欢访问自然资源内参！
| 自然基础设施规划中融合生态系统服务和弹性视角:来自旧金山湾区的经验 在全球范围内，城市面临着巨大的环境和社会挑战，如人口快速增长和气候变化。作为回应，人们越来越认识到自然基础设施在增强恢复力和改善人类福祉方面的潜力。在这里，我们研究了生态系统服务和恢复力方法在城市规划中的作用，这两种方法都旨在维持城市自然基础设施的长期效益。虽然这两种方法交织在一起，并在社会生态系统框架中有着深厚的渊源，但它们在实践中赋予了互补的优势，我们通过美国旧金山湾地区的案例研究来说明这一点。我们表明，目前，生态系统服务实践的主要优势是提供可操作的信息，而城市恢复力实践则提供支持制定全面的长期战略。我们讨论了这两种方法的操作局限性，并建议理解和利用它们的互补优势有助于弥合城市自然基础设施规划研究与实践之间的实施差距。 1 研究背景与目的 许多城市已经经历了人口增长和气候变化的影响。来自气候变化的威胁，如海平面上升和极端天气，往往会增加城市压力，如空气和水污染、住房短缺、交通系统薄弱和环境恶化2019冠状病毒疾病可能会被不寻常的破坏所困扰，比如COVID-19流行病。联合国的国际议程认识到了这些挑战；《第11个可持续发展目标》和《人居三新城市议程》都有共同的愿望可持续性、弹性、安全性和包容性。然而，为实现这些高级别目标而制定的具体战略和实际战术仍然难以捉摸，这突出表明需要关于可持续城市规划的综合性和可操作性知识。 城市绿色和蓝色基础设施，以下简称“自然基础设施”，在解决城市可持续性和宜居性挑战方面具有巨大的潜力。利用自然基础设施应对城市挑战的想法正在城市规划和治理中获得广泛关注。多边银行和欧盟委员会等高层政治组织正在大力推动这一计划，地方政府可持续发展网络、C40城市气候领导小组、全球弹性城市网络和世界银行全球可持续城市平台等面向行动的网络也在大力推动这一计划。 自然基础设施的承诺是为社会提供一系列好处，包括改善福祉和建立抵御内外压力的能力。城市公园有助于降低热浪期间的温度和相关的公共健康风险，而植被、沙丘和其他海岸线生态系统和开放空间可以降低沿海洪水对人员和财产的风险。城市绿化还提供2019冠状病毒疾病的重大破坏，并提供了社会心理凝聚力，有助于建立社会凝聚力。重要的是，为了提高长期可持续性和宜居性，随着时间的推移，自然基础设施需要强健可靠。这就需要在各种潜在变化面前，比如加剧的气候变化或人口增长，围绕自然基础设施带来的利益流动建立恢复力。 尽管自然基础设施解决方案潜力巨大，但目前还没有达到应对全球城市可持续性挑战的紧迫性所需的规模。两种类型的方法都在自然基础设施研究和实践中获得了巨大的吸引力，旨在缩小这一实施差距：一种侧重于“生态系统服务”，另一种侧重于“弹性思维”这两种方法都提供了广泛的实践，称为基于自然的解决方案、基于生态系统的适应，或蓝绿（或自然）基础设施规划。然而，尽管有大量关于韧性思维的研究，韧性实践仍然是城市可持续发展中的一个新兴概念。同样，到目前为止，生态系统服务的概念在城市规划中的应用很少，而且才刚刚开始系统地应用于城市决策。 本文的目的是强调这两种方法在理论和实践上的互补性，并审视它们为城市规划提供信息的潜力。在这里，我们考察了从生态系统服务方法和弹性思维中获得的自然基础设施规划的主要见解。我们的主要贡献是综合每种方法的承诺，并在案例研究中说明它们的优势和局限性。为此，我们首先通过回顾两个实践社区的最新文献来总结它们的潜力。然后，我们利用我们最近在旧金山湾地区参与美国的经验，来探索这些承诺是如何在实践中实现的。我们说明，这两种方法都可以对城市基础设施规划做出有意义的贡献，并提供互补的方式来实施城市可持续性的系统方法，涵盖不同的时空维度。城市生态系统服务实践的生态位是提供可操作的知识，以支持城市规划决策，而恢复力实践的生态位是支持制定整体性和适应性的长期战略。根据这一观察结果，我们提出了弥合城市自然基础设施规划领域实施差距的建议。 2 研究方法 2.1生态系统服务方法：供应和效益的定量制图 从历史上看，生态系统服务的概念区分了生态圈和社会圈，生态圈是生态功能发生的地方(如蒸散发)，社会圈是受益的地方(如城市居民经历较低的城市温度)和受重视的地方(如:城市居民享有更好的健康或更低的空调费用)。这种概念化在所谓的“生态系统服务级联”中表现得很明显，需要明确地确定生态系统和受益者，它们通常在空间上表现出来。