史軍溫康民,2穆海振劉校辰

（1 上海市氣候中心, 上海 200030; 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院, 湖北 武漢 430074）

重大工程氣候可行性論證進(jìn)展

史軍1溫康民1,2穆海振1劉校辰1

（1 上海市氣候中心, 上海 200030; 2 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院, 湖北 武漢 430074）

論述了重大工程開(kāi)展氣候可行性論證的必要性及意義，分析了當(dāng)前我國(guó)重大工程氣候可行性論證在技術(shù)、業(yè)務(wù)和服務(wù)方面的進(jìn)展及存在的問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路措施，指出了重大工程氣候可行性論證關(guān)鍵技術(shù)，包括對(duì)極端天氣氣候事件變化的未來(lái)預(yù)估、對(duì)工程與環(huán)境間相互影響的數(shù)值模擬、對(duì)多源立體氣候環(huán)境信息的綜合探測(cè)、對(duì)災(zāi)害影響和致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)評(píng)估，以及對(duì)區(qū)域代表性氣象參數(shù)的實(shí)時(shí)更新，以期為我國(guó)重大工程項(xiàng)目氣候可行性論證提供借鑒。

重大工程，氣候可行性論證，氣候變化，業(yè)務(wù)與服務(wù)，進(jìn)展

0 引 言

氣候可行性論證是指在重大工程項(xiàng)目實(shí)施之前，從氣候?qū)W的角度出發(fā)，對(duì)與氣候條件密切相關(guān)的規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行氣候適宜性、風(fēng)險(xiǎn)性以及可能對(duì)局地氣候產(chǎn)生影響的分析、評(píng)估活動(dòng)[1]。其目的是合理開(kāi)發(fā)利用氣候資源，避免或者減輕項(xiàng)目實(shí)施后可能受氣象災(zāi)害、氣候變化的影響，或者可能對(duì)局地氣候產(chǎn)生的影響。

氣候可行性論證是應(yīng)用氣候?qū)W最重要的社會(huì)效益體現(xiàn)[2]。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者在氣候可行性論證的相關(guān)方面開(kāi)展了較為深入的研究，如黃世成等[3]探討了大型工程區(qū)氣候要素極值計(jì)算方法和有效的空間插值計(jì)算方案，初步建立了基于空間信息分析方法的工程氣候可行性論證和系統(tǒng)流程；房小怡等[2]闡述了我國(guó)低碳城市規(guī)劃現(xiàn)狀和主要內(nèi)容，探討了在技術(shù)層面如何將氣候可行性論證和城市低碳規(guī)劃結(jié)合起來(lái)，從而為低碳城市規(guī)劃提供技術(shù)支撐和思路建議；吳靜等[4]指出大型工程項(xiàng)目在進(jìn)行氣候論證時(shí)要考慮建設(shè)過(guò)程對(duì)工程所在地霧-霾的影響，將霧-霾作為局地氣候變化的一個(gè)新指標(biāo)，突出了氣候可行性論證更加注重工程項(xiàng)目對(duì)局地氣候的影響；張喜廣等[5]探討了氣候可行性論證和氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之間的關(guān)系，為我國(guó)氣候可行性論證和氣象災(zāi)害防御立法研究提供基礎(chǔ)法律理論支撐。

有鑒于此，本文基于國(guó)內(nèi)外已有的研究成果，對(duì)重大工程氣候可行性論證在技術(shù)和業(yè)務(wù)、服務(wù)方面的進(jìn)展，尤其是近年來(lái)的最新工作開(kāi)展系統(tǒng)性的總結(jié)，對(duì)存在的問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路措施進(jìn)行論述，并對(duì)未來(lái)重大工程氣候可行性論證的研究方向及關(guān)鍵技術(shù)方法進(jìn)行展望，以期為氣候可行性論證業(yè)務(wù)服務(wù)提供借鑒。

1 氣候可行性論證的必要性和重要意義

1.1 開(kāi)展氣候可行性論證的必要性

氣候可行性論證是重大工程的科學(xué)設(shè)計(jì)、安全運(yùn)行和成本估算的需要。在一定時(shí)期內(nèi)，人類(lèi)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是有限的，人類(lèi)不可能抵御所有的自然災(zāi)害，只能根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)能力與社會(huì)的需求，綜合考慮開(kāi)發(fā)項(xiàng)目或建設(shè)工程本身抵御自然災(zāi)害的能力和災(zāi)害發(fā)生后救災(zāi)與恢復(fù)兩者之間的成本平衡。大型工程、區(qū)域規(guī)劃或開(kāi)發(fā)項(xiàng)目等均是在預(yù)先確定的安全系數(shù)下開(kāi)展規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)，與工程安全緊密聯(lián)系的工程氣象設(shè)計(jì)參數(shù)往往在很大限度上影響著工程投資成本，甚至有可能成為工程建設(shè)的顛覆性因素。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大型工程建設(shè)項(xiàng)目呈現(xiàn)出更高、更長(zhǎng)、更宏大、更密集的發(fā)展特點(diǎn)，其對(duì)環(huán)境尤其是極端氣候事件也更加敏感，災(zāi)害性氣象因子已成為影響工程的安全性設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)效益和投資成本的關(guān)鍵因子[6]。氣候可行性論證是在預(yù)先設(shè)定的安全系數(shù)情況下為工程項(xiàng)目算好經(jīng)濟(jì)賬、保證社會(huì)重大建設(shè)項(xiàng)目順利實(shí)施的基礎(chǔ)性工作。

