2024气候设计－北京大学生态文明大师讲坛举办

张锦教授从材料学角度探讨了“气候设计”这一概念的挑战。他指出，从地球尺度到微观材料层面，当前科学界多采用还原论方法，关注材料和神经元等微观结构的性能，但在应对复杂系统性问题时面临一定局限。他以人脑为例，强调了自然系统的高效性：人类大脑仅需少量能量便可驱动860亿个神经元，而同等算力的人工系统则需消耗大量能源。张教授认为，解决气候问题不仅依赖精确分析和技术，更需多学科的合作与系统性思考。他建议在气候设计中吸纳计算机、材料等更广泛领域的专业力量，以实现协同创新和更全面的应对方案。

Ramanathan教授首先强调了气候变化的紧迫性。他指出，气候变化已从全球变暖演变为气候危机，影响着地球上亿万人的生存：人类每年排放的二氧化碳高达12000亿吨，地球正被一条“人造毯”所裹，温室气体排放问题已成为全球性挑战。

其后，Ramanathan回顾了全球气候变化议题的演变历程——从1980年的“地表变暖”（surface warming），1990年代的“全球变暖”（global warming），到本世纪之初的“气候变化”（climate change），再到2020年的“气候危机”（climate crisis）。他认为，“气候韧性”（climate resilience）已成为当今的气候议题。在未来10~15年，人类的关注焦点将集中在构建无化石燃料社会、消除气候变暖隐患，以及减少短期气候污染物排放三个方面。

Ramanathan认为，人类需要改变叙事方式，并将人类健康与福祉、气候影响个人化等作为重点研究领域；同时指出，减缓（减少气候风险）、适应（管理气候风险）和转变（推进社会变革）是气候韧性的三大支柱策略。

最后，Ramanathan也列出了一系列可提升气候韧性的措施与方法，包括保护公众免受高温、洪水和干旱的影响，建设海绵城市以保障水安全，提供身心健康服务，建设不受气候影响的基础设施，为经济弱势群体提供能源，确保农业和粮食安全，以及制定大规模移民和难民相关政策。

Head教授聚焦于全球在气候变化方面的挑战与解决方案。他首先表达了对气候变化的关注，强调目前人类正逼近多项“临界点”，如陆地和海洋的碳吸收减少、大西洋环流系统可能中断、森林砍伐带来的水循环失衡等，这些问题可能导致气候进一步恶化。他介绍了自己在联合国减灾组织的角色，以及他创建的“生态隔离信托”机构，旨在提供开源工具以支持全球应对气候变化。

Head随后重点介绍了他所提倡的整体系统建模方法，通过整合数据和AI技术来模拟和预测气候与生态系统的变化，从而优化基础设施建设。他以中国为例，肯定了中国在城市化和基础设施去碳化方面的努力，特别是在公共交通和高密度城市建设中通过高效利用能源减少排放方面取得的成效。Head认为，利用“数字孪生”（digital twin）技术可创建一个生态和人类系统相互作用的区域模型，并将此系统与全球地球系统模型对接，从而帮助不同地区在可持续发展目标上取得进展。

此外，Head还提到森林和农业在生态平衡中的重要性，并建议采用光伏农田、屋顶农场等创新方式实现土地的多功能利用。最后，他呼吁中国与全球合作，通过数据共享和系统建模应对气候变化。

Eltahir教授首先指出，近100年来，地球地表观测温度持续上升，全球化石能源气体排放的增加导致甲烷排放量大幅增加，而政策制定者当下及未来的抉择对于全球变暖的趋势发展至关重要。

Eltahir指出，尽管人们已意识到气候变化的现实及影响，但许多人仍认为气候变化不会直接影响个人生活，而且学者层面的气候议题也通常关注全球大趋势，忽视了对于地方性问题的思考。Eltahir认为，我们需要关注与人们生活密切相关的地方性问题——如户外活动天数的减少、亚洲西南部的热浪（体感温度）、东非的粮食生产、非洲的疟疾传播、尼罗河的水安全、地中海周边的干旱、美国中西部的农业等——才能真正引起人们对于气候变化问题的重视。

