沿海地區(qū)應(yīng)對氣候變化和人口快速增長的韌性土地利用規(guī)劃
——以美國佛羅里達(dá)州馬坦薩斯河流域?yàn)槔?/h1>
2019-11-30 06:40:58祝明建管少平陳康琳余鴻
風(fēng)景園林 2019年10期
祝明建 管少平 陳康琳 余鴻
研究表明，在全球氣候變化所導(dǎo)致的影響中，海平面上升被認(rèn)為是最確定、最直接、最顯而易見以及影響最廣泛的后果[1-2]。20—21世紀(jì)初全球沿海觀測站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球海平面平均每年上升了約3.3 mm[3]，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)預(yù)測全球海平面將在21世紀(jì)末上升0.4～0.6 m，最高可能上升1.0 m，并指出氣候系統(tǒng)的變暖與海平面上升的關(guān)系毋庸置疑。自20世紀(jì)50年代以來，觀測到的許多變化在前幾十年乃至上千年時(shí)間里都是前所未有的。過去3個(gè)10年中地表溫度已連續(xù)高于1850年以來的任何一個(gè)10年[4]。2017年3月22日，中國國家海洋局發(fā)布了《2016年中國海平面公報(bào)》，公報(bào)指出：自1980—2016年，中國沿海海平面變化總體呈波動(dòng)上升趨勢，并且由于沿海地區(qū)地面沉降等原因造成的影響，中國海平面上升速率略高于全球平均水平。2016年，中國沿海海平面較常年高82 mm，達(dá)到1980年以來的最高位。
海平面上升對沿海城市和地區(qū)的影響巨大，應(yīng)對海平面上升的相關(guān)研究受到了各國學(xué)者的關(guān)注。2010年1月，美國的保護(hù)生物學(xué)家們專門在佛羅里達(dá)州的阿基邦德生物站（Archbold Biological Station）舉行研討會(huì)，確立未來應(yīng)對海平面上升擬從事的主要研究方向和應(yīng)對策略。近年來，中國學(xué)術(shù)界也逐漸重視海平面上升的適應(yīng)性研究，如在2016年的全國兩會(huì)上，秦大河院士就專門提案呼吁加強(qiáng)海平面上升對中國沿海地區(qū)不利影響的研究和適應(yīng)性規(guī)劃應(yīng)對工作。
伴隨著海平面上升，沿海地區(qū)人口增長和城市擴(kuò)張?jiān)诔掷m(xù)加快，土地開發(fā)程度增加，生態(tài)破碎化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重[5]。研究表明，在距離海岸線50 km的范圍內(nèi)，分布著60%以上的大城市[6]。例如，美國佛羅里達(dá)州（以下簡稱佛州）超過75%的人口集中在沿海地區(qū)[7]，截至2017年全州人口大約為2 000萬，并以17.6%的增長率持續(xù)增長，遠(yuǎn)高于9.7%的國家增長率。佛羅里達(dá)大學(xué)的研究預(yù)測佛州人口可能將在2070年達(dá)到3 600萬左右[8]。
人口增長帶來土地利用的快速變化，土地利用變化是人口增長在物質(zhì)空間上的直接表現(xiàn)[9]。人口的快速增長和城市化將對土地資源造成極大壓力，一些自然棲息地如農(nóng)地、林地等將被開發(fā)為建設(shè)用地，給生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)造成破壞。以珠江三角洲（以下簡稱珠三角）為例，1979—2017年間，常住人口從約1 797萬人增至5 963萬人，30多年來人口增長近2.3倍，并且還在持續(xù)增長。大規(guī)模的人口增長為珠三角的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了充足的勞動(dòng)力，但同時(shí)也給生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)帶來了巨大的壓力[10]。
在世界范圍內(nèi)，城市三角洲的人口密集程度高，并在世界生態(tài)系統(tǒng)以及全球經(jīng)濟(jì)中具有重要地位，同時(shí)這些地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱并面臨氣候變化的威脅。為確保城市三角洲這一復(fù)雜社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要系統(tǒng)地制定能夠應(yīng)對與抵御多種威脅的新策略，以適應(yīng)氣候變化的威脅，降低城市發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)性?！绊g性”這一概念從生態(tài)學(xué)科引入城鄉(xiāng)規(guī)劃和風(fēng)景園林學(xué)科以來就在應(yīng)對未來氣候變化和土地利用變化帶來的挑戰(zhàn)方面發(fā)揮了重要作用。韌性規(guī)劃就是要解決規(guī)劃對象的脆弱性和不確定性問題[11]?；诖?，筆者以美國佛州馬坦薩斯河入?？诘貐^(qū)應(yīng)對海平面上升和快速城市化的韌性土地利用規(guī)劃為例[12]①，探討了這一適應(yīng)性規(guī)劃理論和方法在中國三角洲地區(qū)的應(yīng)用。
1 美國馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃
1.1 研究區(qū)域
馬坦薩斯河流域位于美國佛州東北部的大西洋海岸，流域面積約4.05萬 km2，是典型的受海平面上升和人口快速增長影響深遠(yuǎn)的區(qū)域之一。選擇此區(qū)域作為研究區(qū)的原因在于：1）其為佛州海岸沿線受海平面上升威脅最大的流域之一；2）流域包括圣奧古斯?。⊿t.Augustine）和棕櫚海岸城（Palm Coast）兩座極具吸引力的城市，人口快速聚集于此，導(dǎo)致土地利用急需改變；3）區(qū)域內(nèi)土地類型多樣，包括建設(shè)用地、國家級河口自然保護(hù)區(qū)、馬坦薩斯國家紀(jì)念碑、馬坦薩斯國家森林和費(fèi)沃·戴克州立公園等（圖1）。因此，如何有效地進(jìn)行韌性土地利用規(guī)劃以應(yīng)對海平面上升和人口快速增長帶來的威脅成了相關(guān)部門決策者需要探討的緊迫問題。為了更好地研究雙重挑戰(zhàn)對馬坦薩斯河流域土地利用帶來的影響，研究范圍沿馬坦薩斯河流域的邊界向外拓展了5 km。
1.2 研究方法
本研究構(gòu)建了一個(gè)研究框架，包括場地背景分析、脆弱性評估和保護(hù)設(shè)計(jì)三大部分（圖2）。其中場地背景分析包括自然、歷史、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化。脆弱性評估包括海平面上升對濕地的影響分析、物種和棲息地影響分析、風(fēng)暴潮淹沒分析（海平面上升疊加影響）以及對當(dāng)前和未來潛在開發(fā)地的影響評估。保護(hù)設(shè)計(jì)包括適應(yīng)海平面上升的物種棲息地和廊道設(shè)計(jì)以及適宜性的開發(fā)模式。
1.2.1 場地背景分析
由一般背景信息、區(qū)域特點(diǎn)及佛州的規(guī)劃背景3個(gè)部分組成，是對土地利用分析的補(bǔ)充。背景信息與自然系統(tǒng)有關(guān)，包括水文（地表水和地下水）、氣候和社會(huì)制度（特別是經(jīng)濟(jì)和文化層面），也與自然資源保護(hù)有關(guān)，包括物種及棲息地的脆弱性和彈性適應(yīng)能力、通過歷史視角收集的信息及地區(qū)社會(huì)制度等，共同作為基礎(chǔ)信息融入脆弱性評估部分進(jìn)行分析。
