Von urbaner Hitze zu biomimetischem Design: Wie digitale Tools grünere Städte unterstützen können
Der Einfluss der städtischen Wärmeinsel ist ein wachsendes Problem in den Städten. Mithilfe unseres Uheat-Mapping-Tools - das zeigt, wo und wodurch das Problem in Singapur verursacht wird - untersuchen wir, wie Abhilfemaßnahmen wie naturbasierte Lösungen dieses Problem in Angriff nehmen können.
Anfang 2023 brachte Arup UHeat auf den Markt, ein Tool, das Gebiete in Städten identifiziert, in denen der städtische Wärmeinseleffekt (UHI) auftritt.
In vielen Städten stellt sie ein wachsendes Problem dar, das tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesundheit hat, insbesondere für ältere und schwächere Bevölkerungsgruppen sowie für Menschen, die im Freien arbeiten.
UHeat ist besonders wertvoll, wenn es darum geht, festzustellen, wo und durch was das Problem verursacht wird. UHeat nutzt die Möglichkeiten des maschinellen Lernens, um riesige Mengen von Satellitenbildern zu analysieren. Anschließend werden die Materialien und anderen Ursachen ermittelt, die die Temperatur in die Höhe treiben, d. h. die Kombinationen aus Glas, Stahl, Asphalt, Fahrzeugen, Klimaanlagen, Rechenzentren und anderen städtischen Entwicklungen, die die Durchschnittstemperaturen in die Höhe treiben und die Auswirkungen des Klimawandels verstärken.
Für Stadtverwaltungen und gewerbliche Bauherren ist UHeat ein wertvolles Instrument, das denjenigen, die sich mit einem Problem befassen, das gleichzeitig Leben und die Zukunftsfähigkeit von Städten gefährdet, neue Erkenntnisse bietet. Es ermöglicht den Verantwortlichen zu verstehen, wo das Problem liegt, was die Ursachen sind, und die wirksamsten Abhilfemaßnahmen zu modellieren oder zu simulieren.
In größerem Maßstab weist UHeat jedoch auf die Notwendigkeit einer weitaus radikaleren Vision der Stadtentwicklung hin, einer Vision, bei der die Natur vollständig in die Städte, in denen wir leben, zurückgekehrt ist, bei der städtisches Grün und Wasserwege ein zentraler Bestandteil dessen sind, was eine Stadt "ist", und nicht nur ein Randelement, um das herum wir gebaut haben.
Von Singapur lernen
Der dicht besiedelte Stadtstaat Singapur zeigt, was möglich ist. Diese tropische Gartenstadt hat seit langem die Notwendigkeit einer natürlichen Temperaturregelung erkannt und leistet Pionierarbeit für das, was wir heute als biophiles Design" bezeichnen, bei dem die Natur sowohl Lehrer als auch Lösung ist.
Es ist ein Land, das seit langem weiß, dass ihm der Platz ausgeht. Seine natürlichen und bewaldeten Flächen sind begrenzt. Das tropische Klima und die hohe Luftfeuchtigkeit werden durch den Klimawandel noch verschärft. Und mit mehr als 8.000 Einwohnern pro Quadratkilometer hat die Stadt mit vorhersehbar starken UHI-Problemen zu kämpfen.
Mit UHeat, unserer neuesten Momentaufnahme der städtischen Hitze, wird erfasst, was sie erreicht haben und wo die Probleme fortbestehen. Wir nutzen das Tool, um die gesamte Stadt im Detail zu analysieren, und haben eine große Gruppe innerhalb des zentralen Geschäftsviertels von Singapur (Central Business District, CBD) - die nicht nur Hochhausgebiete, sondern auch historische Straßen mit niedrigen Häusern umfasst - als die extremsten "Hot Spots" in Singapur identifiziert, in denen die Temperaturen 6 °C höher sind als in der ländlichen Umgebung. Im Vergleich zum kühlsten Ort der Stadt, dem Upper Pierce Reservoir, ist es in diesem Cluster 6,5 °C heißer.
Außerhalb des CBD liegen die Stadtteile Orchard, Little India, Marine Parade, Kampong Ubi und Sembawang, in denen die Temperaturen mindestens 5 °C über denen der ländlichen Umgebung liegen. Die kühlen Zonen befinden sich meist in Gebieten mit Wäldern oder Stauseen. Dazu gehören das zentrale Wassereinzugsgebiet, das bewaldete Gebiet in Lim Chu Kang, das Sungei Buloh Wetland Reserve sowie die Region in Khatib Bongsu.
Die Schlussfolgerung liegt auf der Hand: Unsere Städte müssen Grünflächen, Wasser und andere natürliche Elemente einbeziehen, wenn die Überhitzung gestoppt werden soll.
