原创 气候服务支持的沿海城市适应两阶段模型 - 沿海气候变化适应

原标题：气候服务支持的沿海城市适应两阶段模型

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文章导读

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当前，沿海地区正在以前所未有的速度经历快速城市化。通常而言，在一个快速城市化的现实世界中，沿海地区具有非常高的城市化率。与此同时，这些快速发展的沿海城市地区也越来越容易受到海平面上升 (Sea-Level Rise, SLR)，以及与气候相关的沿海自然灾害的影响。沿海城市地区应对气候适应挑战的措施主要包括传统的海岸防御、基于自然的解决方案 (Nature-based Solutions, Nbs)，以及进一步控制城市地区的消退与搬迁内陆等。

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了解区域气候变化以及沿海城市系统，有助于为沿海城市地区的气候适应提供必要信息。然而，由于城市系统的高度复杂性，许多城市建模范式随着时间的推移而发生演变。基于此，本文通过开发一个两阶段 (现在和未来两个阶段) 的沿海城市适应模型，旨在为有关沿海城市气候适应的决策提供参考信息。

研究过程与结果

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待开发的沿海城市适应模型可被视为跨期优化模型。其中，模型的时间是离散的，只考虑了现在 (t=0) 和未来 (t=1) 两个时期或阶段。本研究中，作者将沿海城市视为是一个封闭的经济体，且在未来一段时间内会受到不利的气候变化影响。在每个时期内，城市产生的收入为Y。

当t=0时，会投入部分收入 (I) 以用于建设海岸防护，而剩余的收入 (C0) 则在t=0时消耗掉，因此t=0时的预算约束方程为：

当t=1时，城市将不做任何投资，且尽其所能消费。因此t=1时的消耗方程为：

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其中，d(·)为t=1时，城市遭受的海平面上升以及与气候相关海岸灾害的损害函数。

当t=1时，投资 (I)导致海岸防护的建设“有效高度”的计算方程为：

其中，Kd为每单位海岸防护高度的建筑成本的倒数。

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图1中的斜率γ定义了气候损害随着SLR的增长而增加的速度。此外，作者选择了统一的概率密度函数 (Probability Density Function, PDF)，如图2所示。

图1. 一个分段线性气候损害函数依赖于海平面上升h1和海岸保护“有效高度”之间的差异。

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图2. 海平面上升的示例性均匀概率密度函数。

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研究结果表明，海平面上升和相关的沿海洪水灾害会预计在未来的一段时间内给沿海城市地区带来负面的影响，且这些灾害也将通过损害而降低城市的收入。然而，未来海平面上升和引发损害的幅度具有不确定性。因此，城市规划主体需要在不确定的情况下做出相应的投资决策。此外，研究结果也表明投资决策不连续地依赖于单个无量纲模型指标的值，即当该指标超过某个阈值时，城市主体将会在不采取适应性投资的情况下从“一切正常”策略切换到“主动适应”的策略。

研究总结

在本文中，作者开发了一个简单的两阶段沿海地区气候适应模型，讨论了沿海气候服务在不可避免的多层次不确定性下为沿海城市适应决策提供相关信息的作用，并且有望能够在多个方向进一步扩展。通过在拟议的建模方案或非线性损害函数中考虑气候预测提供的海平面上升的实际概率密度函数，能够提供更多的附加值。然而，建设海岸保护并不是面临海平面上升的城市唯一可能的适应选择，其他如有管理的撤退以及人口迁移也可能会促使城市实施其他相应的措施。最后，作者也强调了本文所提出的是概率性模型，且在模型构建中对经济增长的定量描述也同样重要。

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原文出自 Urban Science期刊

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Kovalevsky, D.V.; Scheffran, J. A Two-Period Model of Coastal Urban Adaptation Supported by Climate Services. Urban Sci. 2022, 6, 65.

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Urban Science 期刊介绍

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主编：Luis Hernández-Callejo, University of Valladolid, Spain

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期刊主题涵盖与城市发展、规划、扩张、生活条件和福祉以及可持续性相关的理论和实证研究。期刊已被 Scopus, ESCI (Web of Science) 等多个数据库收录。

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Time to First Decision：19.7 Days

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