1.2.2 脆弱性評估
這一步驟用于確定海平面上升的潛在影響。脆弱性評估結(jié)果代表一階影響，基于此可得到對社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)的二階影響。將海平面上升可能的影響與項(xiàng)目應(yīng)用的研究方法聯(lián)系起來（表1），其中高程模型（elevation model）、風(fēng)暴潮模型（hazus model）、海平面上升影響濕地模型（sea level affecting marshes model，簡稱SLAMM）均以地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）為基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)刂R則通過合作和上文中提到的背景信息中得到。
1）數(shù)字高程模型（digital elevation model）。數(shù)字高程模型是由地形高程數(shù)據(jù)得到的數(shù)字模型或三維化的地形表面，被用來模擬海平面上升對地表的淹沒情況。低于一定海平面的地區(qū)將被淹沒，可以直觀地顯示海平面上升對沿海地區(qū)的影響。本研究采用基于激光探測與測量（light detection and ranging，簡稱 lidar）獲取的數(shù)字高程模型，該數(shù)據(jù)已共享于佛州地理數(shù)據(jù)館（Florida Geographic Data Library，簡稱FGDL）。
2）風(fēng)暴潮模型（hazus model）。颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴等引起的風(fēng)暴潮，會(huì)造成沿海地區(qū)的重大侵蝕、泥沙淤積和洪水災(zāi)害（圖3）。海平面上升將增加脆弱地帶風(fēng)暴潮的深度，并增加新的脆弱地區(qū)。本研究利用聯(lián)邦急救管理署（Federal Emergency Administration of the United States，簡稱FEMA）的hazus模型，使用ArcGIS顯示災(zāi)害數(shù)據(jù)、傷害和經(jīng)濟(jì)損失的分析結(jié)果，以及對區(qū)域人口的潛在影響。風(fēng)暴潮模型用于估計(jì)美國大陸、大西洋和海灣沿岸地區(qū)風(fēng)暴潮對建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的潛在威脅，以及對風(fēng)暴庇護(hù)所的需求。該模型估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的3個(gè)步驟：計(jì)算選定區(qū)域的曝光量；計(jì)算危險(xiǎn)影響暴露區(qū)；利用暴露區(qū)和危險(xiǎn)點(diǎn)計(jì)算經(jīng)濟(jì)損失、結(jié)構(gòu)損傷等潛在損失。hazus模型通過建模確定洪水頻率為1%的地區(qū)，并采用3種海平面上升預(yù)景值：0.5 m、1.5 m、2.5 m。
1 研究區(qū)域Study area
2 研究技術(shù)路線Study technology roadmap
表1 脆弱性評估的方法Tab. 1 Methods for vulnerability assessment
3）海平面上升影響濕地模型（SLAMM）。SLAMM是由美國瓦仁·匹諾克環(huán)境咨詢公司開發(fā)的用于預(yù)測沿海濕地以及海岸線隨海平面上升變化情況的模型。自20世紀(jì)80年代開發(fā)以來，已被美國國家海洋與大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，簡稱NOAA）廣泛應(yīng)用于美國境內(nèi)的海平面上升影響預(yù)測。佛羅里達(dá)大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程系的格里格·凱克（Greg Kiker）博士用SLAMM模擬了海平面上升對除佛羅里達(dá)島鏈之外全州所有沿海地區(qū)的影響。相比其他海平面上升影響模型，SLAMM的優(yōu)勢包括可應(yīng)用于各種研究尺度的模擬、能夠描述物種棲息地的脆弱性以及能夠模擬海水入侵對土地覆蓋的影響等。地形和土地利用數(shù)據(jù)是運(yùn)行SLAMM所必須的輸入數(shù)據(jù)②。
1.2.3 保護(hù)設(shè)計(jì)
1）物種棲息地模型（species habitat model）。該模型由佛羅里達(dá)大學(xué)景觀設(shè)計(jì)系的湯姆·霍克特（Thomas Hoctor）教授與佛羅里達(dá)魚類與野生動(dòng)物保護(hù)委員會(huì)的專家們共同開發(fā)，廣泛應(yīng)用于物種棲息地分布模擬。物種棲息地模型的輸入數(shù)據(jù)建立在每一物種對棲息地的獨(dú)特要求上，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為土地利用數(shù)據(jù)，其他輸入數(shù)據(jù)包括土壤類型、水文（干流、溪流）、鳥類筑巢地等③。本研究利用SLAMM的模擬結(jié)果，分別在不同的海平面上升方案中識別物種的潛在棲息地的分布，其中共選擇37種焦點(diǎn)物種（focal species，包括禿鷹、穴居沙龜和海龜?shù)龋M(jìn)行物種棲息地的模擬。
2）生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)辨識（biodiversity conservation priority areas identify）。除了基于物種保護(hù)的保護(hù)優(yōu)先區(qū)，本研究利用已有的佛州關(guān)鍵土地與水域辨識項(xiàng)目（critical lands and waters identification project，簡稱CLIP）的數(shù)據(jù)構(gòu)建生物多樣性熱點(diǎn)（biodiversity hotspots）保護(hù)優(yōu)先區(qū)。CLIP是佛州的保護(hù)優(yōu)先區(qū)GIS 數(shù)據(jù)庫，這個(gè)數(shù)據(jù)庫包含廣泛的自然資源如生物多樣性、景觀功能、地表水、地下水以及海洋資源等④。本研究中生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)由CLIP數(shù)據(jù)庫中的若干個(gè)層疊加而成。這些數(shù)據(jù)層包括戰(zhàn)略棲息地保護(hù)區(qū)（strategic habitat conservation areas）、由佛州漁業(yè)和野生動(dòng)物保護(hù)委員會(huì)辨識的潛在棲息地豐富區(qū)（potential habitat richness areas）以及由佛州自然地匯編機(jī) 構(gòu)（Florida Natural Areas Inventory， 簡 稱FNAI）認(rèn)定的佛州稀有物種棲息地和自然群落保護(hù)優(yōu)先區(qū)。
