城市自然解决方案标准在促进气候适应中的角色重探：基于IUCN准则的文献Meta分析

本文推荐研究人员针对自然解决方案(NbS)在城市化气候适应应用中存在的理论实践脱节问题，通过系统分析79篇文献对IUCN八大准则的应用情况，发现研究普遍侧重生物物理维度而忽视社会治理要素，且多准则整合会带来效益波动。该研究为提升NbS项目的综合效益评估提供了重要科学依据，对推动城市气候适应策略的标准化建设具有关键意义。

　　

随着全球气候变化加剧，城市特别是中低收入地区的城市正面临日益严峻的气候威胁。 IPCC2022年报告指出，非正规住区和中小城市由于基础设施薄弱、社会系统脆弱和制度框架不完善，其脆弱性尤为突出。这些脆弱性往往沿着社会、空间和时间尺度显现，加剧了气候变化带来的损失、风险和适应能力之间的不平等。在此背景下，自然解决方案（Nature-based Solutions, NbS）作为一种通过生态系统服务视角应对城市气候挑战的新兴方法，受到越来越广泛的关注。

NbS被定义为"保护、可持续管理和恢复自然或改良生态系统的行动，能有效适应性地应对社会挑战，同时提供人类福祉和生物多样性效益"。这些解决方案不仅能缓解城市热岛、暴雨管理和洪水等气候相关灾害，还能提供改善公共健康、增强生物多样性和促进社会公平等多重协同效益。尤其在传统基础设施不足以应对气候变化影响的城市环境中，NbS不仅能应对直接的环境挑战，还能通过促进适应性、包容性和可持续的城市发展来培育长期韧性。

然而，尽管NbS被认为是一种双赢的解决方案，其实施仍面临诸多挑战。一个关键困难在于缺乏清晰的NbS定义和分类，这常常导致理论框架与实际应用之间存在显著差距。城市环境还面临土地和资源竞争需求等进一步障碍。此外，意外后果的风险——如高档化或水资源需求增加——为NbS的有效实施增加了复杂性。

为解决这些挑战，国际自然保护联盟（IUCN）制定了"基于自然的解决方案全球标准"，提出了旨在指导NbS项目规划、实施和评估的八项准则。这些标准强调需要包容性治理、生态完整性、经济可行性、可扩展性和长期可持续性。具体包括：应对社会挑战（C1）、规模设计（C2）、生物多样性（C3）、经济可行性（C4）、治理（C5）、权衡（C6）、适应性管理（C7）和可持续性（C8）。

尽管全球标准提供了清晰原则，但它们在实证研究中的整合却不一致且往往不完整，特别是在实施挑战更为严峻的城市环境中。因此，治理、适应性管理和权衡等关键要素经常未被充分探索。理解这一差距对于确定更全面有效应用NbS应对气候挑战的机会至关重要。

为解决这一问题，研究人员开展了系统研究，旨在评估IUCN既定准则在自然解决方案科学研究中的考虑情况，特别是在城市气候变化适应背景下。研究具体目标包括：评估八项IUCN准则被纳入同行评审NbS文献的程度；识别哪些准则更常被涉及或忽视；分析考虑的准则数量与NbS干预措施报告有效性之间的关系。

研究方法包括三个主要部分：文献综述、IUCN准则评估和NbS潜力及统计分析。

在文献综述方面，研究人员在Web of Science数据库中使用系统检索策略，检索词包括"自然解决方案"、"基于生态系统的适应"、"绿色基础设施"或"蓝色基础设施"与"城市"或"城市"的组合。初步检索获得3,143篇文章，经过严格筛选标准后，最终79篇文章被选中进行分析，产生4,293个个体观测值。

筛选标准包括：明确关注气候变化适应、与城市或城郊地区相关、英文发表、提供相对于定义参考情景的适应有效性的定量结果。排除标准包括：缺乏可用参考值或无法进行定量评估；结果仅以最大值、最小值或绝对值报告；依赖先前分析变量的次级参数。

