沿海城市的气候变化适应｜应对海平面上升的城市建设

为什么现在沿海城市的气候变化适应刻不容缓

已观测到的海平面上升，以及加速的事实

全球的沿海城市人口、产业、物流和文化高度集中，却又位于最靠近海洋的地方。海平面上升、风暴潮和海浪增强等来自海洋的威胁，会直接冲击这些城市的生活。IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组评估认为，1901〜2018年间全球平均海平面上升了约0.20m（0.15〜0.25m）。而且上升速度并不恒定，1901〜1971年为每年1.3mm，1971〜2006年为每年1.9mm，2006〜2018年加速到每年3.7mm。

每年3.7mm这个数字也许看起来很小。但重要的是，这是“平均海面”这一基础水位的整体抬升。台风和低气压带来的风暴潮、涨潮、大浪，都是叠加在这个被抬高的水面之上涌来的。抬高几十厘米，就意味着过去几十年一遇高度的风暴潮，会更频繁地逼近防潮堤的堤顶。

预计未来海平面会上升多少

AR6以1995〜2014年为基准，按排放情景给出了到2100年全球平均海平面上升的“很可能范围”。即使减排取得进展，海洋仍会吸热膨胀，冰盖和冰川也会滞后融化，因此2100年之后上升仍将持续。

此外，若把南极冰盖失稳等概率较低但影响重大的过程也算进去，高排放情景下2100年接近2m、2150年最多约5m的可能性也无法排除（信心水平低）。城市规划需要把这种“不易发生、一旦发生就是毁灭性”的尾部风险也纳入设计考虑。

“适应”是什么：与减缓的区别

全球沿海居住人口持续增加，尤其是亚洲的大河三角洲和大城市，正面临地面沉降与海平面上升同时发生的“双重下沉”。过度抽取地下水造成的沉降，在某些地方的速度甚至远超海平面上升本身，会急剧抬高相对海平面（从陆地看到的海面高度）。因此，考虑适应时，不能只看全球平均海平面上升，还必须综合各地的地面变动、潮位观测，以及洋流和气压分布造成的区域差异。

应对气候变化有两大支柱：减少温室气体的“减缓”，以及应对已不可避免的影响的“适应”。海平面上升也是对过去排放的滞后响应，所以即便最大限度推进减缓，一定程度的上升仍无法避免。正因如此，必须兼顾：用减缓缩小上升幅度，用适应减小损失。对沿海城市而言，适应不只是把堤防加高，而是涵盖土地利用、避难、保险、自然运用和达成共识的综合性工作。

海平面上升与风暴潮叠加的“复合风险”真相

平均海面上升推高风暴潮损失的机制

决定沿海淹没损失的，是“平均海面＋潮位变动（涨潮）＋风暴潮（气压降低和风的吹拢）＋波浪爬高”的总和。其中只有平均海面，会在长期内确定无疑地不断累积。也就是说，即使同样强度的台风沿同样路径到来，将来的淹没深度和范围也必然更大。

此外，一般认为海水温度上升可能影响台风的强度和发展速度。详情见海水升温为何让台风变得更强大，如果台风以更强的势力逼近沿海的风险升高，风暴潮增水（气压降低和风引起的海面上升）也容易变大。

• 平均海面上升：长期、确定性推进的“基础”变化
• 风暴潮与海浪：台风和低气压造成的短期急剧上升（强度变化仍在研究中）
• 河流洪水与内涝：大雨与海水位上升叠加时，排水将无法进行
• 地面沉降：抽取地下水等造成的沉降会加速相对海平面上升

“内涝”与“倒灌”：从城市内部发生的淹没

在沿海城市，问题不只是从海上涌来的水。海面一高，把雨水排入大海或河流的排水管和水泵的能力就会下降，城市内部更容易出现雨水溢出的内涝。海水位高的时段遇上暴雨，不得不关闭河口水闸，水就会积在市区一侧。这种“雨与海同时来袭”被称为复合洪水，全球的相关研究正在推进。

在下水道出口于涨潮时没入海面以下的城市，还出现了海水倒灌入管道、在路面喷涌而出的“晴天淹水（Sunny Day Flooding）”。这是海平面上升的影响连无风暴的日子也变得常态化的典型例子。

地下水咸化，以及对地基和基础设施的无声影响

海面上升后，沿海的地下水位也会被抬高，淡水层之下的咸水界线向内陆移动。农田和水井的盐害、地下基础设施（地铁、地下街、电力设施、基础桩）的腐蚀和浮力变化等难以察觉的影响，会长期累积。日本沿海沙滩受到的影响，在海平面上升会让日本九成沙滩消失吗？港口、地下水、风暴潮风险与海岸防护中也有详细介绍。

