城市地区气候变化脆弱性与对策研究进展

张明顺　王义臣

(北京建筑大学/北京应对气候变化研究和人才培养基地，北京　100044)

城市地区气候变化脆弱性与对策研究进展

张明顺王义臣

(北京建筑大学/北京应对气候变化研究和人才培养基地，北京100044)

【摘要】本文基于国内外脆弱性研究工作，对气候变化脆弱性内涵、城市地区气候变化脆弱性成因以及应对气候变化的举措等方面已经展开的研究工作进行了归纳与总结，认为应对气候变化已经成为城市地区当务之急所需要完成的任务是，积极主动的适应气候变化的影响。

【关键词】城市；气候变化；脆弱性；应对措施

引言

随着大气中温室气体含量的增加以及土地利用结构的变化，全球气候正在以前所未有的剧烈程度发生着变化[1，2]，全球气候将继续变暖[3]，并且已经而且正在导致海平面上升、海洋酸化、冰川退缩[4，5]；降水格局发生变化[6，7]；自然生态系统和生物多样性遭受负面影响[8]；农林牧产业的减产[9]；极端天气或者气候事件的出现频率、影响范围以及破坏程度都将会有所上升和增强[9，10]；气候变化还将会对城市系统造成负面的影响，令城市居民遭受财产和生命损失[11]，阻碍社会-经济系统的可持续性发展[12]。全球可持续性发展的诉求与气候变化及所带来的负面影响之间的矛盾日益突出，气候变化以及脆弱性评价已成为科学研究领域中的热点课题[13，14]。同时，以全球变暖为主要特征的气候变化已经得到各国政府、国际组织和科学工作者的高度重视[15]，成为的国际条约谈判、政府间合作以及政府首脑会谈的重要议题[3]。

城市地区作为人类活动的主要聚集地，不仅是经济与社会发展的主要推动力量，也是全球气候变化灾害风险的高发区域[16]。同时，城市在全球变暖方面所产生的升温影响也不容忽视，这主要是因为人口数量的增长导致能源消耗上升，从而导致温室气体排放增加[17]。世界城市面积仅占地球表面的2%，目前全球却有50%的人口居住在城市地区，预计到2030年全球平均的城市化水平将会达到60%，而且新增的城市人口将主要分布于发展中国家[11，17，18]；当今世界经济总量，巨型城市区域占据着重要的地位，全球40个巨型城市区域制造了全球2/3的经济产出和超过85%的全球创新[19]。城市地区承受着来自于社会和自然的双重扰动的影响[20]，人口数量的快速增长经济财富的迅速积累使得许多发展中国家的城市在未来将暴露于更高程度的风险中[21]，气候变化在城市地区所造成的人员伤亡和财产损失将会更加严重，其中发达国家所遭受的经济损失的绝对量会更大，发展中国家所遭受的经济损失占国内生产总值的比重会更高[22]。

因此，总结气候变化脆弱性的研究进展情况，分析气候变化脆弱性的内涵以及影响要素，归纳气候变化脆弱性的应对措施，对于未来气候变化脆弱性研究具有重要意义。

1气候变化脆弱性的定义以及内涵

脆弱性是一个广泛应用于各学科领域的概念，例如社会学、灾害管理学、环境科学等，因为各学科研究背景的差异，对脆弱性的理解亦不相同[23-26]。国外有学者认为脆弱性是一个针对某系统和地区的相对概念，而不是一个绝对的损害程度的度量单位[27]，所以根据研究对象的不同，可以将现有的脆弱性研究分为针对社会系统、自然生态系统及社会-生态耦合系统三大类[28]。

在气候变化研究领域中，政府间气候变化专门委员会(IPCC)将气候变化的脆弱性定义为系统容易遭受或者没有能力应对气候变化(包括气候变绿和极端气候事件)负面影响的程度，它是系统内的气候变化特征、幅度和变化速率及其敏感性和适应能力的函数。脆弱性的定义可以简单的表述为易受不利影响的倾向或习性[29]，包含暴露度、敏感性和适应能力三个主要要素[30，31]，是气候变化引发的灾害和承灾系统共同作用下的结果，受到系统外部气候变化的影响，同时也受到系统自身易受影响程度、恢复与适应能力的制约。

气候变化脆弱性的内涵可以从终点概念(End-point)和始点概念(Start-point)加以理解，构成了对脆弱性理解的基础，从终点概念理解的脆弱性主要考虑当全球的气候变化水平达到一定的程度时，适应能力所能够产生的净效益；从始点概念理解的气候变化脆弱性主要考虑如何削减气候灾害情景下的社会经济的内在脆弱性，强调经济社会可持续发展的需求[32，33]。气候变化脆弱性的研究进程中，存在着以系统为导向的研究趋势，即将自然与社会系统相结合的方法去理解脆弱性的内涵[34]。目前脆弱性的评价更加侧重于人类社会对气候变化的敏感性和适应性，在综合评价一个区域或国家对气候变化的脆弱性时，自然生态系统往往是作为一个敏感因子参与脆弱性评价[1]。