3）土地利用分析模型。土地利用沖突識別策略（land-use conflict identification strategies，簡稱LUCIS），展示了如何運(yùn)用地理信息系統(tǒng)分析土地利用的適宜性、利益相關(guān)者的偏好以及土地利益競爭的沖突。合理分配是城市用地混合使用的未來，也是環(huán)境和農(nóng)業(yè)保護(hù)的未來，土地利用分析模型（LUCIS model）為土地分配選擇提供了更加靈活的方法，引導(dǎo)更好的決策和政策制定。
1.3 研究結(jié)果
1.3.1 不同海平面上升情景下的土地覆蓋
研究區(qū)在低（0.5 m）、中（1.0 m）、高（2.5 m）3種海平面上升條件下對土地覆蓋進(jìn)行模擬（圖4）。在研究區(qū)域中海平面上升將對已開發(fā)用地造成很大影響，海平面上升1.0 m，大概有8%的已開發(fā)用地會(huì)被淹沒；海平面上升2.5 m，大概會(huì)有25%的已開發(fā)用地被淹沒（表2）。此外根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在海平面上升1.0 m的情景下，處于過渡帶的咸水濕地將增加81.4%，而這一數(shù)值在海平面上升2.5 m的時(shí)候?qū)⒅辉黾?5.6%。這說明隨著海平面從1.0 m上升到2.5 m，處于過渡帶的咸水濕地逐漸減少。
3 圣奧古斯汀因風(fēng)暴潮導(dǎo)致的洪災(zāi)Flooding caused by storm surges in St. Augustine City
4 研究區(qū)不同海平面上升情景的土地覆蓋變化Land cover changes in different sea level rise scenarios in the study area4-1 海平面上升0.5 mSea level rises by 0.5 m
4-2 海平面上升1.0 mSea level rises by 1.0 m
4-3 海平面上升2.5 mSea level rises by 2.5 m
表2 海平面上升引起的土地覆蓋變化Tab. 2 Land coverage changes with sea level rising 單位：%
1.3.2 河口棲息地變化
海平面上升對河口棲息地（estuarine habitat）的影響最為顯著（圖5）。表3顯示了海平面上升1.0 m和2.5 m兩種情景下河口棲息地的變化。當(dāng)海平面上升1.0 m時(shí)，研究區(qū)將有超過1 214.06 hm2現(xiàn)有河口棲息地消失；而當(dāng)海平面上升2.5 m時(shí)，將有超過5 260.91 hm2的河口棲息地消失。研究區(qū)中有很大部分河口棲息地位于國家級保護(hù)區(qū)中，當(dāng)海平面上升1.0 m，保護(hù)區(qū)中將有約647.50 hm2的河口棲息地消失，而當(dāng)海平面上升2.5 m時(shí)，將有超過3 156.55 hm2的河口棲息地受影響。1.3.3 物種棲息地變化
根據(jù)物種棲息地模型，在海平面上升1.0 m及2.5 m的情景下，許多物種的棲息地將會(huì)受到影響。大多數(shù)物種的棲息地將隨著海平面的上升而逐漸喪失，而一些物種的棲息地將隨著海平面的上升而增加。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有物種的棲息地都會(huì)受到土地利用變化的影響而減少。在海平面上升1.0 m以及土地利用變化的共同影響下，海龜（Chelonia mydas）、黑秧雞（Nigrum croke）以及佛羅里達(dá)水貂（Florida mink）的棲息地將分別喪失65.53%、57.9%及45.62%。
1.3.4 未來土地利用
佛州經(jīng)濟(jì)與商業(yè)研究局（ Bureau of Economic and Business Research，簡稱BEBR）根據(jù)歷史人口增長的趨勢，對研究區(qū)所在的圣約翰郡（St. Johns County）及弗萊格勒郡（Flagler County）人口進(jìn)行了預(yù)測。到2060年，圣約翰郡和弗萊格勒郡的人口在2010年的基礎(chǔ)上將分別增長1.63倍和2.08倍左右（表4）。人口增長將帶來土地利用的變化，海平面上升1.0 m的情景下，根據(jù)LUCIS模型模擬研究區(qū)在2060年的土地利用狀況。根據(jù)模型預(yù)測，當(dāng)海平面上升1.0 m時(shí)，若沿海受影響的居民往內(nèi)陸搬遷，大約有54 051 hm2（133 564英畝）的未開發(fā)用地將被開發(fā)（圖6）。
2 總結(jié)和討論
佛州馬坦薩斯河流域應(yīng)對海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃是韌性城市規(guī)劃的一個(gè)代表性案例。研究結(jié)果可以為保護(hù)區(qū)調(diào)整邊界范圍，也可以為當(dāng)?shù)卣{(diào)整土地利用總體規(guī)劃以應(yīng)對未來海平面上升和人口增長提供依據(jù)。本研究作為應(yīng)對海平面上升的韌性城市規(guī)劃的探索，整合了水文學(xué)、保護(hù)生物學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)等多學(xué)科的理論和方法，構(gòu)建了一個(gè)應(yīng)對氣候變化和人口快速增長的韌性土地利用規(guī)劃方法。本課題的研究方法可以為世界上其他沿海低洼地區(qū)所采納，從而開展海平面上升適應(yīng)性規(guī)劃的研究工作。
表3 不同海平面上升引起的河口棲息地變化Tab. 3 Changes of estuary habitats caused by different sea level rises
表4 圣約翰郡和弗萊格勒郡人口增長預(yù)測Tab. 4 Forecasted population growth of St. Johns County and Flagler County
5 海平面上升對河口棲息地的影響Effect of sea level rise on estuary habitats5-1 海平面上升1.0 mSea level rises by 1.0 m
5-2 海平面上升2.5 mSea level rises by 2.5 m
6 海平面上升1.0 m情景下2060年研究區(qū)土地利用Land use in the study area in 2060 under the scenario of 1.0 m sea level rise
作為韌性城市土地利用規(guī)劃的一種探索，本研究也有不足之處，可以在以后的研究中改進(jìn)。1）本研究假定隨著海平面上升，沿海受影響的居民往內(nèi)陸遷徙，但這種遷徙只是在同一個(gè)郡內(nèi)，沒有考慮人口遷往別的郡或者別的州的可能性，從而影響人口分布和土地利用。2）研究中用到的模型都被檢驗(yàn)過以保證模型的準(zhǔn)確性和可用性，但并不能夠百分之百精確地預(yù)測未來的情況。例如SLAMM在此研究中被用來模擬海平面上升引起的濕地變化，但是海平面上升也會(huì)導(dǎo)致高地（upland）等其他土地利用發(fā)生變化，SLAMM并沒有考慮。正如1987年Box和Draper[13]所言“所有的模型都是錯(cuò)的，但是有些是有用的”（All models are wrong, but some are useful），我們不能期待本研究對于未來土地利用的預(yù)測是完美的，但是可以通過不斷地提高模型和數(shù)據(jù)的精確度來提升預(yù)測的精確度。
