文／尚 媛 華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院 碩士研究生（通訊作者）

祝明建 華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院 副教授亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣州市景觀建筑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

陳風(fēng)名 華南理工大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院 碩士研究生

引言

2019 年9 月25 日，政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）發(fā)布了《氣候變化中的海洋和冰凍圈特別報(bào)告》（SROCC），評估表明在全球變暖背景下，海平面上升幅度與速度仍在加劇。如若不采取應(yīng)對措施，據(jù)估計(jì)至2100 年，海平面上升最低水平約0.43 米，最高水平達(dá)到0.84 米。與海平面上升相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)（包括侵蝕、洪水和鹽堿化）將在所有低洼海岸顯著增加（高信度）[1]。海平面上升已成為沿海地區(qū)未來面臨的重要挑戰(zhàn)[2]。為緩解海平面上升帶來的難題，全世界范圍內(nèi)的相關(guān)組織、各界學(xué)者都在積極關(guān)注并貢獻(xiàn)出應(yīng)對策略。2019年9 月聯(lián)合國氣候行動(dòng)峰會(huì)指出：2030 年之前的十年將是海洋領(lǐng)域應(yīng)對氣候變化和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，為了更好地應(yīng)對由海平面上升帶來的相關(guān)問題，應(yīng)切實(shí)增強(qiáng)海洋和沿海地區(qū)減緩和適應(yīng)氣候變化的能力[3]。

濱江臨海、河網(wǎng)密布、徑潮疊加等地理特征，決定了粵港澳大灣區(qū)是我國受到海平面上升影響較大的沿海地區(qū)之一，水安全問題亟待得到重視[4]。深圳是推動(dòng)區(qū)域發(fā)展的核心城市之一，而福田區(qū)又是深圳的中心城區(qū)。同時(shí)，隨著沿海人口的增加和城市的擴(kuò)張，福田區(qū)成為綠地景觀覆蓋率最小的城區(qū)[5]，海平面上升造成環(huán)境問題亟待解決。

海平面上升的影響還涉及城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施（Ecological Infrastructure，EI）——城市的可持續(xù)發(fā)展所依賴的自然系統(tǒng)，人類從中獲得賴以生存的空氣、食物、休憩、教育等[6]，生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施是維護(hù)城市生態(tài)安全和為居民提供持續(xù)生態(tài)服務(wù)的基本保障[7]，海平面上升對生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的影響會(huì)進(jìn)而擴(kuò)展至人類生活的多個(gè)層面。目前，在國內(nèi)對生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的研究多集中于對生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)學(xué)術(shù)理論和實(shí)踐的總結(jié)概括以及不同路徑的EI 規(guī)劃[8]?？傮w來說，前人學(xué)者在基于海平面上升的大環(huán)境背景下對生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行辨識的研究相對極少。

因此，本研究選取具有代表性的福田區(qū)作為研究區(qū)域，在海平面上升背景下，基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS），對研究區(qū)進(jìn)行脆弱性評估以及保護(hù)設(shè)計(jì)，辨識出福田區(qū)不同強(qiáng)度的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施類型，最終提出應(yīng)對海平面上升的適應(yīng)性策略。

1 研究區(qū)域及方法

1.1 研究區(qū)域

深圳地形高程范圍為0 ～917 米，城市中心區(qū)地形較為平緩，主要高程變化集中在南部沿海區(qū)域[9]。福田地處深圳中南部，面積為78.66 平方公里，其南部沿海地區(qū)平均海拔在3 米左右，紅樹林鳥類自然保護(hù)區(qū)海拔低至0 米，海平面漲落的影響十分顯著。因此選擇此區(qū)域作為研究區(qū)（圖1）。綜合考慮海平面上升的影響，進(jìn)行全區(qū)EI 規(guī)劃建設(shè)及適應(yīng)性設(shè)計(jì)成為相關(guān)部門決策者需要迫切思考的難題。

圖1 研究區(qū)域（圖片來源：作者自繪）

1.2 研究方法

本研究以脆弱性評估、保護(hù)設(shè)計(jì)、EI 綜合辨識為主要路徑，以探究海平面上升對生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的影響及適應(yīng)性策略。研究技術(shù)路線如圖2：

