LA专题 | 陈崇贤 刘京一 | 气候变化影响下国外沿海城市应对海平面上升的景观策略与启示

全文刊登于《风景园林》2020年第12期 P32-37

陈崇贤，刘京一.气候变化影响下国外沿海城市应对海平面上升的景观策略与启示[J].风景园林，2020，27（12）：32-37.

气候变化影响下国外沿海城市应对海平面上升的景观策略与启示

陈崇贤

男 / 博士 / 华南农业大学林学与风景园林学院副教授、硕士生导师 / 本刊特约编辑 / 研究方向为风景园林规划设计与理论

刘京一

男 / 博士 / 华南农业大学林学与风景园林学院讲师、硕士生导师 / 研究方向为风景园林规划设计与理论

作者写作心得 

摘要

如何应对全球气候变化引发的海平面上升是沿海城市未来发展需要解决的重要问题之一。基于文献研究和对比分析，梳理海平面上升的影响及国外沿海城市制定的适应性发展框架。结果发现：不同城市景观应对策略方面的探索和研究主要涉及土地利用、防御基础设施建设、自然动态过程及景观技术应用四大方面，不同适应性策略的优劣势和适宜情景具有差异性。研究结果对中国沿海城市未来在制定景观适应性策略、探索景观工程的新技术和新方法以及加强景观风险评估和监测等方面具有借鉴意义。

关键词

风景园林；应对策略；沿海城市景观；气候变化；海平面上升

伴随气候变化所引发的冰川融化、海平面上升以及极端天气事件频发，人类将处于更加不确定且难以控制的气候风险中。沿海地区是陆地和海洋各种过程相互作用的活跃地带，气候变化带来的海平面上升将加剧风暴潮、海水入侵和海岸侵蚀等灾害，给沿海地区的自然环境和社会经济发展造成巨大影响。目前，中国已呈现出“区域发展沿海化”的特征，在社会经济发展中处于重要战略地位。在气候变化和海平面上升背景下，中国沿海城市灾害风险加大，极端风暴潮发生频率增加，海岸线侵蚀严重，水环境安全受到威胁。基于此，笔者将重点介绍国外沿海城市环境应对海平面上升风险的探索与实践，分析其主要形式和特征，为中国的沿海城市景观建设提供参考。

1 海平面上升对沿海城市的影响及对策

1.1 海平面上升对沿海城市的影响

目前海平面上升对沿海城市影响的相关研究主要涉及5个方面：1）海平面上升给沿海城市社会经济带来的受灾损失风险；2）海平面上升对海岸防护工程设施防御能力的影响；3）沿海城市遭受风暴潮和洪涝灾害的风险；4）沿海城市水环境安全受到海平面上升的影响；5）海平面上升对沿海城市生态环境造成破坏。

1.2 国外沿海城市应对海平面上升的发展策略

由于受到海平面上升和风暴潮灾害的影响，国外许多沿海城市制定了应对气候变化和海平面上升等影响的发展策略。2013年纽约市发布了《建立更强大的弹性纽约》（A Stronger, More Resilient New York）的规划对策。美国波士顿分别在2013年和2016年发布了《应对海水上升》（Preparing forthe Rising Tide）和《波士顿气候变化应对策略》（Climate Ready Boston）。2011年英国伦敦发布了《弹性建设和风险管控》（Managing Risks and Increasing Resilience）。2013年荷兰鹿特丹发布了《鹿特丹气候变化适应策略》（Rotterdam Climate Change Adaptation Strategy）。总体而言，这些城市的应对发展策略主要涉及加强海岸防护、提高建筑物的防洪标准、控制土地发展、优化城市基础设施及雨洪管理等方面内容，为未来海岸空间的利用和发展提供重要的框架性指导。

2 国外沿海城市景观应对策略

为应对气候变化和海平面上升造成的灾害风险，当前国外许多沿海城市在景观建设方面也提出了不同的应对策略，这些策略在形式和内容上具有不同特点，分别涉及海岸土地利用、防御基础设施建设、自然动态过程及景观技术应用四大方面（图1）。