氣候可行性論證是開(kāi)發(fā)和保護(hù)氣候資源、評(píng)估氣候環(huán)境影響的需要。氣候可行性論證在合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)氣候資源、評(píng)估重大工程對(duì)局地或區(qū)域氣候環(huán)境影響等方面發(fā)揮著重要的作用[7]，它是城鄉(xiāng)規(guī)劃、大氣污染防治、風(fēng)能、太陽(yáng)能資源的合理開(kāi)發(fā)利用等重大工程不可或缺的環(huán)節(jié)。科學(xué)的氣候可行性論證可以減輕區(qū)域環(huán)境污染和資源、能源短缺的壓力，避免風(fēng)能、太陽(yáng)能等高成本設(shè)備的規(guī)劃布局失誤所造成的嚴(yán)重浪費(fèi)。如北京城市“攤大餅”式擴(kuò)張模式[8]、京津冀地區(qū)霧-霾頻發(fā)[9]都是這方面的典型案例。綜合考慮氣象和氣候條件特點(diǎn)，合理開(kāi)發(fā)利用氣候資源，定量評(píng)估規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目功能布局對(duì)當(dāng)?shù)丶爸苓叚h(huán)境的影響，可以改善區(qū)域熱環(huán)境和風(fēng)環(huán)境，減少空氣污染，并避免或者減輕項(xiàng)目實(shí)施中可能遇到的氣候風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，以及重大突發(fā)的自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件和社會(huì)安全事件，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境狀況的改善和居民生活質(zhì)量的提高[10]。

氣候可行性論證是應(yīng)對(duì)氣候變化、防災(zāi)減災(zāi)和前瞻性規(guī)劃決策的需要。在全球氣候變化的大背景下，高溫、暴雨洪澇和臺(tái)風(fēng)等極端性氣候事件發(fā)生概率和強(qiáng)度都在增加，沿海海平面也呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，加之近年來(lái)我國(guó)實(shí)施的快速工業(yè)化、城市化和下墊面格局變化進(jìn)程，使得氣象防災(zāi)減災(zāi)、適應(yīng)氣候變化以及應(yīng)對(duì)極端天氣氣候事件都面臨新的挑戰(zhàn)，如北京“7·21”特大暴雨[11]、2013年盛夏我國(guó)中東部強(qiáng)高溫[12]等。氣候變化通過(guò)對(duì)重大工程的設(shè)施本身、重要輔助設(shè)備以及工程所依托的環(huán)境的影響，影響工程的安全性、穩(wěn)定性、可靠性、耐久性，以及運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益[13]。因此，需要對(duì)大范圍的氣候變化及其未來(lái)影響，包括城市生命線工程、高速鐵路工程、重大水利水電工程、沿海港口碼頭工程和跨江（海）大橋工程等進(jìn)行多方面深入的論證，評(píng)估其對(duì)未來(lái)氣候變化和氣象災(zāi)害的敏感性及存在的風(fēng)險(xiǎn)，從而為政府及規(guī)劃、建設(shè)部門(mén)提供科學(xué)的、前瞻性決策和措施建議。

1.2 氣候可行性論證的重要意義

對(duì)重大工程項(xiàng)目進(jìn)行氣候可行性論證，一方面是可以增強(qiáng)工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中抵御自然災(zāi)害的能力，實(shí)現(xiàn)工程投資成本的經(jīng)濟(jì)化與效益的最大化；另一方面，可以充分適應(yīng)和利用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源，規(guī)避氣候變化風(fēng)險(xiǎn)，減緩重大工程對(duì)局地氣候環(huán)境的不利影響，從而服務(wù)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)和居民生活。因此，開(kāi)展氣候可行性論證工作對(duì)于合理控制建設(shè)成本、積極應(yīng)對(duì)氣候變化、避免和減輕氣象災(zāi)害造成損失，以及提供風(fēng)險(xiǎn)管理決策依據(jù)等都具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。

2 氣候可行性論證工作取得的進(jìn)展

2.1 業(yè)務(wù)服務(wù)進(jìn)展

目前，我國(guó)氣候可行性論證廣泛應(yīng)用于能源（包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、核電、火電、電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃、輸電工程等）、建筑（包括高聳、大跨度、復(fù)雜體型結(jié)構(gòu)等）、交通設(shè)施（包括公路、鐵路、橋梁、碼頭、機(jī)場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)等）、化工（包括石化煉油、LNG等）、城鎮(zhèn)規(guī)劃（包括城市排水、城市環(huán)境、城市災(zāi)害）、農(nóng)產(chǎn)品引進(jìn)和旅游等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005—2010年，我國(guó)氣象部門(mén)共開(kāi)展了988項(xiàng)氣候可行性論證工作，主要集中在風(fēng)能太陽(yáng)能電站選址、交通設(shè)施、核電、城鄉(xiāng)規(guī)劃和火電空冷等領(lǐng)域[2]，其中，風(fēng)電場(chǎng)、太陽(yáng)能電站選址占總數(shù)的38%；核電占11%；政府行業(yè)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃、交通設(shè)施和其他各占9%，火電空冷占8%，大型水利工程和輸變電線路類(lèi)所占份額較小。

