孝感市園區氣候可行性論證服務的意義與發展趨勢

周 然，阮 帆，吳君濤，敖銀銀

1.湖北省孝感市氣象局，湖北孝感 432000；2.湖北省公眾氣象服務中心，湖北武漢 430074

在我國城鎮化、工業化快速發展的背景下，城市生態建設是應對全球氣候變化的重要手段。在這一點上，除提倡低碳的生產生活方式、減少排放外，還可以將氣象要素納入城市規劃、園區建設、重大工程建設，并對其產生的污染進行評估，從而減少因氣候變化引起的自然災害帶來的損失。通過對與氣候狀況緊密聯系的規劃、建設工程的氣候適宜性、風險性及其對當地氣候的影響進行分析、評價，可以避免或減緩規劃和建設項目實施過程中受氣象災害、氣候變化的影響。根據孝感區域的特征，園區氣候可行性論證是對與氣候狀況有緊密聯系的項目氣候適宜性、風險性及其對當地氣候影響的分析評估。要重視氣候對城市規劃、園區建設及建設工程的限制與影響，還要考慮規劃執行后，以及工程完工后對周圍環境的影響。

1 氣候可行性論證服務的概述

1.1 氣候可行性論證的內容

氣候可行性研究包括論證氣候資源和氣候影響。氣候資源是在保護和可持續發展的條件下，可持續利用的可再生資源，包括太陽能、降水、熱能、風能、空氣中的氧氣、氫氣以及負離子。氣候資源論證主要基于人們如何使用和利用資源，氣候資源對不同的生產方法可能具有不同的價值。

氣候影響的論證分為宏觀氣候和微觀氣候論點，以及氣象災害概率的計算。氣候影響的宏觀氣候論證主要體現為對氣候生態系統生產能力的分析，而微觀氣候論證則涉及與特定人類活動相關項目的進行論證。大型工程項目的實施環境與選址、設計、施工、運營階段的天氣氣候密切相關。因此，在項目選址時，有必要考慮項目對環境的潛在影響。例如：當地的氣象條件是否有助于污染物的分散和稀釋，以及污染源。

在綜合考慮不同建設項目與氣候條件關系的基礎上，將大型建設項目的氣候可行性研究分為6個方面：第一，調查基本情況調查。研究項目周圍地區的地形特征，收集項目所在地及其最近氣象站的經度、緯度和海拔數據，研究項目對大氣環境的影響和對氣候信息的需求。第二，氣候分析。利用過去5～10年的區域氣象數據，分析每個月、季節、年份的氣象要素變化特征，如溫度、降水量、濕度、風向、日照、蒸發、暴雨日、刮風日等等。第三，評估氣候災害的影響。通常項目區的氣象站用于在項目論證前建站，分析暴雨、高溫、低溫、強風、臺風、冰雹等氣象災害的頻率和集中期，以及歷史極端事件及其引發的災害。第四，極端氣候值的計算可以在項目論證前在項目區域建設氣象站，并利用P-E分布或E型極端概率分布函數計算多年來發生的極值。第五，分析污染氣象條件。項目區最近5～10年的數據可用于分析當地月份、季節、年污染系數和大氣穩定性、混合厚度、復合頻率等特點。第六，根據工程特點，提出預防或減輕氣象災害影響的具體對策和措施。

1.2 氣候可行性論證的必要性

氣候在大規模工程項目中發揮著關鍵作用，因為它主要在更集成、更復雜的環境條件下實地工作。大型項目一旦完成并投入運行，可能遭受各種極端天氣和氣候災害，造成嚴重后果。加強大型項目氣候示范，確保項目建設和運營安全，能夠減輕氣象災害對大型項目的影響，進一步提高項目應對各種氣象災害的能力。

建筑和運營過程對天氣和氣候的敏感性體現在大氣環境、天氣和氣候等方面，并直接影響建筑原材料的質量與數量、施工工藝、運輸、勞動力成本、附加值。城市、工廠、辦公室和住宅的設計方案、建筑材料和日常維護必須基于真實工作環境的適用性和人類舒適度，充分結合氣象環境資源進行控制和調整，充分發揮大氣環境作為室內環境主要調節因子的作用[1]。

2 氣候可行性論證服務的原則與要求

2.1 氣候災害評估的原則

由于孝感市氣象站的距離及其地理和環境條件（如地形、地形、土地使用）的差異可能會影響氣象數據的準確性，因此，必須監測建筑工地的氣候條件，以確保其在建筑項目中的科學應用。氣候監測通常應遵循以下原則。

（1）重點原則：氣候監測應具有明確的目標，監測任務應以監測目標為基礎，監測的對象、范圍、時限和方法應僅限于監測過程中需要解決的問題，否則監測將是盲目的。

（2）典型原則：在監測區域，測量點的選擇應是監測任務的典型選擇。這些地點應反映孝感市氣候的一般特征和具體氣候特征及其普遍性。

（3）可持續性原則：這一原則要求要監測的項目和監測時間表、監測方法、檢測文件盡可能與當地氣象站保持一致，至少部分一致。目標是確保監測數據與氣象臺站數據的可比性，便利數據分析，提高氣候監測數據的價值。