1 应对海平面上升的景观策略

2.1 基于海岸土地利用的应对模式

沿海城市应对气候变化和海平面上升的土地利用策略主要包括：后退、防护及顺应。3种不同形式决定了景观形式、机理和空间布局上的差异。

2010年英国“建造未来”（Building Futures）机构和市政工程研究所（Institution of Civil Engineers）联合研究英格兰南部港口城市朴次茅斯（Portsmouth）应对未来海平面上升的城市空间发展策略。研究团队基于土地空间利用策略制定了后退、防护及顺应3种不同发展预设，为城市应对未来不确定的海岸风险提供了多种发展可能，用以降低不必要的损失（图2）。

2 3种不同土地利用模式下的景观结构特征

1）在后退模式下，城市海岸空间将更多地回归自然景观系统。

2）在防护模式下，城市的海岸线进一步通过加强工程设施建设，保障海岸居住区域或重要基础设施免受海岸灾害的影响。

3）在顺应模式下，城市将通过一系列现代工程或科技手段实现向海岸的延伸，为城市提供更多的发展空间。

尽管3种不同土地利用模式形成了不同的海岸景观形式和特征，但三者对社会和环境的影响各有不同。从短期来看，后退模式比防护模式对社会的负面影响更大，但从长期来看，防护模式可能对海岸生态环境的负面影响更大。同时，顺应模式对工程和科技的要求较高，需要较大的投资。因此，需要结合沿海城市的具体条件来综合实施不同的土地利用和景观建设模式（表1）。

表1 不同土地利用模式应对策略下的景观特征差异比较

2.2 基于防御基础设施建设的应对模式

目前，国际上沿海城市采取防御景观基础设施策略主要包括以人工建设为主导的硬性基础防御设施、以自然景观为主导的软性基础防御设施以及将两者进行软硬结合的综合方式。

1）硬性基础防御设施主要以人工硬质工程建设为主，通常包括护岸海堤、防波堤、丁坝及防洪闸等。例如荷兰鹿特丹马仕朗大坝（Maeslantkering）、英国伦敦泰晤士河的防洪闸工程以及意大利威尼斯的“摩西”（MOSE）水利工程项目。尽管硬性景观防御设施是许多沿海城市采用的重要防御手段，但其也存在风险并对海岸生态环境具有潜在破坏影响。

2）与硬性基础防御设施不同，软性基础防御设施主要基于海岸带自然系统的建设，包括沙丘、红树林、盐沼湿地及珊瑚礁等。通过这些自然系统构建的防御体系相比人工硬质工程设施成本要低，对环境产生的负面影响更小，并且可能提供相同或更优的防御能力。

3）随着沿海城市海岸空间的不断扩张，其所面临的防护与发展之间的矛盾往往是复杂多样的，因此多功能的综合性防御基础设施受到越来越多的关注。这种形式结合了软性工程防御设施和硬性工程防御设施的优势，能够在生态、社会和经济等方面起到很好的平衡作用。例如2017年波士顿政府发起了一项“弹性波士顿港湾”（Resilient Boston Harbor）的计划，希望通过在海岸线构建一系列连续的湿地公园系统来应对洪水和风暴的风险，同时为市民提供娱乐和休闲场所（图3）。

3 弹性波士顿港湾计划

 综合来看，硬性防御设施具有较强的抵御海岸洪涝风险能力，但资金投入高，对海岸生态环境可能造成破坏性影响，而软性防御设施顺应自然变化规律，对海岸的生态环境破坏较小，可以避免大量的资金投入。同时，在面对问题多样而复杂的城市区域，将两者结合的方式能够有效平衡不同的防护灾害、生态保护和活动功能的需要。

