Stuttgart: zwalczanie efektu wyspy ciepła i złej jakości powietrza za pomocą korytarzy wentylacyjnych i zielono-niebieskiej infrastruktury

Położenie miasta ma znaczący wpływ na lokalny klimat, w tym na temperaturę powietrza, wilgotność, opady i wiatr. Stuttgart znajduje się w szerokim dorzeczu Neckar utworzonym przez dwie doliny rzeczne, osłonięte stromymi zboczami wzgórz. Centrum Stuttgartu znajduje się na wysokości około 240 m n.p.m., podczas gdy okoliczne wzgórza wznoszą się do 500 m n.p.m.

Stuttgart ma łagodny, umiarkowany klimat z ciepłymi latami. Prędkości wiatru w całym mieście są na ogół niskie, co wraz z efektem miejskiej wyspy ciepła przyczynia się do złej jakości powietrza. Badanie przeprowadzone w 2016 r. we współpracy z German Weather Service pokazuje, że liczba dni ekspozycji na ciepło (maksymalna dzienna temperatura powyżej 32 ° C) w centrum Stuttgartu podwoi się w latach 1971-2000 do 2031-2060. Według tego samego badania prognozy klimatyczne sugerują również, że liczba dni ze stresem cieplnym (kiedy zaburzona jest termoregulacja ludzi) znacznie wzrośnie do 2050 r. ze względu na częstsze fale upałów: Obszar zabudowany Stuttgarter Kessel i Neckartal, obie części miasta Stuttgart, mogą doświadczyć ponad 60 dni stresu cieplnego do 2050 r. Do końca stulecia liczba dni ze stresem cieplnym będzie dalej rosła.

Jednym z głównych celów dla regionu Stuttgartu jest ułatwienie wymiany powietrza w mieście, zwiększając tym samym potencjał przepływu chłodnego powietrza ze wzgórz w kierunku obszarów miejskich na dnie doliny. Miasto ma również na celu ochronę miejskich obszarów przyrodniczych, zwiększenie rozbudowy zieleni oraz promowanie wdrażania zielonej i niebieskiej infrastruktury. Wszystkie te strategie mają na celu poprawę adaptacji Stuttgartu do cieplejszego lata i częstszych fal upałów spowodowanych zmianą klimatu.

Atlas klimatyczny dla regionu Stuttgartu został opublikowany w 2008 r. na podstawie wcześniejszych prac w tej dziedzinie przeprowadzonych przez miasto Stuttgart od lat 80. XX wieku oraz przez wewnętrzny dział klimatologii miejskiej (istniejący w mieście Stuttgart od 1938 r.). W ramach projektu badawczego „Zintegrowanemiejskie i regionalne strategie adaptacyjne”prowadzonego przez Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF) atlas klimatyczny jest obecnie aktualizowany, a jego treść jest dalej rozwijana w miejsko-regionalne internetowe narzędzie informacyjne i doradcze.

Atlas klimatyczny zapewnia znormalizowane oceny klimatyczne dla miast i gmin regionu Stuttgartu. Atlas zawiera mapy przedstawiające regionalne wzorce wiatru, przepływy zimnego powietrza, stężenia zanieczyszczeń powietrza oraz inne istotne informacje wymagane do informowania planistów o sposobach poprawy warunków klimatycznych, które mogłyby stanowić podstawę nowych projektów i modernizacji. Atlas klasyfikuje obszary miejskie na podstawie roli, jaką odgrywają w wymianie powietrza i przepływie chłodnego powietrza w regionie Stuttgartu, a także ich topografii, gęstości rozwoju i charakteru oraz zapewnienia terenów zielonych. W Atlasie wyróżniono w ten sposób osiem kategorii obszarów, a dla każdej z nich przedstawiono różne środki planowania i zalecenia.

Oprócz reagowania na lokalne warunki klimatyczne następujące zasady stanowią podstawę zaleceń dotyczących planowania zawartych w „Książce klimatycznej na temat rozwoju obszarów miejskich online – Städtebauliche Klimafibel Online”:

• Roślinność powinna być usytuowana wokół zabudowy, a większe, połączone tereny zielone powinny być tworzone lub utrzymywane na obszarach rozwiniętych w celu ułatwienia wymiany powietrza;
• Doliny służą jako korytarze dostaw powietrza i nie powinny być rozwijane;
• Zbocza wzgórz powinny pozostać niezabudowane, zwłaszcza w przypadku rozwoju w dolinach, ponieważ odbywa się tu intensywny transport zimnego i świeżego powietrza;
• topografie siodłowe służą jako korytarze indukcyjne powietrza i nie powinny być rozwijane;
• Należy unikać niekontrolowanego rozwoju miast;
• Wszystkie drzewa rosnące w rdzeniu miejskim o obwodzie pnia powyżej 80 cm na wysokości 1 m są chronione nakazem zachowania drzew.

