Hitte is een van Europa’s grootste vijanden. In de serie ‘Europe battling heat’ zoekt IO uit hoe steden zich ertegen (kunnen) wapenen. Vandaag: een simulatiemodel voor stadsplanning.
Naarmate de klimaatverandering voortschrijdt, komen extreme weersomstandigheden zoals langdurige hitte, stormen en zware regen steeds vaker voor, en steden voelen de druk. Met het nieuwe stadsklimaatmodel PALM-4U kunnen overheden en stadsplanners de effecten van hun geplande bouwprojecten op het stadsklimaat simuleren. Het doel daarvan: de gevolgen van extreme weersomstandigheden inschatten voordat ze plaatsvinden, de levenskwaliteit in stedelijke gebieden verbeteren en de gezondheid van zieken en ouderen beschermen. Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Building Physics IBP creëerden de gebruikersinterface voor de simulator en maakten daarbij gebruik van hun jarenlange expertise op gebieden als hygrothermie en binnenklimaat.
- Fraunhofer-onderzoekers ontwikkelden een simulatiemodel om de omslagpunten te begrijpen die zouden kunnen leiden tot een ineenstorting van het klimaat.
- Het model combineert complexe aardsysteemprocessen zoals het smelten van zeeijs, het ontdooien van permafrost en moessondynamiek.
- Het maakt het mogelijk om interventiestrategieën te testen om te voorkomen dat catastrofale omslagpunten worden overschreden die de klimaatverandering zouden versnellen.
Klimaatverandering daagt ons allemaal uit, en stadsplanners vormen daarop geen uitzondering. Onderzoekers verwachten dat langdurige hete periodes, hevige regen en stormen vaker zullen voorkomen. “Dichtbevolkte stedelijke gebieden zijn bijzonder gevoelig voor extreme weersomstandigheden, en die hebben niet alleen invloed op het welzijn van mensen. Voor mensen die zwakker zijn of een slechte gezondheid hebben, bijvoorbeeld mensen in bejaardentehuizen, kinderdagverblijven en ziekenhuizen, kunnen extreme weersomstandigheden gevaarlijk zijn,” legt Matthias Winkler uit, een hygrothermica-expert bij Fraunhofer IBP. Daarom werken steden en gemeenten intensief aan de planning van bouwinitiatieven die de gevolgen van klimaatverandering kunnen helpen verzachten en het stadsklimaat tot op zekere hoogte beheersbaar kunnen maken, waardoor de levenskwaliteit in stedelijke gebieden behouden blijft en verbeterd wordt.
Met het stadsklimaatmodel PALM-4U kunnen gebruikers de invloed van bouwprojecten op het stadsklimaat in beeld brengen en simuleren, waardoor het een waardevol hulpmiddel is voor planbureaus en gemeenten. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om het vergroenen van een gevel of het planten van bomen te simuleren, om te bepalen of deze maatregelen het thermisch comfort van de burgers verbeteren. De simulator voor het stadsklimaat maakt het ook mogelijk om ruimtes te identificeren die in het bijzonder worden getroffen door hoge temperaturen en om de impact te modelleren die bouwprojecten, zoals het aanleggen van groenvoorzieningen of het ontkalken van oppervlakken, zouden hebben op het klimaat in de omliggende gebieden voordat ze worden uitgevoerd. Winkler en zijn team hebben bijgedragen aan de complexe tool door de PALM-4U GUI te ontwikkelen. Deze gebruikersinterface heeft een eenvoudige, logische structuur waarmee gebruikers alle benodigde functies en parameters kunnen configureren.
Veranderend stadsklimaat
PALM-4U is ontworpen en ontwikkeld als onderdeel van het initiatief Urban Climate Under Change van het Duitse Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF). “Met PALM-4U kunnen gebruikers niet alleen de impact van bouwprojecten op het klimaat bepalen, maar deze ook nauwkeurig kwantificeren”, aldus Winkler. Dit zou planners ook in staat kunnen stellen om te beoordelen of investeren in een bepaald bouwproject uiteindelijk rendabel zou zijn of dat een ander initiatief hetzelfde effect zou kunnen hebben tegen een lagere prijs.
