城市地區氣候變化脆弱性與對策研究進展

張明順　王義臣

(北京建筑大學/北京應對氣候變化研究和人才培養基地，北京　100044)

城市地區氣候變化脆弱性與對策研究進展

張明順王義臣

(北京建筑大學/北京應對氣候變化研究和人才培養基地，北京100044)

【摘要】本文基于國內外脆弱性研究工作，對氣候變化脆弱性內涵、城市地區氣候變化脆弱性成因以及應對氣候變化的舉措等方面已經展開的研究工作進行了歸納與總結，認為應對氣候變化已經成為城市地區當務之急所需要完成的任務是，積極主動的適應氣候變化的影響。

【關鍵詞】城市；氣候變化；脆弱性；應對措施

引言

隨著大氣中溫室氣體含量的增加以及土地利用結構的變化，全球氣候正在以前所未有的劇烈程度發生著變化[1，2]，全球氣候將繼續變暖[3]，并且已經而且正在導致海平面上升、海洋酸化、冰川退縮[4，5]；降水格局發生變化[6，7]；自然生態系統和生物多樣性遭受負面影響[8]；農林牧產業的減產[9]；極端天氣或者氣候事件的出現頻率、影響范圍以及破壞程度都將會有所上升和增強[9，10]；氣候變化還將會對城市系統造成負面的影響，令城市居民遭受財產和生命損失[11]，阻礙社會-經濟系統的可持續性發展[12]。全球可持續性發展的訴求與氣候變化及所帶來的負面影響之間的矛盾日益突出，氣候變化以及脆弱性評價已成為科學研究領域中的熱點課題[13，14]。同時，以全球變暖為主要特征的氣候變化已經得到各國政府、國際組織和科學工作者的高度重視[15]，成為的國際條約談判、政府間合作以及政府首腦會談的重要議題[3]。

城市地區作為人類活動的主要聚集地，不僅是經濟與社會發展的主要推動力量，也是全球氣候變化災害風險的高發區域[16]。同時，城市在全球變暖方面所產生的升溫影響也不容忽視，這主要是因為人口數量的增長導致能源消耗上升，從而導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，預計到2030年全球平均的城市化水平將會達到60%，而且新增的城市人口將主要分布于發展中國家[11，17，18]；當今世界經濟總量，巨型城市區域占據著重要的地位，全球40個巨型城市區域制造了全球2/3的經濟產出和超過85%的全球創新[19]。城市地區承受著來自于社會和自然的雙重擾動的影響[20]，人口數量的快速增長經濟財富的迅速積累使得許多發展中國家的城市在未來將暴露于更高程度的風險中[21]，氣候變化在城市地區所造成的人員傷亡和財產損失將會更加嚴重，其中發達國家所遭受的經濟損失的絕對量會更大，發展中國家所遭受的經濟損失占國內生產總值的比重會更高[22]。

因此，總結氣候變化脆弱性的研究進展情況，分析氣候變化脆弱性的內涵以及影響要素，歸納氣候變化脆弱性的應對措施，對于未來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涵

脆弱性是一個廣泛應用于各學科領域的概念，例如社會學、災害管理學、環境科學等，因為各學科研究背景的差異，對脆弱性的理解亦不相同[23-26]。國外有學者認為脆弱性是一個針對某系統和地區的相對概念，而不是一個絕對的損害程度的度量單位[27]，所以根據研究對象的不同，可以將現有的脆弱性研究分為針對社會系統、自然生態系統及社會-生態耦合系統三大類[28]。

在氣候變化研究領域中，政府間氣候變化專門委員會(IPCC)將氣候變化的脆弱性定義為系統容易遭受或者沒有能力應對氣候變化(包括氣候變綠和極端氣候事件)負面影響的程度，它是系統內的氣候變化特征、幅度和變化速率及其敏感性和適應能力的函數。脆弱性的定義可以簡單的表述為易受不利影響的傾向或習性[29]，包含暴露度、敏感性和適應能力三個主要要素[30，31]，是氣候變化引發的災害和承災系統共同作用下的結果，受到系統外部氣候變化的影響，同時也受到系統自身易受影響程度、恢復與適應能力的制約。

氣候變化脆弱性的內涵可以從終點概念(End-point)和始點概念(Start-point)加以理解，構成了對脆弱性理解的基礎，從終點概念理解的脆弱性主要考慮當全球的氣候變化水平達到一定的程度時，適應能力所能夠產生的凈效益；從始點概念理解的氣候變化脆弱性主要考慮如何削減氣候災害情景下的社會經濟的內在脆弱性，強調經濟社會可持續發展的需求[32，33]。氣候變化脆弱性的研究進程中，存在著以系統為導向的研究趨勢，即將自然與社會系統相結合的方法去理解脆弱性的內涵[34]。目前脆弱性的評價更加側重于人類社會對氣候變化的敏感性和適應性，在綜合評價一個區域或國家對氣候變化的脆弱性時，自然生態系統往往是作為一個敏感因子參與脆弱性評價[1]。

