Aanpassing aan hittestress in Antwerpen (België) op basis van gedetailleerde thermische mapping

In het kader van de Europese gezondheidsdienst Copernicus paste VITO het stedelijke klimaatmodel UrbClim toe om de luchttemperaturen en het stedelijke warmte-eiland (UHI) van 100 Europese steden (waaronder Antwerpen) in kaart te brengen met een horizontale resolutie van 100 meter. In het geval van Antwerpen onthullen de resultaten de aanwezigheid van een stedelijk warmte-eiland, met een jaarlijks gemiddelde van 2 ° C in het centrum van de stad, dat tijdens zomeravonden en -nachten tot 9 ° C kan bereiken. Dankzij UHI beleefde Antwerpen in 2008-2017 twee keer zoveel hittegolfdagen (gedefinieerd als dagen met een maximale temperatuur van meer dan 30 °C en een minimumtemperatuur van meer dan 18 °C) dan de landelijke omgeving, waardoor stadsbewoners aan veel hogere niveaus van hittestress werden blootgesteld in vergelijking met mensen die in de nabijgelegen landelijke gebieden wonen.

Uit de analyse van toekomstige klimaatprojecties (uitgevoerd in het kader van KP7 RAMSES en de H2020 Climate-fit.city-projecten) blijkt dat het aantal hittegolfdagen in Antwerpen naar verwachting tegen het einde van de eeuw met een factor bijna tien zal toenemen in het RCP8.5-scenario. Zonder eventuele veranderingen in het landgebruik zal de intensiteit van de stedelijke warmte-eilanden naar verwachting min of meer op hetzelfde niveau blijven, waardoor de hittestress in de stedelijke gebieden bovenop het effect van de klimaatverandering zal toenemen.

Gemotiveerd door de onderzoeksresultaten besloot de stad Antwerpen aanpassingsmaatregelen te nemen om het probleem van hittestress in de stad aan te pakken. De doelstellingen van de vastgestelde reeks maatregelen zijn: (i) de lokale hittestress zoveel mogelijk te verminderen door veranderingen in de gebouwde omgeving, (ii) burgers over het probleem te informeren, (iii) hen te betrekken via burgerwetenschappelijke campagnes, en (iv) de gezondheidseffecten tot een minimum te beperken met een warmtevoorspellings- en waarschuwingssysteem, gericht op kwetsbare groepen.

Om optimale resultaten te bereiken, worden de aanpassingsmaatregelen gelijktijdig uitgevoerd op drie schalen: 1) stad-breed, 2) lokaal en 3) de individuele persoon. De uitvoering van de hier beschreven aanpassingsmaatregelen is net van start gegaan of is gepland. De volledige uitvoering en stadsbrede resultaten zullen lang duren en zullen naar verwachting pas in 2030 voltooid zijn.

Stadsbrede schaal

De bouw van gebouwen in de stad Antwerpen wordt gereguleerd door een bouwcode waaraan alle inwoners en ontwikkelaars zich moeten houden bij de renovatie of bouw van een gebouw. In deze code werden specifieke instructies toegevoegd (9/10/2014) om de hittestress in de stad in de loop van de tijd te helpen verminderen:

• Voor alle nieuwe of gerenoveerde daken met een helling van minder dan 15% en een oppervlakte van meer dan 20m2, is het verplicht om er een groendak bovenop te plaatsen. Dit verlaagt de temperatuur van het dak drastisch en koelt de luchttemperatuur door regenwater vast te houden en te evapo-transpireren. Bovendien bieden groene daken extra thermische isolatie voor het gebouw waardoor de behoefte aan verwarming en koeling wordt verminderd.
• Alle nieuw aangelegde privétuinen en open parkeerplaatsen moeten groen en doorlatend zijn. Slechts 20m2 kan worden geplaveid in tuinen < 60m2 en slechts 1/3 in tuinen > 60m2. Alle privéparkeerplaatsen buiten moeten een doorlatend grasoppervlak hebben.
• De meeste gebouwen in het centrum van de stad hebben historische gipsen gevels. Bij renovatie moeten deze gevels in het originele licht worden geverfd, bij voorkeur in witte kleur. Witte gebouwen reflecteren meer zonlicht en zullen niet zo gemakkelijk opwarmen als donkere gebouwen, waardoor de warmtestraling van deze gebouwen wordt verminderd.

