适应气候变化：来自大自然的教训

我最近参加了在印度钦奈举行的南亚地区富布赖特会议，并与现任总统乌里亚娜·霍洛季斯基（Ulyana Horodyskyj）进行了交谈尼泊尔冰川研究. 她正在记录尼泊尔最大冰川之一恩戈祖姆帕上湖泊的变化。在这座冰川的前部，有一个巨大的湖泊——生长了几十年——不祥地栖息在几个夏尔巴村庄的上方。

科罗拉多大学的一名博士生和登山者Horodyskyj正在测量这一湖泊和其他湖泊的变化，因为冰川洪水的灾难性的可能性。她亲眼目睹了高温带来的影响，以及高温对人类构成威胁的一个非常真实的当地例子。

让公众了解我们现在所知道的情况

在过去的几周里，一些科学团体强调了气候变化带来的更广泛的威胁，美国白宫也公布了它的新计划公民信息网站.

世界上最大的科学组织美国科学促进协会（American Association for The Advanced of Science）发表了一份关于气候变化的最新科学数据摘要，其名称恰如其分“我们所知道的。”

英国皇家学会（Royal Society）和美国国家科学院（U.S.National Academy of Sciences）编制了一份问答清单，其中也总结了当前的研究结果，“气候变化：证据和原因。”

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）刚刚在日本横滨召开会议，发布了他们的报告最新摘要气候变化的影响。他们的29页分期付款的第五次评估报告将作为联合国政策行动的基础，特别是2015年巴黎峰会形成的政策行动。

随着海洋变暖和酸化，农作物损失，食物和水短缺的可能性，作者注意到北极和珊瑚礁的“不可逆的制度转变”，以及Horodyskyj和她的同事正在研究的喜马拉雅冰川(最坏的情况)多达29%的减少。来自这些冰川的水为中国和印度的数百万人提供水源，而融化的冰是沿海洪水(预计到2100年将高达3英尺)的主要原因。这些前景影响着夏尔巴人村庄之外的世界。

大局中的行动类别

大自然母亲对那些一开始就不遵守其规则的物种有一些答案，但我们不要忽视更大的图景：有限资源的消耗不断增加，人口以几何级数增长，有毒废物的产生呈螺旋式上升。如果没有遏制过度消费、污染和人口增长的政治意愿，聪明的技术解决方案，无论是否受生物启发，都将毫无意义。

由于“预防”一词早已失去了相关性，气候变化行动中的两个突出词现在是“缓解”和“适应”。当然，理想的设计是适应变化的大气，同时也减轻影响或减少原因。毕竟，在让地球变暖的同时给建筑物降温是没有道理的。这可能是大自然的一些建议。

向动植物学习，适应大师

当生态学家罗伯特·H·惠塔克（PDF）20世纪60年代，他开始对地球的生态系统进行分类，他用两个非生物因素来定义他的生物群落：温度和湿度。无论是针叶林还是苔原、沙漠还是干燥的热带森林，这两个因素最终将决定生命圈。适应性生活空间的设计必须在不过度使用能源和资源的情况下控制这两个要素；另一种选择意味着稀缺和污染。

温度和湿度调节是动植物界迫切关注的问题，在动植物界，尽管外界波动很大，但仍需保持最佳的内部条件社交礼仪上必要的. 应对温度过高的策略范围很广。以感冒为例；从冬天像雪鹅一样向南飞行，到像南极鱼一样在血液中加入防冻剂脊椎动物，干燥并暂时“死亡”，就像缓行在美国，动物们有一系列惊人的策略来消灭寒冷。

其中一种保存热能的策略叫做逆流换热。你可以在像海鸥这样的涉水海鸟的血管中看到它。心脏的动脉血被泵到四肢，预热冰冷的静脉血回到心脏。变暖是由于两血管壁的密切接触。

另一种策略是通过让空气流过骆驼或象海豹鼻子中的冷凝器板（称为涡轮机）来捕获和保存温度和水分。这些鼻板吸收热量和水分，以便动物根据外界温度使用或失去。鼻板冷却骆驼白天空气中的干热空气，并在空气进入骆驼肺部之前为其添加一点水分。排出的空气中没有水分，以免浪费。

