3a. Oud West 2018 4e herziening_Bijlagen bij toelichting.pdf

22

Uiteindelijk zijn natuurlijk altijd hoge buitentemperaturen de oorzaak, maar er zijn ook gevolgen die vooral gerelateerd zijn aan hitte in gebouwen, dus aan hoge binnentemperaturen. Ook zijn er gevolgen die voornamelijk een relatie hebben met een hoge gevoelstemperatuur buiten. De tabel laat zien dat sommige gevolgen meer gekoppeld zijn aan hitte overdag en andere aan hitte ‘s nachts. We horen overigens vaak in het werkveld dat het hitteprobleem veelal een nachtelijk probleem zou zijn, omdat het hitte-eilandeffect dan het sterkst is. Op zo’n moment wordt vergeten dat ook de hoge temperaturen overdag tot problemen leiden. Kortom, de problemen die door hitte in de stad ontstaan, treden zowel overdag als ’s nachts op. Daarnaast treden sommige problemen pas op na een langdurige periode van hoge temperaturen terwijl andere al kunnen ontstaan op een enkel heet moment. De laatste kolom van tabel 2.2 laat zien in welk domein de meest effectieve maatregelen kunnen worden genomen. Hieruit blijkt dat ruimtelijke adaptatie alleen een deel van de hitteproblemen kan oplossen. Zorg voor de medemens, gedragsverandering en aanpassingen aan gebouwen zijn in veel gevallen effectievere maatregelen dan ruimtelijke adaptatie. Uiteindelijk is het voor de realisatie van een hittebestendige stad nodig om verschillende domeinen en werkvelden te verbinden.

23

Tabel 2.2. Gevolgen van extreme hitte in de stad gekoppeld aan 1) verschillende temperatuurvariabelen die verschillen in type en vorm en 2) het domein waaraan de meest effectieve maatregelen zijn gekoppeld. Hierin staat ‘anders’ voor andere maatregelen dan die in ruimtelijke inrichting, aan gebouwen of in zorg en gedrag.

Temperatuurvariabelen

Netwerken

Water

Leefbaarheid

Buitenruimte

Gezondheid 24

Domein voor meest effectieve adaptatiemaatregelen

slaapproblemen

X

gezondheidsproblemen

X

X

X

X

X

gezondheidszorg en hulpdiensten

X

X

X

X

ziekenhuisopnames

X

X

X

sterfte

X

X

X

X

Langere hete periode

Een enkele piekwaarde

Dagwaarde

Vorm Gevoelstemperatuur buiten

Luchttemperatuur buiten

Thema

Luchttemperatuur binnen

Type

Nachtwaarde

Gevolg van extreme hitte in de stad

X

gebouw

X

X

zorg en gedrag

X

X

X

zorg en gedrag

X

X

X

X

zorg en gedrag

X

X

X

X

zorg en gedrag

X

ruimtelijke inrichting

schade aan natuur

X

X

druk op buitenruimte

X

X

X

sociale overlast

X

X

X

evenementen

X

X

comfort in de stad

X

arbeidsproductiviteit buiten

X

X

ruimtelijke inrichting

X

zorg en gedrag

X

X

zorg en gedrag

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ruimtelijke inrichting zorg en gedrag

