为进一步规划建设好公园城市提供科学依据

http://www.scol.com.cn(2021-2-8 9:14:33)  四川在线  编辑:盛飞

投稿邮箱:scolpl@163.com作者:张人禾
作者:张人禾   投稿邮箱:scolpl@163.com
  成都应深入研究人类活动与周围大气环境变化相互作用关系——
  为进一步规划建设好公园城市提供科学依据  

  随着我国经济和社会持续快速发展,城市化水平显著提高,城市综合实力大大提升,城市系统越来越复杂,超级城市越来越多,随之而来的“城市病”如交通拥堵、环境污染、秩序混乱以及城市发展对大气环境的影响和气候变化等问题日益凸显,城市管理的难度和压力也逐渐增大。如何建设更为美好和人性化的城市、实现城市与居民以及大气环境之间长期的和谐共处?努力探索未来城市的可持续发展方式已成为当前城市发展急需解决的一个问题。公园城市作为新的城市建设理念,成为未来城市可持续、智慧化发展的一种道路选择,使得实现人与人、人与自然和谐相处的社会状态成为可能。

  热岛效应“烤”出“发烧”的城市

  人类建造了城市,在享受城市便利的同时也承受其危害,城市与人类以及人类社会发展之间相互影响,互为因果。气候变暖使极端天气气候事件发生频率、强度和持续时间都在增长,给城市居民的健康、生产和生活等带来重大危害

  现代城市是人类活动密集且高强度的地区,生活在其中的人们通过改变局地生态环境而引起局地气候变化。城市影响局地气候的方式主要通过城市气候岛效应,分别是城市热岛效应、雾岛效应、雨岛效应、干岛效应、混浊岛效应这“五岛效应”。其中热岛效应最为著名,和其他“四岛效应”相互联系和相互影响,对人民生活和社会生态环境的影响也不容忽视。

  受到城市下垫面改变、人工热源增加、绿地减少、人为排放源增多等因素的影响,城市气温明显高于外围郊区,形成热岛效应。地面高温容易在城市上空形成上升气流,有利于对流性降水的发生和发展,在大气水汽充足的雨季,往往会增强降雨而形成大到暴雨,导致市区大面积积水,甚至形成城市区域性内涝。城市的人为排放和城市光化学烟雾盛行,大气中富含大量的细小颗粒物(如PM2.5)和气体污染物(如臭氧),在不利气象条件推动下极易发生霾污染(灰霾)、臭氧污染和大雾天气,严重降低大气能见度和损害人体健康。城市近地面空气难以像其它自然区域一样,从土壤和植被的蒸发中获得持续的水分补给,空气中水分偏少,湿度常常较低。人类建造了城市,在享受城市便利的同时也承受其危害,城市与人类以及人类社会发展之间相互影响,互为因果。

  除了城市发展带来的局地气候变化,城市气候还受到全球尺度的气候变暖的影响。由于人类活动大量使用化石燃料,向大气中排放温室气体,使得全球地表气温不断升高。与工业革命前相比,当前由人类引起的全球平均气温上升已达1℃左右。气候变暖叠加城市气候岛效应,会让城市局地气候变得更加复杂,城市宜居性受到前所未有的挑战。气候变暖使得极端天气气候事件(如热浪、强降雨、干旱等)发生频率、强度和持续时间都在增长。极端天气气候事件会形成气象灾害,给城市居民的健康、生产和生活等带来重大危害。因此,气候变暖进一步加剧了未来城市防御气象灾害的难度。

  科学认识成都大气环境特征及趋势

  科学认识成都大气环境特征及其变化、公园城市建设对其影响,以及如何趋利避害,是科学规划公园城市以及保证人与自然和谐发展的重要基础

  成都正在开展公园城市建设,从成都大气环境及其变化来探讨城市与自然和谐发展是公园城市建设的重要内容。科学认识成都大气环境特征及其变化、公园城市建设对其影响,以及如何趋利避害,是科学规划公园城市以及保证人与自然和谐发展的重要基础。

  成都地处盆地,较小风速和充沛水汽使得大雾成为了成都常见的天气。蜀犬吠日,这一成语正是对成都雾多而鲜见太阳的生动写照。然而,据气象观测资料分析,近几十年来成都地区的雾日数在逐年下降,成都市区的雾日数下降速率比郊区更快。从上世纪60年代开始,成都呈气温显著升高、降水减少的气候变化特征。成都增温速率约每10年增加0.18℃,降水每10年减少5.94mm。同时,成都极端热事件指标呈现增加特征:热浪持续时间增加,极端暖日和暖夜的发生频率也显著增加;极端冷指标事件呈现减少特征:寒潮持续时间减少的同时,极端冷日和冷夜存在下降趋势;日最高、最低气温均呈显著增加趋势,作物生长期呈变长趋势。由于最高气温升温快于最低气温,日温差呈增大趋势。

