深圳市在30年间的变化,浓缩并展现了城市化进程的主要特征————人口激增、建筑林立、交通繁忙……而深圳的环境质量在国内经济发达城市中仍然位于前列,最近又宣告建立全国首个“低碳生态示范市”,其中很重要的一个原因是深圳人总结出,“规划不仅要看地,还要看天”,将“可持续发展”作为城市规划的切入点,将天气、气候纳入到城市规划,开阔了思路,呈现给我们一个城市化进程的优秀范本。
城市发展伴生气候变化
尽管气候环境受到城市化进程影响,但深圳的环境质量目前在国内经济发达城市中仍然位于前列。
深圳市由30年前的一个小渔村,发展到今天的大都市,经历了30年的巨大变迁。
30年间,高楼破土林立;30年间,鱼塘变成了柏油路;30年间,人们从四面八方涌到这里创业;1980年,深圳的主干道深南路全长只有2.1公里,7米宽,只有两个车道,如今的深南大道全长30余公里,拓宽到8个车道;全市可建设用地总规模767平方公里,2005年实际已建设703平方公里,实际管理人口超过1000万,成为全国人口密度最大的城市之一……
深圳市国家气候观象台台长江 是福建人,1996年大学毕业来到自己向往的深圳工作,见证了这个城市的迅速发展,同时也一直关注着建筑群崛起、人口激增、川流不息的车流给深圳气候带来的变化———
根据深圳57年气象资料的分析,持续3天出现35摄氏度以上高温天气的过程有8次,全部出现在1980年代以后,其中1990年代后就占了7次,2003年以后每年都出现连续高温酷热的天气。高温炎热带来的是用电负荷增加,以纬度相近的广州为例,夏季气温每增加1摄氏度,电力需求就会增加15万千瓦时。1980年至2000年的20年间,深圳这20年气温升高了约1摄氏度。
与此同时,风速、湿度都有了变化:1981年—2005年深圳平均风速下降了0.3米/秒,城市风速的减小表明城区通风能力的降低,大气的自净能力也因此会明显降低;1981年—2005年深圳市相对湿度下降了8%,随之而来的是“城市干岛”效应的逐渐加剧。另外,数据显示,深圳市的灰霾天气也大大增加。
降水方面,降水总量变化趋势不明显,但极端降水事件发生频率大大增加:2000年1月24日出现历史上第一场隆冬暴雨;除了5月之外,汛期各月最多暴雨日数的月份均出现在上世纪90年代以后;日降雨量最大出现在2000年4月14日(344毫米);出现持续(3天、4天、5天)强降雨过程在上世纪90年代后尤为显著,在排列前5名的强降雨过程中,有80%出现在90年代以后。
江 分析说,城市化进程对气候的影响包括:人口增加,人为排热加热了大气,夏季高温,城市热岛效应加剧;街道两旁的高楼建筑越来越多,形成了“街道峡谷”,这些峡谷也在储藏热量;高建筑增加,改变风速。可以预计,人口负荷重,土地、空间有限,能源、水资源有限,环境承载力有限将是深圳未来发展不得不面对的问题。令深圳压力小的是————尽管气候环境受城市化进程影响明显,但由于深圳在早期的城市建设过程中采用了“带状组团式”的发展模式,并且注重生态环境的保护,再加上受海洋调节作用,城市热岛效应的影响较国内其它大城市相对较小,深圳的环境质量目前在国内经济发达城市中仍然位于前列。
江 告诉记者,香港与深圳的情况比较类似,2006年的10月份高温已经破了百年以来的最高纪录,高密度建设是导致香港气候环境恶化的主要因素,城市高层建筑增多,导致城区热容量增大、单位土地面积上能耗提高。
气象研究与城建规划“嫁接”
气象条件是人居环境中的重要因素。“过去的规划看地,今天的规划不仅看地,还要看天”。