3 馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃對中國沿海地區(qū)的啟示
中國沿海地區(qū)普遍地勢低洼，同時(shí)沿海地區(qū)也是中國人口最聚集以及經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)。海平面上升將對中國沿海地區(qū)產(chǎn)生較大影響，城市規(guī)劃需要將海平面上升對城市可能造成的影響考慮其中，及早地開展影響評估和適應(yīng)性規(guī)劃應(yīng)對工作。結(jié)合中國國情，馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃案例可以為中國沿海地區(qū)開展海平面上升適應(yīng)性規(guī)劃提供借鑒和啟示。
1）盡快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。美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家在多年前就十分重視海平面上升的適應(yīng)性韌性規(guī)劃工作，沿海的州如佛羅里達(dá)州和夏威夷州都開展了全州的海平面上升影響評估以及規(guī)劃應(yīng)對工作，沿海的郡或者機(jī)構(gòu)如本研究中提到的馬坦薩斯河國家級河口自然保護(hù)區(qū)也制定了具體的措施，開展了應(yīng)對工作。海平面上升是個(gè)相對緩慢的過程，其影響不是短期內(nèi)可見的，這就更需要各相關(guān)政府部門以長遠(yuǎn)利益出發(fā)，重視海平面上升的韌性規(guī)劃工作，通過頂層政策設(shè)計(jì)，指導(dǎo)相關(guān)部門和研究機(jī)構(gòu)開展海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃工作。
2）美國佛州馬坦薩斯河入海口地區(qū)土地利用規(guī)劃方法可以為中國沿海城市和地區(qū)開展海平面上升影響評價(jià)和適應(yīng)性規(guī)劃工作提供借鑒。本研究中所用到的海平面上升影響濕地模型SLAMM同樣可以直接用于模擬海平面上升對中國沿海地區(qū)的影響以及土地覆蓋/土地利用的變化。本研究中所用到物種棲息地模型是針對佛州當(dāng)?shù)氐奈锓N而開發(fā)的模型，對中國沿海的物種并不適用，但是這種研究思路為我們提供了借鑒，即我們需要開發(fā)針對中國沿海地區(qū)物種的棲息地模型以用于物種受海平面上升和其他影響的評估工作。最后，本研究中用到的土地開發(fā)預(yù)測模型LUCIS不僅可以應(yīng)用于類似本案例中的沿海地區(qū)以應(yīng)對氣候變化，同時(shí)也可以作為任何城市預(yù)測未來土地利用和人口分布情況的有效工具。
3）將海平面上升的影響融入沿海城市和地區(qū)的國土空間規(guī)劃。中國新組建的自然資源部將“統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)的要求，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，發(fā)揮國土空間規(guī)劃的管控作用，為保護(hù)和合理開發(fā)利用自然資源提供科學(xué)指引”。沿海地區(qū)正是中國國土空間開發(fā)利用的高強(qiáng)度地區(qū)，在組織編制國土空間規(guī)劃和相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃的過程中，充分考慮未來海平面上升的影響是加強(qiáng)自然資源保護(hù)以應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)的有力舉措。本研究所介紹的應(yīng)對海平面上升的韌性土地利用規(guī)劃方法可以作為中國沿海地區(qū)國土空間規(guī)劃的借鑒。
4）加快中國地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和共享。從馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃案例可以看出，海平面上升適應(yīng)性規(guī)劃需要大量數(shù)據(jù)，特別是高程、水文、土壤和土地利用等方面的地理信息數(shù)據(jù)。美國的地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)比較完善，聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)如美國國家地質(zhì)調(diào)查局（U.S Geological Survey）、NOAA都有開放的地理信息數(shù)據(jù)，各個(gè)州以及郡也建有地理信息數(shù)據(jù)庫，如佛州的地理信息數(shù)據(jù)庫依托佛羅里達(dá)大學(xué)地理規(guī)劃中心而建立，數(shù)據(jù)類型涵蓋水文、地質(zhì)、人口、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等各個(gè)方面且對公眾免費(fèi)開放⑤。相對而言，中國在地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)以及開放程度上差距明顯，建議政府和科研機(jī)構(gòu)加快中國地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和共享，從而更好地推動(dòng)相關(guān)的科研工作。
致謝(Acknowledgements)：
本文的大部分工作是本文第一作者在美國佛羅里達(dá)大學(xué)留學(xué)期間完成的。感謝密西西比州立大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程系的Anna Linhoss教授提供的SLAMM分析結(jié)果，同時(shí)感謝佛羅里達(dá)大學(xué)設(shè)計(jì)、建造與規(guī)劃學(xué)院的Kathryn Frank教授、Thomas Hoctor教授、Paul Zwick教授和Peggy Carr教授對本項(xiàng)目的指導(dǎo)。
注釋(Notes)：
① 來自 planningmatanzas.org/。
② 本研究的土地利用數(shù)據(jù)來自圣塔瓊斯河管理委員會(huì)（St.Johns River Water Management District）和馬坦薩斯河口國家級保護(hù)區(qū)。
③ 數(shù)據(jù)來源于佛羅里達(dá)州地理信息數(shù)據(jù)庫：www.fgdl.org/metadataexplorer/explorer.jsp。
④ 數(shù)據(jù)來源于佛羅里達(dá)州自然區(qū)域數(shù)據(jù)庫：fnai.org/clip.cfm。
⑤ 來自 www.fgdl.org/metadataexplorer/explorer.jsp。
圖表來源(Sources of Figures and Tables)：
圖1、4為作者自繪，圖2、5來自參考文獻(xiàn)[12]，圖3來自http://staugustine.com/news/local-news/2013-09-19/staugustine-has-plan-help-flooded-streets，圖6根據(jù)Zwick博士提供的LUCIS模擬結(jié)果繪制；表1、3來自參考文獻(xiàn)[12]，表2根據(jù)Dr. Anna Linhoss所做SLAMM結(jié)果統(tǒng)計(jì)，表4來自參考文獻(xiàn)[8]。
