孝感市園區(qū)氣候可行性論證服務(wù)的意義與發(fā)展趨勢

周 然，阮 帆，吳君濤，敖銀銀

1.湖北省孝感市氣象局，湖北孝感 432000；2.湖北省公眾氣象服務(wù)中心，湖北武漢 430074

在我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化快速發(fā)展的背景下，城市生態(tài)建設(shè)是應(yīng)對全球氣候變化的重要手段。在這一點上，除提倡低碳的生產(chǎn)生活方式、減少排放外，還可以將氣象要素納入城市規(guī)劃、園區(qū)建設(shè)、重大工程建設(shè)，并對其產(chǎn)生的污染進行評估，從而減少因氣候變化引起的自然災(zāi)害帶來的損失。通過對與氣候狀況緊密聯(lián)系的規(guī)劃、建設(shè)工程的氣候適宜性、風(fēng)險性及其對當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊戇M行分析、評價，可以避免或減緩規(guī)劃和建設(shè)項目實施過程中受氣象災(zāi)害、氣候變化的影響。根據(jù)孝感區(qū)域的特征，園區(qū)氣候可行性論證是對與氣候狀況有緊密聯(lián)系的項目氣候適宜性、風(fēng)險性及其對當(dāng)?shù)貧夂蛴绊懙姆治鲈u估。要重視氣候?qū)Τ鞘幸?guī)劃、園區(qū)建設(shè)及建設(shè)工程的限制與影響，還要考慮規(guī)劃執(zhí)行后，以及工程完工后對周圍環(huán)境的影響。

1 氣候可行性論證服務(wù)的概述

1.1 氣候可行性論證的內(nèi)容

氣候可行性研究包括論證氣候資源和氣候影響。氣候資源是在保護和可持續(xù)發(fā)展的條件下，可持續(xù)利用的可再生資源，包括太陽能、降水、熱能、風(fēng)能、空氣中的氧氣、氫氣以及負(fù)離子。氣候資源論證主要基于人們?nèi)绾问褂煤屠觅Y源，氣候資源對不同的生產(chǎn)方法可能具有不同的價值。

氣候影響的論證分為宏觀氣候和微觀氣候論點，以及氣象災(zāi)害概率的計算。氣候影響的宏觀氣候論證主要體現(xiàn)為對氣候生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力的分析，而微觀氣候論證則涉及與特定人類活動相關(guān)項目的進行論證。大型工程項目的實施環(huán)境與選址、設(shè)計、施工、運營階段的天氣氣候密切相關(guān)。因此，在項目選址時，有必要考慮項目對環(huán)境的潛在影響。例如：當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件是否有助于污染物的分散和稀釋，以及污染源。

在綜合考慮不同建設(shè)項目與氣候條件關(guān)系的基礎(chǔ)上，將大型建設(shè)項目的氣候可行性研究分為6個方面：第一，調(diào)查基本情況調(diào)查。研究項目周圍地區(qū)的地形特征，收集項目所在地及其最近氣象站的經(jīng)度、緯度和海拔數(shù)據(jù)，研究項目對大氣環(huán)境的影響和對氣候信息的需求。第二，氣候分析。利用過去5～10年的區(qū)域氣象數(shù)據(jù)，分析每個月、季節(jié)、年份的氣象要素變化特征，如溫度、降水量、濕度、風(fēng)向、日照、蒸發(fā)、暴雨日、刮風(fēng)日等等。第三，評估氣候災(zāi)害的影響。通常項目區(qū)的氣象站用于在項目論證前建站，分析暴雨、高溫、低溫、強風(fēng)、臺風(fēng)、冰雹等氣象災(zāi)害的頻率和集中期，以及歷史極端事件及其引發(fā)的災(zāi)害。第四，極端氣候值的計算可以在項目論證前在項目區(qū)域建設(shè)氣象站，并利用P-E分布或E型極端概率分布函數(shù)計算多年來發(fā)生的極值。第五，分析污染氣象條件。項目區(qū)最近5～10年的數(shù)據(jù)可用于分析當(dāng)?shù)卦路?、季?jié)、年污染系數(shù)和大氣穩(wěn)定性、混合厚度、復(fù)合頻率等特點。第六，根據(jù)工程特點，提出預(yù)防或減輕氣象災(zāi)害影響的具體對策和措施。

