美国关于应对气候变化的城市规划研究进展

黄鹤 / Huang He

全球温室气体排放量持续攀高所导致的气温升高、冰川融化、海平面上升、洪水、干旱、风暴等等不仅仅给人类的生活带来困扰，更为重要的是气候变化引发了人们对地球生态环境危机的忧虑。如何减少因人类活动而带来的气候变化成为当前全球范围内最为广泛关注的话题之一。

依据联合国人居署的报告，2007年是一个重要的年份，因为从这一年开始，世界范围内在城市居住的人口开始超过一半①。城市对于如何应对及减少对气候变化的影响其重要性不言而喻。美国作为能源消耗及温室气体排放大国，在世界范围内要求降低温室气体排放、减少人类活动对气候变化影响的呼声日益高涨的环境下，从城市规划视角面对及应对气候变化的研究得到重视，一些来自于政府和不同机构的举措也相继得以实施。

1 研究进程

美国开始对气候变化及其相关影响的研究始于上个世纪80年代，从本世纪开始得到较为广泛的开展，以美国全球变化研究项目（the U.S.Global Change Research Program，简称USGCRP）的建立为标志②。从2002年开始，美国交通部、能源部、国防部、商业部、环境保护组织等13个部门和机构参与到这个项目中，项目称为美国气候变化科学项目（U.S.Climate Change Science Program，简称USCCSP）。USCCSP的一系列评估报告，特别是每年出版的《我们正在改变的星球》（Our Changing Planet）在相关机构的政策制定中扮演着重要的角色，例如对美国关于气候变化的政府联合组（Intergovernmental Panel on Climate Change ，简称IPCC）的重要影响，为地方政府制定政策提供依据。在USCCSP的带动下，环境保护、能源利用、交通等领域进一步的研究日益增多。

从城市规划角度而言，较早的研究见于1984年由迈克尔·C.巴思（Michael C.Barth）和詹姆斯·G.泰特斯（James G.Titus）编辑的《温室气体影响和海平面升高：当代之挑战》一书，此书分析了海平面升高对海岸周边地区的影响，并提出了应对的措施。1990年詹姆斯·G.泰特斯在美国规划协会期刊上又发表了题为《适应温室效应的策略》的文章，从城市规划角度提出了综合性的应对措施框架。

近年来，随着气候变化的加剧，越来越多的从城市规划角度出发的研究相继展开。例如从土地利用方面，2008年，美国城市土地机构（ULI，Urban Land Institution）出版了题为《为可持续的未来改变美国大都市地区规划》（Changing Metropolitan America Planning for a Sustainable Future），提出了紧凑发展和公交优先的发展模式以应对气候变化。2009年林肯土地政策研究中心（Lincoln Institute of Land Policy） 发布了题为《减轻气候变化的城市规划方法》（Urban Planning Tools for Climate Change Mitigation）的报告，主要关注在邻里、城市和大都市地区不同空间尺度层面，记录和模拟不同发展模式状态下气候变化的工具和方法③。从交通方面，2002年10月，美国交通部主持了《气候变化对美国交通的潜在影响》（Potential Impacts of Climate Change on U.S Transportation）的讨论会，分析了海平面上升对交通系统的影响④。2009年，新的同名报告再次发布⑤，报告分析了气候变化引起的高温天气、更加密集的飓风、干旱、伴随风暴的海平面升高以及土地沉降给不同地区交通带来的不同影响，指出影响最大的仍是海平面上升伴随着风暴对沿海交通系统的影响；同时给出了在机制方面多方协作、评估以减少今后交通基础设施投资方面的风险，在规划设计和建设方面要充分考虑到气候变化带来的影响，运用多样的技术手段、将交通系统同城市的应急及疏散规划结合成为一个整体等建议。从应对海平面上升方面，近年来的研究转向了海平面上升结合飓风、洪水等综合因素作用下的应对措施。例如2008年秋，宾夕法尼亚大学设计学院的乔纳森·贝尔内特（Jonathan Bernett）教授主持研究《气候变化：德拉维尔河流域的影响及应对》（Climate Change: Impacts and Responses in the Delaware River Basin），在预测该区域2050城市化的基础上，评估了因气候变化而引起的海平面上升、洪水及风暴等对德拉维尔河流域范围内城市的影响，从空间的角度提出了宏观层面在德拉维尔河上修建防洪闸，中微观层面在受影响大的地区通过局部填高土地、增加堤岸、设置防洪墙、设置能够缓冲洪水的湿地、设置洪水公园等措施解决将要面临的问题。