最近，生态系统服务的概念逐渐模糊了社会和生态之间的区别，并承认人类活动在生态系统“共同创造”利益方面的关键作用。线性“存量-流量”模型和“生态系统服务级联”的概念正日益扩展到对生态系统服务协同生产、福祉贡献和生态系统管理或治理之间的跨尺度反馈的更基于系统的理解。 通过使生态功能与人们的健康和福祉以及与之相关的价值观之间的联系可见，生态系统服务方法可以直接为政策和计划提供信息，它们既可以用来提高城市全体人口的利益，也可以用来提高特定群体的利益。此外，生态系统服务方法认识到服务、潜在的有害服务和城市环境中存在的替代品之间的多种利益和权衡。考虑到多种利益和权衡，必须将持不同观点的利益相关者和专家引入决策表，这样导致信息共同生产的迭代过程已成为生态系统服务方法的标志。 2.2弹性方法：建立应对系统动态和不确定性的能力 弹性思维起源于复杂系统理论，为分析复杂系统应对变化、不确定性和意外的能力提供了一个视角。在这种背景下，城市被视为复杂的适应性系统，沿着多种可能的发展路径不断进化。因为城市生态系统往往是高度人工的和管理的。长期可靠地提供生态系统服务需要以适应环境因素、财政来源、政治和社会趋势等不断变化的环境的方式管理基础设施，特别是自然基础设施 。韧性学者强调了围绕自然基础设施的好处建立韧性的一些关键战略，包括：促进多中心、参与性和适应性治理过程，培养复杂系统思维，鼓励持续学习和实验，以及培养管理能力。 已经开发了几种分析复杂系统的框架，例如侧重于社会、生态和技术子系统之间关系的框架，或者侧重于分析结构和过程的框架。在后者中，城市系统的结构包括为人们提供服务的已建成和自然基础设施。地方当局、研究中心或公民社会组织等机构可以被视为城市体系结构（或“软”基础设施）的一部分。这种将城市视为以结构和过程为特征的复杂系统的概念强调了治理对促进城市恢复力的重要性。特别是，认识到社会网络动态的重要性并能处理复杂、跨规模互动的治理形式，有助于建立自然基础设施的恢复力。 2.3作为边界对象的生态系统服务和恢复力 鉴于它们对商业领袖、民选官员、科学家和公众的吸引力越来越大，生态系统服务和恢复力概念的最后一个重要承诺是它们作为城市规划和可持续性的边界对象的作用。生态系统服务和弹性概念都强调跨学科合作，包括工程、自然和社会科学，以及科学、技术和社会之间的合作，从而发挥了这一作用。 然而，边界对象的可塑性意味着它们可以被拉伸或快速演化，从而导致概念上的模糊性和描述能力的削弱。因此，在不同的城市规划和管理背景下，几乎持续需要实际操作生态系统服务和恢复力方法。一些国家的生态系统服务的运作和标准化导致一些学者认为，随着生态系统服务变得越来越标准化，生态系统服务的供应和监管正在从“边界对象”状态过渡。 2.4城市生态系统服务和恢复力的实践 总结了生态系统服务和恢复力的承诺，我们现在讨论他们的优势和局限性在实践中，借鉴我们的经验，在旧金山湾地区，美国。该案例研究提供了以行动为导向的社会生态研究的实例，重点是自然基础设施规划。通过强调优势和未来机遇，我们深入了解了生态系统服务和恢复方法的互补性。我们的评估主要是定性的，并建立在观察、非正式对话和对我们在旧金山湾地区参与的文件和产品分析的基础上。我们承认，由于在实践中没有单一的生态系统服务或恢复力方法，因此一些研究结果是有关联的。因此，在接下来的讨论中，我们将我们的发现放在更广泛的文献中，以概括这些论点。 2.5案例研究 在2017，我们的一些研究小组开始研究生态系统服务，以及他们的潜力，以增加加利福尼亚旧金山湾地区恢复海平面上升的弹性。经过一个范围的阶段，旨在了解机构的景观和遗产从过去的弹性建设项目，我们确定了关键利益相关者，并与国家规划和管理机构（海湾地区保护和发展委员会，BCDC），一个区域科学研究所（旧金山河口研究所，SFI），当地政府（圣马特奥县可持续发展办公室）、两个非政府组织（自然保护协会、蓝点保护科学）和学术合作者。我们的共同目标是探索自然栖息地为人类提供的多种好处，包括这些好处将如何受到海平面上升的影响，以及它们可能如何被用于适应战略。 为了支持BCDC的区域脆弱性评估，我们模拟了生物多样性栖息地以及由海湾地区自然基础设施提供的四种生态系统服务——沿海风险降低、雨水径流保留、地下水补给和娱乐。为每种服务绘制区域地图，以帮助确定目前和未来海平面上升情景下的生态系统服务提供模式(参见图1中的例子)。