1.2 氣候可行性論證的必要性

氣候在大規(guī)模工程項目中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，因為它主要在更集成、更復(fù)雜的環(huán)境條件下實地工作。大型項目一旦完成并投入運行，可能遭受各種極端天氣和氣候災(zāi)害，造成嚴(yán)重后果。加強大型項目氣候示范，確保項目建設(shè)和運營安全，能夠減輕氣象災(zāi)害對大型項目的影響，進一步提高項目應(yīng)對各種氣象災(zāi)害的能力。

建筑和運營過程對天氣和氣候的敏感性體現(xiàn)在大氣環(huán)境、天氣和氣候等方面，并直接影響建筑原材料的質(zhì)量與數(shù)量、施工工藝、運輸、勞動力成本、附加值。城市、工廠、辦公室和住宅的設(shè)計方案、建筑材料和日常維護必須基于真實工作環(huán)境的適用性和人類舒適度，充分結(jié)合氣象環(huán)境資源進行控制和調(diào)整，充分發(fā)揮大氣環(huán)境作為室內(nèi)環(huán)境主要調(diào)節(jié)因子的作用[1]。

2 氣候可行性論證服務(wù)的原則與要求

2.1 氣候災(zāi)害評估的原則

由于孝感市氣象站的距離及其地理和環(huán)境條件（如地形、地形、土地使用）的差異可能會影響氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此，必須監(jiān)測建筑工地的氣候條件，以確保其在建筑項目中的科學(xué)應(yīng)用。氣候監(jiān)測通常應(yīng)遵循以下原則。

（1）重點原則：氣候監(jiān)測應(yīng)具有明確的目標(biāo)，監(jiān)測任務(wù)應(yīng)以監(jiān)測目標(biāo)為基礎(chǔ)，監(jiān)測的對象、范圍、時限和方法應(yīng)僅限于監(jiān)測過程中需要解決的問題，否則監(jiān)測將是盲目的。

（2）典型原則：在監(jiān)測區(qū)域，測量點的選擇應(yīng)是監(jiān)測任務(wù)的典型選擇。這些地點應(yīng)反映孝感市氣候的一般特征和具體氣候特征及其普遍性。

（3）可持續(xù)性原則：這一原則要求要監(jiān)測的項目和監(jiān)測時間表、監(jiān)測方法、檢測文件盡可能與當(dāng)?shù)貧庀笳颈３忠恢拢辽俨糠忠恢?。目?biāo)是確保監(jiān)測數(shù)據(jù)與氣象臺站數(shù)據(jù)的可比性，便利數(shù)據(jù)分析，提高氣候監(jiān)測數(shù)據(jù)的價值。

（4）區(qū)分原則：在監(jiān)測過程中，監(jiān)測項目（特別是優(yōu)先項目）應(yīng)充分反映范圍內(nèi)不同條件的氣候特征。

2.2 氣候災(zāi)害評估的要求

氣候災(zāi)害包括極為罕見的氣候事件，如多年未發(fā)生過的大雨、超過往年數(shù)據(jù)的最高風(fēng)速等。此類自然災(zāi)害的特點是重復(fù)時間長、發(fā)生頻率低，但一旦發(fā)生，可能造成的傷害通常是毀滅性的。對此類災(zāi)害中惡劣天氣條件的外推是一些大型項目的基礎(chǔ)。另一種氣候災(zāi)害是極端氣象現(xiàn)象，如寒潮、風(fēng)雹和干旱，這些現(xiàn)象相對頻繁，可能對工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成破壞和影響。