另一个容易被忽视的，是河口和港湾在“物流、能源、通信”方面的脆弱性。沿海集中了港口、火电与LNG基地、变电站、机场、海底电缆登陆点等。这些设施一旦被淹，损失就不会只限于沿海城镇，还会波及大范围的经济活动和供应链。因此，沿海城市的适应不仅要考虑住宅安全，还需要从支撑城市功能的重要基础设施的持续运行（业务连续性计划：BCP）的角度来研究。

适应的基本战略：防御、顺应、后撤、回避四种选择

全球通用的四种思路

沿海气候变化适应大致可归纳为四种选择。IPCC的报告中，对沿海地区的应对也是以“防御（Protect）”“顺应（Accommodate）”“后撤（Retreat）”“前瞻性回避（Advance／Avoid）”等框架来讨论的。并没有哪一种是标准答案，最佳组合会随地区的人口密度、资产额、地形、自然环境和社会共识而变化。

“只靠防御”的局限

“把防潮堤加高就安全”的想法，虽然简单易懂、效果也大，却有几方面的局限。首先，建设和维护费用大，海面越是持续上升，越容易陷入“加高没有尽头的竞赛”。其次，存在堤防被越过时损失骤然加重的“残余风险”，同时也有人指出，有堤防的安心感会诱导土地利用向低地扩张的“安全神话”问题。再者，在海与陆之间筑起一道墙，会影响景观、生态系统和亲海通道。

组合使用的“多层防御”思路

目前的主流，是不依赖单一对策，而是将多种手段层层叠加的多层防御。例如，在近海由珊瑚礁、红树林、海草场等自然来削弱海浪，在岸边由沙滩和堤防抵御风暴潮和海浪，在市区靠土地利用的巧妙安排和排水设施，最后一道防线则是避难计划和信息传达。荷兰提出的“多层安全（multi-layer safety）”，即防御、空间规划、危机管理三层，就是其中的代表。

尤其是“后撤（Retreat）”，是情感上阻力很大的选择。离开住惯了的土地，不仅有经济负担，还伴随着社区和文化的丧失。因此，在实际的高地迁移和土地用途转换中，除了补偿和提供替代用地之外，居民参与的细致对话、花时间分阶段过渡、将迁出后的土地改造成公园或绿色基础设施等积极的利用方案必不可少。日本东日本大地震之后的经验，在这方面留下了重要的教训。详情请参阅什么是沿海社区的重建。

灰色基础设施的进化：堤防、水闸、防潮堤承担什么

大型风暴潮防御设施的先行范例：荷兰与伦敦

以混凝土和钢铁建造的堤防、水闸、可动式防潮堤，被称为“灰色基础设施”。其全球先行范例是荷兰。以1953年北海大洪水造成1,800多人遇难为契机，荷兰在西南部推进“三角洲工程（Delta Works）”，以封堵河口的大坝和风暴潮挡潮闸来防备海水入侵。鹿特丹近郊的可动式挡潮闸马斯兰特风暴潮屏障（Maeslantkering）于1997年建成，重约6,800吨的巨型闸门由计算机判断自动关闭，保护城市和港口免受风暴潮侵袭。

伦敦的泰晤士河屏障自1982年起运行，是泰晤士河上的可动式防潮设施，在风暴潮时关闭闸门，保护市中心。这里值得注意的是，屏障的设计并不是“一次建成就完事”。英国环境署的“泰晤士河口2100计划（TE2100）”拥有根据海平面上升实测来调整对策实施时间和内容的机制，2021年的十年回顾指出，上游一侧堤防的加高需要比原计划提前15年，在2050年之前完成。

日本的海岸保护设施：堤防、护岸、离岸堤、水闸

日本海岸建有堤防、护岸、消波块、离岸堤、丁坝、水闸、陆闸等多种海岸保护设施。高速增长期以后建设的设施老化加剧，如何预见未来海平面上升和外力增大来进行更新改造，是一个课题。东日本大地震后围绕巨型防潮堤的讨论，让日本社会深刻认识到，重要的不只是防御的高度，还有景观、生活和达成共识。详情请参阅巨型防潮堤守护了什么，又改变了什么。

灰色基础设施的优势与弱点

• 优势：对设计外力以下的海浪和风暴潮切实有效／效果容易计算／在市区这样的狭窄场所也能发挥作用
• 弱点：建设和维护费用大／对生态系统、景观和亲水性有影响／超出设计时损失骤然增大／随海平面上升“加高”存在极限

此外，近年来提高堤防“韧性”的做法也在推进。即使发生越浪或漫溢，也通过加固堤防背面的坡面和坡脚，使其不易立即崩溃。面对超出设计的外力，这样能争取到破坏之前的时间，为避难留出余裕，因此被定位为应对残余风险的现实准备。不过，不能忘记的是，这些做法也必须有检查设施、按劣化情况更新的维护管理体制相配合，才能发挥作用。

