出于內城普通地毯式的建筑群體量，可以清楚地在城中的任何角落被看到。在保時捷總部所在的區域曾經設計過一個140m高的高層建筑，而這個高層項目并沒有得到實施，最后是把以前留下的舊廠房和辦公樓進行了重新裝修和再利用。當時對這個高層建筑進行了風洞試驗，以研究該項目對整個地區氣流的影響[5]。

圖4 斯圖加特的高層建筑

5.3 動態空氣質量和風速監測

空氣的對流不僅對空氣質量有影響，同時也影響人體對氣候舒適度的感知。人體對氣候舒適度的感知不僅取決于氣溫，還取決于空氣流動的速度、周圍表面的熱輻射溫度和空氣的濕度。尤其是空氣流動的速度和周圍表面的熱輻射溫度起到了決定性的作用，因此當氣溫很高的時候人總是喜歡躲到陰涼有風的地方。通過圖5的卡片我們就可以看到斯圖加特整個城市空氣對流的情況，這個卡片在網上可以查詢而且每小時都會更新一次，讓市民可以查詢到當前的空氣質量和風速的狀況。在左邊的卡片可以看到沿著內卡河的河谷有一個向上的風速，另外一張卡片可以看到從山上往山下有一個冷空氣的流動，反映出早上冷空氣從山頂向城區流動的趨勢和流入的通道，所以在區域規劃中，這個區域留出了相當大面積的城市送風口保留地，在這個區域是嚴格禁止建設的，在詳細規劃中也作出了明確的規定。在做城市設計競賽的時候，也會考慮到整個城市送風的狀況。城市規劃師和建筑師在做斯圖加特第21新城區的時候也得到了這么一張卡片，來向他們說明城市氣候的信息[6]。

圖5 斯圖加特當地的動態風速監測系統

5.4 內城區綠地的保護與實施

斯圖加特內城區有非常多的綠地，在1937年的時候就作出了一個非常嚴格的規定，部分區域預留為城市通風區域嚴格禁止建設。如果現在看整個城市的山坡的話，會發現很多連續成片的綠地，現在仍然嚴格限制在這些綠地上進行建設。在城市中進行綠化也是一個非常重要的措施，公共空間也通過種樹提供了非常多的綠蔭，停車場地面也做綠化處理，同時種植了很多樹木，這樣一定程度避免了車輛在夏天停車時受到陽光暴曬。通過大量的行道樹種植也可以保證行人在樹蔭中行走。

6 結語

隨著城市研究工具和方式的大大發展，現在的數據不一定要通過實地測量來進行確定，還可以通過電腦演算、衛星、航拍等多種手段進行獲取。當地的氣候情況可以通過這種氣候地圖的形式來進行表現，同時這種模式也為規劃師和氣候學者提供了新的城市研究課題。所有的規劃層面無論其大小都應該考慮到氣候的因素，通過立法層面的督促也是非常有效的一種保障手段，斯圖加特在這個方面在全德國也是做得很出色的。要提高城市中的綠化率和保障城市重要的進風口，規劃師不僅要努力提高城市發展的水平，同時也要努力與公眾交流，將規劃成果反饋給公眾并吸取公眾的意見。

通過問卷調查發現，斯圖加特的市民為什么喜歡居住在斯圖加特的原因中，排名第一的是因為斯圖加特擁有非常好、非常多的公園、綠地、動物園，排名第二的是斯圖加特擁有非常多的可以俯瞰全城的觀景點。因此，如果我們能在城市的建設中營造更多的綠化環境，就能贏得更多市民的支持和喜愛。通過對德國斯圖加特城市發展經驗的學習和借鑒，有助于建設綠色、健康，可持續發展的理想城市模式。

[1]Dipl.-Ing.Sebastian Zoeppritz.Urban Planning and Environment in Stuttgart——Sustainability in Regional and Urban Planning[R].2011.

[2]Philipp Misselwitz.Hefei Slowmotion Strategic Design Proposal for Walkable Cities[R].2010.

[3]李欣.德國城市規劃體系對我國城市建設的啟示[J].山西建筑，2011（17）：19-21.

[4]H.H.Kienle.Rainwater Management in Urban and Landscape Design or Autarky as An Urban Planning Principle[R].2011.

[5]S.Zoeppritz.Sustainability in Urban and Regional Planning[R].2011.

[6]Robert Schulze Dieckhoff.Inner Urban Development instead of Urban Sprawl——The Role of Urban and Regional Planning for A Green Compact City：the Stuttgart case[R].2011.