氣候災(zāi)害評估的目的是了解和管理氣候災(zāi)害風(fēng)險的類型、范圍和程度，對氣候和生態(tài)條件的利弊進行初步評估，評估可能導(dǎo)致氣候災(zāi)害的建筑項目的風(fēng)險，劃分氣候災(zāi)害易發(fā)區(qū)，為項目建設(shè)提供防災(zāi)減災(zāi)基礎(chǔ)。主要要求如下：確定氣候災(zāi)害的類型、規(guī)模、傳播特征、氣候和環(huán)境條件及其成因，并評估其穩(wěn)定性和風(fēng)險，即評估氣候災(zāi)害的狀況。根據(jù)項目的規(guī)模和位置分析、預(yù)測建筑項目對氣候環(huán)境的影響，以評估其是否可能導(dǎo)致新的氣候災(zāi)害，以及項目本身引發(fā)氣候災(zāi)害的風(fēng)險，這是一個預(yù)測的氣候災(zāi)難評估。劃分氣候災(zāi)害風(fēng)險區(qū)域，評估建設(shè)項目的適用性，對氣候災(zāi)害進行全面評估。

2.3 污染氣象條件分析

大氣污染由3個環(huán)節(jié)組成，即空氣污染物從污染源排放，通過運輸至大氣中傳播，到達污染對象?？諝夂痛髿馕廴具^程中的每一個環(huán)節(jié)都取決于氣象條件。影響空氣污染物遷移和稀釋的最重要因素是2個氣象因素：風(fēng)、湍流、溫度層。污染氣象條件分析的主要要求包括：研究和分析施工現(xiàn)場附近氣象站現(xiàn)有的常規(guī)氣象數(shù)據(jù)，包括研究地面氣象數(shù)據(jù)和航空氣象數(shù)據(jù)，其中，地面氣象數(shù)據(jù)調(diào)查的內(nèi)容包括年度、季度（周期）地球溫度、降雨量、風(fēng)和大氣穩(wěn)定性；航空氣象數(shù)據(jù)調(diào)查包括風(fēng)剖面、溫度剖面和混合物厚度剖面；收集和統(tǒng)計現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)或有關(guān)邊界大氣平均場和大氣湍流擴散的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；對大氣邊界層場平均參數(shù)進行現(xiàn)場觀測；擴散參數(shù)的計算和模擬驗證[2]。

3 氣候可行性論證服務(wù)的特點

氣候可行性論證是一種高技術(shù)含量的科學(xué)服務(wù)，不同類型的氣候可行性論證所需的技術(shù)手段迥異。從氣候服務(wù)的角度來看，它包含常規(guī)氣候概況、極端最高（低）氣溫、極端降水量、極端風(fēng)速，以及熱帶氣旋、龍卷風(fēng)等氣象災(zāi)害。其中，極端氣象現(xiàn)象和極端氣象參數(shù)對工程設(shè)計具有非常重要的意義。氣象部門在保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確率、數(shù)據(jù)的處理能力、數(shù)據(jù)綜合分析的能力方面，都有著很強的專業(yè)性，其嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、周到的服務(wù)獲得了廣大用戶的好評。為了應(yīng)對氣候變化，許多正在建設(shè)中的大型項目都需要從設(shè)計、施工和運營等環(huán)節(jié)加強對氣候變化的響應(yīng)，以減少因氣候變化帶來的經(jīng)濟損失[3]。

