“晶体”还是“液体”？弹性城市建设将帮助城市对抗气候变化
近年来，内涝、风暴、雾霾、火灾等气候变化引起的突发事件使防范城市灾害与风险成为城市设计的焦点。在近日于北京举行的2019年美国麻省理工学院北京研讨会上，麻省理工学院土木与环境工程系教授、混凝土可持续发展中心教授乌尔姆（Franz-Josef Ulm）对此表示，“城市的质地（city texture）”对于城市设计十分重要，关注城市分布的弹性与建筑物的复原力将有助于城市更好地对抗气候变化，推动智慧城市建设。
建筑物有序排列与无序排列
乌尔姆认为，从质地上看，北京、纽约、芝加哥这些建筑密集有序排列的城市结构更接近于“晶体”，而西雅图这样规划得相对无序、分散的城市则更具备“液体”的弹性结构。他表示，在更好地应对热岛效应、能源浪费和自然灾害（比如地震、飓风）等气候问题方面，未来的城市应该更多地从建筑的“弹性”的角度出发，进行更合理的规划。
城市的弹性（resilience）一般指一系列结构和过程变化重组之前，城市所能够吸收与化解变化的能力与程度，从城市物理学的角度，乌尔姆认为衡量城市弹性的一个重要方面在于城市温度的变化，而城市街道和建筑的布局在城市热岛效应中起着至关重要的作用。
城市热岛效应是指城市因大量的人工发热、建筑物和道路等高蓄热体及绿地减少等因素，造成城市中的气温明显高于外围郊区的现象，城市内的人工建筑物吸热快、热容量小，导致城市“高温化”。
城市建筑的排列模式与城市热岛效应关系密切
乌尔姆介绍道，通过建筑物之间的距离、建筑物规模以及单位建筑物周围的邻居数量，他和他的研究团队计算出了全球主要城市的“纹理参数（texture parameter）”，并通过这一参数衡量该城市的有序程度，在测量当地气温之后，他们发现，建筑物更加有序排列的“晶体”结构城市要比建筑无序散乱排列的“液体”结构城市积累更多热量，城市热岛效应更显著。
此外，乌尔姆认为城市的弹性还体现在楼宇的复原力上，即城市的楼宇如何应对自然气候灾害？被自然灾害破坏之后，需要多久来恢复？
以2018年发生在美国的飓风“迈克尔”（Hurricane Michael）为例，乌尔姆介绍道，2018年10月10日中午，飓风“迈克尔”在美国佛罗里达州墨西哥海滩附近登陆，据美国媒体报道，“迈克尔”对佛罗里达州造成了大面积破坏，树木、电线、房屋大量受损，道路被洪水淹没，海滨地区的建筑纷纷倒塌。“飓风来临的时候，很多楼宇功能失灵，没办法应对风暴”，乌尔姆说。
飓风到来时产生的能量等级示意图
乌尔姆表示，飓风等风灾在城市中发生的时候，与其余地点相比，楼宇间的能量等级是最大的，这会带来更大的风速，因此在城市与楼宇设计的时候要考虑空气动力学的因素，“当时（遭到飓风袭击的）建筑中，如果一开始建造的时候计算风压、进行预防，其中23%都可以进行预警，避免很多损失。”
为了提升建筑物的复原力与城市的弹性，乌尔姆所在的麻省理工学院混凝土可持续发展中心的研究认为可以把分子动力学（molecular dynamics）应用于城市楼宇布局，乌尔姆和相关研究人员利用不同原子形成分子的方法模拟门、窗户、栏杆等建筑构件之间的连接。
通过这个模型，研究人员可以通过原子间化学键的断裂模拟不同建筑元素的变形和破坏，由于分子结构破坏后可以很快恢复，这一模型的建立将可以更高效率地模仿飓风到来时建筑的大规模变形，进而使地震等自然灾害对建筑造成的破坏更容易被量化，推动提升建筑物的复原力，降低弹性城市建设的成本。
除乌尔姆外，本次北京研讨会还邀请了麻省理工学院机械工程系动力工程教授陈刚、光学与机械工程教授乔治·巴巴斯塔蒂斯等学者共同对智慧城市的未来进行多角度讨论。云庐科技、星药科技等创新型科技企业也对自身的技术方案和产品进行了分享。云庐科技是基础设施安全监测解决方案服务商，将数字孪生技术应用于城市防灾减灾综合管理，总经理化彬表示，作为智慧城市建设的一部分，云庐通过安装电子传感器与机器学习，让实际数据和仿真数据结合进行预警，团队正在推进大数据+结构仿真的安全预警模式，通过人工智能与大数据的应用提高预警的真实性、准确度。
2019年美国麻省理工学院北京研讨会于10月18日举行，由全球知名学府美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，即MIT）、美国麻省理工学院全球产业联络计划（MIT ILP）主办，中关村海外创新中心（Z-Park）、美国柯斯理教育集团（Kemsley Education Inc）协办。
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