comfort in gebouwen

X

X

X

gebouw

arbeidsproductiviteit binnen

X

X

X

gebouw

scholen en kinderopvang

X

X

X

X

zorg en gedrag

X

X

detailhandel

X

koelwater

X

X

X

X

anders

waterkwaliteit

X

X

X

X

anders

watervraag

X

X

anders

drinkwaterkwaliteit

X

X

X

ruimtelijke inrichting

energieblack-out

X

X

X

X

X

anders

X

X

X

anders

energievraag

X

X

ruimtelijke inrichting

X

X

bestrating

X

X

X

ruimtelijke inrichting

bruggen

X

X

X

anders

rails

X

X

X

anders

2.3 Risico door hitte Effect

Aanpassings– vermogen

Klimaat

Natuurlijke variatie

Klimaatverandering door mens

Kwetsbaarheid

Gevoeligheid

Weer- en klimaat gebeurtenissen

Risico door hitte

Ontwikkeling

Risicobeheer

Klimaatadaptatie -mitigatie

Blootstelling

Uitstoot broeikasgassen en veranderingen grondgebruik

Figuur 2.2. Het risico door hitte (naar IPCC, 2012). Het risico als gevolg van hitte is een optelsom van een aantal factoren, zie figuur 2.2. Het risico wordt in de eerste plaats veroorzaakt door de intensiteit en duur van de hitte. Daarnaast hangt het risico af van de blootstelling: hoeveel mensen (of objecten/flora/fauna) er door de hitte worden getroffen. De blootstelling is groter wanneer het gebied waar hitte optreedt groter is of de bevolkingsdichtheid hoger. Tot slot hangt het risico af van de kwetsbaarheid van de mensen, de objecten, de flora of fauna. Deze kwetsbaarheid is op te splitsen in gevoeligheid en aanpassingsvermogen. Oudere mensen zijn kwetsbaarder voor gezondheidsrisico’s als gevolg van hitte doordat zij gevoeliger zijn, maar ook doordat hun aanpassingsvermogen vaak beperkter is. Een voorbeeld: het hitterisico voor mensen in het centrum van Amsterdam wordt bepaald door hoe hoog de temperaturen oplopen in het centrum en hoe vaak dit voorkomt (de weersomstandigheden), hoeveel mensen er aan de hitte zijn blootgesteld (blootstelling), hoe gevoelig zij zijn doordat zij bijvoorbeeld eenzaam zijn en afhankelijk van thuiszorg (gevoeligheid), en hoe gemakkelijk zij zich kunnen aanpassen aan het hete weer door maatregelen te nemen in gedrag, aan gebouwen of in de inrichting van de buitenruimte (aanpassingsvermogen).

In de definitie van de hitteopgave kun je vervolgens aan al deze factoren aandacht geven op de volgende manier:

25

> Weeromstandigheid: de hitteopgave is het grootst waar bijvoorbeeld de gevoelstemperatuur of het aantal tropische dagen per jaar een bepaalde waarde overschrijdt. > Blootstelling: de hitteopgave is het grootst waar de meeste mensen wonen of verblijven, bijvoorbeeld in het centrum of in winkelcentra. > Gevoeligheid: de hitteopgave is het grootst waar het percentage ouderen, chronisch zieken of kinderen hoog is of waar bijvoorbeeld verkeersstromen te maken hebben met beweegbare brugdelen. > Aanpassingsvermogen: de hitteopgave is het grootst voor degenen die zich het minst makkelijk kunnen aanpassen, dus voor specifieke personen en op specifieke plekken, zoals wijken waar mensen wonen met een lager opleidings- en inkomensniveau. Uiteindelijk lijkt een combinatie logisch: de opgave is het meest urgent op plekken waar het heet is en waar kwetsbare mensen wonen die niet kunnen ontsnappen aan hitte. Zie ook paragraaf 2.4.1 over hitterisicokaarten.

2.4 Hittekaarten Hittekaarten zijn een handig hulpmiddel voor gemeenten om het probleem van hitte in de stad te onderzoeken en om te bepalen of ze een hitteopgave hebben. Er zijn veel soorten hittekaarten die je kunt gebruiken. Welke hittekaart het handigst is, hangt af van het doel dat je wilt bereiken. Hieronder geven we een overzicht van de hittekaarten waaruit je kunt kiezen.

2.4.1 Categorieën hittekaarten Hittekaarten zijn grofweg te verdelen in zeven categorieën (figuur 2.3) die gekoppeld zijn aan het klimaatadaptatieproces van weten-willen-werken van het Deltaprogramma Ruimtelijke adaptatie en aan de doelen binnen dit proces: > Weten – Waar is het heet? > Willen – Waar is hitte een probleem? Of waar is hitte een probleem dat ik wil aanpakken? > Werken – Hoe ontwerp ik hittebestendig?

