多灾种环境下气候韧性改造的系统化框架:基于186项住宅改造措施的多灾害相互关系分析

《International Journal of Disaster Risk Reduction》:A Framework for Climate Resilient Retrofits in a Multi-Hazard Environment

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月18日 来源:International Journal of Disaster Risk Reduction 4.8

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  加拿大境内气候灾害的频率和严重程度正在上升,各社区正面临多种灾害的同时或连续发生。这促使各级政府考虑如何提高其社区的韧性。虽然现有的改造指导文件为单一气候灾害提供了关键信息,但在应对多灾种现实时仍存在关键空白。研究人员提出一个结构化框架及由此产生的数据库,该数

  
加拿大境内气候灾害的频率和严重程度正在上升,各社区正面临多种灾害的同时或连续发生。这促使各级政府考虑如何提高其社区的韧性。虽然现有的改造指导文件为单一气候灾害提供了关键信息,但在应对多灾种现实时仍存在关键空白。研究人员提出一个结构化框架及由此产生的数据库,该数据库包含住宅建筑的186项气候韧性改造措施,综合了274个来源的信息,涵盖五类气候灾害(野火、极端高温、洪水、极端风以及冰雪)。研究开发了一种新型的相互关系框架,将每项改造措施相对于其他措施和灾害分类为冲突、互补或协调关系,从而能够优先选择同时抵御多种灾害、避免适应不良且可高效排序的改造措施。每项措施还通过成本、投入、专业知识、侵入性和排放影响的广义估算加以表征,以支持在现实约束条件下的优先排序。这些信息连同各来源的指导被综合到一个可公开访问的数据库中,该数据库已被整合到国家和市级工具中,如Climate Insight的Solution Finder和Clean Foundation的Flood Resilient Residential Retrofits Handbook。两个案例研究分别考察了洪水-极端高温情景和野火-极端高温情景下的改造规划,展示了所开发的框架如何帮助选择适合多灾种改造规划的适应策略。虽然该框架是针对加拿大住宅背景开发的,但其基本的适应目标和灾害科学原理广泛适用于全球类似气候和建筑类型。
论文解读:多灾种环境下住宅建筑气候韧性改造框架

气候变化导致加拿大极端天气事件(如风暴、野火、热浪)的频率和严重程度显著上升,加拿大变暖速率约为全球平均水平的两倍,意味着其面临灾难性气候事件的风险高于世界许多地区。与极端天气相关的保险损失呈指数级增长:2001—2010年间年均损失为7.01亿美元(经通胀调整),而2024年单年损失高达85亿美元。在此背景下,各级政府先后推出国家适应策略等蓝图和资金计划,引导既有建筑适应气候变化并减少损失。然而,现有改造指导文件(如ICLR、FEMA、FireSmart Canada、CSA、Intact Centre和FloodSmart Canada发布的技术指南)大多针对单一气候灾害提供详细建议,且往往过于技术化,未考虑一项改造措施对其他灾害的潜在影响。例如,清除建筑附近植被虽可阻止野火蔓延,但若移除具有保水和固土功能的植被,反而可能增加洪水风险。随着加拿大许多地区在短时间内同时或连续经历多种灾害,亟需一种能够系统组织多灾种适应策略、帮助决策者确定优先顺序并避免适应不良(maladaptation)的工具。

针对上述空白,研究人员通过结构化文献综述,综合274个来源,识别并整合了186项适用于住宅建筑的气候韧性改造措施,涵盖野火、极端高温、洪水、极端风和冰雪五类灾害。研究开发了“3Cs”相互关系框架,将每项改造措施相对其他措施和灾害分类为冲突(conflicting)、互补(complementary)或协调(coordinating),以支持同时抵御多灾种的改造优先排序、避免适应不良并高效安排施工顺序。每项措施还附有成本、时间/投入、专业知识、侵入性和排放影响的广义估算评级。最终成果是一个可公开访问的在线数据库,已整合到国家层面工具(ClimateInsight.ca)和市级/非营利工具(Clean Foundation的Flood Resilient Residential Retrofits Handbook)中。两个实际案例研究(洪水-极端高温、野火-极端高温)展示了框架如何辅助多灾种改造规划。

在技术方法上,研究人员于2022年末至2023年初开展结构化文献综述,检索Scopus和Omni学术数据库,并从ICLR、FEMA、FireSmart Canada、CSA、Intact Centre、FloodSmart Canada等政府机构、标准组织、研究机构和非营利组织收集灰色文献。检索词分为灾害类型、适应行动、结构组件和地理区域四类主题,通过布尔运算符组合(如“flood AND retrofit AND Canada”)。筛选分三阶段:标题/摘要扫描、纳入排除标准评估、全文信息提取。纳入标准包括针对结构或住户物理损伤风险降低、有实施案例或科学证据支撑、适用于北美常见住宅建造形式且信息足够详细;排除仅涉及减缓(mitigation)而不含气候适应成分、超出五类灾害范围或建造方式与北美差异过大的文献。向后引用搜索持续至饱和(每类灾害连续审查5个来源无新措施出现)。数据库在2023—2025年间经历了多轮专家反馈迭代。