在圣马特奥，规模更小我们比较了不同海平面上升适应情景对生物多样性和生态系统服务提供的影响。与利益相关者一起，我们共同创造了三种适应海平面上升的情景：一种是，建设基础设施是保护该县海岸沿线人员和财产的默认解决方案（仅用于比较）；第二，目前和计划中的湿地恢复项目被视为基于自然的防洪解决方案；第三，我们在认为可行的情况下（从生态和社会角度），通过额外的栖息地保护、恢复和创造，扩展这些现有和计划中的额外防洪项目。然后，我们根据与每个服务相关的指标，比较每个场景提供的生态系统服务，以帮助告知适应行动。 在参与过程中，我们与项目合作伙伴和利益相关者组织或参与了10多个研讨会，以开发和完善生态系统服务分析。其中一个研讨会专门旨在介绍社会生态系统文献中形式化的恢复力概念。这项工作的长期成果还有待观察，但我们的参与证实，该地区的利益攸关方和决策者高度重视有关自然基础设施提供的好处、它们如何受到海平面上升的威胁、基于自然的解决方案可以在何时何地帮助该地区适应气候变化。 3 研究结果 3.1从生态系统服务角度进行评估 （1）与定量规划过程的兼容性 旧金山湾地区的一个重要成果是生产多个地图和自然基础设施和生态系统服务的摘要信息，以了解今天的服务提供和可能的未来。这项工作主要集中在该系统的基础设施上，包括建筑基础设施和自然基础设施。与定量规划过程的兼容性。旧金山湾地区的重要产出是对自然基础设施和生态系统服务的多个地图和概要信息的生产，以了解今天的服务提供和可能的未来。这项工作主要集中在该系统的基础设施上，包括建筑基础设施和自然基础设施。对结构元素及其服务的关注促进了与参与项目的大量组织的互动，这是规划过程的重要组成部分。使用空间明确的场景和生态系统服务框架的一个好处是，它们一起有助于探索谁从特定服务中受益。生态系统服务地图与代表受益人的人口统计地图相结合，可以显示特定服务的提供地点和对象。这些分析可以帮助规划者解决在获得自然利益方面的不平等问题。 （2）比较各种场景中自然基础设施的多种好处和权衡 尽管项目合作伙伴从项目一开始就对自然基础设施的潜在好处有着共同的理解，但他们需要能够同时检查自然基础设施的多种好处，并探索何时和何时自然基础设施在生态、社会和不同海平面上升情景下（区域范围）是可行的。在在县域范围内，不同适应情景提供的生态系统服务总结突出了一些建设和自然基础设施之间的利益和权衡，并考虑了在整个海湾不同地点的可行性。共同开发情景和生态系统服务信息的过程有效地创造了新的共享知识，不仅涉及自然基础设施提供的海岸保护服务，还涉及雨水管理、碳储存和封存、栖息地提供和娱乐机会等其他利益。 3.2从弹性的角度评估 （1）多中心治理 在旧金山湾地区，最近的努力重点放在建立能力（在治理和适应海平面上升），了解脆弱性，并确定不同的方式，当地社区重视他们的环境。这些努力的一个成果是建立了一个与社区和政府机构合作的伙伴网络，其共同目标是提高海平面上升的恢复力。我们的工作利用了这些努力，与多个不同规模的利益相关者（地区和县级）建立合作关系，并共同开发与不同治理水平相关的自然基础设施信息。 （2）参与过程和社会学习 《生态系统服务承诺》和《自然基础设施规划的恢复力方法》一节中强调的另一个重要原则是扩大参与和学习。在旧金山湾地区的案例研究中，除了与多个利益相关者共同开发该项目之外，我们还通过海湾地区GrimePrimeWebTo工具，通过圣马特奥县利益相关者的简要传单，通过项目报告，获得了关于生态系统服务的信息。尽管这还远远不够，但提供信息访问有助于增强当地利益相关者参与该地区未来基础设施规划项目的能力。参与面临的挑战之一是湾区的规模以及机构和民间社会行动者的数量，这使得该系统极其复杂。基于互联网提供信息的工具，如湾区绿地，正在迅速扩大大众参与自然基础设施治理的可能性。 4 城市自然基础设施规划研究与实践的启示 4.1利用生态系统服务和恢复力方法的优势 文章总结了案例研究中使用的ecosystemservices和弹性概念的主要应用。根据主要关注点对这些方法进行分类，即生态系统服务或恢复力建设，认识到两者之间的重叠。生态系统服务方法的优势源于对结构要素的关注：它们很容易被纳入定量规划过程；它们有助于评估多种利益，并在替代管理、选择和选择方面进行权衡；他们的考虑有助于不同群体之间的合作。