Адаптиране към топлинното напрежение в Антверпен (Белгия) въз основа на подробно топлинно картографиране

В рамките на европейската здравна услуга „Коперник“ VITO приложи своя модел за градски климат UrbClim, за да картографира температурите на въздуха и обхвата на градския топлинен остров (UHI) на 100 европейски града (включително Антверпен) с хоризонтална резолюция от 100 m. В случая с Антверпен резултатите показват наличието на градски топлинен остров със средна годишна стойност от 2 °C в центъра на града, който може да достигне до 9 °C през летните вечери и нощи. Благодарение на UHI, през 2008—2017 г. в Антверпен имаше два пъти повече топлинни дни (определени като дни с максимална температура над 30 °C и минимална температура над 18 °C), отколкото в селските райони, излагайки градските жители на много по-високи нива на топлинен стрес в сравнение с хората, живеещи в близките селски райони.

Анализът на бъдещите прогнози за климата (извършен в рамките на РП7 RAMSES и проектите по програма „Хоризонт 2020“, подходящи за климата) показва, че броят на дните на горещите вълни в Антверпен се очаква да нарасне с коефициент от почти десет към края на века при сценария RCP8.5. Без евентуални промени в земеползването се очаква интензивността на градския топлинен остров да остане повече или по-малко на същото равнище, увеличавайки топлинния стрес в градските райони в допълнение към ефекта от изменението на климата.

Мотивиран от резултатите от изследванията, град Антверпен реши да приложи мерки за адаптация, за да се справи с проблема с топлинния стрес в града. Целите на определения набор от мерки са: I) да намали във възможно най-голяма степен локалния топлинен стрес чрез промени в архитектурната среда, ii) да информира гражданите за проблема, iii) да ги ангажира чрез граждански научни кампании и iv) да сведе до минимум въздействието върху здравето чрез система за прогнозиране на топлината и предупреждение, насочена към уязвимите групи.

За да се постигнат оптимални резултати, мерките за адаптиране се прилагат едновременно в три мащаба: 1) в целия град, 2) местно и 3) индивидуално лице. Прилагането на описаните тук мерки за адаптация току-що започна или беше планирано. Пълното изпълнение и резултатите за целия град ще отнемат много време и се очаква да бъдат завършени едва до 2030 г.

Мащаб в целия град

Строителството на сгради в град Антверпен се регулира от строителен кодекс, към който всички жители и предприемачи трябва да се придържат при обновяване или изграждане на сграда. В този код са добавени специфични инструкции (9.10.2014 г.), за да се помогне за намаляване на топлинния стрес в града с течение на времето:

• За всички нови или реновирани покриви с наклон под 15 % и площ над 20 m² е задължително да се монтира зелен покрив на върха. Това драстично понижава температурата на покрива и охлажда температурата на въздуха чрез задържане и изпаряване на дъждовна вода. Освен това зелените покриви осигуряват допълнителна топлоизолация за сградата, намалявайки необходимостта от отопление и охлаждане.
• Всички нови инсталирани частни градини и открити паркинги трябва да бъдат зелени и пропускливи. Само 20 m² могат да бъдат павирани в градини & 60m² и само 1/3 в градини > 60 m². Всички открити частни паркинги трябва да имат пропусклива затревена повърхност.
• По-голямата част от сградите в центъра на града имат исторически фасади от мазилка. Когато са реновирани, тези фронтове на сградите трябва да бъдат боядисани в оригинална светлина, за предпочитане бял цвят. Белите сгради отразяват повече слънчева светлина и няма да се затоплят толкова лесно, колкото тъмните сгради, като по този начин намаляват топлинната радиация от тези сгради.

Местен мащаб

Редовно се реновират големи площади, паркове и квартали в града. По време на фазата на планиране градската администрация включи оптимизирането на ситуацията с топлинния комфорт като нов фактор, който трябва да се вземе предвид. За да се даде възможност за целенасочени действия, е необходима подробна информация за местния микроклимат. Препоръчан от VITO, град Антверпен реши да използва индикатора за температура на мократа крушка (WBGT) при оценката и оптимизирането на въздействието на топлинния стрес от плановете за обновяване. WBGT, за разлика от простите температурни измервания, взема предвид радиационния товар (късови и дълги вълни), влажността и скоростта на вятъра, които оказват влияние върху човешкия термичен комфорт. VITO извърши няколко подробни проучвания за моделиране (1 m резолюция), за да определи количествено местните стойности на WBGT и да оцени потенциалното въздействие на планираните мерки за адаптиране. Това доведе до включването на мерки за зелена и синя инфраструктура (напр. дървета, пропускливи повърхности, водни басейни, фонтани) в плановете за саниране.

Моделирането беше допълнено от кампания за измерване на науката за гражданите през лятото на 2018 г. в рамките на проекта H2020 Ground Truth 2.0. Около 20 жители на квартал Синт-Андрис са се занимавали с измерване на WBGT на различни видове места. Освен валидирането на резултатите от модела, тази кампания повиши осведомеността за проблема с топлинния стрес и насърчи обсъждането на възможните мерки за адаптация.