Lokale schaal

Regelmatig worden grote pleinen, parken en wijken in de stad gerenoveerd. Tijdens de planningsfase heeft het stadsbestuur de optimalisatie van de thermische comfortsituatie opgenomen als een nieuwe factor om in overweging te nemen. Om gerichte acties mogelijk te maken, is gedetailleerde informatie over het lokale microklimaat nodig. Geadviseerd door VITO, heeft de stad Antwerpen besloten om de Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) indicator te gebruiken bij het beoordelen en optimaliseren van de hittestressimpact van renovatieplannen. WBGT houdt, in tegenstelling tot eenvoudige temperatuurmetingen, rekening met de stralingsbelasting (zowel korte als lange golf), vochtigheid en windsnelheid, die allemaal van invloed zijn op het thermische comfort van de mens. VITO heeft verschillende gedetailleerde modelleringsstudies (resolutie van 1 m) uitgevoerd om de lokale WBGT-waarden te kwantificeren en het potentiële effect van geplande aanpassingsmaatregelen te beoordelen. Dit heeft geleid tot de opname van groenblauwe infrastructuurmaatregelen (bv. bomen, doorlatende oppervlakken, watervijvers, fonteinen) in renovatieplannen.

De modellering werd in de zomer van 2018 aangevuld met een burgerwetenschappelijke meetcampagne in het kader van het H2020 Ground Truth 2.0-project. Ongeveer 20 bewoners van de wijk Sint-Andries hielden zich bezig met het meten van de WBGT op verschillende soorten locaties. Naast de validatie van de modelresultaten heeft deze campagne het bewustzijn van het hittestressprobleem vergroot en een discussie gestimuleerd over de mogelijke aanpassingsmaatregelen.

Individuele schaal

In België worden “warmtegezondheidsactieplannen” geactiveerd op basis van temperatuurprognoses in landelijke omgevingen. Dit leidt tot onderschatting van hittestress in steden als Antwerpen, waar een aanzienlijk stedelijk hitte-eilandeffect twee keer zoveel hittegolfdagen veroorzaakt in stedelijke gebieden dan in de landelijke omgeving. Om de warmtestress voor Antwerpen nauwkeuriger te kunnen voorspellen, heeft VITO op korte termijn (5 dagen) een warmtevoorspellingssysteem opgezet, gebaseerd op een combinatie van het reguliere Europese voorspellingsmodel van ECMWF en het UrbClim-model. Het systeem levert een prognose voor elke wijk van Antwerpen, rekening houdend met het stedelijk warmte-eilandeffect. Dit maakt een efficiënte inzet van hulpmiddelen mogelijk, vooral gericht op kwetsbare ouderen en kinderen, naar de plaatsen waar ze het hardst nodig zijn. Bovendien heeft de stad Antwerpen een webplatform ontwikkeld om gezondheidswerkers en andere relevante belanghebbenden te waarschuwen voor hittegolven, inclusief advies over wat te doen in geval van een hittegolf. Het systeem is actief tijdens de warme maanden van het jaar in België (april-september) en wordt beheerd door het stadsbestuur.

Er is een co-creatieve aanpak gestart tussen het stadsbestuur en de betrokken bedrijven (VITO, UNESCO IHE, Antwerp Smart Zone) om het warmtevoorspellingsalarm en webplatform op te zetten en te testen. Er werden verschillende workshops voor burgers georganiseerd waar het stadsbestuur en onderzoekers het hittestressprobleem introduceerden en mogelijke aanpassingsmaatregelen werden besproken. Deelnemende burgers werden betrokken bij het evalueren en testen van de eerste prototypes van het warmtevoorspellingsalarm en het webplatform. Bovendien brachten burgers hittestress en koele plekken in een van de wijken van de stad in kaart en werkten zij strategieën uit om het thermisch comfort in hun buurt te verbeteren, met bijzondere aandacht voor de kwetsbare bevolking.

