您现在所在的位置:首页 » 信息动态 » 行业动态
任国玉:城市通风廊道建设应谨言慎行
来源:南昌市城乡规划局 日期:2018-10-26 11:29:34 浏览次数: 作者:本站编辑 [字体:          



作者:中国气象局国家气候中心研究员、首席专家,中国地质大学(武汉)环境学院大气科学系兼职教授 任国玉

近几年,我国雾霾问题引起社会高度关注,因此部分气象和城市规划专家提出大城市通风廊道设想,有的城市把建设通风廊道纳入了未来城市规划当中。

例如,北京市规划委会同有关部门,设想利用通风潜力较大地带,规划中心城区通风廊道系统,此项工作已提升为北京市规划部门的重点工作之一。规划中的北京市通风廊道包括“5条宽度500米以上的一级通风廊道,以及多条宽度80米以上的二级通风廊道。建设北京城市通风廊道的初衷是:引导偏北气流更顺畅地进入市区,驱散弥漫在城市上空的雾霾,减轻大气污染;同时也缓解城市热岛效应。

北京等特大型城市打造中心城区通风廊道驱霾、除热的消息,引起各界持续关注和热烈议论,说明这是一个关乎国计民生的重要事情。在各方专家和公众的质疑下,倡导者后来逐渐淡化了北京市通风廊道的驱霾功能,把缓解城市热岛效应作为主要目的。但是,不论是为了驱霾,还是为了除热,其科学依据和实际作用,均存有疑问。笔者认为,城市通风廊道建设,还是应该谨言慎行。

一、雾霾,根治还是驱散?

假设建设城市通风廊道能够有效驱除污染空气,减轻城区的雾霾,我们是否应该采用这种工程措施?

雾霾污染问题在我国东部城市、乡村长期存在,严重危害城乡居民身体健康,同时也对城市和区域性气候、环境产生了明显影响,受到各界广泛关注。北京是我国的首都和国际大都市,其雾霾污染引起了更多的关切。

雾霾或PM2.5产生的根本原因,在于人类活动引起的污染物排放,包括工业排放、煤电排放、交通排放、建筑扬尘、农业排放、生活排放等。因此,治理雾霾的措施尽管提出很多,但目前一致的看法是要从根源上解决问题,切实减少源头排放,消除雾霾污染,改善环境质量。201626日,中共中央、国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见明确指出:要加快调整城市能源结构,加大工业源、面源、移动源污染综合治理力度,着力减少多污染物排放。党中央和国务院的这一指导意见,为治理北京等城市空气污染确立了正确方向。

二、风廊,对除霾到底有用还是无用?

事实上,北京城区建设通风廊道对于驱散雾霾的作用是有限的,不可能明显减缓雾霾的影响。

通风廊道设计的主要依据是季节风向频率、分布规律。北京城区雾霾最严重的季节是秋、冬季,在这个时期近地面的主导风向偏北,包括北风、西北风和东北风,其他风向频率较低。如果预留出几条西北-东南或南-北廊道,在偏北风达到一定强度条件下,应该有助于增加城区近地面空气的流通性,引来北方较清洁空气,加速城里空气污染物消散;冷空气密度较大的性质,有利于偏北气流贴近地面向南行进,沿着廊道驱除雾霾的效果也比其他来向气流要好。

似乎以上观点支持通风廊道建设,但是如果从雾霾、风向和风速相互联系的角度看,北京通风廊道的驱霾效果就要打折扣了。雾霾不仅和风向有关,更重要的还和风速密切相关。强烈的偏北风天气情况下,罕有重霾发生;而无风或者软风、轻风情况下,又面临着无风可引,或者引风效果很差的现象。

那么,通风廊道建设是否会对雾霾稀释或吹散发挥一定的辅助作用呢?恐怕也不会。冷空气的主要特点是密度大、贴地走、速度快,较少会出现软风、轻风等情况。当冷空气前锋到达城区时,他们可以无孔不入,以摧枯拉朽之势荡涤一切污浊气团。冷空气前锋过后,城区任何角落的空气都焕然一新,PM2.5浓度迅速下降,天空即刻变蓝。这一过程是自然发生的,建设城市通风廊道,不会使得城区空气整体变得更清洁。