总的来说，现有的研究对气候变化和城市规划建设之间的关注集中在两个方面，其一是面对变化，对不利影响进行评估，通过城市规划途径积极消解气候变化给城市发展带来的负面因素并适应正在进行的气候变化；其二则是应对变化，关注如何通过城市规划途径减少温室气体排放，从而减少气候变化。

2 关于适应变化和减少变化的研究和举措

2.1 适应气候变化

温室气体效应带来全球温度升高，引起陆地冰川以及海洋冰川的加速融化，从而带来海平面的上升；温度更高的海水使得风暴更为密集；同时升高的空气温度改变了现有的气流变化，结果之一就是部分地区的干旱。这些都给城市及人们的生活带来相当程度的影响。在这些影响之中，海平面升高是对城市建设及交通系统最为严重的（Committee on Climate Change and U.S.Transportation，2008）。

全球大约有25亿人居住在离海岸线100km以内的范围（Sue，2009），而美国有53%的人口居住在沿海的县域范围内（Committee on Climate Change and U.S.Transportation，2008），最为重要的大城市地区，例如波士顿—华盛顿地区，奥兰多—迈阿密地区，洛杉矶—圣地亚哥地区等等都直接毗邻海滨。因此，美国对于海平面升高以及飓风给沿海城市带来的影响及防范予以了较多的关注。

此类的研究首先是关注海平面升高对城市建设及交通设施的影响程度。海平面升高给沿海城市带来的影响有：其一，海平面升高使得一部分土地被淹没；其二，越来越频繁的风暴和海潮会使得沿海岸的建设加速后退；其三，因气候变化而带来的大洪水和高潮位，以及越来越频繁的风暴结合在一起会引起沿海地区更大的灾难（Sue，2009）。据保守的估计，2050年海平面将上升1/3m，而2100年将上升1m。如果按照2050年1/3m的海平面上升，迈阿密的海滩以及相当多的城市地区将不复存在（Jonathan，2007）；类似的情况也存在于波士顿、宾州德拉维尔河流域等地区。纽约官方网站上公布了3级风暴对于纽约市的影响以及相应的疏散途径⑥。仅仅是1级风暴所引起的洪水就能影响到曼哈顿下城相当多的地区，并且使地铁、地下通道等停止运行。

图2 新奥尔良市的防洪措施，在原有护堤系统上增加了新的调节系统和排水泵站

图1 飓风对纽约的影响：1级风暴引起的洪水将影响到相当部分的陆地地区和地铁及海底通道，2级和3级风暴将影响到更大的地区

同时伴随飓风而来的风暴对于沿海城市的破坏也是不容忽视的。2005年8月和9月，卡特里娜（Katrina）飓风和丽塔（Rita）飓风相继袭击了美国南部的新奥尔良。前者使得大部分的防洪墙和堤防失效，使得城市相当多的地区被洪水淹没，后者则使得情况变得更为糟糕。一年之后40%的城市地区仍然没有电力供应。新奥尔良和其他的滨海城市今后可能面临着越来越频繁和越来越厉害的飓风袭击和海平面升高带来的影响，如何将损失降低至最小是这些城市必须面对的问题。