隨著我國(guó)氣候可行性論證的發(fā)展，我國(guó)各地區(qū)對(duì)于氣候可行性論證技術(shù)各有側(cè)重[2]，如吉林和遼寧在風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能電站選址方面比較擅長(zhǎng)，北京在城鄉(xiāng)規(guī)劃領(lǐng)域、廣東在核電和風(fēng)能選址領(lǐng)域、浙江和湖北在大型交通設(shè)施領(lǐng)域各有優(yōu)勢(shì)。中國(guó)氣象局先后對(duì)三峽工程、青藏鐵路和南水北調(diào)等重大工程開(kāi)展了開(kāi)工前的氣候可行性論證，并在建設(shè)過(guò)程中還持續(xù)進(jìn)行氣象保障服務(wù)[7]。這些論證成果為規(guī)劃的編制和建設(shè)項(xiàng)目立項(xiàng)的論證提供了更加科學(xué)準(zhǔn)確的結(jié)論，也為有效防御氣象災(zāi)害和科學(xué)應(yīng)對(duì)氣候變化提供了基礎(chǔ)性保障。

2.2 內(nèi)容方法進(jìn)展

不同的重大工程項(xiàng)目，氣候可行性論證的內(nèi)容和方法側(cè)重點(diǎn)不同，但一般都包括工程區(qū)氣候背景分析、主要?dú)庀鬄?zāi)害[14]、工程氣象參數(shù)計(jì)算[15]和短期氣象監(jiān)測(cè)與氣候影響預(yù)測(cè)分析等內(nèi)容[16，17]。對(duì)于輸變電線路工程，需要考慮電線覆冰以及最大風(fēng)速推算、大風(fēng)災(zāi)害調(diào)查評(píng)估；對(duì)于風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)利用，需要進(jìn)行風(fēng)資源評(píng)估并考慮對(duì)當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊?；核電站建設(shè)項(xiàng)目則需要考慮龍卷的情況；城市規(guī)劃要考慮降水、風(fēng)向?qū)Υ髿馕廴竞统鞘邢滤艿赖挠绊懙葐?wèn)題。

工程氣候可行性論證方法，包括通過(guò)分析各氣候要素的平均值獲得其平均狀態(tài)；通過(guò)計(jì)算相對(duì)變率和絕對(duì)變率獲得氣候因素的穩(wěn)定性；通過(guò)使用皮爾森-ⅠⅠⅠ型分布、極值Ⅰ分布等模型推算氣候極值，獲得氣候要素的極端情況；通過(guò)計(jì)算空氣污染指數(shù)、大氣混合層厚度、大氣狀況穩(wěn)定度等分析重大工程的污染氣象條件；通過(guò)采用差值線性?xún)?nèi)插法、比值線性?xún)?nèi)插法和全概率法等，對(duì)參考?xì)庀笳九c臨時(shí)氣象觀測(cè)站同期觀測(cè)資料，進(jìn)行超短資料序列的訂正延長(zhǎng)等。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)展

伴隨氣候可行性論證工作的廣泛開(kāi)展，一些涉及重大工程設(shè)計(jì)參數(shù)和氣候參數(shù)計(jì)算方法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范也得以發(fā)布實(shí)施，如《核電廠廠址選擇的極端氣象事件(不包括熱帶氣旋)》（HAF 0112—1991）[18]、《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/ T D60-01—2004）[19]、《重大建設(shè)項(xiàng)目氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范》（DB45/T 445—2007）[20]、《高速公路交通氣象條件等級(jí)》（QX/T 111—2010）[21]、《太陽(yáng)能資源評(píng)估方法》（QX/T 89—2008）[22]、《露天建筑施工現(xiàn)場(chǎng)不利氣象條件與安全防范》（QX/T 154—2012）[23]、《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率評(píng)判方法》（QX/T 243—2014）[24]、《太陽(yáng)能光伏發(fā)電功率短期預(yù)報(bào)方法》（QX/T 244—2014）[25]、《分散式風(fēng)力發(fā)電風(fēng)能資源評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（QX/T 308—2015）[26]、《城市總體規(guī)劃氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范》（QX/T 242—2014）[27]、《大型活動(dòng)氣象服務(wù)指南工作流程》（QX/T 274—2015）[28]、《供暖氣象等級(jí)》（QX/T 255—2015）[29]等。

中國(guó)氣象局也先后組織專(zhuān)家編寫(xiě)并印發(fā)了《核電項(xiàng)目氣候可行性論證技術(shù)指南》[30]、《城市總體規(guī)劃氣候可行性論證技術(shù)導(dǎo)則》[31]、《橋梁建設(shè)抗風(fēng)設(shè)計(jì)氣候可行性論證技術(shù)指南（第一版）》[32]、《城市通風(fēng)廊道規(guī)劃技術(shù)指南（第一版）》[33]和《工程項(xiàng)目采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)氣象參數(shù)分析技術(shù)指南（第一版）》[34]等氣候可行性論證技術(shù)指南。各地氣候可行性論證社會(huì)化管理也取得長(zhǎng)足進(jìn)展，如黑龍江、山西、廣西、西藏、貴州、江蘇、內(nèi)蒙古、四川、吉林等地出臺(tái)氣候資源開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)相關(guān)條例與辦法，遼寧、吉林、廣東、海南、江西、安徽將氣候可行性論證納入行政許可與非行政許可，并開(kāi)始履行政府職能，多個(gè)地市也印發(fā)了加強(qiáng)氣候可行性論證的通知或出臺(tái)氣候可行性論證管理辦法[35]。