2城市地区气候变化脆弱性分析

2.1　城市地区的内在脆弱性

城市是一个社会—经济—自然高度复合的生态系统[35]，与自然环境、社会环境发生着作用、相互影响，存在着其脆弱性的一面[36]。城市脆弱性研究包括基于城市生态系统、城市经济系统、城市社会系统、自然灾害等方面的脆弱性研究方向[37-40]。城市脆弱性有侧重于从生态系统角度来分析的，也有侧重于自然灾害来研究城市脆弱性[41]。而现有城市脆弱性研究主要基于人地系统的视角，由最初只关注自然环境系统脆弱性逐渐扩展到探讨人文系统脆弱性、人类—环境耦合系统脆弱性研究[42]，包含了城市系统内部与外部系统间互动关系[43]。在当前的脆弱性分析框架中，脆弱性研究不仅仅是着眼于易受自然灾害或生物资源缺乏地区，更是融了和社会经济因素进行研究[31，34]。

城市人口的不断增长导致城市资源的紧张和环境的恶化，使得城市系统的内部结构无法满足城市安全的要求，即城市系统存在着内在的不稳定性，称之为结构型脆弱性[36，44]。城市规模、密度和形态，经济社会发展和基础设施水平以及应急管理水平，体现城市系统的内部结构，是影响城市脆弱性的结构性因素[42，45]。具体的结构型脆弱性因素可以归结为，城市人口高度集中、社会经济发展不平衡、交通拥堵日益严重、能源资源严重短缺、环境污染与生态恶化、抗灾能力与灾害管理水平显著不足等[46-48]。

城市的沥青、水泥等类型硬化地表能吸收太阳辐射，造成城市热岛效应[49]。而热岛效应会加剧高温热浪的危害，给城市电力系统(发电、配送)造成巨大的压力[50，51]。同时硬化地表会阻碍雨水下渗，形成含有大量污染物的地表径流，污染城市内部的地表水体。在强降雨之后，大量的雨水有可能会导致城市排水系统瘫痪，导致城市内涝，威胁到公共财产安全和私人人身和财产安全[52]。大多数城市的排水系统为既可排放雨水、又可排放污水的合流制管道系统，而长历时或高强度降雨会产生溢流，将未经处理的污染物带到当地其他陆地水体中[53，54]。

大城市高密度的人口分布使得城市对水的需求量增多，城市供水日趋紧张，尤其是在干旱时期，更易受到水资源短缺的影响[55]。城市的植被绿化能降低城市温度、减少雨水径流量及径流污染，有益人体身心健康，缓解社会压力，而高密度的人口分布则会导致人口生活用地和绿化用地之间产生矛盾[56]。

城市高度依赖于其“生命线”系统：交通运输基础设施系统、通信系统、供水供电系统、市政排水及城市垃圾处理系统。极端天气出现时，对外部服务和商品具有较强依赖性的城市将会受到影响，可能会因此而导致生活必需品的短缺[57]。集中发电、远距离的电力配送、日益紧凑的电网格局，增加了城市供电网络的脆弱性。尤其是在用电负荷激增的高温热浪时期或风暴灾害发生时，极易造成大范围的城市电力供应中断[58]。由于当今的商业贸易和家庭生活高度均依赖于电气化的通讯、控制设施，电力供应中断带来的影响越来越严重[59]。

建设标准低、隔热保温效果较差的建筑增加了低收入群体受到高温热浪及其他极端天气条件影响的风险。而无家可归的流浪者在应对这些极端气候危害时几乎没有任何抵御能力[60，61]。

2.2　从气候变化的角度解读城市脆弱性

总结当前的研究，可以发现气候变化对城市地区造成的负面影响主要是通过改变极端气候事件发生的频率和强度实现的[63-66]。气候变化对城市地区传统的灾害风险管理提出了更大的挑战。目前，灾害风险管理和气候变化适应的重点应该是主动积极的适应气候变化，降低城市地区气候变化的脆弱性，提高对各种潜在极端事件不利影响的恢复力[10]。气候变化作为城市地区所需要面对的一种外部威胁而存在，气候变化脆弱性的关键构成要素包括暴露度、敏感度和适应能力[30，67]。

3降低城市地区气候变化脆弱性的相关措施

城市化和气候变化的共同作用，将会导致城市地区的发展受到诸多的负面影响，但城市地区在应对气候变化影响行动中也存在着诸多优势，是应对气候变化的主要前线，是应对气候变化的中心[17，68]。应对气候变化的行动可以分为减缓与适应两类，并且应当从气候变化脆弱性的主要构成要素的角度考虑问题，即降低暴露度、敏感性，提高适应能力的角度考虑降低城市的脆弱性水平[67，69]。