因此，研究的另一个重点是如何防范这些不利影响。面对因气候变化带来的海平面上升和飓风等因素，现有的措施一方面要求对可能的影响程度进行综合评估，这需要多部门建立有效的合作机制，防患于未然，使得城市后续的建设特别是一些大型的基础设施建设避免在易受影响的地区进行；另一部分的措施则源于对已有的不可挪动的建设采用更为积极的保障措施。例如增加防洪措施，修建防潮堤或防洪闸，已建成的伦敦泰晤士河闸（Thames Barrier）提供了相应的借鉴案例；在合适的地区增加能够容纳洪水的湿地或者洪水公园；再如完善城市的排洪系统，使得城市能够快速的从灾害中恢复过来。

除海平面上升对城市及交通系统的影响之外，气候变化对水资源影响的研究⑦、气候变化对土地利用、植被等影响⑧的研究都在进行之中。

2.2 减少气候变化

城市排放的温室气体是引起气候变化的主要原因之一。依据美国环境保护组织的报告，从1990到2008年，美国总的温室气体排放大约上升了 14%（U.S.Environmental Protection Agency，2010），其中排放量最大的几个部分是发电、交通、工业、居住和商业（U.S.Environmental Protection Agency，2010）。与城市规划息息相关的是交通、居住和商业等，因此通过城市规划途径减少温室气体的排放，多从以上部分入手。

图3 海平面升高、风暴及洪水对位于宾州德拉维尔河流域的费城机场的影响及应对措施

表1 美国一些地方政府颁布的关于减少气候变化的城市行动计划

美国城市的郊区化是众所周知的。美国城市的蔓延带来大量的机动车交通，同时也带来温室气体排放量的居高不下。美国城市土地机构在2008年出版的《为可持续的未来改变美国大都市地区规划》中指出，当前美国的郊区和城市中心区都正在发生变化，其中位于大都市周边的外城郊区迅速发展，当前全美约有1.5亿人，占人口总数的一半，居住在郊区；而一些城市中心从上个世纪90年代开始出现了一定程度的复兴及人口增加⑨。同时，一些中小城市由于人口持续减少，开始转向精明收缩（Smart Decline）的发展策略。2010年，俄亥俄州的青年城（the City of Youngstown）出台了全美第一个收缩规划，体现了更小、更绿、更清洁的发展思路⑩。美国城市地区正在发生的这些变化为如何通过规划途径从而减少温室气体排放提供机会的同时也提出了新的挑战。

图4 美国2008年不同部门的CO2排放及消耗燃料构成

图5 美国2002年CO2排放显示出与城市地区和高速公路之间的密切关系

提高土地使用强度，限制郊区化的蔓延，增加土地的混合使用，鼓励更加紧凑、可步行的环境，减少交通出行是有效减少温室气体排放的途径。甚至有学者提出，仅仅依靠土地利用方式的改进就可以达到10%左右的温室气体减排（Ewing et al，2008）。始于上世纪的美国新城市主义和精明增长发展理念一直致力于更高密度的和以公共交通为主导的发展模式，这在减少气候变化方面的作用是明显的。波特兰城市地区在过去几十年的发展中很谨慎的控制了发展的蔓延以及提供交通出行方式，以保护周边的农场和森林。这样的政策使得从1990年以来，波特兰城市地区的人均机动车交通出行量减少了17%，在人口增加16%的基础上温室气体排放量基本保持在1990年的水平（Metro Regional Government，2000）。

依据林肯土地政策2009年研究中心的报告，在美国交通活动占到了与能源相关的温室气体排放量的33%左右，而仅仅乘坐一名乘客的机动车交通排放量又占到上述总量的一半（Lincoln Institute of Land Policy，2009）。因此，提供多样化的交通出行方式，鼓励公共交通出行也是在现有土地使用模式下减少温室气体排放的主要途径。在地方政府针对减缓气候变化的规划中，完善公交系统、鼓励拼车出行、改进道路设计以增加步行和自行车交通等措施较为多见。