Wdrożeniem rekomendacji zawartych w Atlasie Klimatycznym oraz w Climate Booklet zajmuje się Urząd Urbanistyki i Odnowy Miast, przy wsparciu Urzędu Ochrony Środowiska. Sekcja Klimatologii Miejskiej w Urzędzie Ochrony Środowiska ocenia klimatyczne implikacje planowanej zabudowy i większych budynków. W wyniku wdrożenia tych zaleceń ponad 39 % powierzchni Stuttgartu zostało objęte ochroną w celu zachowania elementów naturalnych. Ponadto zieleń pokrywa ponad 60% powierzchni miasta. W Stuttgarcie znajduje się 5000 hektarów lasów i terenów zalesionych, 65 000 drzew w parkach i na otwartych przestrzeniach oraz 35 000 drzew ulicznych. Ponad 300 000 metrów kwadratowych dachów zostało zazielenianych, a 63 z 273 (stan na 2019 r.) kilometrów torów tramwajowych zostało obsadzonych trawami oligotroficznymi. Ponadto zgodnie z wizją rozwoju miasta z planu zagospodarowania przestrzennego z 2010 r. w celu ochrony istniejących terenów zielonych zlikwidowano 60 hektarów terenów niezagospodarowanych, które wcześniej przeznaczono pod zabudowę. Ukierunkowane interwencje, takie jak zakaz budowy na wzgórzach wokół miasta oraz zapobieganie projektom budowlanym, które mogą utrudniać efekt wentylacji nocnych przepływów zimnego powietrza, doprowadziły do zachowania i poprawy wymiany powietrza i przepływu chłodnego powietrza w mieście.

Aby jeszcze bardziej poprawić zdolność adaptacyjną Stuttgartu do cieplejszych lat, zielona infrastruktura w mieście jest obecnie rozbudowywana w ramach pakietu ochrony klimatu, w tym: zazielenianie budynków, zacienianie szlaków komunikacyjnych (np. chodników i tras rowerowych), zacienianie elewacji budynków za pomocą drzew ulicznych oraz przekształcanie mniejszych obszarów publicznych w „chłodne miejsca” (obszary wyposażone w wodę pitną, fontanny wodne, rozpylacze wody i urządzenia do zacieniania). Ponadto miasto realizuje program mający na celu poprawę niebieskiej infrastruktury miejskiej, w szczególności poprzez fontanny i inne elementy wody. Powierzchnie wody i woda ruchoma przyczyniają się do zmniejszenia obciążeń termicznych poprzez odparowanie. W ramach projektu „Zintegrowanestrategie na rzecz wzmocnienia niebiesko-zielonej infrastruktury miejskiej”(INTERESS-I) zrealizowano projekt pilotażowy w celu przetestowania efektywnych dla klimatu i odpornych elementów składowych niebiesko-zielonej infrastruktury. Nadrzędnym celem jest opracowanie zintegrowanej strategii optymalizacji struktur ekologicznych, wodnych, osadniczych i budowlanych, w oparciu o dostępność i jakość wody oraz z uwzględnieniem odporności na zmianę klimatu, sprawiedliwości społecznej i potrzeb w zakresie jakości życia.

Atlas klimatyczny 2008 został opracowany w ścisłej współpracy między Verband Region Stuttgart (związkiem miast i gmin regionalnych) a miastem Stuttgart. Wydział Klimatologii Miejskiej w Urzędzie Ochrony Środowiska miasta Stuttgartu przyczynił się swoją specjalistyczną wiedzą.

