Prilagajanje vročinskim obremenitvam v Antwerpnu (Belgija) na podlagi podrobnega toplotnega kartiranja

V okviru evropske zdravstvene storitve programa Copernicus je VITO uporabil svoj urbani podnebni model UrbClim za kartiranje temperatur zraka in obsega urbanega toplotnega otoka (UHI) 100 evropskih mest (vključno z Antwerpnom) s horizontalno ločljivostjo 100 m. V primeru Antwerpna rezultati razkrivajo prisotnost mestnega toplotnega otoka z letnim povprečjem 2 °C v središču mesta, ki lahko v poletnih večerih in nočeh doseže do 9 °C. Zaradi UHI je Antwerpen v obdobju 2008–2017 doživel dvakrat več vročinskih dni (opredeljenih kot dnevi z najvišjo temperaturo nad 30 °C in najnižjo temperaturo nad 18 °C) kot podeželsko okolje, zaradi česar so bili mestni prebivalci izpostavljeni veliko višjim ravnem toplotnega stresa v primerjavi z ljudmi, ki živijo na bližnjih podeželskih območjih.

Analiza prihodnjih podnebnih napovedi (izvedenih v okviru projektov RAMSES v okviru sedmega okvirnega programa in Climate-fit.city v okviru programa Obzorje 2020) kaže, da naj bi se po scenariju RCP8.5 število dni vročinskih valov v Antwerpnu proti koncu stoletja povečalo za faktor skoraj deset. Brez morebitnih sprememb rabe zemljišč se pričakuje, da bo intenzivnost mestnega toplotnega otoka ostala bolj ali manj na enaki ravni, s čimer se bo poleg učinka podnebnih sprememb povečal toplotni stres na mestnih območjih.

Na podlagi rezultatov raziskav se je mesto Antwerpen odločilo za izvajanje prilagoditvenih ukrepov za reševanje problema toplotnega stresa v mestu. Cilji opredeljenega sklopa ukrepov so: (i) čim bolj zmanjšati lokalni toplotni stres s spremembami v grajenem okolju, (ii) obveščati državljane o problemu, (iii) jih vključiti v kampanje državljanske znanosti ter (iv) čim bolj zmanjšati vplive na zdravje s sistemom za napovedovanje in opozarjanje na vročino, ki je namenjen ranljivim skupinam.

Da bi dosegli optimalne rezultate, se prilagoditveni ukrepi izvajajo hkrati na treh ravneh: 1) na ravni mesta, 2) na lokalni ravni in 3) na ravni posameznika. Izvajanje tukaj opisanih prilagoditvenih ukrepov se je pravkar začelo ali je bilo načrtovano. Polno izvajanje in rezultati za celotno mesto bodo trajali dolgo časa in naj bi bili dokončani šele do leta 2030.

Mestna lestvica

Gradnja stavb v mestu Antwerpen je urejena z gradbenim zakonikom, ki ga morajo upoštevati vsi prebivalci in razvijalci pri prenovi ali gradnji stavbe. V tej kodi so bila dodana posebna navodila (9. 10. 2014), da bi sčasoma pomagali zmanjšati vročinski stres v mestu:

• Za vse nove ali prenovljene strehe z naklonom manj kot 15 % in površino več kot 20 m2 je obvezna vgradnja zelene strehe na vrh. To drastično zniža temperaturo strehe in ohladi temperaturo zraka z zadrževanjem in evapo-transpiracijo deževnice. Poleg tega zelene strehe zagotavljajo dodatno toplotno izolacijo stavbe, kar zmanjšuje potrebo po ogrevanju in hlajenju.
• Vsi novi nameščeni zasebni vrtovi in odprta parkirišča morajo biti zeleni in prepustni. Samo 20m2 je mogoče tlakovati v vrtovih <60m2 in samo 1/3 v vrtovih >60m2. Vsa zunanja zasebna parkirišča morajo imeti prepustno travnato površino.
• Večina stavb v središču mesta ima zgodovinske mavčne fasade. Ob prenovi morajo biti te fasade pobarvane v originalni svetlobi, po možnosti v beli barvi. Bele stavbe odražajo več sončne svetlobe in se ne ogrejejo tako enostavno kot temne stavbe, s čimer se zmanjša toplotno sevanje iz teh stavb.

