◎ 俞 布 張瑋瑋 梁卓然 胡德云 崔 潔

提 要：城市化發(fā)展在給當地帶來機遇和便利的同時，也對城市氣候環(huán)境產生了明顯的影響，如城市熱島、通風不暢、空氣污染等氣候環(huán)境問題。隨著公眾對氣候變化與全球變暖的意識逐漸增強，適應氣候變化創(chuàng)造宜居城市環(huán)境是當前城市氣象、規(guī)劃部門的重要課題。然而在目前的城市規(guī)劃設計中對城市氣候信息的應用卻非常有限，甚至較少考慮城市氣候問題，以至于未來城市將不可避免地面臨更加嚴峻的城市病。本文結合杭州城市氣候環(huán)境研究，介紹了杭州城市氣候環(huán)境現狀，城市氣候環(huán)境圖的構建方法，并提出多種改善城市氣候的規(guī)劃策略。明確指出開展城市氣候環(huán)境圖研究對實現城市規(guī)劃多規(guī)合一的重要性和必要性，同時也為我國快速城鎮(zhèn)化中氣候信息在城市規(guī)劃中的應用提供了可借鑒的參照范例。

政府間氣候變化委員會（IPCC）第五次評估報告指出，1880～2012年全球平均地表溫度上升約0.85℃，2016年全球平均氣溫14.83℃，為有記錄以來全球最高平均氣溫。根據杭州近66年氣候觀測記錄，杭州年平均氣溫增幅0.28℃/10年，高于全國0.25℃/10年。2016年杭州年平均氣溫達到18.2℃，為1951年以來歷史第三高值，僅低于2007年（18.4℃）和2006年（18.3℃）。同時，結合杭州平均風速特征來看，20世紀80年代以來杭州平均風速呈現明顯減小趨勢，降幅約每10年0.36米/秒，這與杭州城市發(fā)展的集中期相對應。由此可見，在全球變暖與快速城市化背景下，大部分城市普遍存在高熱壓、通風不暢的城市病，并對城市生態(tài)環(huán)境與居民身心健康構成嚴重威脅。同時，城市靜風特征與空氣污染息息相關，尤其是在靜穩(wěn)天氣控制下的晴朗夜晚更為嚴重。當盛行風對城市通風的驅動作用受到限制時，需要結合城市通風廊道或山谷風、海陸風等局地環(huán)流，將周邊山區(qū)或郊區(qū)的新鮮空氣引入城區(qū)，促進城市通風。因此，城市總體規(guī)劃設計必須考慮城市通風特征，并在關鍵的通風結點上設置必要的開敞空間，并對該地區(qū)的建設強度加以限制，進而改善城市內部的通風環(huán)境，提高人體舒適度水平，這也是開展城市氣候環(huán)境圖（Urban Climatic Map）研究的主要目的。

一 杭州城市氣候環(huán)境現狀評價

（一）城市氣候變暖趨勢明顯，熱島效應加劇，并呈現外疏內聚、島鏈分布的熱空間形態(tài)

近五十年來，杭州年平均氣溫增幅0.28℃/10年，高于全國0.25℃/10年，高溫日數增加3.3天/10年；平均熱島強度1.5～2.0℃，屬于中等到強熱島等級，極端小時熱島強度達5℃，略低于上海的6℃。杭州呈現外疏內聚的熱分布形態(tài)，以山地丘陵和江湖濕地為載體的六條生態(tài)帶為臨近城市的重要冷源，對城市具有明顯的熱疏解作用。以主、副城和城市組團為核心的城鎮(zhèn)區(qū)域則表現為熱聚集區(qū)，呈現組團式、島鏈狀的熱分布特征（見圖1）。杭州主城、濱江-蕭山、下沙、臨平、臨安、富陽六個城市熱組團，另有未來科技城和大江東產業(yè)集聚區(qū)呈現潛在的熱聚集狀態(tài)。目前，除主城、濱江-蕭山兩組團外，各熱組團總體保持良好間距，并在錢塘江兩岸分別形成兩條東西走向的城市熱島鏈。隨著城市擴展，臨平、下沙熱組團具有西向蔓延趨勢，并有可能與主城熱組團合并，而原本相互獨立的濱江-蕭山熱組團繼續(xù)呈現合并擴張的發(fā)展趨勢，有可能使杭州的“鏈狀”熱島特征消失，形成圍繞主城的“攤大餅式”強熱島中心。