Het belangrijkste succes van het onderzoek naar hittestress en klimaatverandering in Antwerpen was om het bewustzijn over dit onderwerp op politiek niveau te vergroten en de politieke wil (en financiering) te genereren om dit probleem aan te pakken. Bovendien heeft dit onderzoek geresulteerd in de aanpassing van de Antwerpse bouwcode en wordt het meegenomen in het Antwerpse Klimaat 2030-plan - een plan voor klimaatmitigatie en -adaptatie in het kader van het Burgemeestersconvenant dat momenteel in ontwikkeling is.

Communicatie komt naar voren als een belangrijk probleem in samenwerking tussen onderzoekers en stadsbeoefenaars. Het gaat hierbij om communicatie tussen individuele partners (bijvoorbeeld voor het bereiken van overeenstemming over projectdoelen), communicatie tussen afzonderlijke betrokken stadsdepartementen en passende vormen van communicatie tussen stadsambtenaren of wetenschappers en burgers.

Onderzoekers ondervonden ook enkele technische problemen, aangezien het gebruik van realtimegegevens nog niet volledig was geïntegreerd in de IT-infrastructuur van de stad.

Het onderzoek naar hittestress en klimaatverandering is voornamelijk gefinancierd door Europese projecten (FP7 RAMSES en NACLIM, H2020 Climate-fit.city en Ground Truth 2.0), die ook een deel van de kosten in natura voor de stad Antwerpen dekten. Slechts één specifieke warmtestressmeting en modelleringsstudie is door de stad Antwerpen zelf gefinancierd en kostte ongeveer 70.000 euro.

De uitvoering van aanpassingsmaatregelen in de hele stad en op lokale schaal (groene daken, bomen, onverharde oppervlakken, vijvers, fonteinen, enz.) is aan de gang, maar bevindt zich meestal nog in een planningsfase, dus het is moeilijk om de directe kosten en baten te kwantificeren.

Naast de kosten in natura voor de stad Antwerpen, had het warmtevoorspellings- en waarschuwingssysteem een ontwikkelingskost van ongeveer 20.000 euro en een jaarlijkse onderhoudskost van ongeveer 10.000 euro.

Co-voordelen zijn onder meer de verbeterde communicatie en samenwerking tussen stadsafdelingen, de toenemende hittestress en het bewustzijn van politici en burgers over klimaatverandering, de integratie van maatregelen voor aanpassing aan hittestress in stadsplanning (die ook gunstige effecten hebben op de gezondheid, biodiversiteit, overstromingen, droogte, enz.).

Het onderzoek naar hittestress en klimaatadaptatie heeft geleid tot concrete veranderingen in de Antwerpse bouwcode, die de bouw van gebouwen in Antwerpen reguleert. Het draagt ook bij aan het Antwerpse Klimaat 2030-plan, een plan voor klimaatmitigatie en -adaptatie in het kader van het Burgemeestersconvenant dat momenteel in ontwikkeling is.

Het onderzoek naar hittestress en klimaatverandering voor de stad Antwerpen startte in 2013 en loopt nog steeds. Verschillende componenten (bv. hittestresskaarten, meetcampagnes) werden uitgevoerd in specifieke tijdvensters, die doorgaans enkele maanden tot een jaar in beslag namen.

De uitvoering van aanpassingsmaatregelen op lokale schaal blijkt een traag proces te zijn en concrete realisaties op stadsbrede schaal moeten nog worden gerealiseerd. De volledige uitvoering en stadsbrede resultaten zullen naar verwachting pas in 2030 voltooid zijn.

Het warmtevoorspellingssysteem en webplatform is in minder dan een jaar ontwikkeld en opgezet.

De hierboven beschreven maatregelen (wijzigingen van bouwvoorschriften, maatregelen voor aanpassing aan hittestress, voorspelling van hittestress) zijn bedoeld om langdurig te worden ingebed in stadsoperaties en hebben geen gespecificeerd tijdsbereik of levensduur.

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 

H2020 Ground Truth 2.0 en H2020 Climate-fit.city projecten