社区生态系统气候韧性概念及评估研究

马文林，郭丽平，王海婷，陈伯南

（1. 北京建筑大学 环境与能源工程学院 北京应对气候变化研究和人才培养基地，北京 102616；2. 中核能源科技有限公司，北京 100193）

从地域主义观点看，社区是居住在某一地方的人们组成的多种社会关系和社会群体，从事多种社会活动所构成的区域生活共同体[1]。社区是居民生存、活动的主要场所，社区环境及抵抗不利因素的能力与居民的生存、活动息息相关。我国政府非常重视社区防灾减灾的工作，出台了《关于加强城乡社区综合减灾工作的指导意见》（国减发〔2011〕3号），指出加强城乡社区综合减灾工作是适应全球气候变化、减少灾害风险、减轻灾害损失的迫切需要。《国家综合防灾减灾规划（2016—2020年）》（国办发〔2016〕104号）也为社区建设提供了引导。

生态系统的经典定义是由英国植物生态学家Tansly在1935年提出的，即指生物与环境形成的自然系统[2]，其与人们所需的物质和能量来源、生存环境等密切相关，因此，其研究受到了广泛的关注[3]。而社区生态系统则是由社区内生物与环境共同形成的一个人工和自然相结合的系统，对社区微气候具有调节功能。社区居住区作为城市生态风险治理与生态安全防御的基本单元，是构建未来防灾韧性生态城市的着手点与关键环节[4]。

气候变化已经被认定为21世纪人类生存和发展面临的重大威胁，也是当前国际政治、经济和外交博弈中的重大全球性问题，其已经对全球原居民的人权、生计、公共卫生和健康等构成了巨大的挑战[5-7]。随着气温的上升，降水分布不均现象更加明显，极端事件频率显著增加[8]。中国生态环境状况公报数据显示，2020年全国平均气温10.25 ℃，比常年偏高0.7 ℃；全国平均降水量694.8 毫米，比常年偏多10.3 %；在自然灾害发生方面，表现为暴雨洪涝灾害偏重，高温日数多。面对气候变化这一全球性问题，社区层面的应对能力是否足够，关于这方面的研究目前还十分薄弱。目前对社区韧性评价的研究，大多是评价社区的整体韧性[9-15]，专门对于社区生态系统气候韧性的研究几乎没有，而社区韧性评价指标体系不能直接用于评价社区生态系统应对气候变化的能力。

对韧性水平进行评估是减轻灾害风险的关键环节之一。依据评估结果，能够识别出增强社区抵抗气候变化的优先需求、措施方法与经济成本等问题[16]。然而，由于社区生态系统的复杂性与不确定性，使得评估社区生态系统气候韧性较为困难。本文将在明确社区生态系统气候韧性概念的基础上，从应对气候变化的目标入手，提出社区生态系统气候韧性能力建设的概念框架，采用德尔菲专家咨询法和层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）构建社区生态系统气候韧性评估指标体系，并确定指标权重，通过专家咨询法和参考权威标准制订评分准则，致力于建立社区生态系统气候韧性评估指标体系与方法，为社区生态系统气候韧性提供监测和诊断手段，以期对其韧性建设项目的实施成效进行全面评估，促进社区生态系统气候韧性能力提升。

1 社区生态系统气候韧性概念

从词源上看，“resilience（韧性）”一词是在拉丁语“resilio”基础上转变而来的，意思是反弹或弹回[9,17]，由此表明，韧性起源于工程领域，早期的韧性概念处于工程韧性发展阶段。工程韧性是指任何系统在受到干扰后都能恢复到预先设计的状态[18]，强调韧性的控制性、一致性、效率性和可预测性四种特征[9]。随着韧性内涵的不断发展和丰富，韧性的概念有了新的突破。不同的学科、学者和机构根据自己所在领域的特点给出了各自对于韧性概念的定义，包括生态韧性[9,19-20]、生态系统韧性[21]、工程韧性[19-20]、社会韧性[9,19]、社区韧性[9-11]和经济韧性[19]等形式，表现了韧性这一概念内涵的丰富性与应用的广泛性。