3.1　温室气体减排

控制温室气体排放与发展碳捕获与封存技术。城市作为温室气体排放的主要贡献者，理应成为控制温室气体排放的主体[70，71]。较高的城市密度与较低的能源消费水平之间存在一定的相关关系，提高市密度能够显著的降低城市地区的碳排放水平，例如奥地利的城市密度是澳大利亚的四倍，但是前者的碳排放水平仅为后者的60%[17]，因此基于精明增长理论建成紧凑型城市是城市地区降低碳排放水平的合理举措[72，73]。二氧化碳是对气候变化影响最大的气体，而碳捕获与封存作为一种在应对全球气候变化、实现温室气体减排方面有效技术手段已经得到了国际社会的高度重视，碳捕获与封存技术包括碳捕集、碳运输以及碳存储[74，75]。

3.2　能源与交通

在一些欧美国家的城市中，提高能效、开发清洁供电系统、改善能源基础设施和改善能源规划已经成为城市应对气候变化策略的重要项目[70，76]。提高城市交通运输系统的能源使用效率与提高清洁能源和新能源使用比重、设立交通拥堵区、并在高峰期收取交通拥堵费、倡导小排量汽车的使用[77]、发展城市快速公交系统等措施已经成为城市交通领域中减少能源使用的措施。

3.3　建设韧性城市

构建韧性城市，将适应战略与气候风险管理纳入城市规划与管理，提高城市的灾害应急管理水平。在气候变化的背景之下，脆弱性评价可以作为城市规划的新依据。根据不同城市的脆弱性特征，制定具有不同侧重点的城市规划[42，70]，应当整合城市内外部的各种资源，注重政策的战略性和前瞻性，同时在实施过程中体现灵活性和适应性[63]，主动适应气候变化对城市地区提出的新挑战[10]。

3.4　利益攸关方参与

有效的适应行动机制需要全社会的广泛参与，而公众和决策层对气候变化的认知是适应行动机制的形成基础[78]。尽管人口、工业和基础设施高度集中的城市地区可能要直接面对气候变化带来的严重后果，但是仍然有机会制定综合性减缓和适应策略来应对这些挑战，在开发制定这些策略时，城市中心的人口、企业和地方行政当局是最核心的参与者[79]。利益相关方的参与能够保证在应对气候变化行动表达各自的利于诉求，使得决策都努力做到谨慎、客观、科学[80，81]。

3.5　预警预报与防灾减灾能力建设

建设灾害预警预报与信息的传播能力，制定城市应急预案、强化防灾减灾能力，加强基础设施建设。城市所采取的适应性措施是全球气候变化适应活动成功与否的关键所在，而城市政府又是城市地区适应气候变化的核心所在[82]。强化城市地区对气候变化和自然灾害的相应能力，包括灾前适应、灾中应对以及灾后恢复，具体包括强化极端气候事件的精细化预报，实现灾害性气候事件的预警分析和风险分析，建立不同级别自然灾害应急处置制度和响应制度，构建信息共享、分工协作的横向部门协作联动体系，强化灾害恢复能力[41]。

4结论

本文在气候变化的研究框架之内，综述并分析城市地区应对气候变化脆弱性成因，归纳并总结城市地区应对气候变化的措施，得出结论如下：(1)气候变化90%的可能性要归因于人类活动，主要是因为人类的生产、生活活动造成了大气中温室气体含量的增加，而城市则是能源的主要消耗着，是气候变化的主要贡献者。(2)城市地区在气候变化的负面影响面前首当其冲，同时城市拥有更多的资源用于应对气候变化所造成的负面影响，因此城市有责任、也有能力成为应对气候变化的前沿阵地。(3)城市是由多个子系统组成的高度复合的系统，城市发展进程中出现的城市病以及作为外部胁迫存在的气候变化和极端气候事件导致了城市应对气候变化具有脆弱性。(4)应对气候变化的行动主要分为减缓与适应两类，城市应对气候变化应当以降低暴露度、敏感性，提高适应能力作为切入点，具体措施包括建设韧性城市，将对气候变化的考量纳入到城市规划与管理之中，鼓励利益攸关方的广泛参与等。

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《环境与可持续发展》学术影响因子逼近2.000

位列环境保护部主管期刊第一名

在全国收录环境科学类66种期刊中排位第六名

据知网2014年12月16日发布的《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术(2014版)》，我刊学术影响因子显著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大关，为1.971，名列环境保护部主管期刊第一名。在全国收录环境科学类66种期刊中排位第6名，其中2012年位列全国第18名，2011年第29名，2010年第33名。

资助项目：科研基地建设-科技创新平台-北京市应对气候变化研究基地(2014年)(PXM2014_014210_000037)

引用文献格式：张明顺等.城市地区气候变化脆弱性与对策研究进展[J].环境与可持续发展，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

中图分类号：X21

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2015)01-0028-05

通讯作者：张明顺，教授，主要研究方向为低碳发展战略研究、应对气候变化战略研究、城市环境规划管理与可持续发展等

作者简介：张明顺，教授，主要研究方向为低碳发展战略研究、应对气候变化战略研究、城市环境规划管理与可持续发展等