3 存在的問(wèn)題及解決問(wèn)題的思路措施

我國(guó)氣候可行性論證工作雖然取得了很大的進(jìn)展，但還存在一些較為突出的問(wèn)題。一是對(duì)氣候可行性論證工作的普法宣傳力度不夠，導(dǎo)致社會(huì)上各行業(yè)沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到氣候可行性論證工作的重要性，尚無(wú)具有約束力的法律法規(guī)對(duì)大型工程建設(shè)項(xiàng)目的氣候可行性論證工作進(jìn)行強(qiáng)制規(guī)范，許多重大工程項(xiàng)目也不進(jìn)行氣候可行性論證。二是氣候可行性論證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善[16]，目前有關(guān)論證方法和內(nèi)容的基礎(chǔ)研究還很欠缺，沒(méi)有形成針對(duì)不同部門(mén)、行業(yè)的氣候影響評(píng)價(jià)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)和客觀化、定量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及關(guān)鍵技術(shù)方法，也沒(méi)有建立起專(zhuān)業(yè)化、自動(dòng)化的業(yè)務(wù)流程、服務(wù)系統(tǒng)。三是氣候可行性論證僅僅局限于規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，很少開(kāi)展項(xiàng)目施工運(yùn)營(yíng)階段的后評(píng)估，對(duì)工程預(yù)期目標(biāo)、指標(biāo)是否達(dá)到，設(shè)計(jì)的氣候參數(shù)是否合理有效等都缺乏明確的評(píng)估和反饋，也缺少對(duì)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)問(wèn)題給出改進(jìn)建議以及為未來(lái)新項(xiàng)目的決策提出建議這一環(huán)節(jié)。四是氣候可行性論證工作服務(wù)領(lǐng)域局限、發(fā)展速度有限，對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略、區(qū)域規(guī)劃服務(wù)的實(shí)時(shí)性不夠，服務(wù)于區(qū)域農(nóng)(牧)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和重大區(qū)域性經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)建設(shè)等項(xiàng)目的可行性論證較少，業(yè)務(wù)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及團(tuán)隊(duì)建設(shè)也不足，影響到業(yè)務(wù)服務(wù)的水平。

3.2 解決問(wèn)題的思路措施

針對(duì)我國(guó)氣候可行性論證存在的上述問(wèn)題，提出以下對(duì)策及措施建議。一是加強(qiáng)宣傳，提高認(rèn)識(shí)，推進(jìn)法律規(guī)范建設(shè)。利用各種媒體和宣傳途徑，提高社會(huì)認(rèn)知度。廣泛、深入地向全社會(huì)特別是工程項(xiàng)目的審批以及主管部門(mén)，包括發(fā)展改革、規(guī)劃、建設(shè)、交通和電力等宣傳氣候可行性論證的重要性和必要性，努力推進(jìn)法律法規(guī)及規(guī)章制度建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)該開(kāi)展氣候可行性論證而實(shí)際上未開(kāi)展論證的規(guī)劃、建設(shè)項(xiàng)目不予審批、核準(zhǔn)或備案，積極探索氣候可行性論證的運(yùn)行管理機(jī)制。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)普通公眾的知識(shí)科普宣傳，提高公眾的認(rèn)可和參與度，為順利開(kāi)展氣候可行性論證工作打下良好的社會(huì)基礎(chǔ)[7,36]。二是完善指標(biāo)，創(chuàng)新方法，構(gòu)建專(zhuān)業(yè)服務(wù)系統(tǒng)。建立和完善氣候變化以及極端天氣氣候事件對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、水資源、建筑及旅游等各個(gè)行業(yè)的影響評(píng)價(jià)專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)，加強(qiáng)氣候可行性論證指標(biāo)的定量化和評(píng)價(jià)技術(shù)方法的客觀化、定量化、動(dòng)態(tài)化和精細(xì)化，集成相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程和服務(wù)系統(tǒng)。另一方面，加強(qiáng)多源、長(zhǎng)序列氣候資料的行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐和論證技術(shù)方法研究，對(duì)一些成熟的方法和好的經(jīng)驗(yàn)及時(shí)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，生成氣候可行性論證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和論證指南，以適應(yīng)不同行業(yè)氣候可行性論證的需要[36]。三是跟蹤項(xiàng)目，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，落實(shí)氣候可行性論證后評(píng)估。對(duì)已經(jīng)完成的重大工程，采用宏觀和微觀相結(jié)合、定量和定性相結(jié)合的前后對(duì)比或有無(wú)對(duì)比方法，系統(tǒng)、客觀地分析氣候可行性論證的效益、作用和影響，總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)。及時(shí)了解工程實(shí)施運(yùn)營(yíng)中的新變化、新情況，對(duì)于設(shè)計(jì)建設(shè)中沒(méi)有考慮到的氣候問(wèn)題，給出有針對(duì)性的措施建議，并通過(guò)及時(shí)有效的信息反饋，為未來(lái)新項(xiàng)目的決策和提高氣候可行性論證水平提出建議，同時(shí)也為宏觀決策和管理政策的實(shí)施提供科學(xué)依據(jù)。四是拓展領(lǐng)域，建設(shè)團(tuán)隊(duì)，提升業(yè)務(wù)服務(wù)水平。圍繞國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和結(jié)構(gòu)調(diào)整，包括“一帶一路”、京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶以及低碳城市、新型城鎮(zhèn)化等，積極對(duì)與氣候條件密切相關(guān)的規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)展氣候可行性論證，融入?yún)^(qū)域氣候承載力、極端天氣氣候事件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、產(chǎn)業(yè)布局選址、城鎮(zhèn)規(guī)劃設(shè)計(jì)和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等各個(gè)方面[37]。加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)協(xié)作和團(tuán)隊(duì)建設(shè)，吸納具有扎實(shí)、系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人才，提高從業(yè)人員的業(yè)務(wù)能力和技術(shù)服務(wù)水平，為多領(lǐng)域、跨行業(yè)的氣候可行性論證提供支撐。

