ارزیابی تاب آوری شهری

ارزیابی تاب آوری شهری: تاب آوری شهری به توانایی شهر برای واکنش سریع، انطباق و بازیابی در طول یک اختلال پیش بینی نشده با استفاده از بازخوردهای پویا اشاره دارد.

ارزیابی تاب آوری شهری

ارزیابی تاب آوری شهری از دیدگاه متابولیسم کربن متقابل رسانه ای
Urban resilience assessment from the perspective of cross-media carbon metabolism

با سرعت فزاینده جهانی شدن، عدم قطعیت و خطرات ناشناخته در سیستم های باز و پیچیده شهری با بروز مشکلاتی مانند تضاد بین انسان و کاربری طبیعی زمین، کمبود آب و تداوم از دست دادن تنوع زیستی افزایش می یابد. بنابراین، بهبود تاب آوری شهری به عنوان یک موضوع مهم در زمینه شهرنشینی جهانی مطرح شده است. ارزیابی تاب آوری شهری   ارزیابی تاب آوری شهری    ارزیابی تاب آوری شهری

با این حال، یک شکاف دانش در ارزیابی آن از منظر فرآیندهای متابولیکی سیستماتیک منبع/عنصر باقی می‌ماند.

برای درک بهتر مکانیسم پاسخ تاب‌آوری شهری و به تصویر کشیدن فرآیندهای متابولیک به طور سیستماتیک، یک چارچوب ارزیابی تاب‌آوری شهری از “هماهنگی استحکام-سازگاری-بازیابی-سازگاری” بر اساس مدل شبکه متابولیسم کربن متقابل رسانه ای ایجاد شد.

اصول تجزیه و تحلیل جریان مواد و تجزیه و تحلیل شبکه اکولوژیکی برای بررسی تاب‌آوری شهری گوانگژو، چین، از سال ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۰ استفاده شد. نتایج نشان داد که سطح تاب‌آوری شهری از دیدگاه متابولیسم کربن در طول دوره مطالعه کاهش یافته است.

این در کاهش کلی در استحکام و بازیابی سیستم، سازگاری نسبتاً بدون تغییر، و یک رابطه هماهنگی غیر مفید منعکس شد. توصیه هایی مانند تنظیم بخش های کلیدی (به عنوان مثال، کشاورزی و ساخت و ساز) برای بهبود تاب آوری شهری پیشنهاد شده است.

این تحقیق بینش جدیدی را در مورد ارزیابی تاب آوری شهری آینده به ارمغان می آورد و به توسعه پایدار شهری کمک می کند.

توسعه شهری و تاب آوری شهری

تاب آوری شهری به توانایی شهر برای واکنش سریع، انطباق و بازیابی در طول یک اختلال پیش بینی نشده با استفاده از بازخوردهای پویا اشاره دارد (کائو و همکاران، ۲۰۲۳؛ دو و همکاران، ۲۰۲۳؛ فو و همکاران، ۲۰۲۳).

مشکلات وخیم‌تری در ارتباط با سرعت فزاینده جهانی شدن وجود دارد، مانند تضاد بین انسان و استفاده طبیعی از زمین، کمبود آب، و از دست دادن مداوم تنوع زیستی (Mallick et al., 2021).

اینها منجر به افزایش عدم اطمینان و خطرات ناشناخته در سیستم های باز و پیچیده شهری می شود. در نتیجه، بهبود تاب آوری شهری به عنوان یک موضوع مهم در زمینه شهرنشینی جهانی ظاهر شده است (شی و همکاران، ۲۰۲۱؛ وانگ و همکاران، 2023a).

در چین، که هنوز یک کشور در حال توسعه است، شهرنشینی به سرعت در حال افزایش است و از ۱۷.۳۸ درصد در سال ۱۹۷۰ به ۶۳.۸۹ درصد در سال ۲۰۲۰ رسیده است (فان و همکاران، ۲۰۲۳). ارزیابی تاب آوری شهری   ارزیابی تاب آوری شهری    ارزیابی تاب آوری شهری

این تغییر باعث عدم تطابق بین توسعه شهری و تاب آوری شهری شده است. استراتژی هایی مانند ساخت شهرهای تاب آور و ایجاد جوامع تاب آور توسط دولت چین در جریان پنجمین جلسه عمومی نوزدهمین کمیته مرکزی CPC پیشنهاد شد که نشان می دهد تاب آوری شهری در چین رسما از تحقیقات آکادمیک نظری به استراتژی ملی منتقل شده است.

