Zieleń miejska to nie fanaberia tylko konieczność. Obecność terenów zielonych w centrach miast została uznana za istotny element środowiska miejskiego. Przestrzenie zielone zazwyczaj zapewniają cenne usługi ekosystemowe. Roślinność zapewnia szereg korzyści, w tym oszczędność energii, poprawę jakości powietrza, zmniejszenie zanieczyszczenia hałasem, obniżoną temperaturę otoczenia i odbudowę psychiczną [1].
Chłodzący efekt terenów zielonych w mieście można rozpatrywać w dwóch skalach. Miasta jako całość, czyli łagodzący wpływ zieleni na efekt miejskiej wyspy ciepła oraz lokalnie, czyli obniżanie temperatury w danych rejonach miasta poprzez zacienienie. W obu przypadkach pierwsze skrzypce grają duże i zdrowe drzewa. Ten artykuł skupia się na zieleni, ale nie należy zapominać o tym, że temperaturę w miastach obniżają również zbiorniki wodne.
Fale upałów należą do najbardziej szkodliwych skrajnych warunków klimatycznych dla ludzi i systemów naturalnych.
W przypadku braku skutecznej adaptacji lub łagodzenia, fale upałów mogą powodować: negatywny wpływ na zdrowie ludzi, wzrost zapotrzebowania na energię, konflikty społeczne, zmniejszenie wydajności w miejscu pracy, wzrost intensywności i częstotliwości pożarów, negatywny wpływ na infrastrukturę publiczną. W ostatnich dziesięcioleciach fale upałów zostały uznane za najbardziej śmiertelną skrajność środowiskową w USA. Zagrożenia związane z falami upałów są potęgowane szczególnie na obszarach zurbanizowanych, gdzie panuje unikalny klimat miejski, a z drugiej strony skoncentrowana jest populacja. Fale upałów już zwiększyły swoją intensywność, częstotliwość i czas trwania. W warunkach wzmożonego globalnego ocieplenia tendencje te jeszcze się pogorszą. Zatem ekstremalne upały w miastach staną się w przyszłości jeszcze częstym zjawiskiem [2] [3].
W miastach jest cieplej niż poza nimi.
Miejska wyspa ciepła (MWC) (ang. UHI, urban heat island) jest zjawiskiem polegającym na występowaniu wyższej temperatury powietrza w mieście w porównaniu z terenami otaczającymi miasto [4].
MWC powstaje w wyniku właściwej miastom struktury funkcjonalno-przestrzennej – nagromadzenia powierzchni sztucznych, niewielkiego udziału terenów zielonych, osłabionego przewietrzania oraz działalności człowieka (produkcja towarów, ruch samochodowy, pobór energii) [4]. MWC zmienia się w zależności od pory roku, pory dnia, warunków pogodowych, wielkości i charakterystyki miasta [5].
W klimacie umiarkowanym miejska wyspa ciepła jest szczególnie zauważalna w pogodne i ciepłe noce. Na przykład w Birmingham i Londynie odnotowano w nocy wyższe temperatury powietrza niż na sąsiednich obszarach wiejskich, odpowiednio o 7 i 10 stopni Celsjusza. Obszary zabudowane bez roślinności pochłaniają w ciągu dnia promieniowanie słoneczne. Energia zmagazynowana przez różne powierzchnie jest następnie (głównie nocą) oddawana, podwyższając temperaturę otoczenia. Na terenach zabudowanych odbywa się to powoli, ponieważ budynki tworzą bariery zapobiegając bezpośredniej ucieczce energii do atmosfery. W związku z tym, w nocy uwydatnia się różnica między temperaturą w mieście a na terenach otaczających miasto [5].
MWC wpływa na odczuwanie upału w miastach [4]. Podczas fali upałów efekt MWC może stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia. Narażenie na nadmierne ciepło wiąże się ze zwiększoną zachorowalnością i śmiertelnością, przede wszystkim u grup szczególnie wrażliwych, jak osoby starsze [6].