最后，Eltahir再次强调道，在区域和地方尺度上预测气候变化对人们真正关心的问题的影响，可以更清楚地揭示气候变化的风险，从而更好地为地方社会提供信息；要了解气候变化在地方尺度的影响，关键是要切实结合当地的实际情况。全球气候变暖是全世界各地人们共同面临的挑战，但是其对于不同地域所造成的影响不尽相同，我们需要在地方层面采取针对性的应对策略。

Daigger教授从环境工程的角度探讨了全球水资源管理的挑战与策略。他指出，气候变化对水资源带来的压力日益加剧，传统的水资源管理方法无法有效应对极端气候现象，如干旱和洪水。为此，他提出“组合管理”策略，结合多种自然与工程手段，如海绵城市、洪泛区等，在不同气候条件下更灵活地应对水资源短缺或过剩的情况。此外，他强调水资源再利用的重要性，尤其是在美国西南部和欧洲地区，饮用水再利用已逐渐成为供水组合中的关键部分。

Daigger还指出，水管理必须更加注重资源效率，尤其在资源匮乏的时代。他提到，全球水行业正逐步向“资源回收”模式转变，不仅回收水，还包括废水中的能量、营养等有价值的元素。例如，法国的政策计划未来十年内将10%的水源通过再利用来满足需求。在此过程中，水流中的化学能源可以被捕获，转化为沼气、蛋白质等，进一步降低对自然资源的依赖。

此外，Daigger特别提到，非洲等发展中地区在水资源和卫生设施的创新上存在独特机遇。他认为，创新在推动水管理领域变革中至关重要。未来，全球水行业需更加注重系统的适应性和灵活性，确保水资源和废水管理可以在未来不同的需求下调整使用方式。他强调，全球有必要更广泛地推动安全的水和卫生设施的覆盖，为所有人提供可持续的水资源保障。

Smith女士首先介绍了美国库珀－休伊特国家设计博物馆在社会责任方面的使命，强调设计应关注大多数人的需求，特别是以应对环境问题为出发点的设计需求。

Smith提出，社会责任设计应增加社会包容性，支持平等、正义与相互合作，尊重我们赖以生存的生态系统，并融合多元声音和文化，实现跨学科、跨领域设计合作。

随后，Smith从探索设计策略、增强公众参与、关注地方尺度、营造共享空间、保护地方特色、推进地方转变、提升生存环境、应对未来设计等维度，展示了来自世界各地的数十个设计项目——小到助听器、收音机、净水壶、婴儿车、太阳能灶炉、送货车、水上教室、车站，大到城市水风险智能预测——这些形形色色的项目大多位于发展中国家与贫困社区，设计师通过他们的奇思妙想，证明了设计已成为社会变革的一种工具，从社会、伦理和环境等层面构建了气候正义的未来。

Smith强调，未来的气候变化趋势取决于我们未来的选择。我们需要将气候变化作为一种机遇，而非威胁。我们可以通过案例研究和最佳实践展示，倾听地方需求、促进公众参与，真正提升地方层面的气候韧性建设。设计师需运用他们的想象力和创新性，从现在开始行动起来。

Yokohari教授强调了气候变化对城市环境的深远影响，特别是全球变暖引发的极端天气现象日益加剧。例如，日本樱花的盛开时间已明显提前，反映出气候变化对生态系统的直接影响。

过去130年间，东京的年平均气温上升了3.5℃，这使得热岛效应愈发显著。随着城市化进程的加速，越来越多的人口将集中在城市，如何应对气候变化带来的高温问题已成为当务之急。为此，Yokohari提出了三项应对措施：增加城市绿地以降低温度；通过绿色空间提供身体和心理上的凉爽感；以及利用现代科技引导人们前往这些绿色区域。

在讨论具体实施策略时，他强调了绿色基础设施的重要性，包括公园和绿带的建设，但同时也指出了其中的潜在挑战。例如，由于城市资金短缺，许多地方难以开发足够的公共绿地，因此他呼吁私营部门参与绿色空间的开发建设。此外，他还介绍了一个移动应用程序的构想，旨在引导公众更便捷地前往城市绿地，以增强人们对这些空间的使用。

Yokohari教授还强调，恢复和保护城市周边的农业用地是应对热岛效应的重要措施。东京早期的城市中广泛存在农业用地，他认为这种传统应当得到重视与保护，只有将传统智慧与现代科技相结合，才能有效应对气候变化带来的挑战。