بنابراین، انجام تحقیقات مرتبط در مورد تاب‌آوری شهری در زمینه خطرات پیچیده (به عنوان مثال، بلایای طبیعی و بحران‌های منابع)، که امنیت اکولوژیکی شهری را افزایش داده و توسعه شهری پایدار را ارتقا می‌دهد، مهم است (هان و همکاران، ۲۰۲۳).

روش‌های مختلفی در مطالعات اخیر تاب‌آوری شهری برای تجزیه و تحلیل ظرفیت شهر برای پاسخ‌دهی، انطباق و تکامل در مواجهه با اختلالات مختلف اتخاذ شده است (Datola، ۲۰۲۳).

جنبه های مختلف تاب‌آوری شهری

دو محور اصلی در تحقیق حاضر وجود دارد. ابتدا، تاب‌آوری شهری از یک دیدگاه کلان کلی که جنبه‌های اجتماعی، اقتصادی و زیست‌محیطی را پوشش می‌دهد، ارزیابی می‌شود (هوانگ و همکاران، ۲۰۲۳).

در این مطالعات، تکنیک هایی مانند مدل های شبیه سازی (ژانگ و وانگ، ۲۰۲۳) یا شاخص های ارزیابی سیستماتیک (هان و همکاران، ۲۰۲۳؛ یی و همکاران، ۲۰۲۳) برای تجزیه و تحلیل سطح تاب آوری شهری و شناسایی تأثیر شرایط اضطراری استفاده می شود.

دوم، برخی تحقیقات بر ارزیابی تاب آوری فقط برای خطرات طبیعی خاص، مانند سیل و طوفان باران تمرکز می کنند. به عنوان مثال، تاب آوری سیل شهری یا سایر خطرات طبیعی بر اساس چارچوبی از جمله مقاومت، سازگاری و بازیابی ارزیابی می شود (یو و همکاران، ۲۰۲۳). ارزیابی تاب آوری شهری   ارزیابی تاب آوری شهری    ارزیابی تاب آوری شهری

بهینه سازی تکراری کمی سازی الاستیک (حافظ نیا و استجادینوویچ، ۲۰۲۳)؛ نیروی محرکه-فشار-وضعیت-تاثیر-پاسخ (فنگ و همکاران، ۲۰۲۳)؛ تاب آوری سیستماتیک شهری در برابر سیل (ژانگ و همکاران، ۲۰۲۳)؛ و روش دینامیک سیستم (لی و همکاران، 2023a؛ Mabrouk و Han، ۲۰۲۳).

این مطالعات موجود ارزیابی تاب‌آوری را از منظر رویداد کلان یا خاص ارائه می‌کنند، اما این واقعیت را نادیده می‌گیرند که ریشه تضاد بین محیط زیست محیطی و توسعه اجتماعی در تداخل شدید فعالیت‌های انسانی در چرخه طبیعی عناصر منبع نهفته است، که منجر به ارتباط نزدیک بین اکثر مشکلات زیست محیطی و مقیاس جریان، راه و مقصد عناصر منبع در سیستم اجتماعی و اقتصادی (Cui et al., 2019; Cristiano et al., 2020).

یعنی توانایی شهرها در مقابله با اختلالات مختلف (تاب آوری شهری) همواره در چارچوب هماهنگی منابع/عناصر و جریان های مختلف بین مناطق/بخش ها در حین ساخت شهرهای تاب آور بیان می شود.

ارزیابی تاب‌آوری شهری از منظر فرآیند متابولیک منبع/عنصر می‌تواند مکانیسم واکنش اساسی تاب‌آوری شهری را آشکار کند و راهنمایی‌های استراتژیک برای بهبود کارآمد تاب‌آوری شهری ارائه دهد.

امکان سنجی ارزیابی تاب آوری شهری

مطالعه ای بر روی تاب آوری شبکه دوچرخه سواری فسفر توسط لیانگ و همکاران. (۲۰۲۰) امکان سنجی ارزیابی تاب آوری شهری بر اساس متابولیسم مواد/عنصر را شناسایی کرد.