Figuur 2.3. De zeven categorieën hittekaarten. Bij elke kaart staat aangegeven in welk deel of welke delen van het klimaatadaptatieproces (weten-willen-werken) je de kaarten inzet.

26

Klimatopenkaarten (of stedelijke klimaatzonekaarten) brengen deelgebieden in de stad in kaart die eenzelfde landgebruik en bebouwingstypologie hebben en daardoor ook een soortgelijk stedelijk klimaat (Ren et al., 2011). Klimatopenkaarten geven aan welke deelgebieden koeler of warmer zijn tijdens een hete dag en sluiten dus aan bij het doel te identificeren waar het heet is. Temperatuurkaarten (zie voorbeeld in figuur 2.4) tonen een inschatting van de lucht-, gevoels- of oppervlaktetemperatuur, op basis van modellen, metingen of satellietbeelden. De kaarten geven de temperatuur weer op een tijdstip op een hete dag, of geven een gemiddelde of maximum van een periode, zoals tijdens een hittegolf of een zomer. Temperatuurkaarten zijn vooral bedoeld om te verkennen waar de hitte het grootst is of waar het nog enigszins koel is. Voorbeelden van temperatuurkaarten zijn: > de twee hittekaarten uit de gestandaardiseerde stresstest Ruimtelijke adaptatie: aantal hete nachten en gevoelstemperatuur (zie paragraaf 2.4.2); > de oppervlaktetemperatuur op basis van satellietbeelden; > het hitte-eilandeffect van verschillende wijken in een stad op een bepaald moment of over een periode.

Figuur 2.4. Voorbeeld van een temperatuurkaart. In dit geval van de gevoelstemperatuur (PET) in Middelburg volgens de Nederlandse standaard.

27

NB Temperatuurkaarten laten vooral zien welke gebieden heter zijn dan andere. Maar vergeet niet dat het op een hete dag eigenlijk overal heet is! De huidige en toekomstige problemen met hitte in de stad ontstaan meestal doordat het steeds vaker heet is en die hitte is overal in de stad merkbaar. Denk bijvoorbeeld aan de hittegolfdagen van de zomer van 2019: het was toen uitzonderlijk heet op alle plekken in de stad. Een temperatuurkaart van de stad laat zien waar het door het stedelijk effect tot iets meer of minder hitte leidt, maar problematisch heet is het op extreem hete dagen waarschijnlijk overal. Kwetsbaarheidskaarten zijn kaarten waarop een combinatie van gevoeligheid voor hitte en aanpassingsvermogen wordt weergegeven. Deze kaarten laten zien waar hitte tot problemen kan leiden. Een voorbeeld is een hittekaart die ook aangeeft in welke gebieden eenzaamheid voorkomt of een kaart met informatie over de bevolkingsopbouw of het percentage thuiswonende ouderen. Wat hier niet in zit, is informatie over blootstelling, zoals het inwoneraantal van een buurt. Onder hittekwetsbaarheidskaarten vallen verder de kaarten die de locaties van kwetsbare groepen zoals seniorenwoningen, kinderdagverblijven of basisscholen of kwetsbare objecten zoals bruggen aanduiden. Risicokaarten combineren temperatuurkaarten met blootstelling en kwetsbaarheid.

Zo krijg je een kaart waarop je ziet waar in het gebied de hitte het grootst is in combinatie met de plaatsen waar de meest kwetsbare groepen mensen (of objecten of natuurgebieden, etc.) zich bevinden. Zo zal op een bedrijventerrein waar de temperaturen hoog oplopen het risico op hitteproblemen minder groot zijn dan in een versteende wijk met veel ouderen. Zie voor een voorbeeld en meer informatie bijlage 1.