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祝明建 管少平 陳康琳 余鴻
研究表明，在全球氣候變化所導(dǎo)致的影響中，海平面上升被認(rèn)為是最確定、最直接、最顯而易見以及影響最廣泛的后果[1-2]。20—21世紀(jì)初全球沿海觀測站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球海平面平均每年上升了約3.3 mm[3]，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)預(yù)測全球海平面將在21世紀(jì)末上升0.4～0.6 m，最高可能上升1.0 m，并指出氣候系統(tǒng)的變暖與海平面上升的關(guān)系毋庸置疑。自20世紀(jì)50年代以來，觀測到的許多變化在前幾十年乃至上千年時(shí)間里都是前所未有的。過去3個(gè)10年中地表溫度已連續(xù)高于1850年以來的任何一個(gè)10年[4]。2017年3月22日，中國國家海洋局發(fā)布了《2016年中國海平面公報(bào)》，公報(bào)指出：自1980—2016年，中國沿海海平面變化總體呈波動(dòng)上升趨勢，并且由于沿海地區(qū)地面沉降等原因造成的影響，中國海平面上升速率略高于全球平均水平。2016年，中國沿海海平面較常年高82 mm，達(dá)到1980年以來的最高位。
海平面上升對沿海城市和地區(qū)的影響巨大，應(yīng)對海平面上升的相關(guān)研究受到了各國學(xué)者的關(guān)注。2010年1月，美國的保護(hù)生物學(xué)家們專門在佛羅里達(dá)州的阿基邦德生物站（Archbold Biological Station）舉行研討會(huì)，確立未來應(yīng)對海平面上升擬從事的主要研究方向和應(yīng)對策略。近年來，中國學(xué)術(shù)界也逐漸重視海平面上升的適應(yīng)性研究，如在2016年的全國兩會(huì)上，秦大河院士就專門提案呼吁加強(qiáng)海平面上升對中國沿海地區(qū)不利影響的研究和適應(yīng)性規(guī)劃應(yīng)對工作。
伴隨著海平面上升，沿海地區(qū)人口增長和城市擴(kuò)張?jiān)诔掷m(xù)加快，土地開發(fā)程度增加，生態(tài)破碎化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重[5]。研究表明，在距離海岸線50 km的范圍內(nèi)，分布著60%以上的大城市[6]。例如，美國佛羅里達(dá)州（以下簡稱佛州）超過75%的人口集中在沿海地區(qū)[7]，截至2017年全州人口大約為2 000萬，并以17.6%的增長率持續(xù)增長，遠(yuǎn)高于9.7%的國家增長率。佛羅里達(dá)大學(xué)的研究預(yù)測佛州人口可能將在2070年達(dá)到3 600萬左右[8]。
人口增長帶來土地利用的快速變化，土地利用變化是人口增長在物質(zhì)空間上的直接表現(xiàn)[9]。人口的快速增長和城市化將對土地資源造成極大壓力，一些自然棲息地如農(nóng)地、林地等將被開發(fā)為建設(shè)用地，給生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)造成破壞。以珠江三角洲（以下簡稱珠三角）為例，1979—2017年間，常住人口從約1 797萬人增至5 963萬人，30多年來人口增長近2.3倍，并且還在持續(xù)增長。大規(guī)模的人口增長為珠三角的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了充足的勞動(dòng)力，但同時(shí)也給生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)帶來了巨大的壓力[10]。
在世界范圍內(nèi)，城市三角洲的人口密集程度高，并在世界生態(tài)系統(tǒng)以及全球經(jīng)濟(jì)中具有重要地位，同時(shí)這些地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱并面臨氣候變化的威脅。為確保城市三角洲這一復(fù)雜社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要系統(tǒng)地制定能夠應(yīng)對與抵御多種威脅的新策略，以適應(yīng)氣候變化的威脅，降低城市發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)性?！绊g性”這一概念從生態(tài)學(xué)科引入城鄉(xiāng)規(guī)劃和風(fēng)景園林學(xué)科以來就在應(yīng)對未來氣候變化和土地利用變化帶來的挑戰(zhàn)方面發(fā)揮了重要作用。韌性規(guī)劃就是要解決規(guī)劃對象的脆弱性和不確定性問題[11]?；诖?，筆者以美國佛州馬坦薩斯河入?？诘貐^(qū)應(yīng)對海平面上升和快速城市化的韌性土地利用規(guī)劃為例[12]①，探討了這一適應(yīng)性規(guī)劃理論和方法在中國三角洲地區(qū)的應(yīng)用。
1 美國馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃
1.1 研究區(qū)域
馬坦薩斯河流域位于美國佛州東北部的大西洋海岸，流域面積約4.05萬 km2，是典型的受海平面上升和人口快速增長影響深遠(yuǎn)的區(qū)域之一。選擇此區(qū)域作為研究區(qū)的原因在于：1）其為佛州海岸沿線受海平面上升威脅最大的流域之一；2）流域包括圣奧古斯?。⊿t.Augustine）和棕櫚海岸城（Palm Coast）兩座極具吸引力的城市，人口快速聚集于此，導(dǎo)致土地利用急需改變；3）區(qū)域內(nèi)土地類型多樣，包括建設(shè)用地、國家級河口自然保護(hù)區(qū)、馬坦薩斯國家紀(jì)念碑、馬坦薩斯國家森林和費(fèi)沃·戴克州立公園等（圖1）。因此，如何有效地進(jìn)行韌性土地利用規(guī)劃以應(yīng)對海平面上升和人口快速增長帶來的威脅成了相關(guān)部門決策者需要探討的緊迫問題。為了更好地研究雙重挑戰(zhàn)對馬坦薩斯河流域土地利用帶來的影響，研究范圍沿馬坦薩斯河流域的邊界向外拓展了5 km。
1.2 研究方法
本研究構(gòu)建了一個(gè)研究框架，包括場地背景分析、脆弱性評估和保護(hù)設(shè)計(jì)三大部分（圖2）。其中場地背景分析包括自然、歷史、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化。脆弱性評估包括海平面上升對濕地的影響分析、物種和棲息地影響分析、風(fēng)暴潮淹沒分析（海平面上升疊加影響）以及對當(dāng)前和未來潛在開發(fā)地的影響評估。保護(hù)設(shè)計(jì)包括適應(yīng)海平面上升的物種棲息地和廊道設(shè)計(jì)以及適宜性的開發(fā)模式。
1.2.1 場地背景分析
由一般背景信息、區(qū)域特點(diǎn)及佛州的規(guī)劃背景3個(gè)部分組成，是對土地利用分析的補(bǔ)充。背景信息與自然系統(tǒng)有關(guān)，包括水文（地表水和地下水）、氣候和社會(huì)制度（特別是經(jīng)濟(jì)和文化層面），也與自然資源保護(hù)有關(guān)，包括物種及棲息地的脆弱性和彈性適應(yīng)能力、通過歷史視角收集的信息及地區(qū)社會(huì)制度等，共同作為基礎(chǔ)信息融入脆弱性評估部分進(jìn)行分析。
