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城市新风水
发布时间:2024-06-17
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  传统的城市规划必须考虑气候因素,包括气温、日照、风向、降水等强制性规范安排规划的布局和功能,如根据风玫瑰图(根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值,按一定比例绘制,由于该图的形状形似玫瑰花朵,故名“风玫瑰”)来安排工业区必须在下风处,因此南北方的城市形态有很大不同。深圳市规划国土发展研究中心总工程师、城市规划协会会长邹兵博士认为,城市发展其实就是人类活动,对气候产生的影响越来越大,深圳市的规划部门早在10年前就开始意识到这个问题。

城市新风水(图1)

  国际低碳城是一个建成度较高、城市功能区和空间类型比较全的深圳原关外典型片区,如今要打造成一个多功能的低碳生态城区,十分具有挑战性。

  哈工大深圳研究生院利用气候环境地图的分析,确定出国际低碳城范围内东北—西南方向的10条通风廊道以及西北—东南方向的10条通风廊道?

  按照剑桥大学李约瑟博士的说法,风水实际上是结合了地理学、气象学、景观学、生态学、城市建筑学等学科的一种综合自然科学。在深圳,这些学科正在相互交叉,逐步形成一种新的理论,可以说是城市的新风水学。

  深圳科学家们正利用计算机绘制内地首张三维都市环境气候图,能够展示深圳30多年来城市面貌的变化、各要素对气候影响的规律,从而为规划提供决策参考。这张图,将改变我们居住的城市的未来。

  今年深圳提前进入“烧烤”模式,而且给人们的感受是一年比一年热。人们的主观感受也得到了气候学家的科学印证:从1961年深圳成立气象局有监测数据以来,50多年来深圳市高温日数急剧上升,夏季高温热浪频发。对蔡屋围城市气象站气温观测数据的统计表明,最近10年年平均高温日数为6天,比上世纪六七十年代增加了5天左右,2010年出现了11天的高温日数,为历史最多,今年极可能打破该记录。

  “深圳城市越建越密、人口越来越多,容易产生热岛效应小气候,这是造成深圳夏季高温频发的重要原因之一。”深圳市国家气候观象台副台长李磊博士说,高温、降水积涝、灰霾等“城市病”都与气候有关,正是人类活动影响气候的结果,换言之,气候在以此教训人类。

  热岛效应就是人类造城使小气候变化的典型现象。由于城市化的速度加快,城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的热容量和吸热率,使得城市地区储存了较多的热量,并向四周和大气中大量辐射,造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温,高温的城区处于低温的郊区包围之中,如同汪洋大海中的岛屿。

  除了高温,深圳极端天气气候事件发生的频率在近50年来也呈增加趋势,甚至出现一个矛盾的怪圈:极端降水频率增加,但干旱却有增无减;夏季高温热浪频发,同时冬季的异常寒冷事件也频频出现。灰霾、强雷暴等天气现象也时常侵扰深圳,2009年深圳出现了关于小型龙卷风造成损失的报告,在2010年更是直接观测到了深圳有气象记录以来的第一个水龙卷。

  这些现象都说明,在气候变化的大背景下,深圳未能独善其身,而且由于城市化程度较高,使小气候的变化更加明显。《深圳市2013年城市热岛监测公报》显示,2013年深圳城市热岛强度为0 .81℃,这也是深圳中心城区比郊区气温高出的平均温度,而在2013年夏季的6至8月城市热岛强度值达到了1.47℃。

  深圳热岛空间分布特征为“中强东弱西居中”的格局,热岛强度最高的区域如罗湖区的桂园、东门、笋岗、东晓、东湖、莲塘等街道,龙岗区的布吉、南湾、平湖等街道以及龙华新区的观澜街道,都是属于建筑物与人口十分密集的区域。而人口与建筑都稀少的东部大鹏半岛、西部珠江口沿岸、中部盐田区等沿海地区的热岛强度相对较弱,基本在0 .3℃以下。

  深圳夏季的热岛效应越来越强,气候学家预测,到本世纪末,深圳的高温日数将可能从年平均6天的水平增加到10-15天,夏季将更酷热难耐,洪涝和干旱出现的几率大大增加。

  城市气候的变化,既有全球气候变化的大趋势,也是城市发展的必然结果,但城市是如何影响气候,则需要规划学家出马了。

  传统的城市规划必须考虑气候因素,包括气温、日照、风向、降水等强制性规范安排规划的布局和功能,如根据风玫瑰图(根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值,按一定比例绘制,由于该图的形状形似玫瑰花朵,故名“风玫瑰”)来安排工业区必须在下风处,因此南北方的城市形态有很大不同。深圳市规划国土发展研究中心总工程师、城市规划协会会长邹兵博士认为,城市发展其实就是人类活动,对气候产生的影响越来越大,深圳市的规划部门早在10年前就开始意识到这个问题。