Mniejsze pokrycie nieprzepuszczalnych powierzchni ma kluczowe znaczenie dla obniżenia letnich temperatur powietrza w nocy, biorąc pod uwagę ilość zmagazynowanego ciepła i wypromieniowanego z powrotem w nocy. Redukcja ciepła w nocy jest szczególnie ważna z punktu widzenia zdrowia, ponieważ organizm nie ma możliwości pełnego schłodzenia po ekspozycji na ciepło w ciągu dnia [7].
Zieleń miejska łagodzi efekt miejskiej wyspy ciepła.
Zielona infrastruktura może zmniejszyć intensywność miejskiej wyspy ciepła, zapewniając cień i chłodzenie ewapotranspiracyjne [8]. Zieleń miejska obejmuje parki, ogrody miejskie, drzewa przyuliczne, zielone dachy, trawniki, lasy czy ogrody wertykalne.
Ewapotranspiracja to suma parowania z powierzchni gleby (ewaporacja) i z nadziemnych części roślin (transpiracja). [9]
Liczne badania dowodzą, że w klimacie umiarkowanym tereny zielone o powierzchni powyżej 0,5 ha obniżają lokalne temperatury powietrza. Chłodzenie na całym obszarze miejskim wymaga, aby tereny zielone były rozmieszczone blisko siebie. Wraz ze wzrostem odległości od terenów zielonych zmniejsza się bowiem zdolność chłodzenia. Przykładowe modelowania pokazują, że na obszarach miejskich o umiarkowanym klimacie tereny zielone o powierzchni 3–5 ha należy rozmieścić w odległości około 100–150 m od siebie [5].
Tereny zielone powinny być zadrzewione. Należy jednak zachować ostrożność przy ich umieszczaniu, ponieważ gęste, nieprzerwane baldachimy mogą blokować rozpraszanie ciepła i utratę promieniowania długofalowego w nocy [5].
Drzewa miejskie są prawdopodobnie najskuteczniejszym i najmniej kosztownym podejściem do łagodzenia i adaptacji miejskiej wyspy ciepła [8] oraz do zapewnienia chłodniejszych obszarów cienia w skali miasta. Różne badania przemawiają za strategiami zwiększania pokrywy drzewnej w celu złagodzenia dziennego ciepła w miastach i poprawy samopoczucia mieszkańców [7].
Dyskusja dotycząca drzew w przestrzeni miejskiej nie powinna dotyczyć tego, czy naprawdę są one potrzebne. Powinna dotyczyć tego, jakie gatunki drzew nasadzać, jak i gdzie.
Niektóre drzewa lepiej chłodzą środowisko niż inne, ze względu na ich wrodzone cechy gatunkowe oraz ich kształt i wielkość. Drzewa o wysokim typowym współczynniku transpiracji, wysokim współczynniku odbicia oraz o gęstszych i większych koronach obniżają temperaturę otoczenia bardziej niż inne. Jednak równocześnie drzewa muszą być zdrowe i mieć wystarczająco dużo miejsca, wody glebowej i składników odżywczych, aby utrzymać swój wzrost [5]. Zatem sadzenie wątłych drzewek w małej dziurce w chodniku, co jest często praktykowane w polskich miastach, jest w zasadzie zerową korzyścią.
Skoro już mowa o sadzeniu drzew w zasadzie w betonie, to warto wspomnieć, że środowisko glebowe drzewa jest tak samo ważne jak samo drzewo w określaniu ilości chłodzenia, które będzie w stanie zapewnić. Nowe nasadzenia powinny być połączone z innowacyjnymi strategiami projektowania, które prowadzą do większej dostępności wody dla drzew oraz poprawy stanu gleb miejskich i chodników otaczających korzenie [5].
Logicznym jest, że mniejsze drzewa rzucające mniej cienia w okresie letnim mniej chłodzą. Jednak efekty są również łagodzone przez wielkość budynku, rodzaj roślinności, odstępy między drzewami i położenie względem budynku [10].