（4）區分原則：在監測過程中，監測項目（特別是優先項目）應充分反映范圍內不同條件的氣候特征。

2.2 氣候災害評估的要求

氣候災害包括極為罕見的氣候事件，如多年未發生過的大雨、超過往年數據的最高風速等。此類自然災害的特點是重復時間長、發生頻率低，但一旦發生，可能造成的傷害通常是毀滅性的。對此類災害中惡劣天氣條件的外推是一些大型項目的基礎。另一種氣候災害是極端氣象現象，如寒潮、風雹和干旱，這些現象相對頻繁，可能對工業、農業生產和人民生活造成破壞和影響。

氣候災害評估的目的是了解和管理氣候災害風險的類型、范圍和程度，對氣候和生態條件的利弊進行初步評估，評估可能導致氣候災害的建筑項目的風險，劃分氣候災害易發區，為項目建設提供防災減災基礎。主要要求如下：確定氣候災害的類型、規模、傳播特征、氣候和環境條件及其成因，并評估其穩定性和風險，即評估氣候災害的狀況。根據項目的規模和位置分析、預測建筑項目對氣候環境的影響，以評估其是否可能導致新的氣候災害，以及項目本身引發氣候災害的風險，這是一個預測的氣候災難評估。劃分氣候災害風險區域，評估建設項目的適用性，對氣候災害進行全面評估。

2.3 污染氣象條件分析

大氣污染由3個環節組成，即空氣污染物從污染源排放，通過運輸至大氣中傳播，到達污染對象。空氣和大氣污染過程中的每一個環節都取決于氣象條件。影響空氣污染物遷移和稀釋的最重要因素是2個氣象因素：風、湍流、溫度層。污染氣象條件分析的主要要求包括：研究和分析施工現場附近氣象站現有的常規氣象數據，包括研究地面氣象數據和航空氣象數據，其中，地面氣象數據調查的內容包括年度、季度（周期）地球溫度、降雨量、風和大氣穩定性；航空氣象數據調查包括風剖面、溫度剖面和混合物厚度剖面；收集和統計現有的實驗數據或有關邊界大氣平均場和大氣湍流擴散的經驗數據；對大氣邊界層場平均參數進行現場觀測；擴散參數的計算和模擬驗證[2]。

3 氣候可行性論證服務的特點

氣候可行性論證是一種高技術含量的科學服務，不同類型的氣候可行性論證所需的技術手段迥異。從氣候服務的角度來看，它包含常規氣候概況、極端最高（低）氣溫、極端降水量、極端風速，以及熱帶氣旋、龍卷風等氣象災害。其中，極端氣象現象和極端氣象參數對工程設計具有非常重要的意義。氣象部門在保證數據的完整性和準確率、數據的處理能力、數據綜合分析的能力方面，都有著很強的專業性，其嚴謹、細致、周到的服務獲得了廣大用戶的好評。為了應對氣候變化，許多正在建設中的大型項目都需要從設計、施工和運營等環節加強對氣候變化的響應，以減少因氣候變化帶來的經濟損失[3]。

4 氣候可行性論證的實踐

4.1 提高氣候可行性論證業務能力和技術水平

4.1.1 構建工程氣象探測體系 針對性強、適應性強的工程氣象觀測是開展氣候可行性研究的重要依據。在重大項目的氣候可行性分析中，傳統的氣象站資料常常無法滿足需要。比如：一個氣象臺僅能測量到10 m高度的風速，而許多建筑高度可達數百米，按規范規定的風速值計算時，會出現較大的誤差。橋梁、大型風電機組等可彎曲建筑物，都要考慮到陣風和三向脈沖風對其產生的影響，這是傳統氣象站所不具備的。輸電線路、路面、風電場等都要考慮結冰、凝凍，而現有的氣象觀測資料對結冰、凝凍的研究基本處于空白。針對局部地區（尤其是地形復雜地區）的中小尺度極端天氣（如臺風、龍卷風和颶風），必須在固定的時段進行短時觀測，或通過固定的觀測方式，獲得具有實用價值的基本數據。

4.1.2 采用先進的氣象專業技術 以風電場建設為例，大型風電場通常在數十平方公里乃至數百平方公里范圍內布置數百、數千個風機，但全部風機均采用相同的抗風設計。為保證其安全性，通常采用更為可靠的取值方法。高精度的數值仿真技術是實現由“點評估”向“場評估”的一種有效方法，并在風力發電領域取得了一定的進展。