  2006年,深圳开始进行《深圳市城市总体规划(2006-2010)》修编,其中还要做未来10年以上的规划蓝图。规划部门设置了“城市建设的气象影响评估”专题,市气象局负责专题的深入研究,并邀请北京市气候中心参与技术支持,李磊当时就是该项目的负责人。

  李磊与其团队研究后作出了一份《气候决策服务报告》,列举了深圳50年来的气候变化,包括气温上升、风速降低、能见度下降、湿度下降、日照时间减少等现象,其中在城市建设最迅速的上世纪80年代后期至90年代尤为明显。尤其在平均气温方面,深圳的平均气温从1961年的22℃上升到了2010年的23.5℃,增加了1.5℃,超过全球平均增幅。

  但他也发现,近些年来,平均气温的增暖趋势在放缓,城区雨岛并不明显,灰霾情况从2004年后也在由坏变好。这些好转的现象,他认为与深圳的规划分不开,“深圳组团式结构在国内很先进,我到哪都为深圳前辈们的规划远见卓识叫好。”李磊说,组团式结构使城市内区也能够享受新鲜海风,如果像其他大城市那样摊大饼,深圳的气候将会糟糕很多。相对只有一个中心的摊大饼式城市结构而言,组团式结构有多个中心多个片区,每个片区都有比较完整的基础设施,公共服务设施等,强调大、中、小片区之间的协调发展。

  据邹兵博士介绍,深圳划出了近50%的生态控制线,包括梧桐山、塘朗山、羊台山、梅林后山等大山,加上莲花山、笔架山、中心公园、农科中心、沙河高尔夫、园博园等敞开的绿化空间,将城市区隔成多个区域,有利于通风、稀释污染和疏散尾气等,可以减少热岛效应。尤其是深圳800米绿化带(如今的中心公园)在城市通风、降低热岛方面有积极作用,是深圳宝贵的气候调节器。根据气候学家的研究,规划部门的结论是:深圳今后必须坚持组团式格局。邹兵认为,深圳对城市的开发强度越来越大,用地越来越紧张,过去是从人口、交通等方面的优势支持组团式格局,如今从气候角度也证明了坚守生态控制线的重要性。

  城市的高楼越来越多,深圳的地理位置和高密度建成环境分别从宏观和微观决定了人们越来越离不开空调,那么有没有可能通过减缓和降低城市建设对微气候、进而对人们居住环境的影响,使得人们对空调的依赖相对减少?专家的答案是:可以。

  哈工大深圳研究生院城市规划与管理学院院长王耀武还有一个头衔———深圳市城市规划与决策仿真重点实验室执行主任,这个重点实验室的主要研究方向之一就是如何通过规划打造一个气候友好型城市。他认为,首先是使城市适应气候,使气候不要继续恶化,另外就是通过规划布局,优化环境和气候,形成较好的城市微气候。

  南方地区的规划与建筑设计,重点是通风与遮阳。研究表明,深圳高楼群对风向风速产生一定影响始于上世纪80年代后期深圳城市建设有了一定的规模之时,由于高楼的阻挡,风测量站点甚至都无法正确记录风速风向,数据也发生了突增突减等变化。2012年,深圳市气象局与深圳大学建筑学院开展了城市自然通风评估研究,成果已纳入城市单元技术导则,并最终变成了政策:10万平米建筑面积的项目必须做物理环境、风环境等评估。

  但是,需要研究者做的远不止这些。王耀武说,后来他们发现需要先进行基础性研究,厘清气候与城市之间的关系,将城市的气候敏感区分级,找到热易区、易涝区等重点区域,并加以研究成因,于是就有了仿真实验室。

  这个重点实验室实际上是一个由计算机和数据库构成的虚拟世界,研究者中有城市规划专家、地理专家、建筑设计专家、景观环境专家、气候专家和计算机等多个领域的高手,他们用计算机建立数字模型,导入城市的土地利用与覆被、建筑、温度、风速、湿度等多方面的数据,采用地理信息系统从宏观、中观、微观多个尺度分析城市微气候,从而得出哪些区域热环境最舒适,哪些地方最难受。

  专家们甚至还专门研究噪声的变化,负责噪声地图研究的余磊副教授说,噪声看起来与气候没什么关系,但实际上,噪声一大,人们就会关窗,关窗后就会开空调,空调开得多了就会消耗能源、产生废气,从而影响气候。城市开发程度与噪声大小是成正比关系的,而道路疏通得好可以减少噪声。

  如此综合研究得出的科学结论,才能给规划部门提供指导意见:未来哪些地方可以做什么样的、以及怎样做规划,如哪些地方必须将风道留下来不能建楼;又比如高楼的间距多少才合适。深圳国际低碳城就是深圳采用气候图技术开展综合性的气候规划的首次尝试和典型代表,另外,前海的基础规划中也应用了其中的成果。