4 重大工程氣候可行性論證關(guān)鍵技術(shù)

4.1 極端天氣氣候事件變化的未來(lái)預(yù)估

2005年美國(guó)氣象學(xué)會(huì)公報(bào)中提到，對(duì)大多數(shù)國(guó)家而言，在大氣科學(xué)領(lǐng)域中對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)最大的是氣候資料與氣候信息的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，應(yīng)用氣候?qū)W逐漸進(jìn)入黃金時(shí)代[38]。氣候可行性論證在合理開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)氣候資源，維護(hù)城市資源環(huán)境安全方面發(fā)揮著重要作用，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵[39]。未來(lái)20～100年，我國(guó)氣候變化仍將持續(xù)，高溫?zé)崂?、極端干旱、暴雨洪澇和霾等高影響天氣氣候事件的發(fā)生頻次、強(qiáng)度、區(qū)域、持續(xù)時(shí)間等均出現(xiàn)顯著變化[40]。相對(duì)于氣候平均態(tài)，極端氣候事件的變化會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生命財(cái)產(chǎn)和自然生態(tài)系統(tǒng)等造成更大的影響[41，42]。據(jù)世界氣象組織報(bào)告[43]，在21世紀(jì)最初10年，全球有超過(guò)37萬(wàn)人死于空前的極端天氣和氣候事件的影響。

和預(yù)估氣候平均態(tài)一樣，預(yù)估溫室氣體排放增加所引起的極端氣候事件變化的主要手段還是數(shù)值氣候模式。通過(guò)引入最新的IPCC第五次評(píng)估報(bào)告中全球氣候模式集（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5，CMIP5）資料，并在氣候資料的多種降尺度（downscaling）方法和多模式集合（MME）預(yù)估方法的支持下，提高模式的分辨率和預(yù)估準(zhǔn)確率，特別是水平分辨率的提高，生成區(qū)域氣候變化預(yù)估數(shù)據(jù)集和未來(lái)極端天氣氣候事件變化預(yù)估數(shù)據(jù)集，并從氣候平均態(tài)變化、極端天氣氣候事件的頻數(shù)和強(qiáng)度變化，以及氣象氣候?yàn)?zāi)害變化等方面綜合研究氣候變化對(duì)重大工程的影響，根據(jù)氣候變化趨勢(shì)分析和未來(lái)氣候預(yù)估等，為重大工程的設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)、城市規(guī)劃布局等提供必要的采暖、制冷、抗風(fēng)、排水、防潮參數(shù)和技術(shù)支持。

4.2 工程與環(huán)境間相互影響的數(shù)值模擬

統(tǒng)計(jì)和概率計(jì)算技術(shù)、點(diǎn)式論證方法是目前氣候可行性論證中采用最多的技術(shù)和指導(dǎo)規(guī)范。所謂點(diǎn)式論證方法就是直接將某點(diǎn)的數(shù)據(jù)或計(jì)算參數(shù)應(yīng)用到大片區(qū)域上，而不管下墊面的復(fù)雜情況，這對(duì)復(fù)雜地形中重大工程項(xiàng)目的投資成本和經(jīng)濟(jì)效益估算來(lái)說(shuō)，是十分粗放的。而將工程氣象參數(shù)從點(diǎn)評(píng)估發(fā)展為場(chǎng)評(píng)估的重要途徑就是高分辨率數(shù)值模擬技術(shù)。高分辨率數(shù)值模擬技術(shù)為復(fù)雜地形的風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)能資源評(píng)估提供了可靠的技術(shù)方法[44]，如MM5中尺度數(shù)值模擬、CALMET降尺度模式或BDM三維準(zhǔn)靜力模式等技術(shù)已應(yīng)用在風(fēng)能資源評(píng)估或選址過(guò)程中。利用WRF中尺度數(shù)值模式模擬超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)對(duì)跨海大橋或者海上風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的影響，以之為跨海大橋建設(shè)或者海上風(fēng)電場(chǎng)選址提出符合抗風(fēng)要求的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