圖2 研究技術(shù)路線（圖片來源：作者自繪）

1.2.1 脆弱性評估

脆弱性評估旨在探尋海平面上升對研究區(qū)域的多方位影響。該研究方法使用數(shù)字高程模型[10]提取海拔信息①，對沿海地區(qū)受海平面上升影響的淹沒狀況進(jìn)行模擬。海平面上升水平越高，將有越多地區(qū)遭受淹沒。通過模型模擬的直觀方式，分析不同土地利用類型受海平面上升的影響及范圍。

1.2.2 保護(hù)設(shè)計(jì)

此部分通過對物種棲息地模型模擬分析和生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)辨識，將研究區(qū)劃分為生物多樣性低、中、高三類優(yōu)先級分區(qū)。保護(hù)優(yōu)先區(qū)（Priority Conservation Areas，PCAs）的確定是為了區(qū)域合理規(guī)劃、自然資源和生物多樣性資源保護(hù)等，而將保護(hù)優(yōu)先區(qū)細(xì)分為不同優(yōu)先級則是為了更好地進(jìn)行資源配置，針對分區(qū)情況進(jìn)行適應(yīng)性的保護(hù)設(shè)計(jì)[11]。

（1）借助佛羅里達(dá)大學(xué)研發(fā)的物種棲息地模型（Species Habitat Model）模擬物種棲息地分布[12]。本研究以土地利用類型數(shù)據(jù)②為基礎(chǔ)，選擇了3 種不同習(xí)性的焦點(diǎn)物種（Focal Species），分別是哺乳類動(dòng)物獼猴、鳥類黑嘴鷗和兩棲類動(dòng)物招潮蟹。選取了5 種關(guān)鍵因子，包括：高程、地形、土地利用類型、距道路距離、距河流距離五個(gè)關(guān)鍵因子，將因子導(dǎo)入物種棲息地模型以預(yù)測出在不同水平的海平面上升預(yù)警中不同物種的潛在棲息地的分布。

（2）生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)辨識（Biodiversity Conservation Priority Areas Identify）。在識別出3種代表物種保護(hù)的保護(hù)優(yōu)先區(qū)后，本研究還綜合考慮利用了福田區(qū)的NDVI 時(shí)間序列數(shù)據(jù)③。然后利用GIS 將以上數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，從而在海平面上升背景下得出基于3 種代表物種綜合形成的福田區(qū)高、中、低三個(gè)等級的生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)。

1.2.3 生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施綜合辨識

此部分選取了6 個(gè)對生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施影響較大的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行辨識指標(biāo)體系的建立，分別是：高程、坡向、坡度、NDVI、土地利用類型和人口密度④。

綜合6 個(gè)指標(biāo)的特性和獲取方法的精確度，通過層級分析法賦予指標(biāo)不同的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算[12]。其中，6 個(gè)指標(biāo)在構(gòu)成EI 可能性上有著各不相同的分級標(biāo)準(zhǔn)，因此對不同的指標(biāo)因子梯度采用分段打分的方法。具體EI 辨識指標(biāo)體系構(gòu)建是結(jié)合前人的研究、研究區(qū)域的實(shí)際情況以及專家咨詢綜合得出[13]。在實(shí)踐中應(yīng)適應(yīng)性地調(diào)整參數(shù)，因時(shí)制宜，因地制宜。

2 研究結(jié)果

2.1 海平面上升后的土地覆蓋變化

2019 年IPCC 報(bào)告顯示，到21 世紀(jì)末，全球海平面相對于1986—2005 年平均值上升約0.84 米（0.16 ～1.10 米，可能范圍），也有學(xué)者根據(jù)20 世紀(jì)表面氣溫海平面變化得出的統(tǒng)計(jì)模型，預(yù)測21 世紀(jì)海平面上升平均值將達(dá)1.6 米甚至更高[14]。為研究未來約100 年內(nèi)海平面上升對沿海土地利用的影響，選取21 世紀(jì)海平面上升低平均值（1 米）、高平均值（2 米）、極值水位（3 米）3 種海平面上升水平下的情況，對土地覆蓋變化進(jìn)行模擬（圖3）。