  闷热而潮湿是成都夏天的主要特征,这种天气极大影响了居民的舒适度,在极端条件下会引起心血管疾病发病、中暑等。同时考虑气温和湿度协同作用的温湿因子在近几十年来也呈增加趋势,成都东南部增加趋势要高于其余区域。1979年以来成都地区湿热浪的发生频率呈增加的趋势,并且东南地区增加趋势最快。

  由于地处盆地,成都通风系数较低,静稳天气发生的频率高,因此污染物扩散条件较差。但在1979-2019年间,成都地区大气扩散条件逐渐变好,通风系数以每10年20m

  /s的速率增加,静稳天气的发生频率降低。由于PM2.5平均浓度、优等空气质量和重度以上空气污染的频率与大气扩散条件的变化密切相关,大气扩散条件的好转在一定程度上抵消了人为活动增加的污染物排放造成的空气污染,成都地区冬季的PM2.5浓度逐年下降,优等空气质量概率逐年升高。

  预估大气环境的未来变化:未来随着全球气候变暖,成都地区气温将不断升高,空气湿度增加,降水也呈增加趋势。成都地区未来的增温幅度与中国区域平均相当,在本世纪末增温要大于同纬度地区和全球平均水平。降水的变化幅度要大于气温,成都地区的降水呈现先下降再升高的趋势。成都地区最高气温的增加趋势要大于最低气温,日较差会增大。极端事件的发生特征将延续过去几十年观测到的极端天气气候事件变化特征:极端冷日和冷夜减少;日最高、最低气温的最大值均呈显著增加趋势;极端降水变化不明显。如果未来全球气候持续增暖,成都地区高温高湿热浪的发生频数和强度会不断上升,而暴露在极其危险的强热浪状态下的人口数也会随之增多。

  加强监测评估寻求有力科学依据

  公园城市正是“一公三生”的体现,其核心是人与人、人与自然的和谐共处,在城市区域内实现长时期的人—水—大气—生态—建筑等之间科学的要素配置及空间分布,并实现生态环境中物质和能量合理的协同流动及永续循环,突显城市对人的关怀,注重人文特色,增强文化底蕴,提升软实力

  公园城市建设对局地城市气候有着明显的影响。建设公园城市,某种程度上也称为逆城市化现象。公园城市建设的一个标志是城市植被和水域面积扩大、绿植量增加及其空间分布变化。这种变化一方面美化景观、保护与修复生态,另一方面改变近地面大气热力和动力分布结构、地—气水分和能量交换、天气甚至区域气候等。公园城市建设也会通过直接改变城市下垫面状况,影响地表对太阳辐射的吸收率,引发局地气温的改变。区域气候模式模拟显示,成都区域植被覆盖率增加之后,地表接收的短波辐射降低,城市热岛效应有减弱的趋势并且强度分布呈碎片化态势,大气湿度增加。植被面积扩大有助于消除人为排放污染物,但增多了自然排放污染物及其前体物(如挥发性有机物等),影响二次气溶胶和臭氧的形成机制和浓度,改变大气污染物和空气质量的长期变化趋势。

  科学规划,和谐发展。习近平总书记指出,统筹好生产、生活、生态三大空间布局,在建设人与自然和谐相处、共生共荣的宜居城市方面创造更多经验。公园城市正是“一公三生”的体现,其核心是人与人、人与自然的和谐共处,在城市区域内实现长时期的人—水—大气—生态—建筑等之间科学的要素配置及空间分布,并实现生态环境中物质和能量合理的协同流动及永续循环,突显城市对人的关怀,注重人文特色,增强文化底蕴,提升软实力。

  未来城市建设要放弃过去的粗放扩张模式,转变为精细化高品质的发展模式,创造优良的人居环境,达到人与自然和谐共处的最终目标,实现城市走向长期的可持续发展。因此,需要对公园城市的大气—陆面—生态耦合系统进行全面深入的科学研究。在区域气候变化的背景下,评估不同公园城市建设方案对城市天气、气候、生态环境等的潜在影响,为进一步建设好公园城市提供科学依据。监测是获取一手基础数据的必要手段,也是深入了解城市生态环境、大气与气候状况等的关键,因此建立多尺度、天—地—空一体化大气和生态监测体系尤为重要。在加强监测的基础上,深入研究人类活动与周围大气环境变化的相互作用关系,建立针对公园城市的大气和生态综合模拟和预报系统,定量评估建设公园城市可能对气象和生态造成的风险,为科学规划公园城市建设及其未来发展路径提供有力的科技支撑和保障。(作者系中国科学院院士、复旦大学副校长)
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