Индивидуален мащаб

В Белгия „плановете за действие в областта на здравето на топлината“ се задействат въз основа на прогнозите за температурата в селските райони. Това води до подценяване на топлинния стрес в градове като Антверпен, където значителен ефект на градски топлинен остров причинява два пъти повече дни на горещи вълни в градските райони, отколкото в селските райони. За да се осигури по-точна прогноза за топлинното напрежение за Антверпен, VITO създаде система за краткосрочна (5-дневна) топлинна прогноза, основана на комбинация от редовния европейски модел за прогнозиране от ECMWF и модела UrbClim. Системата предоставя прогноза за всеки квартал на Антверпен, като взема предвид ефекта на градския топлинен остров. Това позволява ефективно използване на ресурсите за помощ, насочени предимно към уязвимите възрастни хора и деца, на местата, където те са най-необходими. Освен това град Антверпен е разработил уеб платформа за издаване на предупреждения за горещи вълни на работещите в областта на здравеопазването и други заинтересовани страни, включително съвети какво да се прави в случай на гореща вълна. Системата е активна през топлите месеци на годината в Белгия (април-септември) и се управлява от градската администрация.

Започна съвместен творчески подход между градската администрация и участващите компании (VITO, ЮНЕСКО IHE, Антверпен Smart Zone) за създаване и тестване на алармата и уеб платформата за прогнозиране на топлината. Бяха организирани няколко семинара за гражданите, на които градската администрация и изследователите представиха проблема с топлинния стрес и бяха обсъдени възможните мерки за адаптация. Участващите граждани участваха в оценяването и тестването на първите прототипи на алармата и уеб платформата за прогнозиране на топлината. Освен това гражданите картографират топлинния стрес и хладните места в един от кварталите на града, като същевременно разработват стратегии за подобряване на топлинния комфорт в квартала си с акцент върху уязвимото население.

Основният успех на изследването на топлинния стрес и изменението на климата в Антверпен беше да се повиши осведомеността по тази тема на политическо равнище, като се генерира политическа воля (и финансиране) за справяне с този проблем. Освен това това изследване доведе до адаптиране на строителния кодекс от Антверпен и се включи в плана на Антверпен в областта на климата до 2030 г. — план за смекчаване на последиците от изменението на климата и адаптиране към него в рамките на Конвента на кметовете, който в момента се разработва.

Комуникацията се очертава като ключов въпрос в сътрудничеството между изследователите и градските специалисти. Това се отнася до комуникацията между отделните партньори (напр. за съгласуване на целите на проекта), комуникацията между отделните участващи градски служби и подходящи форми на комуникация между градските служители или учени и граждани.

Изследователите също така са имали някои технически проблеми, тъй като използването на данни в реално време все още не е напълно включено в ИТ инфраструктурата на града.

Изследването на топлинния стрес и изменението на климата се финансира главно от европейски проекти (РП7 RAMSES и NACLIM, H2020 Climate-fit.city and Ground Truth 2.0), които също покриват част от разходите в натура за град Антверпен. Само едно специфично проучване за измерване и моделиране на топлинния стрес е финансирано от самия град Антверпен и струва около 70,000 EUR.

Прилагането на мерки за адаптиране в целия град и на местно равнище (зелени покриви, дървета, непавирани повърхности, езера, фонтани и др.) продължава, но най-вече все още е във фаза на планиране, поради което е трудно да се определят количествено преките разходи и ползи.

Освен разходите в натура за град Антверпен, топлинната прогноза и системата за предупреждение са имали разходи за развитие около 20,000 EUR, а годишната поддръжка струва около 10,000 EUR.

Съпътстващите ползи включват подобрена комуникация и сътрудничество между градските департаменти, увеличаване на топлинния стрес и повишаване на осведомеността на политиците и гражданите относно изменението на климата, интегриране на мерките за адаптиране към топлинния стрес в градското планиране (които също така оказват благоприятно въздействие върху здравето, биологичното разнообразие, наводненията, сушата и др.).

Изследването на топлинния стрес и адаптирането към изменението на климата доведе до конкретни промени в строителния кодекс на Антверпен, който регулира строителството на сгради в Антверпен. Той също така допринася за плана на Антверпен в областта на климата до 2030 г. — план за смекчаване на последиците от изменението на климата и за адаптиране към него в рамките на Конвента на кметовете, който в момента се разработва.

Изследването на топлинния стрес и изменението на климата за град Антверпен започна през 2013 г. и все още продължава. Няколко компонента (напр. карти на топлинния стрес, кампании за измерване) са извършени в специални времеви прозорци, обикновено от няколко месеца до една година.

Прилагането на мерки за адаптиране на местно равнище се оказва бавен процес, а конкретните реализации в целия град все още не са се осъществили. Пълното изпълнение и резултатите за целия град се очаква да бъдат завършени едва до 2030 г.

Системата за прогнозиране на топлината и уеб платформата са разработени и създадени за по-малко от година.

Описаните по-горе мерки (промени в строителния кодекс, мерки за адаптиране към топлинното напрежение, прогноза за топлинното напрежение) са предназначени да бъдат дълготрайни внедрени в градската дейност и да нямат определен времеви интервал или експлоатационен срок.

Dirk Lauwaet
VITO
Boeretang 200, 2400 Mol, Belgium
E-mail: dirk.lauwaet@vito.be 

Griet Lambrechts
Stad Antwerpen
Francis Wellesplein 1, 2018 Antwerpen, Belgium
E-mail: griet.lambrechts@antwerpen.be 

Проекти на „Хоризонт 2020 Ground Truth 2.0„и „H2020 Climate-fit.city“