Természet-alapú megoldások 2.: Hogyan lesz zöldfelületből klíma-adaptációs zöld infrastruktúra?

A természet-alapú megoldások egyik nagy ígérete, hogy képes megbirkózni a klímaváltozás hatásaival. Nem újdonság a biodiverzitásra, vagy ökológiai folyamatokra támaszkodva alkalmazkodni környezeti hatásokhoz, azonban ezek szisztematikus, funkcionális tervezése többet jelent egyszerű zöldítésnél. Mi a különbség a városi vegetáció és a zöld infrastruktúra között? Sorozatunk második részében Zugló Városközpont példáján bemutatjuk, milyen megoldásokat kínál többek között a városi hőségre az ökoszisztéma-alapú adaptáció

Az extrém hőhullámok és a városi hőszigethatás kettős csapása

Az éghajlatváltozás jelentős hatással van a társadalomra és a biológiai sokféleségre. Az egyik ilyen kockázati terület a hőhullámok növekvő gyakorisága és súlyossága. Már a 28°C feletti levegőhőmérséklet is  negatívan befolyásolja a hőkomfortot és a lakók egészségét. A rendkívüli és fokozódó hőhullámok súlyosbítják a légszennyezést, növelik az épületek energiaigényét és meggátolnak szabadtéri tevékenységeinkben [1]. Ez a hatás jelentősen felerősödik a városokban, ahol a nagy beépítési sűrűség, a növekvő várostömbök, a közlekedés és annak napi szennyező hatásai, a hőelnyelő felületek és a visszaszoruló növényzet a városi hőszigethatásként (urban heat island effect, UHI) ismert helyi hőmérséklet-emelkedésekhez vezethetnek. A hőhullámok mértéke és az UHI-hatás azonban csökkenthető bizonyos hőmérséklet-szabályozó természet-alapú megoldásokkal. Egy bioklimatikus koncepciót követő gondos tervezés révén az olyan eszközök kombinációja, mint a zöldfelületek növelése, a tetők vegetatív borítása és a napfényt jó hatékonysággal visszaverő „hűvös" burkolatok használata jelentősen csökkentheti a külső hőmérsékletet a sűrű városi környezetben a nyári időszakban. Példaképp röviden bemutatjuk a Zugló Városközpont projekt során alkalmazott bioklimatikus tervezést, melyet az ABUD Mérnökiroda végzett.

A XIV. kerület ugyan Budapest egyik legzöldebb kerülete, ám az építkezések folyamatosan visszaszorítják a természetes városi növényzetet. A kerület központja azonban nagy változás előtt áll a Zugló Városközpont nagyszabású fejlesztésével. A Zaha Hadid Architects által tervezett vegyes használatú városnegyed irodákat, boltokat és lakóépületeket foglal magában a Bosnyák tér közelében. A Bayer Construct fejlesztése 6,8 hektáros területen valósul meg, összesen 220 000  m2 bruttó alapterülettel. A projekt célja, hogy Zugló új szívévé váljon, és a városrész központjaként szolgáljon.

Köztudott, hogy egy sűrű beépítés UHI, azaz városi hőszigethatást okoz, ez Budapest többi területén is megoldásra váró általános probléma. A Zugló Városközpont projektterülete jelenleg beépítetlen, növényzettel benőtt városi táj. Egy hagyományos fejlesztői megközelítés alapján tervezett sűrű városközpont elviselhetetlenül meleg közterületeket („forró pontokat") eredményezne, ami viszont ellehetetlenítené egy élettel teli centrum vízióját, nem beszélve arról, hogy hosszú távon közegészségügyi kockázatforrássá válna. A projektcsapat számára tehát kiemelten fontos volt annak a megértése, hogy a tervezéssel hogyan alakíthatók a kültéri komfortot együttesen befolyásoló mikroklimatikus paraméterek, mint a levegő hőmérséklete, a szélsebesség, a levegő páratartalma, valamint a sugárzási hőmérséklet [2].

Megoldás: a zöld infrastruktúra hűtés-szabályozási ökoszisztéma szolgáltatásai

A kellemes mikroklimatikus paraméterek megteremtésére a Zugló Városközpont projekt esetében a hűvös, vízáteresztő felületek, megnövelt zöldfelületek – különösen a fák –, az építmények vegetatív borítása és a nyílt vízfelületek stratégiai kombinációját alkalmaztuk. Fontos megjegyezni, hogy a zöld infrastruktúrának mindig több funkciója van, ezekre együttesen kell tervezni. A Zugló Városközpont esetén a beavatkozásoknak nemcsak a hősziget-hatás csökkentése volt a szerepe, hanem a csapadékvíz kezelése, a levegő minőségének javítása, karbonmegkötés, élelem és új élőhelyek biztosítása a növény- és állatvilág számára, illetve a meglévő, invazív fajokkal benőtt terület rehabilitációja is. A nyári túlmelegedés csökkentésének tervezésekor figyelembe vettük azon fizikai és biokémiai jelenségeket, melyek segítségével a növényzet hatékonyan csökkenti a hőmérsékletet. Ilyen például a párolgásos hűtés, vagyis az energia párologtatásra való felhasználása a levegő felmelegítése helyett, például a fák és magas növényzet árnyékolása, valamint ú.n. albedóhatások révén, melyek megváltoztatják a napsugárzás visszaverődését és elnyelését [3].