با این حال، کربن هنوز در ارزیابی تاب‌آوری شهری در نظر گرفته نشده است، اگرچه عنصری است که جریان و مهاجرت مکرر را تجربه می‌کند و همچنین در بسیاری از فرآیندهای متابولیک در سیستم شهری دخالت دارد.

در حال حاضر، مطالعات بر روی متابولیسم کربن شهری عمدتاً بر جریان‌های کربن در بیوسفر و جو متمرکز شده‌اند و بر حسابداری منابع یا شبیه‌سازی سیستم متابولیک متمرکز شده‌اند.

روش های اتخاذ شده در حسابداری منابع شامل روش ردپای کربن (براسک-پدرسن و همکاران، ۲۰۲۳؛ دوو و همکاران، ۲۰۲۱؛ اسلام، ۲۰۱۷) و تجزیه و تحلیل ورودی- ستانده سیستم (لیو و همکاران، ۲۰۱۷) است.

در شبیه‌سازی سیستم متابولیسم، رویکردهای اصلی شامل پویایی اکولوژیکی (الیوت و لواسور، ۲۰۲۲؛ لیو و همکاران، ۲۰۱۲؛ لو و همکاران، ۲۰۲۳) و تحلیل فرآیند (زن و همکاران، ۲۰۲۱) است.

با این حال، اشکال فیزیکی و شیمیایی کربن غالباً از طریق فرآیندهای متابولیکی تغییر شکل می‌دهند که منجر به مهاجرت کربن در محیط‌های مختلف محیطی مانند هوا، آب و خاک می‌شود. بنابراین، بررسی جامع جریان کربن متقاطع برای شناسایی فرآیند متابولیسم کربن مهم است.

ارزیابی تاب‌آوری شهری از منظر فرآیندهای متابولیکی سیستماتیک

روش تجزیه و تحلیل جریان مواد (MFA) به طور گسترده در مطالعات اخیر مورد استفاده قرار گرفته است (چن و ون، ۲۰۲۳؛ دونگ و همکاران، ۲۰۲۰).

مزایای در نظر گرفتن کامل فرآیند متابولیک مواد و عناصر در طول ورودی مواد، تولید، مصرف، تصفیه و دفع، و انتشارات محیطی را ارائه می دهد (Kumdokrub et al., 2023; Meng et al., 2022; Wang et al., 2023b. ).

علاوه بر این، تجزیه و تحلیل شبکه اکولوژیکی (ENA) (Fang and Chen, 2016; Xia et al., 2017; Zhang et al., 2016a) که یک روش تجزیه و تحلیل سیستماتیک است، می تواند اجزای مختلف را در یک سیستم متصل به منظور آشکارسازی ساختاری و عملکردی ادغام کند. خواص از طریق جریان های اکولوژیکی (مانند جریان کربن)، که می تواند تغییرات در تاب آوری شهری را بیشتر مشخص کند.

به طور خلاصه، برای پر کردن شکاف دانش در ارزیابی تاب‌آوری شهری از منظر فرآیندهای متابولیکی سیستماتیک منابع/عناصر، این مطالعه یک چارچوب ارزیابی تاب‌آوری شهری جامع از “هماهنگی استحکام-سازگاری-بازیابی-سازگاری” را بر اساس متابولیسم کربن متقابل پیشنهاد کرد.

مُدل شبکه روش‌های ادغام MFA با ENA برای ایجاد شبکه متابولیسم کربن متقابل رسانه‌ای و ارزیابی جامع تاب‌آوری شهری استفاده شد. ما شهر گوانگژو چین را به عنوان مطالعه موردی انتخاب کردیم.

گوانگژو به دلیل تغییرات مداوم در تخصیص منابع و وقوع مکرر بلایای طبیعی به اختلالات حساس است. جزئیات بیشتر در مورد منطقه مورد مطالعه را می توان در مواد تکمیلی مشاهده کرد.

قطعات بخش

ساخت مدل متابولیسم کربن متقابل رسانه ای شهری (CMCM).