利用中尺度或微觀尺度的數(shù)值模式，進(jìn)行微觀大氣邊界層以及大氣成分模擬，以預(yù)測(cè)重大工程對(duì)相關(guān)氣候背景條件的影響。在城市規(guī)劃的氣候可行性論證中，數(shù)值模擬趨向于完善中尺度數(shù)值模式，增加城市冠層以及城市人為熱源等城市特征。通過(guò)采用多尺度數(shù)值模式系統(tǒng)開(kāi)展城市尺度、小區(qū)尺度或單體尺度的數(shù)值模擬，從而得到氣溫、濕度、風(fēng)場(chǎng)等氣象環(huán)境效應(yīng)的定量分析結(jié)果，滿足城市選址、城市功能區(qū)、建筑設(shè)計(jì)和建筑形式等的需求。

一方面指派一個(gè)部門(mén)為主要負(fù)責(zé)部門(mén)，領(lǐng)導(dǎo)其他各部門(mén)討論制定統(tǒng)一的危險(xiǎn)品道路運(yùn)輸行業(yè)規(guī)范和操作標(biāo)準(zhǔn)，完善對(duì)危險(xiǎn)品道路運(yùn)輸企業(yè)的安全生產(chǎn)和管理審查，并加強(qiáng)與公安、安監(jiān)、交通監(jiān)管部門(mén)之間的溝通協(xié)商，形成有效的多部門(mén)合作體系。嚴(yán)格界定不同部門(mén)的管理范圍，加大監(jiān)管力度，有效推動(dòng)危險(xiǎn)品道路運(yùn)輸安全。健全對(duì)危險(xiǎn)品道路運(yùn)輸全過(guò)程的安全監(jiān)管力度。嚴(yán)格處罰非法運(yùn)營(yíng)的危險(xiǎn)品物流個(gè)體或企業(yè)，情節(jié)嚴(yán)重的，直接取締經(jīng)營(yíng)資格或從業(yè)資格。

4.3 多源立體氣候環(huán)境信息的綜合探測(cè)

隨著氣象現(xiàn)代化程度和環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)水平的提高，立體多源觀測(cè)數(shù)據(jù)，諸如地面、雷達(dá)、探空、衛(wèi)星遙感等將在氣候可行性論證中得到廣泛應(yīng)用，建立針對(duì)性和適用性較強(qiáng)的工程氣象探測(cè)體系，確定重大工程專(zhuān)用基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)篩選指標(biāo)，針對(duì)重大工程氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選[6]，生成各類(lèi)重大工程氣候可行性論證適用的氣象災(zāi)害事件數(shù)據(jù)庫(kù)成為必然。根據(jù)各地災(zāi)害性天氣和氣候的特點(diǎn)，建立與本地相適宜的、先進(jìn)的、長(zhǎng)期的工程氣象專(zhuān)業(yè)探測(cè)網(wǎng)并發(fā)展近地邊界層精細(xì)探測(cè)技術(shù)，如超聲波測(cè)量、激光雷達(dá)技術(shù)等是目前大氣探測(cè)最主要的發(fā)展方向。針對(duì)一個(gè)城市甚至一個(gè)規(guī)劃區(qū)進(jìn)行加密觀測(cè)及高分辨率遙感衛(wèi)星資料的應(yīng)用，并將城市用地類(lèi)型同氣候要素信息結(jié)合起來(lái)進(jìn)行空間單元的熱環(huán)境和通風(fēng)環(huán)境分析將成為趨勢(shì)。

與臺(tái)站資料相比，遙感探測(cè)得到的信息具有空間分布均勻、區(qū)域代表性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。如李曉萌等[45]利用2000和2010年極端高溫發(fā)生時(shí)MODIS衛(wèi)星的地表溫度(LST)數(shù)據(jù)，結(jié)合DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)，分別提取地表溫度場(chǎng)信息以及城市化信息，并通過(guò)等溫線分析、剖面分析、差值變化分析和柵格計(jì)算等方法，分析了北京市近10年來(lái)極端高溫期地表溫度的時(shí)空變化特征及其對(duì)城市化的響應(yīng)。Nastos等[46]綜合利用TRMM衛(wèi)星降水資料和高分辨率格點(diǎn)降水資料，采用百分位閾值、絕對(duì)閾值和持續(xù)期三種指標(biāo)，開(kāi)展了地中海地區(qū)極端降水空間格局研究。應(yīng)用WRF/UCM模式，并引入遙感提取的精細(xì)化下墊面信息，模擬北京[47]、南京[48]和廣州[49]等城市下墊面改變對(duì)極端高溫和強(qiáng)降水過(guò)程特征的影響，也取得很好的效果。一些研究也利用雙軸跟蹤、單軸跟蹤的總輻射、直接輻射、散射輻射及反射輻射等多種太陽(yáng)能輻射儀器，結(jié)合靜止、極軌等多源衛(wèi)星產(chǎn)品資料，采用輻射傳輸理論開(kāi)展了太陽(yáng)能資源反演和評(píng)估[2]。