社区生态系统是构成城市生态系统的单元之一。因此，在某些程度上，城市生态系统与社区生态系统存在共性问题。社区生态系统的状态是其韧性能力的基础。通过文献查阅与实地调研，归纳出我国社区生态系统普遍存在的主要问题有：①物质及结构基础薄弱。大多数社区绿地生物量少、空间占有率低[22]、没有水体，少数有水体的社区也没有对水体实施应有的保护措施。②技术不足。未体现海绵城市、基于社区的适应（community-based adaptation，CBA）和基于生态系统的适应（ecosystem-based adaptation，EBA）等国内、国际有效适应气候变化的手段。CBA和EBA是促进社区生态系统可持续性转型的有效途径[23-24]。③管理不系统，缺乏科学指导。多数社区对于生态系统的情况及其变化的信息维护管理水平低，未对居民进行社区生态系统具有提高气候变化适应能力作用的宣传教育。由此导致社区生态系统设计和建设时没有充分考虑气候变化适应方面的功能，面对极端天气事件（例如，强降水和高温天气）出现时，自身韧性能力不足，也不能够对社区韧性提供应有服务。

本文以韧性和社区生态系统的概念为基础，从评估社区应对极端天气事件能力需求出发，提出社区生态系统气候韧性概念，即指社区生态系统在面对气候变化和极端天气等不利环境影响时，能够吸收、消纳、学习并适应来自气候和天气的外部扰动力，保持自身生态系统的平衡与美观，且即使平衡被打破，也能迅速进行自我调整，使社区生态系统始终保持在有利于社区居民健康的状态中。

2 社区生态系统气候韧性评估的PSR模型诠释

2.1 PSR模型的应用

PSR是压力—状态—响应模型的简称，反映了自然或者人类活动对生态环境造成的压力、生态系统状态变化以及人类对于生态系统状态变化的响应三者之间的关系[25]，即自然和人为因素对系统造成压力，导致系统状态发生变化，人为针对这些压力采取一系列具有适应性、预防性和缓解性的措施来应对，以维持系统原有的状态[26]。由于该模型基于因果关系，简单明了地回答了发生了什么、为什么发生、将如何做这三个问题[27-28]而被广泛地应用。

PSR模型因具有很强的灵活性和实用性，能够综合社会、生态等多方面的评估指标[26,29]，目前已被应用于生态安全评价[30-32]、生态系统健康状况评价[25,33]、自然保护地的综合风险评估[34-35]等生态相关的研究，但是应用于韧性[36]评估的研究并不多。本研究以PSR模型为基础建立社区生态系统气候韧性概念框架，这对社区生态系统韧性评估指标的选取有较强的指导意义。

2.2 PSR模型与社区生态系统气候韧性能力建设及其评估方法的结合

由于社区生态系统管理目标具有多样性，因此其气候韧性管理是一个面向社区—生态系统的气候灾害风险管理，各系统之间相互关联。PSR模型，因其压力—状态—响应各类指标间清晰的逻辑关系和框架结构，可以很好地反映风险系统间的相互关系[26]。同时该模型从管理者的角度出发，对社区—生态系统的状态、改变的原因以及管理者所采取的措施进行评估，可帮助管理者不断改进和调整管理措施，对气候灾害风险进行更好的管理。因此，以PSR模型为基础，构建社区生态系统气候韧性评估指标体系，可为社区生态系统韧性能力评估指标体系的构建提供方法基础。

2.2.1 社区生态系统气候韧性构建

社区生态系统气候韧性构建的过程，是社区管理决策者利用PSR模型进行主动规划和建设的结果（图1）。社区生态系统的状态（S1）在气候变化压力（P）下，产生不利影响（R1），管理决策者注定采取行动，以CBA、EBA、PSR和海绵城市等为理论基础进行社区生态系统气候韧性能力建设（PA），改善了社区生态系统的结构和功能（S2），从而增强了社区生态系统应对气候变化的韧性水平（R2）。由此，整个社区面对气候变化，形成了一个良性的循环。

图1 社区生态系统气候韧性能力建设的概念框架

2.2.2 基于PSR模型的社区生态系统气候韧性评估概念框架的构建

社区生态系统气候韧性包括两个方面的内涵：首先，社区生态系统自身具有高度的生物多样性和空间多样性，对极端天气事件具有较好的吸收和抵御的能力，能够维持自身平衡状态；其次，社区生态系统依靠自身及外部影响因素能够对社区提供良好生态服务功能，发挥环境调节作用，缓冲气候变化和极端天气对社区生态环境的不利影响，并使社区灾后恢复能力提高。

评估社区生态系统气候韧性的主要目的，是为了了解掌握社区生态系统状态及与生态系统的管理、保护和利用相关各方的行为过程对生态系统的影响，气候变化影响是一种既定情景，为常量。因此，基于PSR模型构建社区生态系统气候韧性评估指标，着重关注生态系统状态以及人们进行的与生态系统相关的活动，由此构建了社区生态系统气候韧性评估的概念框架（图2），为社区生态系统气候韧性评估指标体系选取提供理论支撑。