A tervezési folyamat: mitől más a természetalapú tervezés?

Miben különbözik az UHI-t mérséklő természet-alapú megoldások kialakítása a hagyományos városzöldítéstől? Elsőként fontos volt, hogy meghatározzuk a Zugló Városközpont környékének városi klímáját. A városi klímát olyan mikroklímának tekinthetjük, amely az épületek és az emberi tevékenységek együttes hatásából adódik, és amely érezhetően befolyásolja a város termikus dinamikáját. A helyi mikroklíma még egy városon belül is eltérhet a városi morfológia, a felületek és a szennyező tevékenységek miatt, ezzel helyspecifikus variációkat létrehozva a szél-, a páratartalom-, a napsugárzás- és a hőmérséklet tekintetében [4].

Ennek megfelelően egy sor mikroklíma elemzést és szimulációt végeztünk több beépítési forgatókönyv alapján. Három esetet vizsgáltunk meg: (i) a jelenlegi, beépítetlen állapotot, (ii) a mesterterv eredetileg javasolt beépítését a tervezett zöld infrastruktúra nélkül, és (iii) végül egy olyan forgatókönyvet, ahol a zöld infrastruktúra hozzáadásra került. A tömegek, épületelrendezések, felületek, növényzet típusok és elrendezések együttes hatását mikroklíma-szimulációs szoftverrel generált beépítési forgatókönyveken szimuláltuk, majd azok összehasonlító elemzésével adtunk javaslatot egy optimális kialakításra.

Először is összehasonlítottuk a jelenlegi állapotot és az eredetileg javasolt beépítés szerinti, tervezett zöld infrastruktúra nélküli forgatókönyvet, hogy azonosítsuk a kritikus nyári „forró pontokat", ahol a szélsőséges diszkomfort mértéke 27,10 °C és 33,45 °C között mozog délben. (2. ábra).

Ezután az építészeti és tájépítészeti tervezést folyamatosan követve, valamennyi beépítési tervváltozatot és a tervezett zöld- és kék infrastruktúra elemeket (fásítás, zöldtetők, zöldterületek) – megmodelleztünk és kiértékeltünk, minden fázisban további javaslatokat fogalmazva  meg azok kialakítására.

A 3. ábrán látható végső zöld forgatókönyv eredményei egy kényelmes hőmérsékleti szintet mutatnak a reggeli órákban, átlagosan 21°C-os minimummal és 28°C-os maximummal, amelyek még mindig a nyári hőmérsékleti komfortfokozatokon belül vannak, különösképp a kezdeti épített forgatókönyv tartományaihoz képest.

A szimuláció felhasználható még a különféle természet-alapú megoldások egyes elemeiből adódó előnyök jobb megértésére is. A Zugló Városközpont projekt esetében a felületkezelés eredményezte a legnagyobb hatást. A természetes talajfelületek, mint az infiltrációs árkok (bioswale) és sávok, a zöldtetők és a vízfelületek körülbelül óránként 3,5°C-kal csökkentették a csúcshőmérsékletet. Ezek a természet-alapú beavatkozások csökkentik a felületek által elnyelt hőmennyiséget. Ezen kívül a fák szerepét sem szabad alábecsülni: az általuk biztosított árnyékolás önmagában körülbelül 0,5 °C-kal csökkentette a helyi hőmérsékletet.

Konklúzió

Összefoglalva, a Zugló Városközpont tervezése során kiderült, hogy a természet-alapú megoldások átlagosan –3,8 °C-os léghőmérséklet-csökkenést biztosítanak a legmelegebb napi órákban, és –6 °C-os csúcshőmérséklet csökkenést nyáron. A projekt talán városiasabb jellegű, mint a kerület többi része, de az okos tervezéssel mégis nagy teljesítményű zöld infrastruktúra jött létre. Ehhez azonban meg kellett vizsgálni, és dinamikus szimulációkon lefuttatni, hogy a tervezési döntések hogyan fordíthatók le az adott mikroklimatikus viszonyokra. Szükséges volt továbbá, hogy a hűtésre szánt zöldfelületeket a tervezéskor integráljuk más ökoszisztéma szolgáltatásokkal: élőhelyek biztosítása, vízszabályozás, levegőtisztítás, szén-dioxid tárolása és minőségi közterület biztosítása.

Tehát akkor mi a különbség a városzöldítés és a természetalapú megoldások között? Tömören megfogalmazva: a komplex ökológiai teljesítmény modellezésének és az integrált gondolkodásmódnak a tervezési folyamatba épülése.

Francisca Tapia – Fenntarthatósági tanácsadó, ABUD – Advanced Building and Urban Design
Bukovszki Viktor – Senior tanácsadó, ABUD – Advanced Building and Urban Design

Hivatkozások

[1] Feldman S, Jozami E (2010) Effects of urban green areas on air temperature in a medium-sized Argentinian city. Rosario, Argentina.

[2] Souch CA, Souch C (1993) The effect of trees on summertime below canopy urban climates: a case study Bloomington, Indiana.

[3] Hartig et al. (2014) Effects of Urban Green Space on Environmental Health, Equity and Resilience

[4] Kabisch N , Stadler J., Korn H. (2016) Nature-based solutions to climate change mitigation and adaptation in urban areas. Federal Agency of Natural Conservation.

Szerk.: Hulesch Máté