此外，绿色基础设施的建设也能够在一定程度上减少温室气体的排放。例如处理雨水的自然系统以及本地的食物供给系统，减少运输、储存、包装等。

近年来，在基于GIS系统的计算机辅助规划设计、以减少温室气体排放方面，美国相关研究机构也开展了不少的研究。林肯中心的报告中给出了若干案例，伊利诺伊州埃尔本（Elburn）的更“凉”（Cool）邻里设计是其中之一，它以计算机软件INDEX为基本手段，对不同方案的温室气体排放加以模拟从而辅助规划方案的选择。

位于美国伊利诺伊州芝加哥城郊的埃尔本是一个大约有4000居民的小镇，通过城市铁路（Commuter Rail Transit）与城市中心联系。临近铁路站点的大约300英亩的地块成为社区后续发展的重要地区，同时这个地块的开发建设也为建设温室气体排放更少的邻里提供了良好的机会。

从2007年开始，一系列INDEX工具被运用于不同土地使用和交通模式下的评估温室气体排放，并最终辅助选定规划建设方案。

图6 伊利诺伊州Elburn镇现有的土地利用

图7 不同发展情景及土地使用的模拟

在埃尔本社区建设的案例中，INDEX通过将规划方案的土地使用转化为不同建筑的能耗和CO2排放，将交通转化为机动车出行能耗和CO2排放，来计算不同情景下的转能源使用和温室气体排放。通过模拟计算，采用更高建设密度和更高就业密度的情景C，减少了对空调、机动车交通的需求，同时30%的电能来自于清洁无CO2排放的风能，因此其的温室气体排放量更少，同时也能很好的满足社区建设的目标。埃尔本社区建设的案例体现了一种基于温室气体排放的规划设计理念与方法。

表2 埃尔本镇现有状况和车站地区项目规划目标

图8 加州提出温室气体排放的降低目标：2020年排放量降到1990年的水平

3 政府举措

尽管在国家层面上，美国政府并没有应对气候变化的举措，但是一些州政府和地方政府近年来在应对及减缓气候变化方面纷纷制定相应的行动计划。例如在2008年，29个州制订了应对气候变化的计划，超过170个地方城市政府参与了“保护气候的城市”行动（Cites for Climate Protection，CCP）并应要求制订了相应的计划。应该指出的是，这些计划目前还仅仅是重视相关问题的第一步，各个政府提出了雄心勃勃的温室气体减排的目标，鼓励公共建筑采用LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）的标准，鼓励公共交通的使用等，但是真正的举措还并未得到实施。实施减排行动所需的资金、配套政策等都还没有真正启动。在美国各政府中，加州政府在减缓气候变化方面的行动及举措最为积极，这或许会为今后联邦政府颁布相关法令提供参照。

尽管美国政府针对气候变化的实质性举措并未真正得以实施，但是一些政府部门和机构所举行的一些旨在增加能源利用效率、减少温室气体排放的活动和认证标准开始逐渐得到广泛认知和积极响应。例如始于1993年的LEED项目，通过对绿色建筑和建造、绿色室内设计及建造、绿色建筑运营、绿色社区发展、绿色住宅的认证，促进了建筑设计、建造和运营中的能源有效利用和温室气体减排。再如始于2000年，由美国能源部组织，每两年举行一次的“太阳能十项全能”（Solar Decathlon）竞赛，由美国及全球范围内的高校参加，20名入围者在华盛顿的中心中轴线上搭建，面对公众开放展览，2009年为期1周的展览吸引了30万参观者，积极的促进了公众对绿色建筑的了解。

4 小结

面临气候变化和随之而来的各种影响的时候，多方协作、充分评估潜在的影响并采取措施积极防范不利因素，对城市的重要意义不言而喻；在减缓气候变化方面，尽管目前通过城市规划途径到底能在多大程度上发挥作用还需要进一步确认，但适当提高土地使用强度、混合发展以及公交优先的发展模式无论是从能源消耗或者温室气体排放的方面来看都是有着积极作用的。当然，最为重要的是，适应气候变化和减缓气候变化的研究及措施需要政府、机构、企业以及公众的广泛参与，并落实到实际行动中，多方协作，达到人类社会与自然的和谐共生。