Die Tatsache, dass Gebiete in der Nähe von Gewässern und Grünflächen kühlere Orte sind, beweist, dass naturbasierte Lösungen unglaublich effektiv sind, um sowohl den Temperaturanstieg zu dämpfen als auch eine umweltorientierte Vision für attraktive und angenehme Orte zum Leben zu bieten. Es ist ein Entwicklungsethos, bei dem die natürlichen Vegetationszyklen den Kern der Identität eines Ortes bilden, bei dem Grünflächen und Kanalsysteme die Gemeinden miteinander verbinden und die natürliche Absorption von Regenwasser das Überschwemmungsrisiko verringert.
Um diese Wirkung zu erzielen, ist natürlich eine durchdachte und detaillierte Planung erforderlich.
Begrünung der Stadt
Um den sich verschärfenden UHI-Effekt zu bekämpfen, hat Singapur den Singapore Green Plan 2030 entwickelt, der unter anderem vorsieht, die Vegetation zu erhöhen, neue Parks anzulegen und dafür zu sorgen, dass jeder Haushalt innerhalb eines 10-minütigen Spaziergangs einen Park erreichen kann. Darüber hinaus entwickeln Forscher ein Cooling Singapore 2.0-Projekt, das im Digital Urban Climate Twin (DUCT) für Singapur gipfelt, der einschlägige Berechnungsmodelle sowie regionale und mikroskalige Klimamodelle integriert.
Auf einer eher konzeptionellen Ebene wenden sich viele Designer jetzt dem biomimetischen Design zu - bei dem Lösungen Eigenschaften, Qualitäten und Systeme aus der Natur selbst übernehmen. Vor einigen Jahren leistete Arup einen umwelttechnischen Beitrag zu den Vordächern am Clarke Quay, einem bei Touristen beliebten Gebiet. Die als "Engel" bekannte Überdachung verkörpert dieses biomimetische Ethos und besteht aus schirmartigen Strukturen, die Sonnen- und Regenschutz bieten. Es sollte auch die Fußgänger vor der zunehmenden Hitze schützen. Die Rahmen tragen auch große "Walschwanz"-Ventilatoren mit langsamer Geschwindigkeit, die für eine schwache künstliche Brise auf den Straßen sorgen. Das Projekt zeigt auch, dass die Lösung von Herausforderungen, die sich aus der Erfahrung ergeben, zu kreativen und beliebten Entwürfen führen kann, die die Attraktivität einer Stadt wirklich erhöhen.
In jüngster Zeit wurde in Yishun, einem ehemaligen Industriegebiet, erforscht, wie man sich als Wohngebiet neu aufstellen kann, in dem Gebäude umgestaltet und nicht abgerissen werden und in dem die Natur in den Vordergrund rückt. Unsere Arbeit an diesem Projekt umfasst ein Netz von Grünflächen, um sicherzustellen, dass das Gebiet auch nach dem Einzug der Bewohner kühl und lebenswert bleibt. Es ist ein Beispiel für umweltorientiertes Designdenken.
Digital: Nachhaltigkeit in großem Maßstab ermöglichen
Als digitales Werkzeug ermöglicht UHeat ein intelligenteres, langfristiges Denken, so dass die Stadtplaner mit größerer Zuversicht in die Zukunft blicken können. Es erinnert uns daran, dass eine grünere, natürliche Zukunft von fortschrittlichen datengesteuerten Tools und Erkenntnissen abhängt.
Wir haben Singapur als ein weiteres Beispiel für den Wert von UHeat gewählt, weil das Land eine 50-jährige Vision für seine zukünftige Entwicklung hat, was einzigartig ist. Die Regierung des Landes hat die Bereitschaft gezeigt, sich mit den Vorhersagen auseinanderzusetzen, daraus zu lernen und darauf zu reagieren. Der Klimawandel fordert uns alle heraus, wo auch immer wir uns befinden, in diesen größeren Zeiträumen zu denken. UHeat kann, neben anderen digitalen Lösungen, eine entscheidende Rolle dabei spielen, die für unsere Städte dringend erforderlichen Maßnahmen zu ergreifen.
Kühlung der Region
Tools wie UHeat können den Behörden helfen, die Auswirkungen zu verstehen, bessere politische und planerische Vorgaben zu machen und von Bauherren genutzt werden, um neue Entwicklungen mit Blick auf die wachsenden Herausforderungen unseres allzu vorhersehbaren zukünftigen Klimas zukunftssicher zu gestalten. Die Stärke dieses Instruments liegt in seiner Fähigkeit, den bestehenden Status des städtischen Wärmeproblems einer Stadt zu erfassen und eine bessere Entscheidungsfindung zu ermöglichen. Das Tool ist für andere Städte in der Region Südostasien, von denen viele mit ähnlichen UHI-Effekten wie Singapur zu kämpfen haben, von großer Bedeutung.