圖3 研究區(qū)現(xiàn)狀土地覆蓋、海平面上升1 米、2 米、3 米后研究區(qū)的土地覆蓋（圖片來源：作者自繪）

在研究區(qū)域中海平面上升將對疏林地與水田造成極大影響，當(dāng)海平面上升1 米，所有疏林地以及75%的水田將會(huì)被淹沒；當(dāng)海平面上升3 米，幾乎所有的水田將會(huì)被淹沒消失。此外根據(jù)統(tǒng)計(jì)，海平面上升1 米、2 米、3 米的情景下，海水淹沒面積將達(dá)到3.17 平方千米、4.85 平方千米、6.91平方千米。當(dāng)海平面上升3 米，福田區(qū)海水覆蓋面積將是現(xiàn)在的2 倍左右。除此之外，由圖3 可以得知，海水淹沒范圍主要在南部沿海地帶和中部低洼城區(qū)。

2.2 物種棲息地變化

根據(jù)物種棲息地模型顯示，隨著海平面上升，一些物種的棲息地將會(huì)喪失或增加。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在海平面上升背景下，研究所選擇的3 種代表物種的棲息面積都隨之減少。尤其是兩棲類動(dòng)物招潮蟹，海平面上升將淹沒其大范圍的適宜棲息地。在海平面上升3 米情況下，招潮蟹棲息地面積僅為現(xiàn)有棲息地的3%左右。據(jù)圖4 可知，海平面上升過程中，南部沿海地區(qū)的生態(tài)多樣性高度優(yōu)先保護(hù)區(qū)范圍急劇縮小，當(dāng)海平面上升3 米時(shí)，生態(tài)多樣性高度優(yōu)先保護(hù)區(qū)范圍僅為現(xiàn)有生態(tài)多樣性高度優(yōu)先保護(hù)區(qū)范圍的64%。

圖4 研究區(qū)現(xiàn)狀及海平面上升1米、2米、3米后的生物多樣性低、中、高優(yōu)先級分區(qū)（圖片來源：作者自繪）

2.3 EI 綜合辨識

進(jìn)行EI 綜合辨識，使用層次分析法將6 項(xiàng)指標(biāo)賦予不同的權(quán)重，在ArcGIS 軟件中進(jìn)行柵格計(jì)算分析，生成EI 可能性判定專題圖，如圖5 所示，從可能性最低值到最高值平均分成四個(gè)區(qū)間，將研究區(qū)域劃分為非EI、低強(qiáng)度EI、中強(qiáng)度EI 和高強(qiáng)度EI。

圖5 研究區(qū)現(xiàn)狀EI 及海平面上升1 米、2 米、3 米后對EI 的影響（圖片來源：作者自繪）

對EI 判定結(jié)果進(jìn)行分析，如圖5 所示：福田區(qū)現(xiàn)有高強(qiáng)度EI、中等強(qiáng)度EI、低強(qiáng)度EI 和非EI區(qū)域面積分別為4.95 平方千米、13.13 平方千米、18.78 平方千米、36.99 平方千米，分別占總區(qū)域面積的7%、18%、25%、50%。海平面上對低強(qiáng)度EI 影響較大，當(dāng)海平面上升3 米，低強(qiáng)度EI面積僅為現(xiàn)有低強(qiáng)度EI 面積的85%。

3 粵港澳大灣區(qū)及國內(nèi)其他沿海城市的適應(yīng)性策略

3.1 促進(jìn)沿海生態(tài)恢復(fù)，構(gòu)建沿海適應(yīng)性防護(hù)系統(tǒng)