城市规模不断扩张,深圳的城市功能定位与发展目标随发展趋势进行多次调整。深圳自成立特区以来共进行了1982年、1986年、1989年、1996年、2000年、2003年6次总体层面的规划制定与修编工作。2006年,深圳启动新一轮的《深圳总体规划修编》,共设立20个专题,“气象专题”位列其中。
城市规划要考虑气象因素,理论上已经被公认,但真正应用到实际当中,还罕有先例。当初规划专家来到深圳气象局,希望气象局提供深圳的气候资料,江 说:“我们的作用不仅是提供资料的,我们应该合作研究,这样才能真正将双方的优势最有效率地嫁接起来。”
据深圳大学建筑与城市规划学院建筑系副主任袁磊博士介绍,城市规划是一个综合性非常强的学科,因为城市本身不是一个抽象的、孤立的存在,而是经济、社会、环境等多方面因素共同作用的产物。“在可持续发展的时代背景下,我们认为,城市规划与气候研究的结合是一种必然。”袁磊博士举例说,一方面,城市规划要顺应气候,将其作为规划的重要根据。例如,深圳市的亚热带海洋气候是深圳城市规划乃至建筑设计的前提,深圳独特的“组团式”城市布局很好地适应了这一气候特点。又如,在全球气候变化之下,极端气候条件增多,深圳也积极开展防灾、减灾的规划研究,应对这一问题。
另一方面,在顺应气候的同时,深圳也通过城市规划和管理的手段,采取更为积极的方式应对气候变化。深圳通过划定生态控制线保障基本生态安全,通过控制建筑布局来调节、改善城市微气候。最近,深圳宣告建立全国首个“低碳生态示范市”,就是以城市规划为龙头,优化资源配置,减少能源消耗和温室气体排放,为实现减缓气候变暖的目标进行探索。
袁磊告诉记者,在与深圳市气象局和深圳市国家气候观象台接触之后,他们欣喜地发现,双方的合作能够为深圳应对气候变化,实现城市可持续发展做出大量工作。很多困扰他们的问题原来深圳气象部门早已开展研究,并取得了相当成熟的研究成果。
2006年,深圳市气象局、北京市气候中心、深圳城市规划设计研究院联合承担了《城市建设的气象影响评估》专题。城建规划和气象各方专家很快达成了共识:实现城市可持续发展,采取科学的方法合理规划城市,保持良好的人居环境,是城市规划的重要任务,气象条件是人居环境中的重要因素,对气象为城市规划提供科技支撑提出了新的需求。所谓“过去的规划看地,今天的规划不仅看地,还要看天”。
据课题组负责人、深圳市气候中心副研究员李磊博士介绍,课题组通过数值模拟方法,对深圳未来城市建设对气候环境可能造成的影响进行了情景模拟预测。模拟分现状模拟和预测模拟两部分进行,重点考虑高密度开发、能耗增加可能带来的不利影响。
根据模拟预测显示的结果,专题组得出结论:高密度建设与城市能耗增高有可能导致深圳城市热岛现象进一步加剧,如果未来能耗提高33%,则深圳城区的大部分地区普遍会出现1摄氏度以内的升温,高密度建设区会出现高达2到4摄氏度的升温。气温的升高将导致城市人居环境质量下降,并进一步提高空调等用于改善室内人居环境的能耗,如此反复形成恶性循环。建筑密度的加大与建筑物平均高度的升高,将有可能导致深圳近地层平均风速下降,下降幅度平均为0.2米/秒左右,这会导致近地层的扩散条件进一步恶化,对大气环境质量的改善极为不利。
科学布局消减气候不利影响
在几个典型城市布局中,“组团状布局”调节能力最优,“点式集中状布局”最差,深圳当前的城市布局方式基本合理。
面对难得的发展机会,城市发展不可能停滞,但城市化的弊端却可以通过科学的研究努力得到规避。
经过对气象历史数据的分析以及现有城市的布局分析,深圳市未来的科学城市规划版图日渐清晰:尽量减少高层建筑密集以利于空气扩散流通;从降水的空间分布来看,大鹏湾沿岸(迎风坡)的降水量更大,在设计这一地区的排水管网管径时应有所考虑;近5年的年平均雷电频次空间分布监测显示,深圳雷电多分布在西部、内陆、珠江口等地,进行无线电规划时,应对雷电频次分布有所考虑,避免在雷电频发区布设太多高塔。