最后，他总结道，城市规划者和设计师在设计未来城市时，必须充分考虑气候变化的影响，通过创新与合作，创造出更具韧性的城市环境，以应对日益严峻的气候挑战。

Childs教授认为，社会由许多方面组成。虽然社会可以有机地发展和演变，但我们也可以通过人为干预方式——即设计——做出深思熟虑的决定。

我们可以将设计视为将现有状态转变为理想状态的途径。Childs认为，在定义所谓的“好设计”时，重要的是视觉效果和功能概念，即不仅需吸引我们的视觉感知，也需满足一定的（通常是多种的）功能要求。

Childs随后重点介绍了其中一种设计中常用的工具——形态分析法（Morphological Analysis），并通过多个案例，展示了该方法应用于探索社会构成的各种可选方案中的巨大潜能。形态分析通常用于产品概念的提出，其将问题分解为若干系统或若干子功能，并探寻如何实现每个系统或子功能的各种方法。通过一系列形态分析，不仅可以对社会进行整体考量，还可以对能源、流动性、建成环境、娱乐、健康和福利，以及教育等层面进行具体考量。

Childs指出，形态分析有助于我们探索社会构成的各种选择。除功能方面外，还可对风险等操作方面进行评估。最重要的一点是，在面临包括气候变化在内的众多不确定性的未来挑战时，形态分析可以帮助我们减少大量选项，使我们的决策更加富有效力。

马军教授分享了他对低碳城市水处理系统的思考，强调了应对气候变化的迫切性。他指出，随着城市扩张和人口增加，水资源的需求也在不断上升。然而，现有的水处理技术并不能有效满足这一需求，导致二氧化碳排放问题日益严峻。

马教授分析了城市水系统面临的挑战，包括温室气体排放、洪水，以及水资源的不均匀分布等。他提到，当前的水处理技术主要依赖于生物处理，虽然可以降解有机物，但在处理过程中仍需消耗大量能源。他呼吁改变传统的末端管道处理模式，转向资源循环利用的系统，以实现更高效的水资源管理。

他提出，首先要实现水资源的源头分离和再利用，促进水和营养物质的循环。例如，黑水中的营养可以回流至农田，以肥料的形式加以再利用。他还强调了雨水的回收利用，以及通过分散式水处理系统提升城市的水处理能力。通过这些措施，既可减少城市的碳排放，又能实现水资源的高效利用。马教授也分享了在处理工业废水和城市废水方面的成功经验，强调通过创新的催化剂和膜技术，能够提高水处理的质量和效率。

最后，马教授总结道，改变当前城市水系统的思维方式、发展循环经济是实现低碳水处理的关键。他呼吁在设计未来城市时，应整合新技术和创新思维，以构建更加可持续和韧性的水处理系统，助力应对气候变化带来的挑战。

俞孔坚教授讨论了如何将灰色基础设施与基于自然的绿色基础设施结合，以开发整体的解决方案，应对气候变化和环境挑战。通过融合“灰色”和“绿色”的思维，提出了基于自然的解决方案，既能适应环境变化，又能在一定程度上缓解气候问题。

俞孔坚指出，目前的灰色基础设施（如河渠、防洪墙等），从长远的角度看，往往与自然过程相违背。而基于自然的解决方案则不同，通过减缓水流、给水更多空间，达到水资源的有效管理和生态恢复的目的。实践证明，这些方法在减少洪水和调节水资源方面卓有成效。他指出，基于自然的基础设施提供了多方面的生态系统服务，包括干旱和洪水调节、气温调节、生物多样性支持等。这种方法不仅仅是对基础设施的改进，更是一种生态文明的转型，从工业文明向更生态的、与自然和谐共处的方向迈进。尤其是在中国，有五千年与自然和谐共生的历史，季风气候下形成的经验可以为全球应对气候变化提供重要的借鉴。

最后，俞孔坚总结道，应对气候变化的核心在于水资源管理，而不仅仅是碳排放。通过推广基于自然的绿色基础设施，赋能每一个家庭、社区乃至城市共同参与，或许能够在相对较短的时间内对全球气候问题带来切实的改进。