Miasto Stuttgart podkreśla znaczenie udziału społeczeństwa w strategiach zazieleniania mających na celu poprawę jakości powietrza i złagodzenie efektu wyspy ciepła. Osiąga się to poprzez różne strategie, na przykład:

• Od 1986 r. miasto Stuttgart zapewnia obywatelom wsparcie finansowe na rzecz zielonych dachów, zauważając, że w silnie przegrzanych i słabo wentylowanych obszarach dolin należy jak najszerzej wykorzystywać potencjał zielonych dachów. W 2016 r. wznowiono miejski program zazieleniania (zazielenianie dziedzińca, dachu i elewacji), aby przyspieszyć działania w zakresie zazieleniania w istniejących budynkach.
• Od 1992 r. mieszkańcy Stuttgartu mogą adoptować drzewo lub teren zielony. Opiekunowie zaadoptowali ponad 900 drzew. Są one odpowiedzialne za podlewanie drzewa, zgłaszanie ataków szkodników, usuwanie ściółki liściowej i powalonych gałęzi oraz ochronę drzewa przed zanieczyszczeniem przez psa.

Na koniec warto zauważyć, że zarówno przystosowanie się do zmiany klimatu, jak i łagodzenie jej skutków są ważnymi punktami programu politycznego. Od 1997 r. miasto posiada strategię łagodzenia zmiany klimatu, a w 2012 r. opracowano strategię przystosowania się do zmiany klimatu. Wdrażaniu środków łagodzących i dostosowawczych towarzyszy grupa robocza.

Podkreślono następujące czynniki, które pozytywnie przyczyniły się do realizacji inicjatywy adaptacyjnej w Stuttgarcie:

• Zestawienie szczegółowych informacji na temat topografii obszaru, klimatu i użytkowania gruntów pozwala na precyzyjne planowanie dla różnych obszarów, które wspólnie mają na celu poprawę jakości powietrza i złagodzenie efektu miejskiej wyspy ciepła.
• Sprawa pokazuje korzyści dla gminy wynikające z posiadania wewnętrznej zdolności w zakresie badań klimatycznych w celu zapewnienia konkretnej wiedzy na temat lokalnych warunków i środków zaradczych, w przeciwieństwie do polegania na zrozumieniu wynikającym z ogólnych zasad. Narastająco, w ciągu kilku dziesięcioleci miasto wykorzystało swoje możliwości planowania i kształtowania krajobrazu, aby zaprojektować cały system miejskiej cyrkulacji powietrza.
• Konstruktywne wykorzystanie istniejących przepisów (np. niemieckiego kodeksu budowlanego) zapewnia mandat do wdrożenia zaleceń dotyczących planowania odnoszących się do lokalnego klimatu.
• Ścisła współpraca pomiędzy Urzędem Ochrony Środowiska (analiza informacji, dostarczanie rekomendacji) a zespołem Urbanistyki i Rewitalizacji oznacza, że rekomendowane rozwiązania zielonej infrastruktury są wdrażane poprzez planowanie przestrzenne i kontrolę rozwoju.
• W niektórych obszarach miasta dostępność planów ramowych wyraźnie odnoszących się do przystosowania się do zmiany klimatu przyczyniła się do wdrożenia konkretnych środków. Tak jest na przykład w przypadku planu ramowego Talgrund (Stuttgart-Zachód), w ramach którego adaptacja jest realizowana za pomocą zazieleniania i środków strukturalnych mających na celu zachowanie nocnych przepływów zimnego powietrza.

Ogólne oszacowanie kosztów pełnego zakresu wdrożonych środków nie jest dostępne. Szczegółowe informacje są dostępne w odniesieniu do niektórych interwencji, również istotnych z punktu widzenia przystosowania się do zmiany klimatu. Od 2016 r. miasto Stuttgart przekazuje około 2 mln euro rocznie w ramach programu finansowania ekologicznego, który jest nadal aktywny. Ponadto 12,7 mln euro przeznaczono jednorazowo na renowację parków miejskich. Ponadto:

• Ochrona śródmiejskich winnic i stromych zboczy (zapewnienie wentylacji) jest wspierana z budżetu w wysokości około 850 000 EUR rocznie w ciągu 4 lat (2018–2021).
• Finansowanie zazieleniania budynków prywatnych (np. elewacji, dziedzińców i dachów) wyniosło dotychczas 1,5 mln euro.
• Istnieje wiele indywidualnych projektów mających znaczenie dla adaptacji w ramach obecnego budżetu na biuro ogrodu, lasu i cmentarza.

Ponadto w ramach pakietu klimatycznego (dodatkowy budżet w wysokości 200 mln euro na lata 2020–2023, w tym środki przystosowania się do zmiany klimatu) 20 mln euro zostanie udostępnione na dodatkowe drzewa, żywopłoty i przekształcanie lasów w celu poprawy przystosowania się do zmiany klimatu, a następnie wdrożenia zielonych fasad, dziedzińców lub dachów.