较好的城市布局形态能够有效地调节目前快速城市化过程中带来的不良气候效应,经论证,在几个典型城市布局中,“组团状布局”调节能力最优,“点式集中状布局”最差,“带状布局”略优于“十字状”。这也说明深圳当前的城市布局方式基本合理,今后仍然应以“组团状布局”发展新的城镇,对于旧城改造也应留出生态隔离廊道,形成“带状组团”形式。
城市绿地布局对城市气象环境具有显著的影响。绿地面积的增加能够有效地降低城市气温,增大城市风速,并且使城市湿度增大。与集中的绿地比较,分散型绿地布局具有更加明显的调节作用。分散型绿地布局面积达到32%时,大于2摄氏度的强热岛区域就会消失。在深圳的绿地规划中,应尽量提高绿地面积,并且使绿地的分布尽量分散,考虑到深圳的土地十分有限,在城镇建设区以内,专家们建议应大力提倡城市立体绿化————鼓励建筑屋顶与立体面绿化,从而起到增加城市绿地面积的作用。
关于“城市通风走廊”的研究显示,廊道与盛行风向越一致,城市气候调节效果越好。当廊道与盛行风向一致时,集中而宽阔的廊道对城市环境的调节效果优于分散型。随着廊道面积的增加城市扩散能力增强,当廊道面积集中增加一倍时日平均扩散能力增加16%。专家建议,深圳城市规划中,应该考虑主导风向,依山势和生态廊道的布设,布置通风廊道。尤其是在现有的带状城区,应该留出生态和通风廊道。通风走廊宽为1公里————在通风走廊采取控制密度、新建建筑控高、立体绿化等措施。
同时,街道峡谷对汽车尾气污染物的输送效率不同也是值得城建规划注意的问题。深圳现有的交通干道由于道路宽阔,且两侧绿化较好,具有一定的通风走廊作用。如果街道峡谷的高宽比超过了一定限值,则有可能造成街道峡谷内形成多涡旋型流场,汽车尾气污染物易累积到较高的浓度。紧邻交通干道两侧建筑物的平均高度,与干道宽度的比值,不宜超过2.0,以免当风向条件不利时,在街谷内形成多涡旋型流场,使得大气环境质量恶化。
进入2009年以来,深圳市气候中心又进一步走出去,与城市规划领域的专家学者联合开展研究,从气候科学的角度为政府的城市规划建设工作提供科技支撑,这其中最典型的例子便是与深圳大学开展合作,协助其进行“深圳城市绿色规划导则”的相关研究。2010年,深圳市气候中心还将与深圳大学建筑与城市规划学院联合进行有关“城市建设气候敏感带”等方面的联合攻关。
江 告诉记者,深圳市气候中心除了继续做好气候资料整编和气候预测等基础性工作外,在未来一段时间将把工作重点放在研究气候与城市建设的关系上,力争在两个不同学科的交叉点上出成果,创造新的亮点,并将研究成果应用于推动深圳的城市建设和应对气候变化工作。
记者感言
创新发展 前景远大
30年间,深圳这块改革开放的试验田,给我们贡献了无数新意,几次去深圳采访,不同的人都会说出同一句话———“深圳是个创新的城市”,创新是这个城市的灵魂和气质。
这次采访,深圳毫无例外地又呈现给我一个新意。江 的年轻自信,出乎我的意料。2007年成立的深圳市气候中心(深圳市国家气候观象台),现有编制52人,在编博士3人,80%的科研人员都是近两年新招的。
虽然历史不长,但深圳市气候中心却是目前全国唯一一家完全由市级财政拨款的市级气候中心。当初就成立深圳气候中心一事,深圳市政府给予了相当大的支持,做了相当快的决策,正是因为深圳市政府敏感地意识到“气候变化”将是今后城市发展建设所处的一个大背景。