Lokalna lestvica

Redno se obnavljajo veliki trgi, parki in soseske v mestu. V fazi načrtovanja je mestna uprava kot nov dejavnik, ki ga je treba upoštevati, vključila optimizacijo stanja toplotnega udobja. Da bi omogočili ciljno usmerjene ukrepe, so potrebne podrobne informacije o lokalni mikroklimi. Mesto Antwerpen, ki mu je svetoval VITO, se je odločilo, da bo pri ocenjevanju in optimizaciji učinka toplotne obremenitve načrtov prenove uporabilo kazalnik globinske temperature mokre žarnice (WBGT). WBGT v nasprotju s preprostimi meritvami temperature upošteva sevalno obremenitev (kratkovalovno in dolgovalovno), vlažnost in hitrost vetra, ki vplivajo na človekovo toplotno udobje. VITO je izvedel več podrobnih študij modeliranja (ločljivost 1 m), da bi količinsko opredelil lokalne vrednosti WBGT in ocenil morebitni učinek načrtovanih prilagoditvenih ukrepov. To je privedlo do vključitve ukrepov za zeleno-modro infrastrukturo (npr. drevesa, prepustne površine, ribniki, fontane) v načrte prenove.

Modeliranje je bilo dopolnjeno s kampanjo za merjenje znanosti za državljane poleti 2018 v okviru projekta H2020 Ground Truth 2.0. Približno 20 prebivalcev soseske Sint-Andries se je ukvarjalo z merjenjem WBGT na različnih lokacijah. Poleg potrditve rezultatov modela je ta kampanja povečala ozaveščenost o problemu toplotnega stresa in spodbudila razpravo o možnih prilagoditvenih ukrepih.

Posamezna lestvica

V Belgiji se „akcijski načrti za zdravje pri vročini“ sprožijo na podlagi temperaturnih napovedi v podeželskih okoljih. To vodi do podcenjevanja toplotnega stresa v mestih, kot je Antwerpen, kjer znaten učinek mestnega toplotnega otoka povzroči dvakrat več dni vročinskega vala na mestnih območjih kot v podeželskem okolju. Za zagotovitev natančnejše napovedi toplotne obremenitve za Antwerpen je VITO vzpostavil kratkoročni (5-dnevni) sistem za napovedovanje toplote, ki temelji na kombinaciji rednega evropskega napovednega modela ECMWF in modela UrbClim. Sistem zagotavlja napoved za vsako sosesko Antwerpna ob upoštevanju učinka mestnega toplotnega otoka. To omogoča učinkovito uporabo virov pomoči, namenjenih predvsem ranljivim starejšim in otrokom, na krajih, kjer so najbolj potrebni. Poleg tega je mesto Antwerpen razvilo spletno platformo za izdajanje opozoril o vročinskih valovih zdravstvenim delavcem in drugim ustreznim deležnikom, vključno z nasveti, kaj storiti v primeru vročinskega vala. Sistem je aktiven v toplih mesecih leta v Belgiji (april–september), upravlja pa ga mestna uprava.

Med mestno upravo in sodelujočimi podjetji (VITO, UNESCO IHE, Antwerp Smart Zone) se je začel soustvarjalni pristop za vzpostavitev in testiranje alarma za napovedovanje toplote in spletne platforme. Organiziranih je bilo več delavnic za meščane, na katerih so mestna uprava in raziskovalci predstavili problem toplotnega stresa in razpravljali o možnih prilagoditvenih ukrepih. Sodelujoči državljani in državljanke so sodelovali pri ocenjevanju in preskušanju prvih prototipov alarma za napovedovanje toplote in spletne platforme. Poleg tega so državljani evidentirali vročinski stres in hladne točke v eni od mestnih sosesk, hkrati pa pripravili strategije za izboljšanje toplotnega udobja v svoji soseski s poudarkom na ranljivem prebivalstvu.