海平面上升將成為未來沿海城市發(fā)展無法逃避的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對海平面上升帶來的危害，應(yīng)加快構(gòu)建沿海適應(yīng)性防護(hù)系統(tǒng)，加強(qiáng)沿海動(dòng)物棲息地的保護(hù)、建設(shè)，并做好減緩鹽水入侵和城市排澇減澇工作。在生態(tài)恢復(fù)和適應(yīng)性防護(hù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)問題上，可學(xué)習(xí)實(shí)行海洋經(jīng)濟(jì)較早的國家并結(jié)合我國沿?，F(xiàn)狀，如：美國在1972 年頒布《海岸帶管理法》、澳大利亞在1995 年實(shí)施《聯(lián)邦海岸帶行動(dòng)計(jì)劃》，皆有提到有關(guān)沿海空間規(guī)劃、沿海環(huán)境評估、特定使用區(qū)域、禁止和限制區(qū)域等政策要求，通過制定海岸規(guī)劃引導(dǎo)近岸海洋開發(fā)活動(dòng)，建立海岸保護(hù)區(qū)、加強(qiáng)近岸敏感資源的保護(hù)力度[15]。

3.2 規(guī)劃線性生態(tài)廊道，貫通城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的整體性和連接性

現(xiàn)存具有良好生態(tài)服務(wù)功能的高強(qiáng)度EI 空間斑塊化、破碎化問題嚴(yán)重，不同生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施間缺少溝通和聯(lián)系，分布分散。同時(shí)，部分低強(qiáng)度的EI 存在轉(zhuǎn)化為非EI 的風(fēng)險(xiǎn)。在應(yīng)對海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃建設(shè)中，可以在生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施之間構(gòu)建生態(tài)廊道，使其連接成片增強(qiáng)連通性，并逐漸使低強(qiáng)度EI、非EI 向中強(qiáng)度EI、高強(qiáng)度EI 轉(zhuǎn)化，也為粵港澳大灣區(qū)和國內(nèi)其他沿海城市的EI 規(guī)劃和建設(shè)提供科學(xué)的借鑒參考。

3.3 開展海平面上升對中國沿海地區(qū)影響評估及適應(yīng)性規(guī)劃工作

海平面上升不是一個(gè)快速顯現(xiàn)的過程，其影響更是深遠(yuǎn)，運(yùn)用軟件模擬手段對海平面上升的影響及時(shí)評估，以預(yù)測受影響范圍。借助研究分析，在受海平面上升影響程度較低或不受影響的區(qū)域內(nèi)，對低強(qiáng)度生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施所在地區(qū)進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，對高強(qiáng)度生態(tài)設(shè)施所在地區(qū)進(jìn)行集中保護(hù)。同時(shí)完善法律法規(guī)，為適應(yīng)性規(guī)劃提供政策與法律保障。早在十多年前歐美等發(fā)達(dá)國家對其已經(jīng)做出了許多好的探索，并總結(jié)出相對成熟的經(jīng)驗(yàn)，我國在開展相關(guān)工作時(shí)，可以加以借鑒和學(xué)習(xí)。

結(jié)語

研究福田區(qū)應(yīng)對海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃相對具有代表性。研究結(jié)果可以為福田區(qū)和國內(nèi)外其他沿海城市的土地利用、生態(tài)保護(hù)和EI 建設(shè)規(guī)劃提供借鑒和依據(jù)。本研究作為應(yīng)對海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃設(shè)計(jì)的探索，構(gòu)建了一個(gè)相對完整的應(yīng)對海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃設(shè)計(jì)研究方法。在我國城市化日益加快的今天，既要金山銀山，又要綠水青山，適應(yīng)性的規(guī)劃設(shè)計(jì)勢必將受到越來越多的重視。因此，未來在應(yīng)對海平面上升的漫長挑戰(zhàn)中，我國的相關(guān)部門和研究者應(yīng)積極學(xué)習(xí)國內(nèi)外的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身狀況，因地制宜地找尋適合自身城市發(fā)展的道路。

注釋：

①海拔的數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)庫分辨率為90米×90米的DEM數(shù)據(jù)，坡向與坡度數(shù)據(jù)為DEM數(shù)據(jù)在GIS中通過空間分析提取（http://www.cas.cn/ky/kycc/kxsjk/）。

②土地利用類型數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心：http://www.resdc.cn/。

③歸一化植被指數(shù)（NDVI）時(shí)間序列數(shù)據(jù)基于地理空間數(shù)據(jù)云landsat8系列數(shù)據(jù)處理得出：http://www.gscloud.cn/。

④人口密度數(shù)據(jù)來源于六普數(shù)據(jù)：http://www.stats.gov.cn/tjsj/pcsj/。