Umiejscowienie drzew w celu uzyskania korzyści zacienienia zależy również od szerokości geograficznej, ponieważ ma to wpływ na stopień rzucania cienia. Np. na szerokościach geograficznych Wielkiej Brytanii drzewa po zachodniej stronie budynku zapewniają dużą ilość cienia latem i stosunkowo mało zimą. Identyczne drzewa umieszczone po południowej stronie budynku rzucają stosunkowo więcej cienia zimą, co jest tendencją niepożądaną. Jednak wystarczy, że drzewa w tym miejscu będą wyższe i z przyciętymi gałęziami dolnymi, a będą już rzucać stosunkowo więcej cienia na budynek latem i stosunkowo mniej w zimie. Niewłaściwie umieszczone drzewa mogą mieć największy wpływ na koszty energii w chłodnym klimacie. Bowiem cień rzucany przez gałęzie może zmniejszyć przenikanie promieniowania słonecznego do tego stopnia, że wzrost zapotrzebowania na ogrzewanie zimą przewyższa wszelkie oszczędności wynikające ze zmniejszonego chłodzenia latem [10].
Drzewa umieszczone wystarczająco blisko, aby bezpośrednio zacieniać budynki mogą obniżyć zapotrzebowanie na energię w okresie letnim do schłodzenia wnętrz tych budynków. Roślinność może obniżyć temperaturę powierzchni ścian o 17°C, temperaturę powietrza w pomieszczeniach o 0,5°C w południe, a koszty klimatyzacji o 25-80% [10].
Utrzymanie ludzkiego komfortu cieplnego jest niezbędne dla pieszych, ponieważ ludzie na zewnątrz mogą być bardziej podatni na stres cieplny i udar cieplny. Modyfikacja mikroklimatów ulicznych za pomocą koron drzew może przynieść istotne korzyści pieszym [11]. W tym przypadku, oprócz sposobu rozmieszczenia drzew i rozmiaru ich koron, istotna jest również orientacja ulic.
W 2016 roku wykonano pomiary mikroklimatyczne na ulicach mieszkalnych o niskim i wysokim odsetku zadrzewienia, w słoneczne letnie dni w Melbourne (Australia). Redukcje temperatury powietrza pod wysokoprocentowym pokryciem koron drzew były większe na ulicach o orientacji EW (2,1°C) niż na ulicach NS (0,9°C). Co więcej wykazano, że gęste korony drzew zmniejszają prędkość wiatru, ale nie na tyle, aby zrównoważyć inne zalety mikroklimatu [11].
Warto także podkreślić, że wciąż trwają badania na temat optymalnego projektowania terenów zielonych i rozmieszczania drzew w celu uzyskania maksymalnego chłodzenia i zdolności chłodzenia różnych gatunków drzew. Zagadnienie to jest bowiem bardzo złożone [5].
„Archipelag ciepła”, czyli liczne wyspy ciepła w mieście przeplatane chłodniejszymi obszarami cienia.
Różnice temperatur między miastem a wsią zostały już dobrze zbadane. Mniej wiadomo natomiast na temat tego, jak niejednorodny krajobrazu w miastach wpływa na lokalne zróżnicowanie temperatury. Badania łączące wzorce pokrycia terenu i temperaturę powierzchni lądu (np. ze zdjęć satelitarnych) pokazują, że miejska wyspa ciepła jest bardziej „archipelagiem” niż „wyspą”, a różnice temperatur między zlokalizowanymi gorącymi i chłodnymi punktami są tak duże, jak różnice temperatur między miastami, a terenami bez zabudowy. Badania temperatury powietrza wewnątrz miast skupiają się głównie na nieprzepuszczalnych powierzchniach, które pochłaniają i zatrzymują ciepło. Należy mieć na uwadze, że satelitarne i termowizyjne pomiary temperatury powierzchni tak naprawdę nie dostarczają danych o temperaturze powietrza. Zatem nie oddają w pełni tego co ludzie w danym miejscu faktycznie odczuwają [7].