“十一五”期间,深圳市财政已经为气候观测系统的基础设施建设投入1亿元,今后还将投入2亿元,2007年建成的深圳自动气象站观测系统共有103个观测质量较高的自动站。同时,气象专题被纳入到最新一轮《深圳城市总体规划修编》的20个专题中,更是提高了气象人的心气儿和干劲儿。
企业自己花钱建气象站,这在其他城市还很少见。而在深圳,除了全市的气象观测系统,像垃圾处理厂、港口码头、电厂等对气象敏感的企业都有企业自己投资建设的气象站,有了这些气象站,企业的管理更科学了。
高科技城市、现代物流枢纽城市、区域性金融中心城市、海滨旅游城市、高品位的文化和生态城市等,都是对深圳的城市定位,与现在很多城市的提法相比,这并不是最有冲击力的。但这其中,谁能够用创新的思维扫除既有障碍,谁能够把城市规划设想扎实落到实处,谁能够将改善民生的目标真正落实到经济社会发展中去,谁能够不断自我突破、制造出层层新意……
典型案例
发现气象信息的价值
万科地产的大甲岛项目近期格外引人注目。近几年一直致力于环保生态建筑的万科,也希望在大甲岛项目上有新的突破。日前,万科地产已经和深圳市气象局相关部门签署合作协议,对大甲岛的风能资源进行评估。此间,深圳市气象局将对大甲岛的风压、风频率、风能密度等指标进行测量和评估,以期得到大甲岛风能利用的基础资料。
据深圳市气象服务中心高级工程师孙石阳介绍,此前在深圳东部华侨城的地产项目中,深圳市气象服务中心也提供过服务。在深圳,不仅是房地产项目,垃圾处理厂、港口码头、电厂等都对气象服务有所需求。
2006年底,深圳气象服务中心曾对高敏感行业气象服务进行了调查,包括建筑、保险、教育、港口集装箱、高速公路、环境科研、旅游、水源、燃气、饮料等行业。孙石阳告诉记者,“当初做这组调查,就是为了了解这些行业的需求,好让我们的气象服务更切合实际,更能满足它们的需求。”
据了解,共有粤港供水公司、西丽水库、华安石油、世界之窗、环境科学研究所、中铁建工集团、百事可乐、人保财险深圳分公司、田东小学、盐田国际集装箱、高速公路股份有限公司等公司接受了他们的调查。
通过这次调查,深圳市气象服务中心得到了3项收获:真实了解到了天气、气候对气象敏感行业的主要影响和影响环节,同时,也了解到了降雨量对水环境的直接影响;收集到了用户的个性化的服务需求,明晰了行业气象服务的重点,为确定气象服务的发展方向,为更有针对性地发展气象服务提供了宝贵的第一手资料;从用户的角度客观真实地反映出气象服务所存在的问题,对问题提出整改措施,对服务不到位的地方有针对性地提出改进服务措施,从而促进现有的服务有一个质的飞跃。
针对调查结果所显示的服务需求,深圳市气象服务中心做了相关的改进,与用户做好了沟通,真正实现了“共建、共享、共研、共用”,气象服务能力建设得到了整体推进。
相关链接
部分行业个性化气象服务调查结果
深圳气象服务中心的个性化气象服务调查显示,对气象较为敏感的行业包括港口、建筑、供气、供水、旅游、教育、饮料、交通、保险、环保等。
如港口行业,港口码头对台风、大风天气较为敏感,因而要提高对恶劣天气的预报准确率,对台风预报的准确率希望能达到100%,对暴雨预报的准确率希望能达到95%以上;对于台风的预报则要加大通报频率,还希望在特殊天气时提供电话咨询服务,包括人工咨询,及时准确地解决企业的气象需求。
建筑行业同样非常注重灾害性天气预报的准确率和精确度,同时希望延长预报时效,并精确分析计算出对工程有利或不利的气候条件,以便合理安排工程的实施和进度,最大程度地降低损耗,增加收益。
环保行业对气象服务的要求也很高,环境科研所的各项研究都与气象分不开,气象数据是环境科学研究的母数据,气象数据提供的完整性、及时性和准确性很大程度上决定了环境科学研究的走向。