图2 社区生态系统气候韧性评估概念框架

3 社区生态系统气候韧性评估指标体系的构建

3.1 指标体系构建的原则与方法

社区生态系统气候韧性评估指标体系的建立是衡量社区生态系统气候韧性的依据，并可以识别社区生态系统潜在的薄弱环节。常用的评估指标体系一般分为目标层、准则层和指标层三个层次。通过文献及相关研究成果对指标进行选取，应考虑具体指标的基础数据收集和量化评估的可行性，对难以量化或资料收集困难的指标，进行剔除或选用相似、易量化的指标进行替代[26]。指标的选取应遵循全面性、科学性、稳定性、可比性和可操作性等原则[37-38]。本文主要联合应用德尔菲专家咨询法和AHP进行社区生态系统气候韧性评估指标体系的研究。德尔菲专家咨询法是利用专家匿名或背靠背预测评价、多轮征询意见和数据整理统计，最终汇总处理结果的调查方法[39]。AHP是对非定量事件作定量分析的一种有效方法，能够保证定性研究的科学性和定量分析的精确性，又保证了定性和定量两类指标综合评价的一致性[40]。

3.2 社区生态系统气候韧性评估指标的确定

根据上述指标体系筛选的原则、方法，并结合本文所建立的社区生态系统气候韧性能力评估的概念框架，进一步构建评估指标体系。

3.2.1 目标层指标

目标层指标是指开展评估的目的，是一个研究的方向。本文的目标层指标为“社区生态系统气候韧性A”。

3.2.2 准则层指标

准则层指标是实现目标所涉及的评判准则。通过对城市韧性、社区韧性和社区绿化环境质量评价等方面文献的阅读，发现这些方面的评价指标体系一般分为景观[41]、生态环境[19,41-43]、社会[19,41-43]、管理[41]和经济[19,41-43]等这几项准则层。社区生态系统气候韧性评估指标体系在某些程度上与以上评价体系存在共性，所以保留社会、经济和管理这三个准则。由于社区生态系统的特殊性，“景观”这一准则不足以描述社区生态系统的物质与空间构成，所以用“结构”替换“景观”。又由于“生态环境”过于宽泛，用“循环”替换“生态环境”可更确切体现生态系统的功能。因此，社区生态系统气候韧性评估的准则层包含“结构B1”“循环B2”“社会B3”“管理B4”和“经济B5”五项指标。

3.2.3 指标层指标

指标层指标根据准则层指标逐步细化至可以量化，其主要内容如下：

结构是生态系统重要的特征，生态系统需要通过结构维持自身的功能[44]。生物物种的空间配置（水平分布、垂直分布）和数量以及水体共同构成生态系统的结构，在此基础上，为营造景观、愉悦居民和表现人文气息，社区生态系统在结构上最好具有文化艺术性。所以“结构”准则层下设置“绿地率C1”“空间多样性C2”“物种多样性C3”“本地植物指数C4”“水体覆盖率C5”和“文化艺术性C6”六项指标。

生态系统是相互联系、相互制约的有机整体，其基本功能包括物质生产、物质循环、能量流动和信息传递[45]。物质生产、能量流动和信息传递伴随着物质循环。循环主要体现为水和固废的循环，所以“循环”准则层下设置“海绵设施覆盖率C7”“水体环境质量C8”“雨、污水再利用率C9”和“垃圾分类收集率C10”四项指标。

社区生态系统的污染程度受社区人口密度影响，同时社区人口密度在一定程度上可潜在反映社区的经济水平。所以“社会”准则层下只设置“人口密度C11”一项指标。

管理主要体现在两方面，一是社区管理者对生态系统的管理，二是居民参与到生态系统的管理中。所以“管理”准则层下设置“生态系统维护制度与实施C12”“信息化应用程度C13”和“交流及响应程度C14”三项指标。

社区生态系统建设和维护的资金投入是社区生态系统的结构完整性及管理的重要保障，所以“经济”准则层下设置“生态系统建设及维护资金支持C15”一项指标。

3.3 社区生态系统气候韧性评估方法初探

3.3.1 指标解释和计算方法

在指标的选取过程中，着重考虑了数据的易获取性，计算方式的可靠性和易操作性，既包括一些定量的指标，也包括了一些定性指标（表1），各项指标的数据通过对社区进行问卷调研活动获取。

