From Urban Growth to Material Accumulation: Reconstructing Building Stock Dynamics in Gothenburg, from 1960 to 2015

城市不仅仅是建筑的集合；它们是庞大的、活生生的物质储库。每一面墙、每一个地板和每一根梁都代表了从地球中提取、加工并组装成能够存在数十年甚至数百年的资源量。这个概念通常被称为“城市代谢”，将城市视为一个不断吸收资源并释放废物的有机体，但有一个关键的区别：不同于被快速食用和消化的食物，我们建筑中的材料会随着时间的推移而累积。它们静静地停留在那里，被锁定在原地，形成了定义城市物理足迹的庞大混凝土、钢铁和木材库存。理解这些库存如何增长、变化并最终分解，对于规划可持续的未来至关重要，然而追踪这一过程一直极其困难。我们知道一座城市住了多少人，但却很少确切知道在特定年份，有多少吨材料被添加到了城市的建筑中，或者这些材料最终去了哪里。

为了解开这个谜题，查尔姆斯理工大学的研究员乔纳森·科恩（Jonathan Cohen）对瑞典哥德堡进行了大规模的重建工作，研究了该市从1로60年到2015年间每一栋建筑的情况。挑战在于历史记录往往是不完整的；旧地图可能会显示某栋建筑存在，但很少告诉我们它是用什么建造的，有多少层，或者是住宅还是工厂。为了填补这些空白，研究团队将详细的历史地图与现代机器学习相结合。他们训练计算机模型识别建筑形状和位置的模式，从而能够高精度地预测旧建筑缺失的细节。通过将这些重建的事实随时间进行叠加，他们创建了一个动态的、逐栋建筑的城市物理增长史，将一张静态的地图变成了一个关于物质累积的动态故事。

结果揭示了一个在物理空间增长方面远快于人口增长的城市。在1960年至2015年间，哥德堡的人口增加了29%，但其住宅建筑的总建筑面积却增加了一倍多，增长了102%。这意味着，虽然城市增加了更多的人口，但也为他们提供了更多的居住空间。在此期间，该市的住宅建筑净累积了约975万吨的材料。这个数字是建筑施工引入的大量新材料与通过拆除移除的较少材料之间的差值。总计约有1090万吨住宅材料进入了城市的库存，而只有114万吨在建筑拆除时被释放。城市本质上是一条单向的材料通道，绝大部分建造的材料都留在了原地。

这种增长的时机讲述了一个关于城市发展的特定故事。最密集的建筑期发生在20世纪60年代末和70年代初。在这些年里，城市增加了历史上最大规模的物质体积，在短短五年内，进入库存的材料峰值超过了300万吨。这一快速扩张时期之后是80年代和90年代显著的放缓，随后在2000年代出现了适度的增长。有趣的是，70年代初新增的建筑数量实际上高于60年代末，但增加的材料总量却较低。这表明，在早期阶段建造的建筑规模更大或使用了更重的材料，而后期的激增则由数量更多但规模较小的结构组成。相比之下，拆除是一个次要事件。大多数建筑拆除发生在早期的几十年里，自1990年以来，住宅拆除几乎没有发生，这意味着来自20世纪中叶繁荣时期的建筑至今仍屹立不倒，承载着城市的大部分物质财富。

增长发生在哪里与何时发生同样重要。新材料并没有均匀地分布在全市，而是集中在距离市中心约5到10公里的一个环形区域，尤其是在距离8公里处有一个密集的带状区域。这一区域见证了混凝土、钢铁和骨料最密集的涌入，构成了现代住宅库存的骨干。当市中心仍是商业和工业建设的中心时，住宅扩张正向外推进，创造了一种独特的物质累积空间模式。研究发现，如今人口密度较高的区域通常对应于过去物质增加较多的区域，但这种关系并不完美。一些社区人口密度很高，但物质增加的历史较低；而另一些地区，特别是在城市的北部和西部，相对于其当前人口而言，表现出了巨大的物质累积。

这些材料的构成由建筑界的“重量级选手”主导。混凝土在新增材料和旧有移除材料中都占据了最大的份额，其次是沙子、骨料和钢铁。由于近几十年来拆除活动极少，城市的材料库存严重向20世纪中期繁荣时期倾倒的混凝土和钢铁倾斜。这创造了一个长期的遗产：今天的建筑不仅是人们的住所，也是城市工业过去的一个巨大的、静态的档案库。这项研究表明，通过将历史数据与现代计算工具相结合，我们不仅可以将城市视为地址的集合，还可以将其视为一个随时间增长、移动和固化的物理实体。这种详细的视角为理解城市如何储存资源以及它们未来可能如何回收资源提供了必要的基石，从而将建筑环境从材料的永久汇集地转变为未来的潜在来源。