也就是说，灰色基础设施是“必要但并非万能”的存在。在人口和资产集中的地方，它是不可或缺的基干防御，但不能只依赖它，与后文所述的绿色基础设施和软性对策相结合，在成本效益和可持续性两方面都很重要。

绿色基础设施：让自然成为沿海守护的伙伴

珊瑚礁、红树林、沙滩、海草场所起的作用

沿海的自然生态系统能削弱波浪能量、保持沉积物，有时还能随海平面上升自行生长，是“活的防线”。珊瑚礁在近海击碎海浪，红树林和盐沼在削弱波浪和潮流的同时捕获泥沙，沙滩和沙丘则作为吸收波浪能量的天然缓冲带发挥作用。珊瑚礁的防灾功能，在珊瑚礁是天然的防波堤中，红树林的作用，在红树林的碳储存与防灾作用中，均有详细介绍。

绿色基础设施的一大优点，在于不止于防灾的“多功能性”。海藻场和湿地是鱼类的产卵和育幼场，作为蓝碳储存二氧化碳，还有益于观光、休闲和地方的自豪感。能同时提升防灾、生态系统、脱碳和地方经济，这一点在考虑成本效益时也很有吸引力。

应对海岸侵蚀：人工养滩与泥沙管理

在日本，由于大坝拦截泥沙、开采河流砂砾、港口构筑物阻断漂沙等原因，许多沙滩正在变瘦。海平面上升会进一步加速这种侵蚀。沙滩一旦被侵蚀，堤防前面的水深就会加大，波浪的力量增强，堤防受损的风险也随之升高。因此，人工补充沙子的养滩，以及重新审视从山到海泥沙流动的综合泥沙管理就变得很重要。其背景在海岸侵蚀为何不断加剧？中也有梳理。

正确认识绿色基础设施的局限

利用自然的对策（Nature-based Solutions）并非万能。面对大型台风和海啸，很难期待有像堤防那样确切的防御力，效果还受地形、物种、生长阶段和水质左右。此外，它们需要时间才能长成，如果海平面上升速度过快，还可能跟不上。再者，红树林和珊瑚本身也受海水升温和酸化等气候变化的影响。重要的是，不把灰色与绿色当作“二选一”，而是以“混合”的方式来考虑。

在实际工作中，在同一地点把绿色与灰色组合起来的案例越来越多。例如，在堤防前面保留沙滩和盐沼以削弱波浪能量、从而压低堤防高度和断面的“混合型”，以及特意让护岸表面凹凸不平以促进生物附着的环境友好型构筑物等。这样的做法除了防灾效果之外，还有助于提升海滨景观、亲水性和生物多样性。从设计初期起，就由生态学家、土木技术人员和当地居民一起讨论，是成功的条件。

向国内外先进案例学习：鹿特丹、伦敦、新加坡、日本

鹿特丹：与水共存的“海绵城市”

荷兰第二大城市鹿特丹，是一座分布在低于海平面的土地上的港口城市。通过2008年的“鹿特丹气候防护（Rotterdam Climate Proof）”和2013年的“气候变化适应战略”，除了堤防和风暴潮防御之外，还一直在推进把城市空间本身变成承接水的容器的举措。市内组合运用了暂时蓄存雨水的地下蓄水设施（例如美术馆公园停车场地下约1万立方米的蓄水空间）、在广场上蓄水的“水广场（Water Square）”、绿色屋顶、蓝绿廊道等。

伦敦：以适应性管理避免推迟决策

伦敦的泰晤士河口2100计划，是“不在不确定的未来现在就投入全部资金”的代表性框架。由于海平面上升的速度取决于排放情景和冰盖的表现，计划准备了对应多种未来情景的选项（加高、改造屏障、建设新屏障等），并采用分阶段判断：当观测显示的海平面上升水平达到一定“阈值”时，就采取下一步措施。这被称为“适应路径（Adaptation Pathways）”思路。

新加坡：举国推进的沿海与洪水防御

新加坡国土约三成海拔不足5m，正以举国之力应对海平面上升。2024年1月发布的第三次国家气候变化研究显示，到2100年周边平均海平面最多可能上升1.15m，到2150年最多约2m。据此，政府在2025财年预算中，向2020年设立的“沿海与洪水防御基金”追加注资50亿新加坡元。方针是组合防潮堤、水闸、填海造地（长岛构想）等手段推进对策。

日本：2020年的建议与“2℃·4℃”双重准备

日本也由国土交通省与农林水产省共同设立的研讨委员会，于2020年7月汇总了“考虑气候变化的海岸保护方式”建议。建议提出，从以往以过去数据为中心的建设，转向明确考虑气候变化影响的对策，在以与《巴黎协定》目标一致的2℃升温相当情景（RCP2.6）为前提推进建设的同时，推动能够适应4℃升温（RCP8.5，设想2100年上升约1m）的技术开发，采取这种双重准备。