4.4 災(zāi)害綜合影響過(guò)程與動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

重大工程投資大，施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)周期長(zhǎng)，加之各種氣象災(zāi)害存在著不確定性和隨機(jī)性，氣象災(zāi)害可能影響到工程的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。需要在極值理論和多種水文氣象分布函數(shù)（如極值Ⅰ型、皮爾森-ⅠⅠⅠ型等）支持下，開(kāi)展各種致災(zāi)因子（高溫、低溫、暴雨、大風(fēng)、積雪等）極值分析，構(gòu)建不同重現(xiàn)期災(zāi)害要素頻數(shù)和強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)[50]，并借助于同類(lèi)工程項(xiàng)目的災(zāi)害影響過(guò)程或?yàn)?zāi)情統(tǒng)計(jì)資料，通過(guò)類(lèi)比推演法，構(gòu)建不同強(qiáng)度致災(zāi)因子對(duì)所論證的重大工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的影響過(guò)程和等級(jí)損失關(guān)系曲線，編制損失標(biāo)準(zhǔn)和影響評(píng)估模型。同時(shí)，鑒于自然災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展都有其自身特點(diǎn)和復(fù)雜的氣候、環(huán)境和人為活動(dòng)背景，不同類(lèi)別的自然災(zāi)害之間又存在著多方面的廣泛聯(lián)系。因此，災(zāi)害影響評(píng)估不僅要關(guān)注單項(xiàng)災(zāi)害，還應(yīng)對(duì)重大工程區(qū)域范圍內(nèi)多項(xiàng)災(zāi)害開(kāi)展綜合評(píng)估，尤其是基于災(zāi)害鏈的多災(zāi)種綜合影響評(píng)估[51，52]，不斷提高災(zāi)害評(píng)估模型方法的精度和可信度。

災(zāi)害被認(rèn)為是地球表層的孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體綜合作用的產(chǎn)物，存在著大量不確定性和模糊性[51]。模型的應(yīng)用使得定量描述自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)成為可能。通過(guò)對(duì)多種致災(zāi)因子和承災(zāi)體的單獨(dú)分析和綜合影響過(guò)程分析，建立重大工程區(qū)域內(nèi)多災(zāi)種綜合影響評(píng)估方法模型和承災(zāi)體易損性的評(píng)估模型與方法，繪制區(qū)域綜合災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)圖[52]，進(jìn)一步利用統(tǒng)計(jì)、模擬及耦合等技術(shù)手段，開(kāi)展災(zāi)害致災(zāi)因子動(dòng)態(tài)和承災(zāi)體動(dòng)態(tài)分析，并結(jié)合致災(zāi)過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬和各種仿真技術(shù)，從情景分析的角度開(kāi)展重大工程災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[53]。借助于遙感、地理信息系統(tǒng)等空間信息技術(shù)，將基于柵格點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與基于行政單元的評(píng)估相結(jié)合，使氣象災(zāi)害的致災(zāi)因子預(yù)報(bào)信息與地面背景數(shù)據(jù)有效地匹配，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的精細(xì)化，提高災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的實(shí)時(shí)性和可操作性[51]。

4.5 氣象參數(shù)的區(qū)域代表性和實(shí)時(shí)更新

在工程規(guī)劃或設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)工程區(qū)域內(nèi)國(guó)家氣象站30年甚至50年以上的歷史氣象資料計(jì)算工程氣象參數(shù)，所以氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)能否代表該地區(qū)平均氣候狀況是影響工程設(shè)計(jì)參數(shù)的重要因素。改革開(kāi)放以來(lái)，很多氣象站的環(huán)境遭到破壞，觀測(cè)數(shù)據(jù)失去了區(qū)域代表性，加之近年來(lái)各地遷站現(xiàn)象比較普遍，這必然會(huì)造成當(dāng)?shù)貧v史氣象資料的不連續(xù)。因此，這些氣象數(shù)據(jù)在使用之前，必須進(jìn)行均一化檢驗(yàn)[54]，檢查數(shù)據(jù)的完整性和對(duì)工程區(qū)域氣候環(huán)境的代表性。

在常規(guī)的氣象評(píng)估方法中，由于工程區(qū)與鄰近氣象站地形地貌和觀測(cè)環(huán)境的差異，評(píng)估結(jié)論與實(shí)際情況可能會(huì)有較大差異。為了獲得較高分辨率的要素空間分布結(jié)果，便于研究較小空間尺度工程區(qū)氣候要素特征，可對(duì)氣象要素的趨勢(shì)面進(jìn)行空間分析?？臻g統(tǒng)計(jì)分析和空間趨勢(shì)分析法很好地考慮了影響氣象要素分布的地理、地形和下墊面環(huán)境等條件，評(píng)估結(jié)果更能代表真實(shí)地形下的客觀情況，因此具有相對(duì)較高的可信度[39]。基于空間分析的氣候可行性論證方法，可有效補(bǔ)充當(dāng)前氣候環(huán)境評(píng)價(jià)中采用的簡(jiǎn)單氣候統(tǒng)計(jì)方法，滿足了工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)等氣象防災(zāi)減災(zāi)的需要。