Glavni uspeh raziskave o toplotnem stresu in podnebnih spremembah v Antwerpnu je bil povečati ozaveščenost o tej temi na politični ravni in ustvariti politično voljo (in financiranje) za reševanje tega problema. Poleg tega je ta raziskava privedla do prilagoditve gradbenega zakonika Antwerpna in prispeva k načrtu Antwerpna za podnebje do leta 2030 – načrtu za blažitev podnebnih sprememb in prilagajanje nanje v okviru Konvencije županov, ki je trenutno v pripravi.

Komunikacija se pojavlja kot ključno vprašanje v sodelovanju med raziskovalci in mestnimi delavci. To zadeva komunikacijo med posameznimi partnerji (npr. za dogovor o ciljih projekta), komunikacijo med posameznimi vključenimi mestnimi oddelki in ustrezne oblike komunikacije med mestnimi uradniki ali znanstveniki in državljani.

Raziskovalci so imeli tudi nekaj tehničnih težav, saj uporaba podatkov v realnem času še ni bila v celoti vključena v mestno infrastrukturo IT.

Raziskave o toplotnem stresu in podnebnih spremembah so se večinoma financirale z evropskimi projekti (FP7 RAMSES in NACLIM, H2020 Climate-fit.city in Ground Truth 2.0), ki so krili tudi del stroškov v naravi za mesto Antwerpen. Samo eno specifično študijo merjenja in modeliranja toplotnega stresa je financiralo mesto Antwerpen in stalo približno 70.000 EUR.

Izvajanje prilagoditvenih ukrepov na ravni mesta in lokalni ravni (zelene strehe, drevesa, neasfaltirane površine, ribniki, fontane itd.) poteka, vendar je večinoma še v fazi načrtovanja, zato je neposredne stroške in koristi težko količinsko opredeliti.

Poleg stroškov v naravi za mesto Antwerpen je imel sistem za napovedovanje in opozarjanje na toploto stroške razvoja približno 20.000 EUR in letne stroške vzdrževanja približno 10.000 EUR.

Dodatne koristi vključujejo izboljšano komunikacijo in sodelovanje med mestnimi oddelki, povečanje toplotnega stresa in ozaveščenost politikov in državljanov o podnebnih spremembah, vključevanje ukrepov za prilagajanje toplotnega stresa v načrtovanje mest (ki imajo tudi koristne učinke na zdravje, biotsko raznovrstnost, poplave, sušo itd.).

Raziskave o toplotnem stresu in prilagajanju podnebnim spremembam so privedle do konkretnih sprememb gradbenega zakonika Antwerpna , ki ureja gradnjo stavb v Antwerpnu. Prispeva tudi k načrtu Antwerpna za podnebje do leta 2030, tj. načrtu za blažitev podnebnih sprememb in prilagajanje nanje v okviru Konvencije županov, ki je trenutno v pripravi.

Raziskave o toplotnem stresu in podnebnih spremembah za mesto Antwerpen so se začele leta 2013 in še vedno potekajo. V namenskih časovnih oknih je bilo izvedenih več komponent (npr. karte toplotnega stresa, merilne kampanje), ki so običajno trajale od nekaj mesecev do enega leta.

Izvajanje prilagoditvenih ukrepov na lokalni ravni se je izkazalo za počasen proces, konkretne uresničitve na ravni celotnega mesta pa se še niso uresničile. Polno izvajanje in rezultati za celotno mesto naj bi bili dokončani šele do leta 2030.

Sistem za napovedovanje toplote in spletna platforma sta bila razvita in vzpostavljena v manj kot enem letu.

Zgoraj opisani ukrepi (spremembe gradbenih predpisov, ukrepi za prilagajanje vročinskim obremenitvam, napovedi vročinskih obremenitev) naj bi bili dolgoročno vključeni v mestne operacije in nimajo določenega časovnega razpona ali življenjske dobe.

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 

Projekti programa Obzorje 2020 Ground Truth 2.0 in programa Obzorje 2020 Climate-fit.city