数据直接从文本、表格和图形中提取，使用DataThief III工具。提取后应用ROUT方法进行统计异常值检测和去除。NbS策略根据其生态特征和设计功能分为六种类型：绿色基础设施、分散植被、城市公园、雨水花园、水基解决方案和组合解决方案。

观测值最初根据文献中的标准定义分为六种灾害类别：径流增加、峰值流量增加、洪水、水污染增加、温度升高和热舒适度降低。为分析目的，这六种类型被归为两个更广泛的类别：水文灾害和温度相关灾害。

在IUCN准则评估方面，研究人员通过详细审查评估文章如何处理每项IUCN准则，通过为每个分类定义清晰前提来最小化主观性。例如，C1（社会挑战）当研究在初始阶段明确纳入社区识别的需求时被视为存在；C2（规模）当干预措施嵌入更广泛的空间或政策背景时被标记；C3（生物多样性）当文章证明生物多样性或生态系统完整性可测量的净增益时被认可。

每篇文章根据其涉及的IUCN准则数量进行分类，从一到八不等，以提供哪些准则常被涉及或忽视的概览。分类基于对IUCN准则使用的解释，可能受研究作者提供的研究表述信息限制。

在NbS潜力和统计分析方面，效应值计算用于评估与不同IUCN准则相关的NbS潜力，使用先前建立的方法。效应值计算为实施NbS获得的效益与参考条件之间的百分比差异。参考条件基于三种潜在情景建立：土壤完全不透水、具有有限NbS采用的现有景观配置、以及没有任何NbS干预的当前景观。

为评估每个IUCN准则对NbS有效性的贡献，进行了单样本t检验，将效应值与假设零均值进行比较。此外，为探索NbS准则纳入对效应值的影响，采用了广义线性混合模型（GLMM），将IUCN准则作为固定效应，研究身份作为随机效应以控制研究间变异性。使用回归分析评估随着额外准则纳入效应值的趋势。

为评估纳入特定IUCN准则对确定NbS潜力的重要性，将每个研究获得的平均效应值分为五组：负值、低、中、高和极高。然后使用八项IUCN准则作为预测变量，对建立的五个效应值组之间的差异进行了置换多元方差分析（PERMANOVA）。

为可视化IUCN准则在研究中的共同应用情况，使用79项研究的分类构建了桑基图。输入和输出准则之间的流动表示基于研究重点及其与这些准则联系的观测值转换。

研究结果与讨论部分揭示了重要发现。

IUCN准则在文献中的呈现情况显示，八项NbS框架准则中，四项在关于城市气候适应的研究中受到最少关注：社会挑战、治理、权衡和适应性管理，分别仅在10、5、1和1项研究中被涉及。相比之下，规模是最常被探讨的，出现在近95%（n = 75）的文章中，其次是生物多样性（约76%，n = 59）、经济可行性（约44%，n = 34）和可持续性（约42%，n = 33）。

大多数对城市气候适应中NbS的评估强调生物物理结果，如地表温度降低和流量调节。最常涉及的准则与关注生物多样性作用研究中的关键要素一致，如定义研究区域和边界、评估生物多样性增加、关注已建立站点（即经济可行）以及将法律机制纳入官方规划文件。

尽管该概念具有多学科潜力，但这种对生态组成部分的狭隘关注常常忽视同样关键的维度，限制了对NbS在促进气候适应方面的全面理解。对社会挑战和治理的有限关注强化了这一差距，强调需要更好地将社会需求融入NbS研究。

IUCN准则对NbS潜力的贡献分析显示，所有准则显著促进NbS气候适应潜力的增加（对所有准则，t检验，p < 0.05）。规模呈现最高平均效应值（18.1%），其次是可持续性（17.5%）、经济可行性（16.9%）、生物多样性（15.3%）、权衡（11.7%）、治理（11.0%）、社会挑战（5.4%）和适应性管理（1.5%）。然而，一些准则的有限观测值数量可能影响这种效应的强度，突出需要更多纳入这些准则的研究以更好评估它们在城市气候适应中的作用。