De gegevensbasis van deze tool bestaat uit meteorologische gegevens van bronnen zoals de Duitse weerdienst en regionale klimaatmodellen. Gemeenten kunnen ook weergegevens – zoals temperatuur, luchtvochtigheid, windsnelheid en zelfs het niveau van fijnstof op specifieke plaatsen in de stad – van eventuele regionale meetstations in het programma opnemen. Daarnaast bevat de databasis uitgebreide geodata en stadsplattegronden waarop straten, pleinen, huizen, waterpartijen en groene ruimten te zien zijn. Hoe gedetailleerder en nauwkeuriger deze elementen worden weergegeven, hoe betrouwbaarder de PALM-4U simulatie zal zijn.
Thermisch comfort, windcomfort en verontreinigingsniveaus
Analyses van het stadsklimaat richten zich meestal op drie groepen onderwerpen, te beginnen met thermisch comfort en koude luchtstromen ‘s nachts. Dit onderwerp omvat de thermische belasting van gebouwen, pleinen en straten door hogedrukweer en of er voldoende ventilatiecorridors zijn om de regio ‘s nachts te verluchten. Voor het tweede onderwerp, windcomfort, worden gebieden met verschillende windcomfortcriteria geïdentificeerd op basis van de simulaties en lokale windstatistieken. Deze informatie kan helpen om conclusies te trekken met betrekking tot potentieel gebruik voor de ruimtes in kwestie, zoals activiteiten in de open lucht. Het derde onderwerp betreft het analyseren van fijnstof in de lucht afkomstig van bronnen zoals huisbranden en autoverkeer, op basis van de beschikbare gegevens.
Waar nodig biedt de PALM-4U GUI een expertmodus waarin gebruikers verdere simulaties kunnen toevoegen op basis van hun specificaties. “De tool is schaalbaar en kan het klimaat van een hele stad of een afzonderlijke buurt, wijk of plein modelleren,” legt Winkler uit. Om maar een van de vele mogelijke voorbeelden te geven: overheden en stadsplanningsbureaus kunnen de tool gebruiken om de effecten van een hoogbouw op het gebouw ernaast, de omliggende straten of de hele wijk te testen.
Verschillende planningsvarianten vergelijken
Het systeem wordt geleverd met voorgeprogrammeerde typische meteorologische omstandigheden die geschikt zijn voor het simuleren van individuele problemen; de gebruikers kunnen deze omstandigheden aanpassen aan hun eigen lokale specificaties. Bij het bestuderen van thermisch comfort kunnen gebruikers bijvoorbeeld een model van zomerse hogedruk weersomstandigheden toepassen.
“Met PALM-4U kunnen we ook verschillende planningsvarianten met elkaar vergelijken. Dit betekent dat we typische planningsfouten in een vroeg stadium kunnen voorkomen, die anders zouden leiden tot situaties waarin kinderen op een slecht ontworpen speelplaats bijvoorbeeld worden blootgesteld aan hoge warmteniveaus,” legt Sabine Giglmeier uit, een business development manager van de afdeling Hygrothermics bij Fraunhofer IBP. De simulator zou ook lastige klimaatproblemen al in de planningsfase kunnen oplossen, bijvoorbeeld bij de bouw van een uitbreiding voor een bejaardentehuis of ziekenhuis.
Ondersteuning en advies voor gemeenten
De simulatieresultaten kunnen worden geanalyseerd en weergegeven via de gebruikersinterface. Bij het ontwikkelen daarvan hebben de onderzoekers van Fraunhofer IBP feedback van deskundigen uit de praktijk meegenomen. “We hebben samengewerkt met gemeentepersoneel uit steden als Berlijn, Stuttgart en Dresden om een beter inzicht te krijgen in hun specifieke eisen en om de geschiktheid van het systeem voor praktische toepassingen te optimaliseren,” zegt Winkler. De software is cloudgebaseerd, wat betekent dat het niet nodig is om het te installeren of in bestaande IT-systemen te integreren.
Fraunhofer IBP wil steden en gemeenten ook ondersteunen bij het daadwerkelijk gebruik van PALM-4U. Sabine Giglmeier: “We bieden trainingen aan voor gebruikers en geven advies over het ontwikkelen van individuele oplossingen voor een stad tijdens het daadwerkelijke gebruik van PALM-4U. Op verzoek voeren we ook studies uit naar het stadsklimaat.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