2.3 基于自然动态过程的应对模式

海岸环境无时无刻不在发生动态的变化，包括风向、潮汐流动、泥沙堆积、海洋生物和植物的生长等非生物过程和生物过程，这也为创造多样的海岸景观形式提供了可能性。如何了解海岸自然动态过程的内在演变规律和机制，将不利的自然过程转化为新的设计形式和机会是应对海平面上升过程风景园林设计实践需要解决的重要问题。

在海平面上升影响下，海洋潮汐规律将发生改变，潮差会不断加大，一方面会加剧侵蚀和淹没的风险；但另一方面潮汐作为一种自然的动态变化过程蕴含了巨大的可利用潜力。例如荷兰南荷兰省韦斯特兰市（Westland）海岸在2011年发起了一项人工育滩“成沙引擎”（Sand Motor）工程，该项目通过利用海洋波浪、水流及风等自然过程的作用向海滩缓慢输沙，以此形成海岸沙滩和沙丘，建立海滩防护屏障。已有研究显示这种模式与传统人工育滩工程相比，具有增加海岸的利用和使用、成本低、效果好等优点。

通过工程和生态措施或创造新的景观形式适应海岸带土壤环境的变化过程，是沿海地区景观环境的营造和土地利用需要解决的关键问题。美国佛罗里达南部的“盐碱都市化”（Salty Urbanism）研究项目（图4），提出了新的城市规划形式，改变已有建筑和公共空间的设计和布局，以适应受海平面上升过程影响逐渐盐碱化的景观环境。由此可见，尽管海平面上升引发诸多自然灾害的威胁和风险，但充分考虑自然系统的动态过程，能够为设计应对创造更多的机会。

4 “盐碱都市化”景观模式

2.4 基于景观技术应用的应对模式

由于海平面上升将促使一系列海岸环境变化，探索新的景观技术无疑能够为未来海岸景观建设和开发提供重要的途径。目前，应对海平面上升风险的景观技术探索主要包括2个方面：1）未来风险的评估与预测；2）灾害适应性景观工程技术的应用。

当前，许多研究人员通过计算机模拟平台如地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）、水环境模拟软件（Delft3D）、海平面上升影响湿地模型（Sea Level Affecting Marshes Model，简称SLAMM）等来分析未来海平面上升对海岸环境造成的影响和破坏，以此为海岸景观的发展和利用提出策略。

另外，新的景观工程技术也为海岸地区在防护结构、人工湿地和岛屿以及海上漂浮结构等建设方面创造了条件。这些建造形式能够很好地适应新的水岸环境变化，为未来的海上空间开发和利用奠定基础。例如2017年，新西兰奥克兰LandLAB设计事务所设计了一种新型漂浮岛屿，承载了生态和社会活动功能，也象征了奥克兰市海湾的新型公共空间模式（图5-1）。同样地，在更大的城市尺度上，2019年丹麦BIG建筑事务所联合麻省理工学院海洋工程中心等机构提出“浮动城市”概念，旨在建设一个弹性化且可持续发展的水上城市蓝图（图5-2）。

5 漂浮结构景观技术的应用

3 对中国沿海城市景观建设的启示

国外许多沿海城市已经在应对策略的实践和研究层面做了很多有价值的探索，通过比较分析可以发现，这些应对策略具有不同优劣势和适宜采用的前提条件（表2）。基于国外现阶段已有经验和成果，对中国沿海城市未来应对气候变化和海平面上升的景观建设提出如下建议。

表2 不同适应策略的比较

1）加快城市景观适应性策略的制定。应尽快制定海岸城市应对未来气候变化和海平面上升风险的策略，并形成完善的应对策略框架，将其纳入城市整体的景观规划和管理考虑之中。

2）探索景观工程的新技术和新方法。积极改进和革新传统的景观技术手段，探索和发展新的景观建造技术和方法以适应未来不断变化的海岸环境。

3）加强城市景观风险评估和监测。加强多部门合作，在大数据时代背景下，整合不同部门的气象、土地及水文等数据信息，构建完善的城市风险评估和监测数据库。

图表来源：

图1由作者绘制；图2引自参考文献[29]；图3由Resilient Boston Harbor（https://www.boston.gov/）提供；图4引自参考文献[36]；图5-1由LandLAB设计事务所提供；图5-2由BIG建筑事务所提供；表1由作者根据参考文献[29]进行归纳总结；表2由作者整理。

为了微信阅读体验，文中参考文献标注进行了删减，详见杂志。

参考文献

[1] IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[R]. Cambridge: Cambridge University Press, 2013: 1137-1216.