这个纳米布沙漠甲虫当它走进黑夜时，将整个外壳用作冷凝器，将自身指向盛行海风的方向，然后等待。它表面的亲水和疏水区域将冷凝水导入嘴里，在烈日升起前摇摇晃晃地回到家中。

皮肤上的蒸发冷却是所谓相变对温度影响的另一个很好的例子。液体汗液蒸发成气态，释放热能，使身体迅速冷却。当夏季散步或一个令人尴尬的问题让我们感到难受时，一个复杂的信号系统会使汗腺打开。

植物进化出了似乎无穷无尽的形状来调节温度和湿度，从仙人掌的波纹和针叶，到寒冷或炎热来袭时折叠的叶子，再到沙漠植物石蕊在地下传导光线。叶子以灰色反射热量，或者用细小的毛发捕捉潮湿的空气，或者用蜡覆盖自己。

建筑从自然中汲取的酷热教训

这些策略中的许多可以并且已经应用到建筑设计中。

使用相变设备的建筑物，如米克·皮尔斯的议会大厦II楼在澳大利亚墨尔本，通过将冻结的固体转化为熔化的液体来排出多余的热量。在一天中最热的时候，冷却液通过这座高层建筑天花板上的冷却梁进行辐射冷却。该建筑还利用了相同的原理，采用了所谓的淋浴塔，水沿着外墙向下，在热量中蒸发，冷却吸入建筑的空气。

这个海水温室项目和建筑师迈克尔·鲍林的撒哈拉森林项目利用沙漠甲虫的冷凝原理，利用温室作为巨大的蒸馏器来冷凝海洋中的潮湿空气，并在这个过程中去除其中的盐。

新型遮阳系统Flectofin（PDF），基于天堂鸟花的变形，利用形状的灵活性在双曲面上操纵垂直开槽屏幕。屏幕可以打开和关闭，根据条件允许光线和空气进入，并且没有传统屏幕的铰链和昂贵的制造部件。它赢得了比赛2012年度Saaun堡基金会国际仿生奖在建筑结构与结构设计研究所（ITKE）斯图加特大学植物生物力学组弗赖堡阿尔伯特路德维希大学和纺织技术与工艺工程研究所

Flectofin的衍生物，由躯体结构在2012年韩国Yeosu世博会的主题馆上建造了奥地利维也纳的一座建筑。设计者使用玻璃纤维增强塑料，它结合了高抗拉强度和低弯曲刚度。108 GRP板条或薄板由一个简单的原理激活。它们从上到下被压缩在一起，就像一把灵活的尺子一样，当它们弯曲时，它们之间的开口变得更宽。发生了与自然界相似的大可逆弹性变形。一个由传感器和伺服电机组成的系统控制着薄片，它们被LED覆盖，用作不断变化的媒体显示。

斯基德莫尔、欧文斯和美林和建筑师阿德里安·史密斯和戈登·吉尔设计珠江大厦在中国广州，他们声称这是世界上最节能的超高层建筑。它是世界上最大的辐射冷却建筑，使用冷风梁，就像议会大厦II一样。

该设计还利用了通过建筑的受控气流为自身发电。平面立面上的开口使空气通过它，并沿着文丘里效应的方向流动，为一系列垂直轴风力涡轮机提供动力。该设计还要求采用菊花链阵列的多燃料微型涡轮机，但由于缺乏与当地电力公司的回购协议，因此推迟了它们的安装。这些涡轮机将提供足够的额外动力，使这座70层楼高的巨大塔楼接近一个零净能量建筑物

这些例子是为减少我们建筑物的能源负荷以及由此产生的空气污染而采取的一些积极步骤。这些设计之所以具有创新性和绿色性，部分原因在于它们的生物灵感。我们只是需要更多。

Ngozumpa冰川图像麦凯萨维奇通过Flickr