Jednak wystarczy wyjść w słoneczny, gorący dzień na miasto by uświadomić sobie ile komfortu daje zieleń. Mając do wyboru przejście chodnikiem w pełnym słońcu, a takim w cieniu, który chętniej wybierzemy? Czy skorzystamy w okolicach południa z ławki w pełnym słońcu? Im więcej cienia w mieście, tym mniej odczuwa się miejskie upały. Przykładowo w Polsce popularne są teraz wodne kurtyny uruchamiane w okresie największych upałów, w kilku lokalizacjach. Czy efektywniejsze i korzystniejsze nie byłoby zapewnienie pieszym możliwości poruszania się po zacienionych chodnikach zamiast przemierzania miasta w pełnym słońcu? A jaki sens mają w lecie ławki na miejskich placach zalanych betonem i bez drzew? Przecież na takiej ławce zamiast odpocząć można co najwyżej nabawić się udaru. Tego typu rozważania można by ciągnąć długo…
Miasta stoją przed poważnymi wyzwaniami dla środowiska i zdrowia ludzi, takimi jak stopniowe globalne ocieplenie, miejska wyspa ciepła, letnie fale upałów [8].
Oczekuje się, że w nadchodzących dziesięcioleciach ocieplający się klimat nasili skutki MWC w miastach regionu umiarkowanego. Zielona infrastruktura może odegrać ważną rolę w obniżaniu temperatur powietrza w miastach, zmniejszając ich negatywny wpływ na zdrowie człowieka związane z komfortem cieplnym. Aby tak się stało, ważne jest projektowanie nowych terenów zielonych i zarządzanie już istniejącymi w sposób, który zmaksymalizuje chłodzenie [5].
Niech wybrzmi to jeszcze raz: zieleń miejska, szczególnie drzewa są kluczowe w chłodzeniu całego miasta, jak i jego konkretnych rejonów.
W ciepłe dni drzewa zapewniają lokalny cień, zmniejszają zapotrzebowanie (więc i koszty) na klimatyzację. Co więcej, mogą zapewnić komfortowe warunki na zewnątrz oraz pomagają uniknąć ludziom stresu cieplnego (zwłaszcza w cieplejszych krajach).
https://doi.org/10.1080/17538947.2018.1530311 [dostęp online]
[2] Zheng, Z., Zhao, L. & Oleson, K.W. Large model structural uncertainty in global projections of urban heat waves. Nat Commun 12, 3736 (2021)
https://doi.org/10.1038/s41467-021-24113-9 [dostęp online]
[3] Perkins-Kirkpatrick, S.E., Lewis, S.C. Increasing trends in regional heatwaves. Nat Commun 11, 3357 (2020)
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16970-7 [dostęp online]
[4] https://klimada2.ios.gov.pl/miejskie-wyspy-ciepla/
[5] Madalena Vaz Monteiro et al. (2019): The role of urban trees and greenspaces in reducing urban air temperatures [Research Note], Forestry Commission
https://www.forestresearch.gov.uk/research/role-urban-trees-and-greenspaces-reducing-urban-air-temperatures/ [dostęp online]
[6] WHO, 2016: Urban green spaces and health – a review of evidence
https://www.euro.who.int/en/health-topics/environment-and-health/urban-health/publications/2016/urban-green-spaces-and-health-a-review-of-evidence-2016 [dostęp online]
[7] Carly D. Ziter et al. (2019): Scale-dependent interactions between tree canopy cover and impervious surfaces reduce daytime urban heat during summer. PNAS, vol. 116, no. 15, p. 7575-7580
https://doi.org/10.1073/pnas.1817561116 [dostęp online]
[8] Livesley SJ, McPherson GM, Calfapietra C. 2016. The urban forest and ecosystem services: Impacts on urban water, heat, and pollution cycles at the tree, street, and city scale. J Environ Qual45(1):119–124
https://doi.org/10.2134/jeq2015.11.0567 [dostęp online]
[9] https://www.encyklopedialesna.pl/haslo/ewaporacja-ewapotranspiracja/
[10] Doick K. & Hutchings T. (2013): Air temperature regulation by urban trees and green infrastructure [Research Note], Forestry Commission
https://www.researchgate.net/publication/259889679_Air_temperature_regulation_by_urban_trees_and_green_infrastructure [dostęp online]
[11] Sanusi, R., Johnstone, D., May, P., and Livesley, S.J. (2016): Street orientation and side of the street greatly influence the microclimatic benefits street trees can provide in summer. J. Environ. Qual. 45: 167–174
https://doi.org/10.2134/jeq2015.01.0039 [dostęp online]