（二）城市通風能力減弱，城區(qū)靜小風特征明顯，但郊區(qū)尚存在可利用的風資源區(qū)

圖1 杭州城市熱島結構分析

20世紀80年代以來杭州城市平均風速顯著降低，降幅約0.36米/秒/10年，高于全國指標0.12米/秒，并呈現城區(qū)靜小風“低谷”特征，中心城區(qū)風速較郊區(qū)偏小30%。根據城市通風潛力現狀，杭州郊區(qū)存在5個通風良好的大風資源區(qū)（見圖2），分別為東天目山—徑山大風區(qū)、靈山—龍塢—午潮山大風區(qū)、龍門山大風區(qū)、錢塘江大風區(qū)和江東濕地大風區(qū)，該地區(qū)平均風速大于3米/秒，為城區(qū)周邊的重要通風源地；同時，城市小風區(qū)、富春江沿岸小風區(qū)和臨浦谷地小風區(qū)為杭州現存的3個通風條件一般的區(qū)域，平均風速低于1.2米/秒。受兩側山體對冬、夏季主導風的遮蔽作用，富春江沿岸為杭州冬季小風區(qū)，臨浦谷地為杭州夏季小風區(qū)。受西部山地和東部海洋氣候調節(jié)作用，杭州存在山谷風、山地平原風和海陸風等局地風資源，是靜穩(wěn)天氣條件下可利用的清潔風源，可以有效地改善局地風流通環(huán)境。其中，海陸風主要影響大江東地區(qū)，山谷風和山地平原風資源主要分布在北部東天目山—徑山、西部西湖風景區(qū)及南部青華山、石牛山一帶。此外，受地形遮蔽及中、小尺度局地環(huán)流影響，杭州城市主導風空間差異明顯，并可劃分為14個風玫瑰分區(qū)。

圖2 杭州冬、夏季風環(huán)境分區(qū)結構（左圖冬季 右圖夏季）

（三）城市短歷時、致災型降水概率增大，暴雨強度空間差異明顯

杭州呈現小雨日數減少、大雨日數增多特征，其中3～6小時短歷時、致災型降水概率明顯增大。杭州城區(qū)1年、5年和10年一遇1小時雨量最大值分別為46毫米、75毫米和87毫米。此外，根據各歷時最大降雨量空間分布，杭州城市暴雨強度空間差異明顯，并可劃分為17個暴雨強度公式分區(qū)。受地形迎風作用和局地氣候影響，余杭北部、富陽南部、蕭山中部及下沙東部為杭州城區(qū)暴雨強度中心區(qū)，而蕭山南部、余杭東部等區(qū)域暴雨強度總體偏弱。

二 杭州城市氣候環(huán)境圖的構建

城市氣候環(huán)境圖理論是指從城市氣候與環(huán)境學角度分析宏觀、中觀和微觀尺度下城市現有的問題，通過對城市各項氣候參數，如風向、風速、太陽輻射、氣溫等信息的分析，以地圖冊的形式展現城市中現存的環(huán)境和氣候狀況，繼而將所有科學研究結果轉化為有針對性的城市規(guī)劃建議，提供給城市規(guī)劃師、建筑師、政府管理者等。參考國內外研究思路及技術方法，我們構建了針對杭州城市氣候環(huán)境圖的研究框架，并主要從四個方面展開研究。①客觀評估杭州城市熱環(huán)境、風環(huán)境氣候環(huán)境特征，明確杭州存在的主要城市氣候環(huán)境問題。②定量分析自然地理環(huán)境和人為活動因素（包括人為熱、城市建筑形態(tài)等因子）對城市氣候環(huán)境的影響，并結合氣象數值模擬分析劃定杭州城市優(yōu)良氣候資源空間和較差城市氣候待償空間，初步形成杭州城市氣候分析圖。③針對杭州現存的城市氣候環(huán)境問題，綜合劃定城市優(yōu)良氣候資源空間和亟待改善的氣候待償空間。通過構建城市氣候規(guī)劃建議圖，預留出可用于城市氣候環(huán)境改善的氣候敏感空間，并給出相應城市規(guī)劃調整建議及用地策略。