Na obszarach miejskich to głównie wysokie obciążenie cieplne w lecie prowadzi do stresu cieplnego na ludzkim ciele i ma negatywny wpływ na komfort cieplny. Jest to szczególnie widoczne w ciągu dnia z powodu intensywnego promieniowania słonecznego. W przypadku fal upałów, tj. podczas kolejnych dni z dużym stresem cieplnym, chłodzenie w nocy często nie osiąga zakresu niezbędnego do spokojnego snu. Oczekuje się, że rozszerzona i odpowiednia zielona przestrzeń miejska – również na poziomie budynku – oraz niezamknięte obszary powierzchniowe będą przeciwdziałać efektowi miejskiej wyspy ciepła i przyniosą korzyści ludności. Niska i mniej gęsta roślinność, tereny zielone i otwarte korytarze sprzyjają wentylacji na obszarach miejskich, zmniejszając gromadzenie się ciepła i stres termiczny, zwłaszcza w okresach upałów, i zmniejszając zanieczyszczenie. Funkcjonują one jako obszary generowania zimnego powietrza, które ustawiają indukowane termicznie lokalne systemy wiatrowe, takie jak nocne wiatry podłogowe, wiatry zjazdowe i wiatry górskie. Ich zachowanie i ewentualne rozszerzenie może przynieść miastu wiele korzyści i ograniczyć wykorzystanie chłodzenia technicznego (np. poprzez klimatyzację).

Ochrona środowiska naturalnego na obszarach miejskich opiera się głównie na federalnej ustawie o ochronie przyrody (BNatSchG) i ustawie o ochronie przyrody kraju związkowego Badenia-Wirtembergia (NatSchG). Federalna ustawa o ochronie przyrody zakazuje modyfikowania lub naruszania chronionych terenów zielonych lub zmiany sposobu użytkowania gruntów na tych obszarach chronionych. Chronione tereny zielone obejmują: strefy zielone na terenach zabudowanych, parkach, cmentarzach, ogrodach, pojedynczych drzewach, liniach drzew, alejach lub gajach na obszarach zabudowanych lub słabo rozwiniętych; oraz niektóre nasadzenia i zalesione obszary ochronne poza lasami. Zachowanie historii i kultury regionu może być również powodem ochrony terenów zielonych.

Niemiecki kodeks budowlany, zmieniony w 2011 r., wymaga, aby rozwój obszarów miejskich wspierał i poprawiał łagodzenie zmiany klimatu i przystosowanie się do niej. Problemy te można rozwiązać zarówno za pomocą planów zagospodarowania przestrzennego, jak i środków rewitalizacji obszarów miejskich. Podkreśla między innymi rolę zachowania obszarów niewykorzystanych i oczyszczonych, które mają duży potencjał w zakresie przyjaznego dla klimatu rozwoju obszarów miejskich, zwłaszcza terenów zielonych.

Adaptacja Stuttgartu do efektu miejskiej wyspy ciepła rozpoczęła się od Atlasu Klimatycznego z 2008 roku i nadal trwa. Środki są zazwyczaj wdrażane w ramach miejskiego planowania przestrzennego, przy czym czas realizacji zależy w dużej mierze od złożoności procesu planowania jako całości oraz od warunków brzegowych, takich jak wymogi dotyczące powierzchni mieszkalnej itp. W większości przypadków można jednak oczekiwać kilku lat. Środki wykonawcze w przestrzeni publicznej (np. sadzenie drzew) są zazwyczaj realizowane w danym roku budżetowym lub niezwłocznie.

Wdrożona i wdrażana zielona i niebieska infrastruktura musi zostać utrzymana, natomiast korytarze wentylacyjne muszą być chronione, aby zachować ich funkcję również w przyszłości. W przypadku zastosowania rozwiązań zielonych i niebieskich w infrastrukturze ich żywotność można uznać za taką samą jak w środowisku zbudowanym (około 40 lat, jeśli zapewniona jest konserwacja). W przypadku dotowanych środków prywatnych beneficjenci są zobowiązani do utrzymania infrastruktury przez co najmniej 10 lat.

Rainer Kapp
Municipality of Stuttgart
Office for Environmental Protection, Department of Urban Climatology
Gaisburgstraße 4, 70182 Stuttgart, Germany
E-mail: rainer.kapp@stuttgart.de 

Miasto Stuttgart oraz Green and Blue Space Adaptation for Urban Areas and Eco Towns (GRaBS)