یک چارچوب متابولیسم کربن متقابل رسانه ای شهری بر اساس MFA ساخته شد. مرز سیستم (به عنوان مثال، مرز مکانی و زمانی) با توجه به هدف تحقیق تعیین شد. سپس چارچوب کلی مُدل شبیه سازی متابولیسم کربن با استفاده از ویژگی های اقتصادی و زیست محیطی گوانگژو تعریف شد. پنج فرآیند (یعنی ورودی مواد، تولید، مصرف، تصفیه و دفع، و انتشارات محیطی) در نظر گرفته شد.

ویژگی های زمانی جریان کربن متقابل رسانه ای در گوانگژو

تغییرات زمانی خروجی کربن در کل شهر و ورودی به/خروجی از بخش‌های مختلف شبکه متابولیسم کربن متقاطع شهری در گوانگژو از سال ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۰ در شکل ۲ نشان داده شده است.

نتایج به آشکار کردن رابطه بالقوه بین تغییر شار کربن و تاب آوری سیستم در ترکیب با تجزیه و تحلیل بُعدی اگرچه تولید کربن در کل شهر در طول دوره مورد مطالعه در نوسان بود، روند کلی صعودی بود (شکل 2a). را

نتیجه گیری

برای شناسایی مکانیسم پاسخ تاب‌آوری شهری، یک چارچوب ارزیابی تاب‌آوری شهری «استحکام – سازگاری – ترمیم‌پذیری – هماهنگی» بر اساس مدل شبیه‌سازی متابولیسم کربن ساخته شد.

از آنجایی که کربن متحمل دگرگونی‌های فیزیکی و شیمیایی مکرر در رسانه‌های مختلف محیطی مانند هوا، آب و خاک می‌شود، ما یک شبکه متابولیسم کربن متقاطع برای تجزیه و تحلیل جامع ایجاد کردیم. یافته های ما کاهش کلی در سیستم را شناسایی کرد

بیانیه مشارکت نویسنده CRediT

دان کیائو: نوشتن – بررسی و ویرایش، نوشتن – پیش نویس اصلی، تحقیق، تجزیه و تحلیل رسمی. شوو شن: نوشتن – بررسی و ویرایش، تحلیل رسمی. جیاکسوان چن: تجسم، تحقیق، تحلیل رسمی. Weiwei Lu: نوشتن – بررسی و ویرایش، نظارت، جذب سرمایه، تحلیل رسمی، مفهوم سازی. چائو زو: نوشتن – بررسی و ویرایش، مفهوم سازی. Meirong Su: نوشتن – بررسی و ویرایش، کسب سرمایه، مفهوم سازی.

اعلامیه منافع رقابتی

نویسندگان اعلام می کنند که هیچ منافع مالی رقیب یا روابط شخصی شناخته شده ای ندارند که به نظر می رسد بر کار گزارش شده در این مقاله تأثیر بگذارد.

قدردانی ها

این کار توسط برنامه ملی تحقیقات کلیدی چین (گرنت شماره های 2022YFF1301202 و 2022YFC3202201)، بنیاد ملی علوم چین (شماره های ۷۲۱۲۲۰۰۴ و ۵۲۱۷۰۱۷۸) و بنیاد علوم طبیعی استان شاندونگ ۲۹۲۰۲ (No.1) حمایت مالی شد.

With the accelerating pace of globalization, uncertainty and unknown risks within open and complex urban systems increase with the occurrence of problems such as the conflict between humans and natural land use, water scarcity, and the continuing loss of biodiversity. Thus, the improvement of urban resilience has emerged as an important issue in the context of global urbanization

However, a knowledge gap remains in its evaluation from the perspective of systematic resource/element metabolic processes. To understand the urban resilience response mechanism better and depict metabolic processes systematically, an urban resilience assessment framework of “robustness-adaptability-restorability-coordination” based on the cross-media carbon metabolism network model was established. Principles of material flow analysis and ecological network analysis were applied to examine the urban resilience of Guangzhou, China, from 2010 to 2020

Results showed the urban resilience level decreased from a carbon metabolism perspective during the study period. This was reflected in an overall decline in system robustness and restorability, relatively unchanged adaptability, and a non-beneficial coordination relationship. Recommendations such as regulating key sectors (e.g., agriculture and construction) were proposed to improve urban resilience. This research will bring a new insight into future urban resilience assessment and contribute the urban sustainable development