1.2.2 脆弱性評估
這一步驟用于確定海平面上升的潛在影響。脆弱性評估結(jié)果代表一階影響，基于此可得到對社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)的二階影響。將海平面上升可能的影響與項(xiàng)目應(yīng)用的研究方法聯(lián)系起來（表1），其中高程模型（elevation model）、風(fēng)暴潮模型（hazus model）、海平面上升影響濕地模型（sea level affecting marshes model，簡稱SLAMM）均以地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）為基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)刂R則通過合作和上文中提到的背景信息中得到。
1）數(shù)字高程模型（digital elevation model）。數(shù)字高程模型是由地形高程數(shù)據(jù)得到的數(shù)字模型或三維化的地形表面，被用來模擬海平面上升對地表的淹沒情況。低于一定海平面的地區(qū)將被淹沒，可以直觀地顯示海平面上升對沿海地區(qū)的影響。本研究采用基于激光探測與測量（light detection and ranging，簡稱 lidar）獲取的數(shù)字高程模型，該數(shù)據(jù)已共享于佛州地理數(shù)據(jù)館（Florida Geographic Data Library，簡稱FGDL）。
2）風(fēng)暴潮模型（hazus model）。颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴等引起的風(fēng)暴潮，會(huì)造成沿海地區(qū)的重大侵蝕、泥沙淤積和洪水災(zāi)害（圖3）。海平面上升將增加脆弱地帶風(fēng)暴潮的深度，并增加新的脆弱地區(qū)。本研究利用聯(lián)邦急救管理署（Federal Emergency Administration of the United States，簡稱FEMA）的hazus模型，使用ArcGIS顯示災(zāi)害數(shù)據(jù)、傷害和經(jīng)濟(jì)損失的分析結(jié)果，以及對區(qū)域人口的潛在影響。風(fēng)暴潮模型用于估計(jì)美國大陸、大西洋和海灣沿岸地區(qū)風(fēng)暴潮對建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的潛在威脅，以及對風(fēng)暴庇護(hù)所的需求。該模型估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的3個(gè)步驟：計(jì)算選定區(qū)域的曝光量；計(jì)算危險(xiǎn)影響暴露區(qū)；利用暴露區(qū)和危險(xiǎn)點(diǎn)計(jì)算經(jīng)濟(jì)損失、結(jié)構(gòu)損傷等潛在損失。hazus模型通過建模確定洪水頻率為1%的地區(qū)，并采用3種海平面上升預(yù)景值：0.5 m、1.5 m、2.5 m。
1 研究區(qū)域Study area
2 研究技術(shù)路線Study technology roadmap
表1 脆弱性評估的方法Tab. 1 Methods for vulnerability assessment
3）海平面上升影響濕地模型（SLAMM）。SLAMM是由美國瓦仁·匹諾克環(huán)境咨詢公司開發(fā)的用于預(yù)測沿海濕地以及海岸線隨海平面上升變化情況的模型。自20世紀(jì)80年代開發(fā)以來，已被美國國家海洋與大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，簡稱NOAA）廣泛應(yīng)用于美國境內(nèi)的海平面上升影響預(yù)測。佛羅里達(dá)大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程系的格里格·凱克（Greg Kiker）博士用SLAMM模擬了海平面上升對除佛羅里達(dá)島鏈之外全州所有沿海地區(qū)的影響。相比其他海平面上升影響模型，SLAMM的優(yōu)勢包括可應(yīng)用于各種研究尺度的模擬、能夠描述物種棲息地的脆弱性以及能夠模擬海水入侵對土地覆蓋的影響等。地形和土地利用數(shù)據(jù)是運(yùn)行SLAMM所必須的輸入數(shù)據(jù)②。
1.2.3 保護(hù)設(shè)計(jì)
1）物種棲息地模型（species habitat model）。該模型由佛羅里達(dá)大學(xué)景觀設(shè)計(jì)系的湯姆·霍克特（Thomas Hoctor）教授與佛羅里達(dá)魚類與野生動(dòng)物保護(hù)委員會(huì)的專家們共同開發(fā)，廣泛應(yīng)用于物種棲息地分布模擬。物種棲息地模型的輸入數(shù)據(jù)建立在每一物種對棲息地的獨(dú)特要求上，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為土地利用數(shù)據(jù)，其他輸入數(shù)據(jù)包括土壤類型、水文（干流、溪流）、鳥類筑巢地等③。本研究利用SLAMM的模擬結(jié)果，分別在不同的海平面上升方案中識別物種的潛在棲息地的分布，其中共選擇37種焦點(diǎn)物種（focal species，包括禿鷹、穴居沙龜和海龜?shù)龋M(jìn)行物種棲息地的模擬。
2）生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)辨識（biodiversity conservation priority areas identify）。除了基于物種保護(hù)的保護(hù)優(yōu)先區(qū)，本研究利用已有的佛州關(guān)鍵土地與水域辨識項(xiàng)目（critical lands and waters identification project，簡稱CLIP）的數(shù)據(jù)構(gòu)建生物多樣性熱點(diǎn)（biodiversity hotspots）保護(hù)優(yōu)先區(qū)。CLIP是佛州的保護(hù)優(yōu)先區(qū)GIS 數(shù)據(jù)庫，這個(gè)數(shù)據(jù)庫包含廣泛的自然資源如生物多樣性、景觀功能、地表水、地下水以及海洋資源等④。本研究中生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)由CLIP數(shù)據(jù)庫中的若干個(gè)層疊加而成。這些數(shù)據(jù)層包括戰(zhàn)略棲息地保護(hù)區(qū)（strategic habitat conservation areas）、由佛州漁業(yè)和野生動(dòng)物保護(hù)委員會(huì)辨識的潛在棲息地豐富區(qū)（potential habitat richness areas）以及由佛州自然地匯編機(jī) 構(gòu)（Florida Natural Areas Inventory， 簡 稱FNAI）認(rèn)定的佛州稀有物種棲息地和自然群落保護(hù)優(yōu)先區(qū)。