注释

① 参见联合国人居署的报告《联合国人居和减缓气候变化》（UN-habitat and Climate Change Mitigation） http://www.unhabitat.org/downloads/docs/4836_53694_climate_cahnge.pdf

② 1989年经时任美国总统布什倡导，1990年经过议会《1990全球变化研究法案》（Global Change Research Act 1990）授权成立的美国全球变化研究项目（The U.S.Global Change Research Program，简称USGCRP）开始涉及到气候变化的研究。其官方网站：http://www.globalchange.gov

③ 报告来源：https://www.lincolninst.edu/pubs/dl/1573_890_Tools%20for%20Climate%20Change%20final.pdf

④ 讨论报告参见http://epa.gov/climatechange/effects/downloads/Transportation_Paper.pdf

⑤ 2009年的《气候变化对美国交通的潜在影响》（Potential Impacts of Climate Change on U.S Transportation）由美国交通研究部门 （the Transportation Research Board，简称TRB）的执行委员会提出，由包括TRB、美国交通部、关于高铁的全国协作研究项目（National Cooperative Highway Research Program）、美国环境保护组织（U.S Environmental Protection Agency）等资助。

⑥ 参见纽约政府网站http://www.nyc.gov/html/oem/html/ready/hurricane_guide.shtml

⑦ 参见美国环境保护组织的报告《国家水项目战略：应对气候变化》（National Water Program Strategy: Response to Climate Change）http://www.epa.gov/water/climatechange/strategy.html

⑧ 参见美国内政部和地质调查机构（U.S.Department of the Interior /U.S.Geological Survey）进行的研究项目《气候、土地利用和环境敏感》（Climate, Land Use, and Environmental Sensitivity）http://esp.cr.usgs.gov/info/clues/

⑨ 外城郊地区（exurbs）位于乡村和城市郊区之间，通常距离大约拥有50万人口的城市中心10-50英里的距离（16-80公里），或者距离至少拥有50万人口的城市5-30英里（8-48公里），工作和居住之间的交通时间不少于25分钟。外城郊地区是目前美国大城市发展最为迅速的地区，在上个世纪90年代，外城郊地区的人口增加了31%。另一方面，始于上个世纪50、60年代的郊区化过程使得城市中心区人口持续减少，到70年代第一次出现了郊区人口超过中心城区人口的局面，但是从90年代开始，衰落的中心区开始一定程度的复兴，人口增加。同时，郊区文化设施和商业设施的建设使得以往以居住为单一功能的地区逐渐形成了一些次城市中心，人们的就业不仅仅局限在城市中心地区。

⑩ 具体内容参见http://www.cityofyoungstownoh.com/about_youngstown/youngstown_2010/plan/plan.aspx

[1] James G.Titus.Greenhouse Effect, Sea Level Rise, and Land Use.Land Use Policy [J].1990, 7(2).

[2] James G.Titus.Strategies for Adapting to the Greenhouse Effect.the American Planning Association [J].1990, Summer.

[3] Michael C.Barth and James G.Titus.Greenhouse Effect and Sea Level Rise: A Challenge for this Generation [C].New York:Van Nostrand Reinhold, c1984.

[4] Peter F.Smith.Building for a Changing Climate: the Challenge for Construction, Planning and Energy[M].London, Sterling,VA: Earthscan, 2010.

[5] Simin Davoudi, Jenny Crawford and Abid Mehmood.Planning for Climate Change: Strategies for Mitigation and Adaptation for Spatial Planners [M].London: Sterling, VA: Earthscan,2009.

[6] Sue Roaf, David Crichton and Fergus Nicol.Adapting Buildings and Cities for Climate Change: A 21st Century Survival Guide[M].Amsterdam: Elsevier, 2009.

[7] Peter Newman，Timothy Beatley, and Heather Boyer.Resilient Cities: Responding to Peak Oil and Climate Change [C].Washington, DC: Island Press, c2009.