准则关联分析通过桑基图说明了IUCN准则之间的多种潜在关联，显示不同准则在同一研究中共同出现的频率。每个流程的宽度与给定准则对在研究中被共同解决的次数成比例，揭示了文献中的整合、遗漏和强调模式。

例如，规模（C2）经常与可持续性（C8）或经济可行性（C4）等其他准则组合出现，而治理（C5）或适应性管理（C7）等准则很少被涉及，当它们被涉及时常单独出现。这种不均匀的组合表明一些准则被系统地纳入NbS评估，而其他仍处于边缘或断开连接。

规模与经济可行性和可持续性准则表现出强关联，这两者都被广泛评估。这一结果预期，因为它反映了经济方法和公共政策在城市气候适应中的内在联系。规模的强调特别重要，因为适应努力必须空间上量身定制到每个城市环境的独特特征。

然而，规模与社会挑战和治理准则之间缺乏清晰关联引发担忧。有效的NbS发展依赖于强大的治理框架和社会参与，这对于优化适应策略和培育跨城市社会不同维度的协同效应至关重要。

生物多样性表现出与可持续性的重要关系，这在旨在生物多样性保护的公共政策背景下具有特殊相关性。这表明研究工作日益受到官方规范框架的塑造，这是在直接影响城市社区生活质量的气候极端事件加剧面前的关键因素。

值得注意的是，分析中包括的研究没有一项纳入IUCN推荐的所有准则。最多，两项研究同时纳入了六项准则。大多数研究仅包括两项准则（n = 30），其次是三项（n = 18）、四项（n = 12）、一项（n = 9）、五项（n = 8）和六项（n = 2）。一项研究虽然在初始筛选后因相关性、范围和数据可用性被选中，但随后因未涉及全球标准定义的八项准则中的任何一项而从IUCN准则分析中排除。

这些发现提示至少两种潜在的非互斥解释。首先，如几位作者指出，NbS概念的复杂性使得科学研究难以同时涉及或描述多个准则。其次，专注于发展NbS概念的研究需要从开始就战略性地设计，具有纳入各种元素的清晰框架。

准则数量与效应值之间的关系分析揭示了一个显著负相关关系（GLMM: F_1,78 = 28.72, p < .0001），表明准则和/或NbS概念多个维度之间的潜在权衡。

结果显示最高平均效应值（28.9%）在仅关注一项准则的研究或项目中观察到，伴随27%至30.8%的置信区间。随着额外准则的纳入，平均效应值倾向于降低。纳入所有六项准则导致最低平均效应值（3.92%），具有广泛置信区间范围（-3.64%至11.5%），强调了由于小样本量的高度不确定性。

这些发现表明，尽管确保NbS项目正在考虑所有维度的情况下设计，纳入多个准则可能与较低生物物理效应相关，在关注较少准则的研究中观察到更大变异性。

几个因素可能解释随着研究中识别的IUCN准则数量增加观察到的效应值减少。首先，相互作用的日益复杂：随着更多准则被纳入，变量间相互关系的数量增长，可能减弱观察到的生物物理效应。其次，影响的稀释：当多个准则被考虑时，它们的个体效应可能变得不那么明显，特别是当这些准则弱相关或不充分实施和评估时。第三，背景的多样性：跨不同设置应用各种解决方案可能模糊真实效应，因为NbS策略的有效性可能依赖于每个背景中准则的特定组合。

必须强调这一模式不应阻止将多个准则纳入NbS项目。相反，它突出需要一个谨慎、周密的方法，充分应对NbS框架各种标准之间的这些潜在权衡。关键不在于简化项目，而在于理解和管理准则和维度之间的复杂关系以最大化NbS结果。

因此，设计明确考虑这种复杂性的NbS项目对于最大化其有效性至关重要。然而，必须强调本研究通过使用元分析和统计技术整合以非结构化设计使用多个准则的研究，探索了准则对NbS潜力的贡献。强调未来研究应专门设计以评估每个准则的重要性，允许在其存在与NbS潜力之间建立直接因果关系。