研究结果部分,针对各类灾害的具体发现如下:3.1 洪水与极端降水(Floods and Extreme Precipitation):研究人员确定了干式防洪、湿式防洪、抬高至洪水位以上以及从高危险区搬迁四类适应目标,代表性措施包括安装止回阀(F1)、采用耐洪水材料(F21)、架空基础(F23)以及抬高和迁移暖通设备(F7)。3.2 野火(Wildfire):余烬引发90%以上建筑点燃,适应目标包括防止建筑点燃(非燃建筑围护材料WF1)、减缓火势蔓延(户外维护WF5)和改善空气质量以保护住户健康(改进机械通风与过滤WF13)。3.3 极端高温(Extreme Heat):适应目标包括减少太阳得热(遮阳装置EH1)、增加降温(温湿度控制装置EH3)、提高气密性(封堵空气泄漏EH7)、减少热传递(增加保温EH8),以及通过重新布置生活空间(EH6)实施事件缓解策略。3.4 极端风(Extreme Wind):适应目标包括建立从风抬升到基础的连续荷载路径(加固屋顶-墙体连接EW1)、限制围护结构和水渗透损害(安装防水屋顶垫层EW14)以及限制飞散碎片、保护住户(增加屋顶覆面板固定EW8)。3.5 冰雪(Ice and Snow):适应目标包括防止冰坝(增加阁楼保温IS1)、防止管道冻结(安装电伴热带IS27)、将融水从建筑引开(安装檐槽保护罩IS4)以及增强结构韧性以承受更高积雪荷载(IS17)。4.1 数据库参数(Database Parameters):每项措施包含改造名称、ID编号、建筑区域(结构、围护、机电系统、景观、外部结构、室内装修)、灾害问题、适应目标、目标描述、实现方式、安装注意事项、性能评估参数与设计值、改造类型(物理/行为)、实施阶段(主动/反应)、适用建筑类型和参考文献等字段。4.2 改造与灾害相互关系(Retrofit and Hazard Interrelationships):“3Cs”框架将措施间关系分类为冲突(如干式防洪与湿式防洪)、互补(如干式防洪与冰雪防水)和协调(如温湿度控制与风扇安装);分类通过三阶段过程实现:先对比适应目标和改造描述,再进行专家和利益相关者咨询评估同时实施的可行性,最后审查案例文献中的实际证据。4.3 改造评级(Retrofit Ratings):研究人员提供成本(低于500美元、500—5000美元、高于5000美元三档)、时间/投入、专业知识和侵入性四方面的定性评级(各三个等级),并在适用时添加能源使用和排放影响备注,评级旨在为高层面比较提供起点而非精确估算。

讨论部分指出,该数据库可筛选、可搜索、以通俗语言编写,适用于业主、承包商、政策制定者和物业管理者,其突出贡献在于将散见的单一灾害指导整合到一个基于适应目标、实施特征和实际考量的共同数据库中,并通过明确的相互关系分类支持协同增效和成本效益。两个案例研究展示了实际应用:在洪水-极端高温案例中,业主通过筛选发现EH6(将睡眠区移到较低楼层)与F32(将居住空间移到上层)存在冲突;在极端高温-野火案例中,数据库指出种植植被(EH11)可能与野火防护措施冲突,并引导用户选择防火植被(WF21)实现双重目标。专家评审(来自联邦机构、市政府、非营利组织和私营部门)验证了数据库的完整性、可用性和实际相关性。研究结论可翻译为:气候变化影响在过去十年日益显著,极端天气事件已给加拿大社区造成重大破坏。面对既有建筑适应多灾种环境的迫切需求,本研究通过系统分析274个来源,建立了一个包含186项气候韧性改造措施的综合数据库,填补了现有资源多局限于单一灾害或仅关注节能改造的空白。研究的关键贡献是开发了识别改造措施间协调、互补和冲突关系的相互关系框架,该框架有助于识别适应不良、实现跨灾种效益并高效组织施工顺序。两个案例研究证明了该框架将单灾种适应扩展到多灾种改造规划的能力。数据库既可独立使用,也可整合到更广泛的气候适应决策工具中。尽管研究针对加拿大住宅背景开发,底层的适应目标和灾害科学原理可适用于面临类似多灾种挑战的其他地区和建筑类型。
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