此外，我國(guó)工程建設(shè)參照的技術(shù)規(guī)范中有關(guān)工程氣象參數(shù)的內(nèi)容目前多是依據(jù)20世紀(jì)80、90年代以前的氣象數(shù)據(jù)來(lái)確定的，比較陳舊，與當(dāng)前已經(jīng)變化了的氣候以及人為城市化影響的下墊面環(huán)境有顯著偏差。所以，需要進(jìn)一步在現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范規(guī)定的氣象災(zāi)害參數(shù)分析評(píng)估的基礎(chǔ)上，根據(jù)最新的氣象探測(cè)資料來(lái)計(jì)算工程設(shè)計(jì)參數(shù)，并評(píng)估其安全性，研究更為科學(xué)的氣象災(zāi)害參數(shù)分析方案和計(jì)算方法，改進(jìn)或研發(fā)氣象災(zāi)害參數(shù)分析評(píng)估相關(guān)軟件，如重大工程抗風(fēng)參數(shù)計(jì)算軟件以及其他一些風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算軟件[6]。

5 結(jié)論與討論

氣候可行性論證對(duì)合理控制建設(shè)成本、積極應(yīng)對(duì)氣候變化、避免和減輕建設(shè)項(xiàng)目對(duì)周邊環(huán)境的影響，以及抵御氣象災(zāi)害造成的損失都具有重要的意義。近年來(lái)，我國(guó)氣候可行性論證已經(jīng)在能源、交通和建筑等多個(gè)領(lǐng)域廣泛開(kāi)展，并在一些領(lǐng)域取得了應(yīng)用價(jià)值較高的特色成果。氣候可行性論證技術(shù)體系得到進(jìn)一步完善，一些重大工程的設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法及氣候可行性論證技術(shù)指南不斷推出。

然而，我國(guó)氣候可行性論證還存在著普法宣傳力度不夠，強(qiáng)制規(guī)范缺失，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，關(guān)鍵技術(shù)方法和業(yè)務(wù)流程、服務(wù)系統(tǒng)不健全，氣候可行性論證缺少后評(píng)估環(huán)節(jié)以及服務(wù)領(lǐng)域有限，業(yè)務(wù)人員及團(tuán)隊(duì)建設(shè)不足等問(wèn)題，需要在宣傳認(rèn)識(shí)，法律規(guī)范建設(shè)、指標(biāo)方法完善和創(chuàng)新、業(yè)務(wù)服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建、氣候可行性論證后評(píng)估，以及服務(wù)領(lǐng)域拓展和團(tuán)隊(duì)建設(shè)、業(yè)務(wù)服務(wù)水平提高等方面加強(qiáng)發(fā)展。

準(zhǔn)確可靠的氣候可行性論證結(jié)果，需要?dú)庀笥^測(cè)和數(shù)值模擬及評(píng)估指標(biāo)等基礎(chǔ)技術(shù)的支持。建立具有較強(qiáng)針對(duì)性的工程氣象環(huán)境信息綜合探測(cè)體系，完善工程氣象參數(shù)的區(qū)域代表性并實(shí)現(xiàn)參數(shù)的實(shí)時(shí)更新，是科學(xué)開(kāi)展重大工程氣候可行性論證的基礎(chǔ)和保障。加強(qiáng)對(duì)極端天氣氣候事件變化的未來(lái)預(yù)估，深入模擬和分析重大工程與氣候環(huán)境之間的相互影響，開(kāi)展災(zāi)害綜合影響過(guò)程與動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，是重大工程氣候可行性論證的必要途徑。

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，重大工程項(xiàng)目呈現(xiàn)出更高、更長(zhǎng)、更宏大、更密集的發(fā)展特征，重大工程的設(shè)計(jì)和施工運(yùn)營(yíng)對(duì)大氣環(huán)境特別是氣候變化和氣象災(zāi)害的變化更為敏感。我國(guó)氣候可行性論證項(xiàng)目的規(guī)模和領(lǐng)域必將進(jìn)一步擴(kuò)大，技術(shù)水平和業(yè)務(wù)服務(wù)能力也會(huì)得到逐步提升，氣候可行性論證在合理開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)氣候資源、維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全、實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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Progress of Demonstrating Feasibility of Major Projects upon Climate

Shi Jun1, Wen Kangmin1,2, Mu Haizhen1, Liu Xiaochen1
(1 Shanghai Climate Centre, Shanghai Meteorological Bureau, Shanghai 200030 2 China University of Geosciences, School of Environmental Studies, Wuhan 430074)

This paper discusses the necessity and signif i cance of demonstrating feasibility of major project upon climate, analyzes the progresses and current problems; suggests some ideas and measures to solve these problems in technology, business and service for major projects in China; points out the key technologies, which include the project feasibility on the future extreme weather and climate events, the numerical simulation of the interaction between the major projects and surrounding environment, the comprehensive detection of multi-source and three-dimensional climate information, the dynamic assessment of disaster inf l uence process and risk, the improvement of regional representative and real-time update of meteorological parameters. It offers future references for demonstrating feasibility of major projects upon climate in China.

major projects, feasibility upon climate, climate change, business and services, progress

10.3969/j.issn.2095-1973.2016.06.002

2015年11月9日；

2016年3月25日

史軍(1975—)，Email：shij@climate.sh.cn

資助信息： 中國(guó)清潔發(fā)展機(jī)制基金贈(zèng)款項(xiàng)目（2012043，1212117）；國(guó)家自然科學(xué)基金（41401661，41571044）；中國(guó)氣象局氣候變化專(zhuān)項(xiàng)（CCSF201503）