此外，NbS潜力主要通过评估其生物物理效应来评估，这突出需要更全面的评估，将其他维度——社会、经济和政治——纳入分析。研究人员无法辨明不同效应值组中使用特定准则的显著差异。因此，无法确定确保更高NbS效应以促进城市适应的特定准则组合。

即使检查不同灾害，如水文和温度相关风险，分析也未揭示报告IUCN准则的研究的清晰模式（PERMANOVA, p > 0.05）。因此，认为整合广泛准则谱系，而非聚焦子集或特定组合，可能对于增强NbS的整体有效性至关重要。

实际上，NbS概念本质上是多方面的，包含广泛视角和需求。尽管框架理论进展显著，现在整合了先前被忽视的生态系统服务提供方面，但科学文献中仍存在显著差距。这一差距源于忽视对NbS全面理解关键要素的倾向，特别是其在促进城市气候变化适应中的作用。

研究人员主张必须认识到NbS不是单一、 rigid概念；相反，它需要来自不同科学学科的贡献以实现其全部潜力。自IUCN全球标准发布以来，近期研究讨论并强化了本综述的一些结果。纳入其标准中所有NbS维度可以支持可持续性评估，尽管系统合规性的可变性指向需要更灵活、背景敏感的应用。

它允许更广范围和过程导向价值，但注意评估结果和适应特定环境设置方面的差距。通过这样做，整合社会生态理解是基础性的，特别是对于像适应性管理和地方可接受性这样的准则，这些仍然发展不足，但可以通过基于IUCN准则促进利益相关者参与来实现，提请注意影响实施的资源约束和治理紧张。

本研究结果通过强化贡献于此近期讨论：虽然IUCN标准日益被采用，但社会和时间维度仍面临操作和概念挑战，突出需要更适应性强、公平和背景感知的NbS方法。

虽然科学进步至关重要，但它们 alone 不足以确保NbS策略的成功实施。打破现有科学孤岛对于实现NbS的更广影响至关重要。例如，生物多样性研究人员必须与社会、政治和经济科学专家紧密合作以应对气候变化带来的全方位挑战。在这种意义上，传统生物学聚焦学科内的技能发展应扩展到纳入社会科学指标，如人类福祉、安全和健康——这些维度在主要关注生物多样性的研究中常未被充分探索。这种跨学科合作——无论通过正式伙伴关系还是新技能获取——可以通过将NbS策略纳入气候适应计划来触发。

建立定义和实施NbS概念准则的倡议源于若干关切， notably 其 indiscriminate 使用的风险。随着NbS在国家议程和国际协议中获得广泛关注，存在其广泛应用可能稀释其核心本质的真正关切。虽然NbS是一个相对新的概念，但在科学论述中保持其完整性至关重要。尽管准则更多是抱负性的而非强制性的，但在研究努力中严格维护它们至关重要。这样做不仅解决现有知识差距，如围绕治理结构和适应性管理必要长期监测机制的差距，而且增强NbS在利益相关者中的可信度和共鸣。

本研究结果强调了这一关切。在纳入多个NbS准则中观察到的权衡和与其有效实施相关的挑战与IUCN更新NbS标准的持续努力紧密对齐。随着IUCN标准修订，整合更精确指南以平衡NbS项目的复杂性和多样性将是 crucial 以确保它们在不同背景下保持 impactful 和 relevant。更新过程提供了进一步完善NbS框架和加强其科学和实践基础的机会。

此外，该框架旨在同时应对多种需求。过度简化概念和过于聚焦特定方面，如单独生物多样性保护或NbS项目的生物物理效应，风险偏离其中央目的——如其定义中阐述的——应对社会挑战和促进生物多样性效益和人类福祉。IUCN的持续审查过程提供了一个及时平台以强化这种平衡方法，确保NbS倡议继续培育全面和可持续的解决方案。

最终，通过平衡和透明准则加强NbS的整合性质将是推进城市系统中韧性和包容性气候适应策略的关键。