4 氣候可行性論證的實踐

4.1 提高氣候可行性論證業(yè)務(wù)能力和技術(shù)水平

4.1.1 構(gòu)建工程氣象探測體系 針對性強、適應(yīng)性強的工程氣象觀測是開展氣候可行性研究的重要依據(jù)。在重大項目的氣候可行性分析中，傳統(tǒng)的氣象站資料常常無法滿足需要。比如：一個氣象臺僅能測量到10 m高度的風(fēng)速，而許多建筑高度可達數(shù)百米，按規(guī)范規(guī)定的風(fēng)速值計算時，會出現(xiàn)較大的誤差。橋梁、大型風(fēng)電機組等可彎曲建筑物，都要考慮到陣風(fēng)和三向脈沖風(fēng)對其產(chǎn)生的影響，這是傳統(tǒng)氣象站所不具備的。輸電線路、路面、風(fēng)電場等都要考慮結(jié)冰、凝凍，而現(xiàn)有的氣象觀測資料對結(jié)冰、凝凍的研究基本處于空白。針對局部地區(qū)（尤其是地形復(fù)雜地區(qū)）的中小尺度極端天氣（如臺風(fēng)、龍卷風(fēng)和颶風(fēng)），必須在固定的時段進行短時觀測，或通過固定的觀測方式，獲得具有實用價值的基本數(shù)據(jù)。

4.1.2 采用先進的氣象專業(yè)技術(shù) 以風(fēng)電場建設(shè)為例，大型風(fēng)電場通常在數(shù)十平方公里乃至數(shù)百平方公里范圍內(nèi)布置數(shù)百、數(shù)千個風(fēng)機，但全部風(fēng)機均采用相同的抗風(fēng)設(shè)計。為保證其安全性，通常采用更為可靠的取值方法。高精度的數(shù)值仿真技術(shù)是實現(xiàn)由“點評估”向“場評估”的一種有效方法，并在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域取得了一定的進展。

中國氣象服務(wù)中心已經(jīng)建立了一套符合中國地形、氣候特點的風(fēng)力發(fā)電數(shù)值仿真系統(tǒng)，并繪制出了中國150 m以下海陸、陸上、海面等不同高度的風(fēng)力發(fā)電數(shù)據(jù)，但目前尚未建立起適用于該地區(qū)的最大風(fēng)速50年一遇的風(fēng)力發(fā)電模型，對該地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電能力進行了評估。為了適應(yīng)我國發(fā)展分布式風(fēng)力發(fā)電的需求，中國氣象服務(wù)中心研制了一套高達200 m的分布式風(fēng)力發(fā)電仿真與評價系統(tǒng)。高精度的數(shù)值仿真技術(shù)是分析復(fù)雜地貌條件下的風(fēng)場分布和風(fēng)能資源評價的重要手段[4]。

4.2 城市規(guī)劃氣候可行性論證

隨著人口的不斷增加和城鎮(zhèn)化的不斷推進，城市成為了一個快速擴張的“聚集地”，同時也帶來了諸如熱島、環(huán)境污染、交通擁堵等一系列問題。因此，如何科學(xué)、合理地進行城市規(guī)劃和建設(shè)，使其實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。

近年來，將氣象環(huán)境領(lǐng)域的前沿研究成果融入城市規(guī)劃，并在特定的實際應(yīng)用中加以創(chuàng)新地詮釋和吸收，彌補了當(dāng)前城市規(guī)劃中相對較弱的量化技術(shù)條件，從而進一步豐富和完善了現(xiàn)有的城市規(guī)劃理論和方法。在進行規(guī)劃前，對城市現(xiàn)狀進行分析，并對其進行初步的規(guī)劃設(shè)計，在進行規(guī)劃時，通過量化的方法評價原有的規(guī)劃方案，并根據(jù)評價結(jié)果，修正規(guī)劃的布局和范圍。最后，通過對各規(guī)劃項目實施后的量化評價，為各項目的優(yōu)選提供科學(xué)的依據(jù)，這樣可以使城市的規(guī)劃與設(shè)計更加科學(xué)[5]。

4.3 重大工程氣候可行性論證

重大工程的氣候可行性論證指的是在重大工程建設(shè)過程中，應(yīng)將氣候可行性和氣象災(zāi)害的風(fēng)險性相結(jié)合，展開氣候可行性論證和災(zāi)害風(fēng)險評估，從而避免并減輕氣象災(zāi)害、氣候變化對重要設(shè)施和工程項目的影響，以及工程完成后對當(dāng)?shù)貧夂蛟斐傻挠绊?。即在某一工程實施之前，要對本地氣候進行評估，以確定其是否適合實施，對其造成的影響有多大等。