[8] William H.Hudnut III.Changing Metropolitan America: Planning for a Sustainable Future [C].Washington, D.C.: Urban Land Institute, c2008.

[9] Committee on Climate Change and U.S.Transportation,Transportation Research Board, Division on Earth and Life Studies; National Research Council of the National Academies.Potential impacts of climate change on U.S.transportation [C].Washington，D.C.: Transportation Research Board, 2008.

[10] Lisa Ryan, Hal Turton; with contributions from Frank Convery, Asami Miketa and Leo Schrattenholzer.Sustainable Automobile Transport: Shaping Climate Change Policy [C].Cheltenham, UK; Northampton, MA: Edward Elgar, c2007.

[11] Charles F.Kutscher, editor.Tackling Climate Change in the U.S.: Potential Carbon Emissions Reductions from Energy Efficiency and Renewable Energy by 2030.Boulder [M], CO:American Solar Energy Society, 2007.

[12] Jonathan Barnett edited.Smart Growth in a Changing World [M].Chicago, Ill.: Planners Press, American Planning Association, c2007.

[13] Jonathan Barnett.Climate Change: Impacts and Responses in the Delaware River Basin [M].Studio in Penn Design 2008.

[14] Ewing, R., Bartholomew, K., Winkelman, S., Walters, J.and Chen, D.Growing Cooler: the Evidence on Urban Development and Climate Change [R], Urban Land Institute,Washington, DC., 2007.

[15] United States Environmental Protection Agency (US EPA)“2007 U.S.Greenhouse Gas Inventory Report” [R/OL].Washington DC.http://www.epa.gov/climatechange/emissions/usinventoryreport.html

[16] U.S.Environmental Protection Agency.Inventory of U.S.Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2008[R/OL].[2010-4-15].http://epa.gov/climatechange/emissions/downloads10/US-GHG-Inventory-2010_Report.pdf

[17] Alan Berube, Audrey Singer, Jill H.Wilson, etc.Finding Exurbia: America’s Fast-Growing Communities at the Metropolitan Fringe [R/OL].[2006-10].Brookings Institution,Living Cities Census Series,http://www.brookings.edu/~/media/Files/rc/reports/2006/10metropolitanpolicy_berube/20061017_exurbia.pdf.

[18] Richard K.Brail, Richard E.Klosterman.Planning Support Systems: Integrating Geographic Information Systems,Models [M/OL]. http://books.google.com/books?hl=zh-CN&lr=&id=S1DpDwSqCfsC&oi=fnd&pg=PA1973&dq=community+Vi z&ots=1zEja8yLNc&sig=riz4cpKfYHTyG_6O8K6qG0zKaIQ#

[19] Ewing, Reid, Keith Bartholomew, Steve Winkelman,Jerry Walters,etc.Growing cooler: the Evidence on Urban Development and Climate Change [R/OL].Washington,DC: Urban Land Institute, Smart Growth America, Center for Clean Air Policy, and National Center for Smart Growth Education and Research.[2008].http://www.smartgrowthamerica.org/gcindex.html

[20] Lincoln Institute of Land Policy.Urban Planning Tools for Climate Change Mitigation [M/OL].[2009].https://www.lincolninst.edu/pubs/dl/1573_890_Tools%20for%20 Climate%20Change%20final.pdf

[21] Metro Regional Government.The Nature of 2040: The Region’s 50-year Strategy for Managing Growth.Portland,Oregon.2000.[R/OL].http://library.oregonmetro.gov/files/natureof2040.pdf

[22] 美国地方政府委员会（US Local Government Commission）强调气候变化的地方政府规划报告[R/OL]：http://www.lgc.org/freepub/climatechange/case_studies.html

[23] 美国全球变化研究项目 （United stated Global Change Research Program）[R/OL].http://www.globalchange.gov/

[24] 美国环境保护组织（US Environmental Protection Agency）关于气候的变化[R/OL].http://www.epa.gov/climatechange/

[25] 美国环境保护组织关于气候变化与水资源[R/OL].http://www.epa.gov/water/climatechange/index.html