[2] 梁荣，陈秉正.气候变化背景下全球极端天气事件GDP损失率评估[J].系统工程理论与实践，2019，39（3）：557-568.

[3] NICHOLLS R J, CAZENAVE A. Sea-Level Rise and Its Impact on Coastal Zones[J]. Science, 2010, 328(5985): 1517-1520.

[4] HALLEGATTE S, GREEN C, NICHOLLS R J, et al. Future Flood Losses in Major Coastal Cities[J]. Nature Climate Change, 2013, 3(9): 802-806.

[5] 吴涛，康建成，王芳，等.全球海平面变化研究新进展[J]. 地球科学进展，2006，21（7）：730-737.

[6] 王宁，张利权，袁琳，等.气候变化影响下海岸带脆弱性评估研究进展[J].生态学报，2012，32（7）：2248-2258.

[7] 林香红，彭星，李先杰.新形势下我国海岸带经济发展特点研究[J].海洋经济，2019，9（2）：12-19.

[8] 徐一剑.我国沿海城市应对气候变化的发展战略[J].气候变化研究进展，2020，16（1）：88-98.

[9] 蔡榕硕，谭红建，郭海峡.中国沿海地区对全球变化的响应及风险研究[J].应用海洋学学报，2019，38（4）：514-527.

[10] 中华人民共和国自然资源部. 2018年中国海平面公报[EB/OL].（2019-04-28）[2020-04-05]. http://gi.mnr.gov.cn/201905/t20190510_2411195.html.

[11] 王芳，田素珍.海平面上升对珠江三角洲地区的社会经济及环境影响研究[J].中国减灾，2000（2）：33-37.

[12] 郑铣鑫，武强，应玉飞，等.相对海平面上升：21世纪中国沿海地区重大战略问题[J].中国基础科学，2001（6）：21-25.

[13] 黄镇国，张伟强，赖冠文，等.珠江三角洲海平面上升对堤围防御能力的影响[J].地理学报，1999（6）：3-5.

[14] 周健，丛林.相对海平面上升对上海沿海重大工程的影响分析[J].工程地质学报，2000，8（S1）：20-22，26.

[15] 蔡永庆，文元桥.海平面上升对沿海工程顶面高程确定的影响[J].水运工程，2015（7）：87-91.

[16] 陈崇贤，夏宇，杨潇豪.广州市南沙区农业区域海平面上升应对策略[J].景观设计学，2020，8（3）：10-25.

[17] 邱蓓莉，徐长乐，刘洋，等.全球气候变化背景下上海市风暴潮灾害情景下脆弱性评估[J].长江流域资源与环境，2014，23（S1）：149-158.

[18] 裘诚，朱建荣.低径流量条件下海平面上升对长江口淡水资源的影响[J].气候变化研究进展，2015，11（4）：245-255.

[19] 程和琴，塔娜，周莹，等.海平面上升背景下上海市长江口水源地供水安全风险评估及对策[J].气候变化研究进展，2015，11（4）：263-269.

[20] 于子江，杨乐强，杨东方.海平面上升对生态环境及其服务功能的影响[J].城市环境与城市生态，2003（6）：101-103.

[21] 陈崇贤，杨潇豪，夏宇.基于海平面影响湿地模型的海平面上升影响海岸湿地景观研究[J].风景园林，2019，26（9）：75-82.