2城市地區氣候變化脆弱性分析

2.1　城市地區的內在脆弱性

城市是一個社會—經濟—自然高度復合的生態系統[35]，與自然環境、社會環境發生著作用、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系統、城市經濟系統、城市社會系統、自然災害等方面的脆弱性研究方向[37-40]。城市脆弱性有側重于從生態系統角度來分析的，也有側重于自然災害來研究城市脆弱性[41]。而現有城市脆弱性研究主要基于人地系統的視角，由最初只關注自然環境系統脆弱性逐漸擴展到探討人文系統脆弱性、人類—環境耦合系統脆弱性研究[42]，包含了城市系統內部與外部系統間互動關系[43]。在當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害或生物資源缺乏地區，更是融了和社會經濟因素進行研究[31，34]。

城市人口的不斷增長導致城市資源的緊張和環境的惡化，使得城市系統的內部結構無法滿足城市安全的要求，即城市系統存在著內在的不穩定性，稱之為結構型脆弱性[36，44]。城市規模、密度和形態，經濟社會發展和基礎設施水平以及應急管理水平，體現城市系統的內部結構，是影響城市脆弱性的結構性因素[42，45]。具體的結構型脆弱性因素可以歸結為，城市人口高度集中、社會經濟發展不平衡、交通擁堵日益嚴重、能源資源嚴重短缺、環境污染與生態惡化、抗災能力與災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輻射，造成城市熱島效應[49]。而熱島效應會加劇高溫熱浪的危害，給城市電力系統(發電、配送)造成巨大的壓力[50，51]。同時硬化地表會阻礙雨水下滲，形成含有大量污染物的地表徑流，污染城市內部的地表水體。在強降雨之后，大量的雨水有可能會導致城市排水系統癱瘓，導致城市內澇，威脅到公共財產安全和私人人身和財產安全[52]。大多數城市的排水系統為既可排放雨水、又可排放污水的合流制管道系統，而長歷時或高強度降雨會產生溢流，將未經處理的污染物帶到當地其他陸地水體中[53，54]。

大城市高密度的人口分布使得城市對水的需求量增多，城市供水日趨緊張，尤其是在干旱時期，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，緩解社會壓力，而高密度的人口分布則會導致人口生活用地和綠化用地之間產生矛盾[56]。

城市高度依賴于其“生命線”系統：交通運輸基礎設施系統、通信系統、供水供電系統、市政排水及城市垃圾處理系統。極端天氣出現時，對外部服務和商品具有較強依賴性的城市將會受到影響，可能會因此而導致生活必需品的短缺[57]。集中發電、遠距離的電力配送、日益緊湊的電網格局，增加了城市供電網絡的脆弱性。尤其是在用電負荷激增的高溫熱浪時期或風暴災害發生時，極易造成大范圍的城市電力供應中斷[58]。由于當今的商業貿易和家庭生活高度均依賴于電氣化的通訊、控制設施，電力供應中斷帶來的影響越來越嚴重[59]。

建設標準低、隔熱保溫效果較差的建筑增加了低收入群體受到高溫熱浪及其他極端天氣條件影響的風險。而無家可歸的流浪者在應對這些極端氣候危害時幾乎沒有任何抵御能力[60，61]。

2.2　從氣候變化的角度解讀城市脆弱性

總結當前的研究，可以發現氣候變化對城市地區造成的負面影響主要是通過改變極端氣候事件發生的頻率和強度實現的[63-66]。氣候變化對城市地區傳統的災害風險管理提出了更大的挑戰。目前，災害風險管理和氣候變化適應的重點應該是主動積極的適應氣候變化，降低城市地區氣候變化的脆弱性，提高對各種潛在極端事件不利影響的恢復力[10]。氣候變化作為城市地區所需要面對的一種外部威脅而存在，氣候變化脆弱性的關鍵構成要素包括暴露度、敏感度和適應能力[30，67]。

3降低城市地區氣候變化脆弱性的相關措施

城市化和氣候變化的共同作用，將會導致城市地區的發展受到諸多的負面影響，但城市地區在應對氣候變化影響行動中也存在著諸多優勢，是應對氣候變化的主要前線，是應對氣候變化的中心[17，68]。應對氣候變化的行動可以分為減緩與適應兩類，并且應當從氣候變化脆弱性的主要構成要素的角度考慮問題，即降低暴露度、敏感性，提高適應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展碳捕獲與封存技術。城市作為溫室氣體排放的主要貢獻者，理應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水平之間存在一定的相關關系，提高市密度能夠顯著的降低城市地區的碳排放水平，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]，因此基于精明增長理論建成緊湊型城市是城市地區降低碳排放水平的合理舉措[72，73]。二氧化碳是對氣候變化影響最大的氣體，而碳捕獲與封存作為一種在應對全球氣候變化、實現溫室氣體減排方面有效技術手段已經得到了國際社會的高度重視，碳捕獲與封存技術包括碳捕集、碳運輸以及碳存儲[74，75]。