3）土地利用分析模型。土地利用沖突識別策略（land-use conflict identification strategies，簡稱LUCIS），展示了如何運(yùn)用地理信息系統(tǒng)分析土地利用的適宜性、利益相關(guān)者的偏好以及土地利益競爭的沖突。合理分配是城市用地混合使用的未來，也是環(huán)境和農(nóng)業(yè)保護(hù)的未來，土地利用分析模型（LUCIS model）為土地分配選擇提供了更加靈活的方法，引導(dǎo)更好的決策和政策制定。
1.3 研究結(jié)果
1.3.1 不同海平面上升情景下的土地覆蓋
研究區(qū)在低（0.5 m）、中（1.0 m）、高（2.5 m）3種海平面上升條件下對土地覆蓋進(jìn)行模擬（圖4）。在研究區(qū)域中海平面上升將對已開發(fā)用地造成很大影響，海平面上升1.0 m，大概有8%的已開發(fā)用地會(huì)被淹沒；海平面上升2.5 m，大概會(huì)有25%的已開發(fā)用地被淹沒（表2）。此外根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在海平面上升1.0 m的情景下，處于過渡帶的咸水濕地將增加81.4%，而這一數(shù)值在海平面上升2.5 m的時(shí)候?qū)⒅辉黾?5.6%。這說明隨著海平面從1.0 m上升到2.5 m，處于過渡帶的咸水濕地逐漸減少。
3 圣奧古斯汀因風(fēng)暴潮導(dǎo)致的洪災(zāi)Flooding caused by storm surges in St. Augustine City
4 研究區(qū)不同海平面上升情景的土地覆蓋變化Land cover changes in different sea level rise scenarios in the study area4-1 海平面上升0.5 mSea level rises by 0.5 m
4-2 海平面上升1.0 mSea level rises by 1.0 m
4-3 海平面上升2.5 mSea level rises by 2.5 m
表2 海平面上升引起的土地覆蓋變化Tab. 2 Land coverage changes with sea level rising 單位：%
1.3.2 河口棲息地變化
海平面上升對河口棲息地（estuarine habitat）的影響最為顯著（圖5）。表3顯示了海平面上升1.0 m和2.5 m兩種情景下河口棲息地的變化。當(dāng)海平面上升1.0 m時(shí)，研究區(qū)將有超過1 214.06 hm2現(xiàn)有河口棲息地消失；而當(dāng)海平面上升2.5 m時(shí)，將有超過5 260.91 hm2的河口棲息地消失。研究區(qū)中有很大部分河口棲息地位于國家級保護(hù)區(qū)中，當(dāng)海平面上升1.0 m，保護(hù)區(qū)中將有約647.50 hm2的河口棲息地消失，而當(dāng)海平面上升2.5 m時(shí)，將有超過3 156.55 hm2的河口棲息地受影響。1.3.3 物種棲息地變化
根據(jù)物種棲息地模型，在海平面上升1.0 m及2.5 m的情景下，許多物種的棲息地將會(huì)受到影響。大多數(shù)物種的棲息地將隨著海平面的上升而逐漸喪失，而一些物種的棲息地將隨著海平面的上升而增加。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有物種的棲息地都會(huì)受到土地利用變化的影響而減少。在海平面上升1.0 m以及土地利用變化的共同影響下，海龜（Chelonia mydas）、黑秧雞（Nigrum croke）以及佛羅里達(dá)水貂（Florida mink）的棲息地將分別喪失65.53%、57.9%及45.62%。
1.3.4 未來土地利用
佛州經(jīng)濟(jì)與商業(yè)研究局（ Bureau of Economic and Business Research，簡稱BEBR）根據(jù)歷史人口增長的趨勢，對研究區(qū)所在的圣約翰郡（St. Johns County）及弗萊格勒郡（Flagler County）人口進(jìn)行了預(yù)測。到2060年，圣約翰郡和弗萊格勒郡的人口在2010年的基礎(chǔ)上將分別增長1.63倍和2.08倍左右（表4）。人口增長將帶來土地利用的變化，海平面上升1.0 m的情景下，根據(jù)LUCIS模型模擬研究區(qū)在2060年的土地利用狀況。根據(jù)模型預(yù)測，當(dāng)海平面上升1.0 m時(shí)，若沿海受影響的居民往內(nèi)陸搬遷，大約有54 051 hm2（133 564英畝）的未開發(fā)用地將被開發(fā)（圖6）。
2 總結(jié)和討論
佛州馬坦薩斯河流域應(yīng)對海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃是韌性城市規(guī)劃的一個(gè)代表性案例。研究結(jié)果可以為保護(hù)區(qū)調(diào)整邊界范圍，也可以為當(dāng)?shù)卣{(diào)整土地利用總體規(guī)劃以應(yīng)對未來海平面上升和人口增長提供依據(jù)。本研究作為應(yīng)對海平面上升的韌性城市規(guī)劃的探索，整合了水文學(xué)、保護(hù)生物學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)等多學(xué)科的理論和方法，構(gòu)建了一個(gè)應(yīng)對氣候變化和人口快速增長的韌性土地利用規(guī)劃方法。本課題的研究方法可以為世界上其他沿海低洼地區(qū)所采納，從而開展海平面上升適應(yīng)性規(guī)劃的研究工作。
表3 不同海平面上升引起的河口棲息地變化Tab. 3 Changes of estuary habitats caused by different sea level rises
表4 圣約翰郡和弗萊格勒郡人口增長預(yù)測Tab. 4 Forecasted population growth of St. Johns County and Flagler County
5 海平面上升對河口棲息地的影響Effect of sea level rise on estuary habitats5-1 海平面上升1.0 mSea level rises by 1.0 m
5-2 海平面上升2.5 mSea level rises by 2.5 m
6 海平面上升1.0 m情景下2060年研究區(qū)土地利用Land use in the study area in 2060 under the scenario of 1.0 m sea level rise
作為韌性城市土地利用規(guī)劃的一種探索，本研究也有不足之處，可以在以后的研究中改進(jìn)。1）本研究假定隨著海平面上升，沿海受影響的居民往內(nèi)陸遷徙，但這種遷徙只是在同一個(gè)郡內(nèi)，沒有考慮人口遷往別的郡或者別的州的可能性，從而影響人口分布和土地利用。2）研究中用到的模型都被檢驗(yàn)過以保證模型的準(zhǔn)確性和可用性，但并不能夠百分之百精確地預(yù)測未來的情況。例如SLAMM在此研究中被用來模擬海平面上升引起的濕地變化，但是海平面上升也會(huì)導(dǎo)致高地（upland）等其他土地利用發(fā)生變化，SLAMM并沒有考慮。正如1987年Box和Draper[13]所言“所有的模型都是錯(cuò)的，但是有些是有用的”（All models are wrong, but some are useful），我們不能期待本研究對于未來土地利用的預(yù)測是完美的，但是可以通過不斷地提高模型和數(shù)據(jù)的精確度來提升預(yù)測的精確度。
3 馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃對中國沿海地區(qū)的啟示