同時，在研究過程中應用氣象觀測、數值模擬、空間分析和規(guī)劃設計四種主要技術手段。①基于氣象觀測的城市氣候特征分析。運用杭州市域范圍內約309個自動氣象站近十年的氣象觀測數據，分析杭州城市氣溫、風、降水要素的時空分布特征，明確杭州面臨的城市氣候問題，以及可用于規(guī)劃利用的城市氣候環(huán)境資源。②采用城市氣象多尺度數值模式，開展針對杭州城市現狀氣候特征，以及城市規(guī)劃方案情景下氣候特征的模擬分析。通過對比兩者的差異，提出杭州城市氣候規(guī)劃的合理策略或方案，以達到改善局地城市氣候條件，提高城市氣候舒適性的目的。③基于可分辨城市建筑形態(tài)和精細遙感影像來定量分析杭州城市氣候環(huán)境。包括對自然環(huán)境（如海拔、坡度、植被覆蓋、水系分布等）和典型城市形態(tài)因子（天穹可見度、建筑密度、建筑表面積、迎風面系數等）對杭州城市氣候環(huán)境的影響評價。利用多時相高分辨率遙感影像分析杭州城市地表熱環(huán)境，進而研究杭州城市熱島、城市冷島的時空分布及其成因。④提供杭州城市規(guī)劃應用策略，基于杭州城市氣候熱環(huán)境和風環(huán)境氣候分析圖綜合構建杭州城市氣候環(huán)境規(guī)劃建議圖。協同城市規(guī)劃師詳細分析杭州城市氣候環(huán)境特征，實現氣候語言向規(guī)劃語言的轉化，最終以規(guī)劃應用視角完成包括杭州城市通風廊道和城市熱環(huán)境改善的氣候規(guī)劃建議圖（見圖3）。

圖3 杭州城市氣候規(guī)劃建議

三 改善杭州城市氣候的策略

（一）預留保護城市風廊，改善城市呼吸

一級通風廊道為杭州的“城市通風動脈” （見圖4）。目前，現存的一級通風廊道主要分布在城郊，為杭州主要城市通風空間。受冬季西北風，夏季偏南、偏東風的主導風影響，杭州一級風廊總體呈“三縱三橫”格局。其中冬季風道分為六條，總體呈西北—東南方向，包括西部南苕溪、北苕溪兩條風道，東部江東風道，蕭山東風道，南部浦陽江風道及北部余杭東風道。夏季風道分為五條，總體呈西南—東北方向，包括北部苕溪風道，中部錢塘江風道，南部富春江風道，以及東部的兩條杭州灣風道。目前，杭州一級風廊主要以生態(tài)空間或低強度開發(fā)空間為主，基本形態(tài)保存良好。

圖4 杭州冬、夏季一級城市通風廊道建議

二級通風廊道主要分布在城市邊緣，作為一級風廊向城市內部延伸的“城市通風靜脈”，呈現“六橫四縱、外承內接”的空間分布特征。六橫分屬留石風道、余杭塘河風道、西溪風道、德勝風道、機場高速風道和湘湖風道；四縱為下沙風道、運河風道、良渚風道和滬昆高速風道。受城市下墊面粗糙度增大影響，二級風廊的通風能力有限且難以實現城市貫通。后期需結合城中村改造、騰退用地等城市改造契機，預留并拓寬通風廊道，盡可能向城市內部延續(xù)通風空間。