夏季,北京地区盛行偏南风。偏南气流来自北京南郊、河北和天津等污染物排放更为严重的地区。南风带来偏暖、密度小的空气,倾向于升越式前行,通风廊道作用有限,一般不会加重、也不会缓解城区近地面空气层雾霾污染;但夏季偶尔有来自渤海海面的海风,这种气流尽管沿途经历了一定变性,但温度可能仍然较低,密度还比较大,在向北行进过程中,沿途攫取了额外的近地层污染空气,顺着南北向通风廊道侵入北京市区,反而可能加重城区的雾霾危害。

即便通风廊道对减轻城市雾霾危害有所帮助,其负面影响也需要认真考虑。

第一,从源头上切断污染物排放,是政府的责任,是人民的期待,也是解决雾霾污染的根本措施。通过建设城市通风廊道驱散雾霾,解决了一时一地的困扰,增加了北京的蓝天次数,降解了全国空气污染热点地区的民怨,但同时也可能在一定程度上消解政府治理空气污染的意志力和决心,无助于从速、从根本上治理空气污染,最后辜负民众的期待。

第二,建设通风廊道祛霾,北京城区的空气污染问题部分得到了解决,但其南部郊区以及京津冀广大地区的雾霾不仅得不到缓解,还有可能变得更糟。在弱偏北气流驱动作用下(因为稍强的偏北风可以自然地清除雾霾),城里的污染物不会被抬升到高空,从北京南郊、廊坊和天津的头顶上穿过,更可能与沿途近地面污染空气混合,加重这些区域的雾霾污染。这种做法,偏离了在京津冀一体化过程中区域协同治理空气污染、共谋经济社会可持续发展的协作精神和大局观念。

第三,从源头上治理空气污染是大势所趋,民心所向。尽管时间可能延迟,北京及其华北地区的污染物排放终将得到有效控制,北京将会迎来无雾霾、天常蓝的美好未来。而届时,当我们回望曾通过严格控制建设规模,打通阻碍廊道连通的关键节点等措施时,打造通风廊道过程中所付出的成本,将会变得异常触目。

三、热岛,好事还是坏事?

据报道,建设北京城市通风廊道的另一个目的,是缓解中心城区的热岛效应。这涉及到城市热岛效应到底需不需要缓解,或者何时需要缓解,以及如果需要在某个时候去缓解,通风廊道能否发挥作用等问题。

所谓城市热岛效应,是指城区近地面气温比郊区或周围乡村明显偏高的现象。城市中心地带热岛效应比外围城区要明显;在我国北方的华北和东北地区,城市热岛效应在冬季、秋季明显,春季、夏季较弱,一天内晚上明显,白天较弱。以北京市为例,四环以内地带年平均地面气温可比郊区乡村地带高1.7摄氏度,但夜间则高出2.4摄氏度,中午和午后仅高0.7摄氏度,冬季夜晚四环以内平均地面气温甚至比乡村高出3.0摄氏度以上。

我国北方大城市市区内,由于热岛效应影响,气温明显偏高,气候偏暖,冬季或夜晚偏暖更多,春、夏季或白天偏暖较少。北方城市热岛效应的这一特点表明,其对城市居民和城市运行管理的影响总体上是有利的,主要表现在:显著减少冬季寒潮冷空气强度,降低敏感人群患病风险;显著减少冬季建筑取暖能耗,节省能源。夏季城市热岛效应较弱,尽管也在一定程度上增加了高温热浪危害,但对居民健康和空调耗能的负面影响,明显小于冬季强热岛效应产生的正面效应。