中國沿海地區(qū)普遍地勢低洼，同時(shí)沿海地區(qū)也是中國人口最聚集以及經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)。海平面上升將對中國沿海地區(qū)產(chǎn)生較大影響，城市規(guī)劃需要將海平面上升對城市可能造成的影響考慮其中，及早地開展影響評估和適應(yīng)性規(guī)劃應(yīng)對工作。結(jié)合中國國情，馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃案例可以為中國沿海地區(qū)開展海平面上升適應(yīng)性規(guī)劃提供借鑒和啟示。
1）盡快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。美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家在多年前就十分重視海平面上升的適應(yīng)性韌性規(guī)劃工作，沿海的州如佛羅里達(dá)州和夏威夷州都開展了全州的海平面上升影響評估以及規(guī)劃應(yīng)對工作，沿海的郡或者機(jī)構(gòu)如本研究中提到的馬坦薩斯河國家級河口自然保護(hù)區(qū)也制定了具體的措施，開展了應(yīng)對工作。海平面上升是個(gè)相對緩慢的過程，其影響不是短期內(nèi)可見的，這就更需要各相關(guān)政府部門以長遠(yuǎn)利益出發(fā)，重視海平面上升的韌性規(guī)劃工作，通過頂層政策設(shè)計(jì)，指導(dǎo)相關(guān)部門和研究機(jī)構(gòu)開展海平面上升的適應(yīng)性規(guī)劃工作。
2）美國佛州馬坦薩斯河入海口地區(qū)土地利用規(guī)劃方法可以為中國沿海城市和地區(qū)開展海平面上升影響評價(jià)和適應(yīng)性規(guī)劃工作提供借鑒。本研究中所用到的海平面上升影響濕地模型SLAMM同樣可以直接用于模擬海平面上升對中國沿海地區(qū)的影響以及土地覆蓋/土地利用的變化。本研究中所用到物種棲息地模型是針對佛州當(dāng)?shù)氐奈锓N而開發(fā)的模型，對中國沿海的物種并不適用，但是這種研究思路為我們提供了借鑒，即我們需要開發(fā)針對中國沿海地區(qū)物種的棲息地模型以用于物種受海平面上升和其他影響的評估工作。最后，本研究中用到的土地開發(fā)預(yù)測模型LUCIS不僅可以應(yīng)用于類似本案例中的沿海地區(qū)以應(yīng)對氣候變化，同時(shí)也可以作為任何城市預(yù)測未來土地利用和人口分布情況的有效工具。
3）將海平面上升的影響融入沿海城市和地區(qū)的國土空間規(guī)劃。中國新組建的自然資源部將“統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)的要求，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，發(fā)揮國土空間規(guī)劃的管控作用，為保護(hù)和合理開發(fā)利用自然資源提供科學(xué)指引”。沿海地區(qū)正是中國國土空間開發(fā)利用的高強(qiáng)度地區(qū)，在組織編制國土空間規(guī)劃和相關(guān)專項(xiàng)規(guī)劃的過程中，充分考慮未來海平面上升的影響是加強(qiáng)自然資源保護(hù)以應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)的有力舉措。本研究所介紹的應(yīng)對海平面上升的韌性土地利用規(guī)劃方法可以作為中國沿海地區(qū)國土空間規(guī)劃的借鑒。
4）加快中國地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和共享。從馬坦薩斯河流域韌性土地利用規(guī)劃案例可以看出，海平面上升適應(yīng)性規(guī)劃需要大量數(shù)據(jù)，特別是高程、水文、土壤和土地利用等方面的地理信息數(shù)據(jù)。美國的地理信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)比較完善，聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)如美國國家地質(zhì)調(diào)查局（U.S Geological Survey）、NOAA都有開放的地理信息數(shù)據(jù)，各個(gè)州以及郡也建有地理信息數(shù)據(jù)庫，如佛州的地理信息數(shù)據(jù)庫依托佛羅里達(dá)大學(xué)地理規(guī)劃中心而建立，數(shù)據(jù)類型涵蓋水文、地質(zhì)、人口、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等各個(gè)方面且對公眾免費(fèi)開放⑤。相對而言，中國在地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)以及開放程度上差距明顯，建議政府和科研機(jī)構(gòu)加快中國地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和共享，從而更好地推動(dòng)相關(guān)的科研工作。
致謝(Acknowledgements)：
本文的大部分工作是本文第一作者在美國佛羅里達(dá)大學(xué)留學(xué)期間完成的。感謝密西西比州立大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程系的Anna Linhoss教授提供的SLAMM分析結(jié)果，同時(shí)感謝佛羅里達(dá)大學(xué)設(shè)計(jì)、建造與規(guī)劃學(xué)院的Kathryn Frank教授、Thomas Hoctor教授、Paul Zwick教授和Peggy Carr教授對本項(xiàng)目的指導(dǎo)。
注釋(Notes)：
① 來自 planningmatanzas.org/。
② 本研究的土地利用數(shù)據(jù)來自圣塔瓊斯河管理委員會(huì)（St.Johns River Water Management District）和馬坦薩斯河口國家級保護(hù)區(qū)。
③ 數(shù)據(jù)來源于佛羅里達(dá)州地理信息數(shù)據(jù)庫：www.fgdl.org/metadataexplorer/explorer.jsp。
④ 數(shù)據(jù)來源于佛羅里達(dá)州自然區(qū)域數(shù)據(jù)庫：fnai.org/clip.cfm。
⑤ 來自 www.fgdl.org/metadataexplorer/explorer.jsp。
圖表來源(Sources of Figures and Tables)：
圖1、4為作者自繪，圖2、5來自參考文獻(xiàn)[12]，圖3來自http://staugustine.com/news/local-news/2013-09-19/staugustine-has-plan-help-flooded-streets，圖6根據(jù)Zwick博士提供的LUCIS模擬結(jié)果繪制；表1、3來自參考文獻(xiàn)[12]，表2根據(jù)Dr. Anna Linhoss所做SLAMM結(jié)果統(tǒng)計(jì)，表4來自參考文獻(xiàn)[8]。
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