这一建议是海岸规划转向“把未来外力的上升计算在内”来思考的转折点。不过，实际建设需要很长的时间和费用，所以必须由国家、地方政府、当地居民和企业分担职责，并区分优先顺序逐步推进。

这些案例的共同点是，国家和城市拥有“长期的展望”，准备了几十年尺度的规划和财源机制。荷兰依据《三角洲法》通过“三角洲基金”确保长期预算，英国将每十年一次的审视制度化，新加坡设立了专用基金。可以说，在日本，强化把海岸保护的长期规划、财源和地方共识一体推进的框架，也是一个课题。

成本效益与“适应性管理”：如何应对不确定的未来

不作为的成本与适应的成本

沿海适应需要花钱。但许多研究表明，与不采取任何措施时的损失额相比，在人口和资产集中的地区，防御带来的效益超过成本的情况很多。IPCC过去的评估也认为，在人口众多的沿海地区，防御费用往往小于损失额。

英国东英吉利大学等的研究，依据AR6的海平面上升情景估算，21世纪内全球将有400万〜7,200万人因沿海洪水影响被迫迁移，净土地损失可达2,800〜49万km²。另一方面，据报告，如果在成本效益合适的地方采用修建堤防和人工养滩等标准防御措施，这些影响可以大幅减少。

避免“无悔对策”之外的“锁定”

在不确定性大的领域，优先采取无论将来出现哪种情景都不会白费的“无悔（No-regret）对策”是明智的。例如，湿地和沙滩的保护、风险地图的宣传普及、避难训练、抑制低地的新开发等，即使海平面上升小于预期，在防灾、环境和经济方面依然有价值。反过来，如果向无法跟随海平面上升的坚固构筑物投入巨资，就可能造成压缩未来选项的“锁定”。

适应性管理的四个步骤

1. 设定多种未来情景（低位、中位、高位）
2. 确定与各情景对应的对策选项，以及切换的“阈值”
3. 持续观测和监测海平面水位及损失
4. 接近阈值时，转入事先达成共识的下一项对策

这种方法的优点，在于能随未来变化调整决策，以及能够“事先”推进社会共识的形成。不是等灾害发生后才慌忙讨论，而是在平时就与市民共享“超过哪条线就做什么”，这将带来有执行力的适应。

评估成本效益时，不仅要比较堤防的建设费与损失额，还希望把生态系统服务、景观、观光、居民的安心感、地方未来的选择余地等“难以换算成金钱的价值”也纳入讨论。经济评估是有用的工具，但结论会随前提的贴现率、未来情景和评估范围而改变，所以不能轻信结果，公开前提条件并与市民共享的态度很重要。

日本沿海城市推进的适应，以及我们能做的事

叠加硬件、软件与土地利用的日本式适应

日本的沿海城市处于台风、风暴潮、海啸和地震叠加的、即使放眼世界也屈指可数的严酷环境之中。因此，除了堤防和水闸的建设（硬件）之外，还要叠加风险地图、避难计划、信息传达、训练（软件），以及土地利用管制和选址引导（城市建设），以“综合防灾减灾”为基本方针。近年来，以整个河流流域应对水灾的“流域治水”思路也在扩展，强调把海、河、城作为整体来应对。关于风暴潮和沿海淹没的基础性准备，可参考风暴潮与沿海淹没适应对策入门。

地方政府推进的三大支柱

• 风险可视化：更新计入未来海平面上升的淹没预测和风险地图
• 纳入规划：把适应的视角纳入综合规划、城市规划、防灾规划和地区气候变化适应计划
• 对策的优先排序：按损失大小、人口、重要设施、费用和紧迫性排序，分阶段实施

在日本，依据《气候变化适应法》，规定由国家制定适应计划，由都道府县和市町村制定地区气候变化适应计划。国立环境研究所的“气候变化适应信息平台（A-PLAT）”，为地方政府和企业整理了各地的影响预测和案例。

我们每个人能做的事

适应不只是政府的工作。居民、企业和学校也有能做的事。首先，通过风险地图确认自家和工作地点是否处于预测淹没区域，并与家人商量好避难地点、避难路线和避难时机。其次，确认水灾保险的保障内容，重新审视放在一楼的贵重物品和电气设备，储备防灾用品。此外，参加当地的海岸清扫以及海藻场、沙滩的保护活动，也是提高利用自然的防御力的踏实一步。

总结：为未来留下“选择余地”

海平面上升虽是缓慢推进的变化，但城市所建的堤防和街区，寿命长达几十年到上百年。正因如此，现在做出的判断，应当拓宽后代的选择余地。区分运用防御、顺应、后撤、回避，把灰色与绿色结合起来，一边观察监测一边灵活更新。这就是沿海城市与海洋长久共存的现实路径。