因此,包括北京在内的我国北方城市,冬季的城市热岛效应不需要减缓,相反应该珍视并设法维持,因为热岛效应产生了相对于郊区更适宜的城市气候环境。北京通风廊道主要是针对冬季盛行偏北风情况而设计的,如果真能起到通风换气作用,无疑将破坏寒冷季节市区内相对温暖的环境。夏季,北京最热时间集中在七月下旬到八月上旬,持续时间较短,同时城市热岛效应亦较弱,盛行的偏南气流温度和湿度较高,驱除城区近地面暑热的效力不强,建设通风廊道的必要性和可行性也不大。

世界上有些城市,特别是中低纬度的大城市,夏季炎热漫长,暖季热岛效应也比我国温带地区城市强,需要在建筑设计和城市规划中考虑如何减缓热岛强度问题。城市通风换气是缓解热岛效应的一个方面,但主要还是通过让街道(马路)走向顺应盛行风向和海陆风向的办法达到目的。在沿海地区,海岸带夏季白天会形成明显的海风,风从海面吹向内陆,如果城市街道或马路设计成和海岸线垂直走向,夏季白天可以有效引入来自海面的凉爽气流,明显缓解城市热岛效应。我国沿海城市、特别是南方沿海特大型城市规划,可借鉴这方面的有益经验。长江中下游个别内陆城市湖泊湿地面积较大,也可以研究如何利用湖陆风环流布局城市街道,缓解盛夏城市热岛效应。

南方沿海、沿湖和沿江城市利用通风廊道缓解夏季城市热岛效应的另一个主要科学依据是,这些热带和亚热带城市的热岛强度不同于北方,一年内在夏季较强,一天内在白天较强,而且夏季白天城市热岛强度还具有随时间不断增强的趋势,成为近些年城市里夏季高温热浪频发的重要影响因子。但是,即使在这些城市,建设通风廊道也要特别注意科学规划,避免在一定程度上缓解了夏季城市热岛强度的同时,破坏了冬季由于热岛效应形成的城区温暖小气候环境。

关于城市热岛效应,还有一个说法,认为热岛效应加重了空气污染。这个流传已久的说法是值得商榷的。热岛效应是城区和郊区地面气温存在差异时出现的,在背景风场很弱的情况下,这种城乡气温差导致局地性热岛环流,地面风从郊区吹往市区,在城里辐合抬升,到高空返流回郊区并沉降。一般情况下,尽管城市热岛环流很弱,但它可以把郊区相对清洁的空气带到城里,并有助于抬升城市边界层高度,减轻冬秋季逆温层对污染物富集的不利影响,对于缓解城区空气污染总体上应该是有好处的。

北京的情况比较特殊,在秋冬季晴朗、静稳天气条件下,城市热岛环流通常会把北部山区的清洁空气引入市区北半部,但同时也把南郊、河北中南部污染的空气带到了市区的南半部,时常形成南灰北蓝阴阳脸大气污染形势。在出现弱偏北风情况下,城市热岛环流有助于加强偏北风风速,加快雾霾清除步伐,并可能形成整个北京城区天空变蓝、而南郊和河北中南部雾霾依然严重的局面。当然,在出现弱偏南风情况下,城市热岛环流的南支偏南气流也可能加速污染空气北上步伐,加重北京城区雾霾污染。但正如前文所述,弱偏南风对雾霾污染加重程度会较为微弱。

城市是人类高度集中居住区域。治理城市空气污染,优化城市气候环境,是城市建设、环保和气象部门面临的重要问题。但是,如何治理空气污染,驱除雾霾,如何优化气候环境,还需要认真思考和审慎决策。建设城市通风廊道,是一项微型气候工程或地球工程,其作为辅助手段,对于不同地区具体到某个城市缓解空气污染、优化气候环境的效果如何,以及对于该城市运行和管理其他方面的直接、间接影响如何,同样需要进行深入、综合的研究评估。当前北方个别内陆城市把通风廊道建设纳入城市规划重点工作,未来还可能在各方利益驱动下付之行动,需要慎之又慎