5 氣候可行性論證的發(fā)展趨勢

當(dāng)前，我國在將氣候可行性論證納入環(huán)境影響評價的實際工作中，主要表現(xiàn)為：在戰(zhàn)略環(huán)境影響評價層面上，對環(huán)境影響評價的研究還沒有取得很大進展；在規(guī)劃部門、企業(yè)等方面，對國家的相關(guān)要求沒有統(tǒng)一的認(rèn)識。從目前的情況來看，在環(huán)境影響評價中，氣候可行性評價在我國尚有較大的發(fā)展空間。在今后的研究中，需要對其進行系統(tǒng)的研究，并形成一套較為完善的、專業(yè)的評估體系。在今后的發(fā)展中，需從國家的經(jīng)濟發(fā)展需求出發(fā)，重點關(guān)注4個問題：

第一，專業(yè)化。在工程建設(shè)過程中，無論是政府還是施工方都十分重視經(jīng)濟效益和投資，而在確保安全的前提下，如何利用科學(xué)的氣候可行性論證為項目算好經(jīng)濟賬，這是一項具有較強專業(yè)性的工作，需要具備扎實、系統(tǒng)的氣象專業(yè)知識、豐富的實踐經(jīng)驗、氣象部門內(nèi)部協(xié)作。

第二，發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化。要逐漸改變目前國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范仍然使用過時氣象資料的現(xiàn)象，及時對有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進行補充、修改。在城市規(guī)劃與建設(shè)過程中，要有效保護氣象站點周圍的環(huán)境，確保氣象站點觀測數(shù)據(jù)的精度與連續(xù)性，為相關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的制訂奠定堅實的基礎(chǔ)。

第三，以需求為導(dǎo)向的開發(fā)理念?，F(xiàn)代工程建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展更加注重安全性、經(jīng)濟性、與生態(tài)的協(xié)調(diào)性，因此，建立長期的、先進的工程天氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)高精度的大氣邊界層監(jiān)測技術(shù)（如激光雷達、超聲等），是當(dāng)前迫切需要解決的問題。為得到更為精確的資料，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣鳌?zāi)害天氣特征，設(shè)置專門的氣象監(jiān)測系統(tǒng)。

第四，國家對其進行指導(dǎo)與扶持。只有在政府的大力支持下，才能進一步提升氣候可行性論證的技術(shù)與能力，因此，政府主管部門應(yīng)在項目建設(shè)過程中，在項目建設(shè)與專業(yè)機構(gòu)之間架起一座交流的橋梁，使其更好地為國家的經(jīng)濟與社會的發(fā)展提供服務(wù)[6]。

6 結(jié)束語

在進行建筑或工程的選址、規(guī)劃、設(shè)計建設(shè)前，首先，要考量當(dāng)?shù)貧夂蚝蜑?zāi)害性氣象因素的影響，以確保建筑抗風(fēng)、防雨、保溫、通風(fēng)等功能的可行性和可靠性。目前，在全球氣候變化的情況下，對重大工程進行氣候適宜性的論證，要考慮到建設(shè)項目對區(qū)域氣候的影響。例如，三峽工程竣工之后，有關(guān)部門就開始針對其對區(qū)域氣候的影響進行了監(jiān)控和評價。為貫徹黨中央、國務(wù)院的科學(xué)發(fā)展觀，提升我國氣象防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對氣候變化的能力，依據(jù)《中華人民共和國氣象法》及中國氣象局18號公告《氣候可行性論證管理辦法》，對我國城鎮(zhèn)規(guī)劃與建設(shè)項目相關(guān)的政策、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)進行了研究。氣象部門應(yīng)加大對城市建設(shè)的氣候可行性論證、城市氣象條件的跟蹤監(jiān)測與評估的研究力度，從而不斷改進監(jiān)測預(yù)警與服務(wù)體系，并對城市建設(shè)所帶來的氣象條件效應(yīng)展開追蹤分析和監(jiān)測。