3.2　能源與交通

在一些歐美國家的城市中，提高能效、開發清潔供電系統、改善能源基礎設施和改善能源規劃已經成為城市應對氣候變化策略的重要項目[70，76]。提高城市交通運輸系統的能源使用效率與提高清潔能源和新能源使用比重、設立交通擁堵區、并在高峰期收取交通擁堵費、倡導小排量汽車的使用[77]、發展城市快速公交系統等措施已經成為城市交通領域中減少能源使用的措施。

3.3　建設韌性城市

構建韌性城市，將適應戰略與氣候風險管理納入城市規劃與管理，提高城市的災害應急管理水平。在氣候變化的背景之下，脆弱性評價可以作為城市規劃的新依據。根據不同城市的脆弱性特征，制定具有不同側重點的城市規劃[42，70]，應當整合城市內外部的各種資源，注重政策的戰略性和前瞻性，同時在實施過程中體現靈活性和適應性[63]，主動適應氣候變化對城市地區提出的新挑戰[10]。

3.4　利益攸關方參與

有效的適應行動機制需要全社會的廣泛參與，而公眾和決策層對氣候變化的認知是適應行動機制的形成基礎[78]。盡管人口、工業和基礎設施高度集中的城市地區可能要直接面對氣候變化帶來的嚴重后果，但是仍然有機會制定綜合性減緩和適應策略來應對這些挑戰，在開發制定這些策略時，城市中心的人口、企業和地方行政當局是最核心的參與者[79]。利益相關方的參與能夠保證在應對氣候變化行動表達各自的利于訴求，使得決策都努力做到謹慎、客觀、科學[80，81]。

3.5　預警預報與防災減災能力建設

建設災害預警預報與信息的傳播能力，制定城市應急預案、強化防災減災能力，加強基礎設施建設。城市所采取的適應性措施是全球氣候變化適應活動成功與否的關鍵所在，而城市政府又是城市地區適應氣候變化的核心所在[82]。強化城市地區對氣候變化和自然災害的相應能力，包括災前適應、災中應對以及災后恢復，具體包括強化極端氣候事件的精細化預報，實現災害性氣候事件的預警分析和風險分析，建立不同級別自然災害應急處置制度和響應制度，構建信息共享、分工協作的橫向部門協作聯動體系，強化災害恢復能力[41]。

4結論

本文在氣候變化的研究框架之內，綜述并分析城市地區應對氣候變化脆弱性成因，歸納并總結城市地區應對氣候變化的措施，得出結論如下：(1)氣候變化90%的可能性要歸因于人類活動，主要是因為人類的生產、生活活動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者。(2)城市地區在氣候變化的負面影響面前首當其沖，同時城市擁有更多的資源用于應對氣候變化所造成的負面影響，因此城市有責任、也有能力成為應對氣候變化的前沿陣地。(3)城市是由多個子系統組成的高度復合的系統，城市發展進程中出現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致了城市應對氣候變化具有脆弱性。(4)應對氣候變化的行動主要分為減緩與適應兩類，城市應對氣候變化應當以降低暴露度、敏感性，提高適應能力作為切入點，具體措施包括建設韌性城市，將對氣候變化的考量納入到城市規劃與管理之中，鼓勵利益攸關方的廣泛參與等。

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《環境與可持續發展》學術影響因子逼近2.000

位列環境保護部主管期刊第一名

在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第六名

據知網2014年12月16日發布的《中國學術期刊影響因子年報(自然科學與工程技術(2014版)》，我刊學術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，為1.971，名列環境保護部主管期刊第一名。在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第6名，其中2012年位列全國第18名，2011年第29名，2010年第33名。

資助項目：科研基地建設-科技創新平臺-北京市應對氣候變化研究基地(2014年)(PXM2014_014210_000037)

引用文獻格式：張明順等.城市地區氣候變化脆弱性與對策研究進展[J].環境與可持續發展，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：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)01-0028-05

通訊作者：張明順，教授，主要研究方向為低碳發展戰略研究、應對氣候變化戰略研究、城市環境規劃管理與可持續發展等

作者簡介：張明順，教授，主要研究方向為低碳發展戰略研究、應對氣候變化戰略研究、城市環境規劃管理與可持續發展等