表1 指标解释和计算方法

3.3.2 社区生态系统气候韧性计算方法

（1）确定权重。指标选取后，由专家根据每一层次指标进行打分，并利用数学方法计算反映每一层次元素的相对重要性次序的权值，通过所有层次之间的总排序计算所有元素的相对权重并进行排序[41]。本研究邀请相关领域的专家、学者及资深社区管理人员共14位进行指标两两比较赋值，经过研究与讨论，问卷均符合要求。综合各位代表的问卷结果，经验证权向量合理，一致性均满足要求，计算得出该评估体系的各指标综合权重值（表2）。排在前三位的是生态系统建设及维护资金支持C15、绿地率C1和生态系统维护制度与实施C12，权重分别为0.173 1、0.120 2和0.102 9。

表2 各指标综合权重值

（2）评估指标的评分方法。根据各指标拟定评分细则（表3），其分值得分范围为0～10。指标评分细则主要参考专家建议、《城市居住区规划设计标准》（GB 50180—2018）、《城市园林绿化评价标准》（GB/T 50563—2010）、《低碳社区评价技术导则》（DB11/T 1371—2016）、《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）、《绿色生态城区评价标准》（GB/T 51255—2017）和《海绵城市建设评价标准》（GB/T 51345—2018）等，具有较高的合理性、科学性和权威性。

（3）社区生态系统气候韧性指数。根据社区生态系统问卷调查的结果，采用表3列出的评分标准，对各项指标进行评分。将各指标的评分值与其对应权重相乘，乘积之和即为该社区生态系统气候韧性指数，其计算公式如下式所示：

表3 社区生态系统气候韧性评估指标体系的评分细则

式中：R为社区生态系统气候韧性指数，wi为各指标权重，pi为各指标的评分值，i为指标。

（4）社区生态系统气候韧性评价等级。根据气候韧性指数大小，可将社区生态系统气候韧性划分为五个等级（表4），表4为建议的等级划分指数值。社区管理者在此基础上可根据不同的气候韧性级别，采取不同的行动措施，并且不同韧性级别可回溯其状态与韧性指标，针对具体问题采取具体措施。

表4 社区生态系统气候韧性评价等级

4 结论和讨论

本文在气候变化背景下，创造性地提出了社区生态系统气候韧性的概念和内涵，社区生态系统气候韧性的评估范围为社区物理边界以内，生态系统韧性改善目标更加具体、实施起来更容易。气候变化所带来的极端天气事件频率及程度越来越严重，老人和儿童是脆弱人群，社区生态系统气候韧性的建设对他们显得尤为重要。对社区生态系统气候韧性进行研究与评估，符合当前环境趋势与实际需求，同时也可以服务于韧性城市建设目标的实现。

社区在面对气候变化引发如此多样的极端天气事件时，如何对社区生态系统气候韧性进行全面、合理和科学的评估是韧性水平提高的基础和重要环节之一。本文结合PSR模型，建立了社区生态系统气候韧性能力建设的概念框架。在社区生态系统气候韧性内涵的基础上，以海绵城市、CBA和EBA等国内外科学研究为理论基础，参考相关文献，并以数据的可获得性、计算方式的可靠性和易操作性为主要筛选依据，采用德尔菲专家咨询法和AHP，建立了社区生态系统气候韧性目标层、准则层和指标层三个层次，十五个具体指标的指标体系，并进行了权重计算，结果表明：排在前三位的是生态系统建设及维护资金支持、绿地率和生态系统维护制度与实施，其权重分别为0.173 1、0.120 2和0.102 9，因此这三个指标在社区生态系统气候韧性提升中起主要作用。最后，制订了社区生态系统气候韧性评估体系评分细则及社区生态系统气候韧性指数计算方法。本文形成了社区生态系统气候韧性完整量化评估体系与方法，可便捷、快速地对社区的生态系统气候韧性进行量化评估，识别社区生态系统气候韧性的短板，有针对性地提出提高策略。

社区层面上应对气候变化的力量十分薄弱。国际上关于社区韧性的研究比较多，而对于社区生态系统气候韧性的研究几乎没有。我国相较于韧性城市的建设实践，韧性社区的建设十分迟缓[46]，社区生态系统气候韧性研究更是处于初步研究阶段，当前不足以支撑社区的可持续发展，其作为一种新兴研究的方向，应受到各界学者的关注。本文认为未来发展趋势，首先，需要进一步的实践来验证发展本研究所提出的评估体系，使评估更具有准确性和科学性。其次，在社区生态系统气候韧性评估体系及方法的基础上，制定提高社区生态系统气候韧性的可操作性强、更具科学性、更合理的策略及措施，为社区居民的生存、生活创造良好的生态环境，造福人类。