  这个系统做出来的成果叫做都市环境气候图,深圳市城市规划与决策仿真重点实验室已经编制出了深圳国际低碳城的气候规划图,正在迎接验收。该实验室也在做全市的环境气候地图集,负责环境气候图集编制技术研发的龚咏喜博士说,环境气候地图就是一个平台,它综合考虑了天然气候、地面自然地理要素和人工活动对风、热等城市微气候的影响,将这一成果通过地图、表格和文字说明等城市规划师可理解的方式表现出来,并提出城市规划的指引与建议,以解决热岛、干岛、雾岛、浑浊岛、雨岛等五岛问题。

  他们还准备开发一个通用性的软件,只要输入城市的基本数据,其他城市也能编制自己的气候地图。不仅如此,重点实验室还进行了扩展性研究,包括针对灾害性天气制订应对气候图,这在国际上相当靠前。

  近年来,热死病例的不断增多引发社会的广泛关注。深圳市气候规划图编制的课题负责人,哈尔滨工业大学深圳研究生院城市规划与管理学院副教授林姚宇认为,深圳有必要针对夏季6、7、8三个月的城市热环境问题积极开展“凉爽深圳计划”,通过构建风廊道体系加强城市通风,设置城市冷岛来给深圳降温。下一步,仿真重点实验室准备向政府部门建议:深圳市应当开展“城市通风廊道规划”和“冷岛布局规划”等方面的系统性工作,以加快“深圳市气候宜居要素”的规划布局研究,提升城市环境品质。

  都市气候图的编制,使多学科专家走到了一起,跨学科开展城市的规划、应急等工作,将城市当做一个系统来经营也正是大趋势。

  实际上,学者们已经不缺跨界的意识,越来越多的规划师开始将气候知识运用到规划设计中,气候学家也从只关注现象、规律的研究,转变为研究城市需要什么样的气候,帮助解决实际的建设与工程问题。深圳的规划部门已经接受了规划要考虑气候的观念,目前并不缺理念,而是怎样支持、引导、应用科学研究。

  香港在“非典”后开始重视城市与气候之间的关系研究,是亚洲首个研究都市气候地图的城市。该领域专家吴恩融的城市环境气候图和他的“大风理论”,得到香港特区政府的采纳,并纳入“香港规划标准与准则”。在香港旧机场等旧区改造和西九龙文化区等新区改造规划中,吴恩融的意见举足轻重。有人说,他的一句话可以决定新区里楼层盖多高,楼与楼之间有多宽。在最近的一次国际气候大会上,吴恩融谈得最多的不是科研,而是他在大量科学研究的基础上,怎样用浅显易懂的语言向政府官员解释自己的研究、阐明研究的意义,并建议政府如何制订政策。他说的一句话很值得玩味:很多学问在学问之外。

  根据气候与人体舒适性的关系,气候图将深圳市划分为气候问题由弱到强的八个气候单元,以不同颜色表示。

  城市气候高价值保护区。该区域在局部范围内较少,主要分布在塘朗山中高海拔区域、植被覆盖情况良好可产生下行山风,加上植被水体的散热作用,提供了风流通性好,温度低的舒适环境。

  城市气候高价值保护区。位于塘朗山中海拔地区及莲花山、笔架山等绿地植被丰富海拔较高的区域,以及洪湖公园湿地水体等地。这些地区有助于减轻热负荷和促进风流通潜力。

  城市气候中价值改善区。主要集中在莲花山、笔架山内海拔相对较低的地区,以及具有一定规模的河流、公园及空旷地及未开发的区域如福田体育公园、香蜜湖、园博园等。这些区域的气温较为温和。

  城市气候中价值改善区。这些区域主要是面积不大的河流、公园,和大型水体、绿地的周边地区,如组团绿化带的周围缓冲区,荔枝公园、农科花卉总汇等地。

  城市气候低敏感改善区。通常集中在道路、较开敞地区和建筑密度较低的区域,如城市主干道等。这些地区有一定的绿化和水体,但因其地势不高,所以具备一定的通风潜力但热负荷受周围环境很大影响。

  城市气候较敏感修补区。位于单元5附近的中等建筑密度区域,如梅林街道和香蜜湖街道等。这些区域通常集中在中至高建筑密度且少有绿化的区域,因此,这些区域的气温较高。

  城市气候较敏感修补区。沙头街道、莲花街道等集中在高建筑密度且有少量开敞空间的城区,这些区域较为炎热。

  城市气候极敏感修补区。主要集中在福田街道、南苑街道与园岭街道等建筑密度非常高的城区,表现出十分炎热的情况。