三級通風廊道總體位于城區(qū)內部，呈現“五橫七縱”布局（見圖5）。三級風廊已不具有明顯的通風功能，但仍可作為二級風廊滲入城市內部的“毛細血管”，可以通過綠廊規(guī)劃的方式合理布局，對緩解局部熱壓，改善局地空氣流通具有重要的氣候價值。

圖5 杭州二級、三級城市通風廊道

（二）修復拓展生態(tài)緩沖區(qū)，疏解城市熱島

在城市總體規(guī)劃層面，對以生態(tài)帶為載體的熱疏解區(qū)需加強保護，并強化對臨近城市生態(tài)冷源的禁建控制。在六個城市熱島組團之間，需結合城市一、二級通風廊道修復并構建連續(xù)、穩(wěn)定的生態(tài)緩沖區(qū)，有效隔斷各熱島組團，保持良好間距的島鏈形態(tài)，控制熱島組團的蔓延趨勢。同時基于三級通風廊道（城市綠廊），構建由外而內的城市綠楔，由此打通城市組團外圍與內部的空間聯系，促進城市熱島的緩解。

在詳細規(guī)劃層面，通過與控規(guī)單元結合，基于地塊的熱壓狀況適時調整用地性質、建設強度及綠化率等規(guī)劃指標（見圖6）。針對熱島較強的區(qū)域，應強化氣候論證，構建可與外部生態(tài)帶及綠楔相聯系的帶狀綠地，并鼓勵城市中心綠化、屋頂綠化和立體綠化。

圖6 杭州城市熱島疏解分析

（三）強化小氣候資源應用管理，推進城市分區(qū)精細規(guī)劃

杭州繪制完成覆蓋市域范圍的分區(qū)風玫瑰圖和分區(qū)暴雨強度公式，在城鄉(xiāng)規(guī)劃、小城鎮(zhèn)規(guī)劃、海綿城市建設時，各歸屬行政區(qū)均應結合屬地風玫瑰和暴雨強度公式加以應用。同時在氣候變化背景下，每隔10年適時修編分區(qū)風玫瑰圖和暴雨強度公式。此外，應強化對山谷風、海陸風等氣候資源的保護和控制性開發(fā)，如山脊鞍部和山谷不宜作為建設用地，局地風流域應避免布置工業(yè)用地等，如因公共需要確須進行規(guī)劃、建設時，應提前進行氣候可行性論證。

（四）注重氣候可行性論證，融入杭州城市“多規(guī)合一”

氣候可行性論證是針對城市氣候環(huán)境的重要規(guī)劃評價策略。目前，世界上已有15個國家超過50個城市開展相關研究和應用。未來杭州需推動針對城鎮(zhèn)規(guī)劃、重大工程建設的氣候論證，注重對項目氣象安全及對周邊氣候環(huán)境影響的綜合評價。通過建立常態(tài)管理機制，將氣候可行性論證納入城市管理體系。同時，根據國家發(fā)展改革委、國土資源部、環(huán)境保護部、住房城鄉(xiāng)建設部等部委聯合下發(fā)的 《關于開展市縣“多規(guī)合一”試點工作的通知》，杭州已經基本實現了城市規(guī)劃的“多規(guī)合一”，將國民經濟和社會發(fā)展規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃等多個規(guī)劃融合到一個規(guī)劃體系中，解決現有各類規(guī)劃自成體系、內容沖突、缺乏銜接等問題。然而值得注意的是關于城市氣候環(huán)境的相關信息尚未全面應用到城市規(guī)劃系統(tǒng)中。例如目前的城市規(guī)劃往往僅依靠單一的城市風向玫瑰圖，并未充分考慮城市通風、城市環(huán)境容量等氣候信息，氣候學家并未真正參與到城市總體規(guī)劃設計當中。因此，在推進多規(guī)合一融合時，需增強城市氣候對城市規(guī)劃和管理的引導作用，使得城市氣候真正融入杭州城市總體規(guī)劃。