[22] 李莎莎，孟宪伟，葛振鸣，等.海平面上升影响下广西钦州湾红树林脆弱性评价[J].生态学报，2014，34（10）：2702-2711.

[23] The City of New York. A Stronger, More Resilient New York[EB/OL]. (2013)[2020-08-05]. https://www1.nyc.gov/site/sirr/report/report.page.

[24] The Boston Harbor Association. Preparing for the Rising Tide[EB/OL]. (2013)[2020-08-05]. https://www.greenribboncommission.org/wp-content/uploads/2015/12/Preparing_for_the_Rising_Tide_FINAL.pdf.

[25] The City of Boston. Climate Ready Boston[EB/OL]. (2016-06-01)[2020-08-05]. https://www.boston.gov/sites/default/files/document-file-12-2016/brag_report_-_final.pdf.

[26] Greater London Authority. Managing Risks and Increasing Resilience[EB/OL]. (2011-10)[2020-08-05]. https://www.london.gov.uk/sites/default/files/gla_migrate_files_destination/Adaptation-oct11.pdf.

[27] Rotterdam Climate Initiative. Rotterdam Climate Change Adaptation Strategy[EB/OL]. (2013)[2020-08-05]. http://www.urbanisten.nl/wp/wp-content/uploads/UB_RAS_EN_lr.pdf.

[28] 摆万奇，柏书琴.土地利用和覆盖变化在全球变化研究中的地位与作用[J]. 地域研究与开发，1999，18（4）：13-16.

[29] Institution of Civil Engineers. Facing Up to Rising Sea Levels: Retreat, Defend, Attack?[EB/OL]. (2010)[2020-08-05]. https://www.ice.org.uk/news-and-insight/policy/facing-up-to-rising-sea-levels.

[30] LIU X, WANG Y B, COSTANZA R, et al. Is China’s Coastal Engineered Defences Valuable for Storm Protection?[J]. Science of The Total Environment, 2019, 657: 103-107.

[31] BURCHARTH H F, ANDERSEN T L, LARA J L. Upgrade of Coastal Defence Structures Against Increased Loadings Caused by Climate Change: A First Methodological Approach[J]. Coastal Engineering, 2014, 87: 112-121.

[32] MORRIS R L, KONLECHNER T M, GHISALBERTI M, et al. From Grey to Green: Efficacy of Eco-engineering Solutions for Nature-Based Coastal Defence[J]. Global Change Biology, 2018, 24(5): 1827-1842.

[33] PERRY C T, ALVAREZ-FILIP L, GRAHAM N A J, et al. Loss of Coral Reef Growth Capacity to Track Future Increases in Sea Level[J]. Nature, 2018, 558(7710): 396-400.

[34] 刘大为，王铭晗，宫晓健，等.荷兰人工育滩工程Sand Motor的经验与启示[J].海洋开发与管理，2017，34（6）：61-65.

[35] 李加林，张殿发，杨晓平，等.海平面上升的灾害效应及其研究现状[J].灾害学，2005，20（2）：49-53.

[36] HUBER J E, RIET K V, SANDELL J, et al. Salty Urbanism: Towards an Adaptive Coastal Design Framework to Address Sea Level Rise[J]. The Plan Journal, 2017, 2(2): 105-130.

[37] NORDENSON G, YARINSKY A. On the Water: The New York/New Jersey Harbor[J]. Places Journal, 2008, 20(2): 8-13.

[38] PENNING-ROWSELL E. Floating Architecture in the Landscape: Climate Change Adaptation Ideas, Opportunities and Challenges[J]. Landscape Research, 2020, 45(4): 395-411.

版面预览

相关阅读：

完整深度阅读请参看《风景园林》2020年12期

扫描下方小程序码或点击阅读原文进入店铺购买

文章编辑  刘玉霞

微信编辑  刘芝若

微信校对  刘玉霞

审核 曹娟

声明

本文版权归本文作者所有

未经允许禁止转载

如需转载请与后台联系

欢迎转发