中國氣象服務中心已經建立了一套符合中國地形、氣候特點的風力發電數值仿真系統，并繪制出了中國150 m以下海陸、陸上、海面等不同高度的風力發電數據，但目前尚未建立起適用于該地區的最大風速50年一遇的風力發電模型，對該地區的風力發電能力進行了評估。為了適應我國發展分布式風力發電的需求，中國氣象服務中心研制了一套高達200 m的分布式風力發電仿真與評價系統。高精度的數值仿真技術是分析復雜地貌條件下的風場分布和風能資源評價的重要手段[4]。

4.2 城市規劃氣候可行性論證

隨著人口的不斷增加和城鎮化的不斷推進，城市成為了一個快速擴張的“聚集地”，同時也帶來了諸如熱島、環境污染、交通擁堵等一系列問題。因此，如何科學、合理地進行城市規劃和建設，使其實現可持續發展成為當前迫切需要解決的問題。

近年來，將氣象環境領域的前沿研究成果融入城市規劃，并在特定的實際應用中加以創新地詮釋和吸收，彌補了當前城市規劃中相對較弱的量化技術條件，從而進一步豐富和完善了現有的城市規劃理論和方法。在進行規劃前，對城市現狀進行分析，并對其進行初步的規劃設計，在進行規劃時，通過量化的方法評價原有的規劃方案，并根據評價結果，修正規劃的布局和范圍。最后，通過對各規劃項目實施后的量化評價，為各項目的優選提供科學的依據，這樣可以使城市的規劃與設計更加科學[5]。

4.3 重大工程氣候可行性論證

重大工程的氣候可行性論證指的是在重大工程建設過程中，應將氣候可行性和氣象災害的風險性相結合，展開氣候可行性論證和災害風險評估，從而避免并減輕氣象災害、氣候變化對重要設施和工程項目的影響，以及工程完成后對當地氣候造成的影響。即在某一工程實施之前，要對本地氣候進行評估，以確定其是否適合實施，對其造成的影響有多大等。

5 氣候可行性論證的發展趨勢

當前，我國在將氣候可行性論證納入環境影響評價的實際工作中，主要表現為：在戰略環境影響評價層面上，對環境影響評價的研究還沒有取得很大進展；在規劃部門、企業等方面，對國家的相關要求沒有統一的認識。從目前的情況來看，在環境影響評價中，氣候可行性評價在我國尚有較大的發展空間。在今后的研究中，需要對其進行系統的研究，并形成一套較為完善的、專業的評估體系。在今后的發展中，需從國家的經濟發展需求出發，重點關注4個問題：

第一，專業化。在工程建設過程中，無論是政府還是施工方都十分重視經濟效益和投資，而在確保安全的前提下，如何利用科學的氣候可行性論證為項目算好經濟賬，這是一項具有較強專業性的工作，需要具備扎實、系統的氣象專業知識、豐富的實踐經驗、氣象部門內部協作。

第二，發展標準化。要逐漸改變目前國內有關標準、規范仍然使用過時氣象資料的現象，及時對有關標準、規范進行補充、修改。在城市規劃與建設過程中，要有效保護氣象站點周圍的環境，確保氣象站點觀測數據的精度與連續性，為相關工程標準與規范的制訂奠定堅實的基礎。

第三，以需求為導向的開發理念。現代工程建設和經濟發展更加注重安全性、經濟性、與生態的協調性，因此，建立長期的、先進的工程天氣監測網絡，開發高精度的大氣邊界層監測技術（如激光雷達、超聲等），是當前迫切需要解決的問題。為得到更為精確的資料，要結合當地的氣候特征、災害天氣特征，設置專門的氣象監測系統。

第四，國家對其進行指導與扶持。只有在政府的大力支持下，才能進一步提升氣候可行性論證的技術與能力，因此，政府主管部門應在項目建設過程中，在項目建設與專業機構之間架起一座交流的橋梁，使其更好地為國家的經濟與社會的發展提供服務[6]。

6 結束語

在進行建筑或工程的選址、規劃、設計建設前，首先，要考量當地氣候和災害性氣象因素的影響，以確保建筑抗風、防雨、保溫、通風等功能的可行性和可靠性。目前，在全球氣候變化的情況下，對重大工程進行氣候適宜性的論證，要考慮到建設項目對區域氣候的影響。例如，三峽工程竣工之后，有關部門就開始針對其對區域氣候的影響進行了監控和評價。為貫徹黨中央、國務院的科學發展觀，提升我國氣象防災減災和應對氣候變化的能力，依據《中華人民共和國氣象法》及中國氣象局18號公告《氣候可行性論證管理辦法》，對我國城鎮規劃與建設項目相關的政策、法規及標準進行了研究。氣象部門應加大對城市建設的氣候可行性論證、城市氣象條件的跟蹤監測與評估的研究力度，從而不斷改進監測預警與服務體系，并對城市建設所帶來的氣象條件效應展開追蹤分析和監測。