从这个意义上说，我们的分析证实了其他研究的结果，这些研究认识到生态系统服务概念的潜力——突出生态信息在规划过程中的重要性。在城市规划背景下评估生态系统服务的多功能性和权衡时，学者们呼吁更好地考虑权衡的不同维度可能发生的情况，以及参与利益相关者之间的不同角色和权力不对称，弹性实践明确承认这一点。 恢复力实践的主要优势是通过促进适应性和多元治理、考虑反馈循环（尤其是通过管理）、扩大参与和建设管理能力，促进对系统的整体和更动态的看法在这里，我们的分析也支持现有文献，强调了韧性概念在城市规划中的潜力——指出发展长期、整体思维，为城市规划过程提供信息。通过这里提出的行动研究项目，我们的分析提供了具体的例子，说明如何在实践中实现生态系统服务和弹性思维的潜力。我们的事后分析表明，一些潜在的优势并没有被利用，这在现实生活中的项目中是不可避免的。然而，对优势和机会的总结为未来的研究工作提供了机会清单。 虽然生态系统服务方法通常关注结构，但弹性方法更好地结合了对结构和过程的关注。然而，这些大部分是重叠的;一个给定的策略会影响系统的几个方面，与结构和过程有关。一个简单的例子是旧金山湾区生态系统服务地图的制作案例研究。主要目的是了解自然基础设施提供的服务的当前价值，以适应这些服务未来可能发生的变化。我们认为，这两种方法以互利的方式处理结构和过程的潜力可能在环境正义的背景下特别有用，尤其是在基于自然的解决方案周围的正义。纠正城市系统的社会生态不平等不仅需要对维持和维持不公正系统的空间结构有细致的了解，而且还需要规划和实施过程，除其他外，这些过程需要参与性的、包容各种利益相关者和价值观的表达。这表明，这两个实践社区应该进一步利用彼此的优势，以平衡地关注结构和动态，为自然基础设施的实施提供信息。 4.2解决生态系统服务和恢复力方法的限制 案例研究中发现的机会反映了生态系统服务和恢复力方法的一个重要局限性，即它们的可操作性。我们发现，我们在旧金山湾地区的工作可以通过将管理思想融入生态系统服务的管理影响，并更普遍地考虑城市系统中的社会生态反馈回路来加强。这表明了将弹性思维付诸实施的困难，这一点已经得到了充分的证明。目前的实践仍然受阻于不同的社区-工程、生态或社会生态-与这个概念的不同含义。采用更全面的弹性的工具往往只是概念性的，或者缺乏特异性。 通过自然基础设施了解并最终改变城市系统的动态需要长期的参与和信任，这意味着在时间和能力上的投资。弹性思维原则的一个缺点是，规划者和管理者通常没有资源来应用弹性方法和解决复杂性问题。无论这是由于资源数量少还是这些资源分配不当(假设理解系统的动态或应用适应性管理将很容易)，它都会导致错失在实践中利用弹性思维的洞察力的机会。Hernantes等人(2019)认识到这些长期的时间框架，提出了一个“成熟度模型”来帮助实施弹性思维。根据他们的框架，城市经历了五个连续的成熟阶段，每个阶段都与不同利益相关者的合作程度有关。该模型可用于指导理解弹性思维在系统中的嵌入程度，并相应地分配资源。考虑到城市在这一成熟过程中的早期程度，运营指导仍然是至关重要的。 5 结论 多个研究和实践社区为城市可持续性知识做出了贡献，需要认识到这一点，以弥合研究和实践之间的差距。在这里，我们分析了生态系统服务的优势和恢复力的方法来支持自然基础设施规划，并评估他们如何发挥在实践中在旧金山湾地区，美国的案例研究。我们表明，生态系统服务可以为城市规划提供重要信息，并评估自然基础设施的多功能性、效益和权衡。另一方面，恢复力实践有助于促进对系统的整体理解，重点关注城市系统动态（例如，管理反馈回路、治理过程），这是维持自然基础设施长期效益的关键。我们的分析表明，通过在关注城市系统的结构和动态之间取得平衡，这两种方法是如何相互补充的。这两个实践社区之间的持续互动将有助于利用每种方法各自的优势，为城市规划中的自然基础设施决策提供信息。
原文出处：Hamel P, Hamann M, Kuiper J J, et al. Blending Ecosystem Service and Resilience Perspectives in Planning of Natural Infrastructure: Lessons from the San Francisco Bay Area[J]. Frontiers in Environmental Science, 2021, 9: 239. |