28

Toetsingskaarten zijn bedoeld om doelstellingen op het gebied van hitte te toetsen (zie voorbeeld in figuur 2.5). Dat kan het toetsen zijn van het percentage schaduw, de afstand tot koele plekken vanaf elk woonadres of het percentage groen. In deze kaarten gaat het om het toetsen van ontwerprichtlijnen en het verkennen van wat nodig is voor een hittebestendig ontwerp. Ook geven toetsingskaarten weer waar hitte een probleem kan zijn. Voor een toetsingskaart is het nodig dat er een doelstelling, richtlijn of norm is gekozen.

Figuur 2.5. Voorbeeld van een toetsingskaart. In dit geval loopafstand-tot-koelte in Nijmegen, waarbij de kleuren aangeven hoeveel minuten het lopen is naar een koele plek van minimaal 5000 m2. De kaart gaat uit van een loopsnelheid van 4 km/uur (Kaartontwerp: Hester Bijen, Tauw).

29

Kansenkaarten laten quick-wins en no regret-maatregelen zien en geven zo een ruimtelijk beeld van de mogelijkheden om toe te werken naar een hittebestendig ontwerp. Arnhem maakte de hitte-attentiekaart (Gemeente Arnhem, 2012). Hierop staat aangegeven welke maatregelen kunnen bijdragen aan het verminderen van de hitte in verschillende delen van de stad, en welke delen van de stad voor verkoeling zorgen, zoals uiterwaarden en parken. Maatregelenkaarten zijn meestal temperatuurkaarten of toetsingskaarten waarop het effect van bepaalde hittemaatregelen is aangegeven, zoals het plaatsen van bomen of een zonnedoek. Je kunt de effecten van maatregelen kwantificeren, zoals is gedaan voor verstedelijkte wijken in Rotterdam (Kennis voor klimaat, 2011) en Haarlem (Kleerekoper et al., 2018).

2.4.2 Basiskaarten gestandaardiseerde stresstest De gestandaardiseerde stresstest Ruimtelijke adaptatie adviseert op dit moment twee temperatuurkaarten om de hitteopgave weer te geven: een met het aantal hete nachten per jaar en een gedetailleerde kaart van de gevoelstemperatuur buiten10. Temperatuurkaart met het aantal hete nachten Deze kaart toont het aantal nachten per jaar waarop de luchttemperatuur boven de 20°C blijft. Deze kaart is beschikbaar in de klimaateffectatlas11. In Nederland beschouwen we het aantal keren per jaar dat de nachttemperatuur hoger blijft dan 20°C als een goede indicator voor de problemen die worden veroorzaakt door hete nachten. Als het buiten niet afkoelt tot onder de 20°C is het moeilijker om het binnen aangenaam koel te houden en om goed te slapen (Mureau et al., 2018). De nachttemperatuur heeft een sterk verband met andere gevolgen op het gebied van gezondheid, arbeidsproductiviteit, binnencomfort, oppervlaktewater, drinkwater en netwerken (zie tabel 2.2). Een kaart met het aantal hete nachten per jaar komt overigens aardig overeen met een kaart van het stedelijk hitte-eilandeffect, omdat het stedelijk hitte-eiland vooral door verschillen in de nachttemperatuur tot uiting komt, zoals is uitgelegd in paragraaf 2.1.3.

Gedetailleerde kaart van de gevoelstemperatuur buiten Deze kaart heeft als doel een eerste indruk te geven van de hitte overdag en gaat daarmee over gezondheid en de leefbaarheid van de buitenruimte (zie tabel 2.2). De kaart laat in hoog ruimtelijk detail zien op welke locaties de stedelijke inrichting tijdens een hete dag tot aangenaam koele of onaangenaam hete locaties leidt. De kaart biedt daarmee een basis voor een risicodialoog over het nemen van hittemaatregelen in de buitenruimte. Als gevoelstemperatuur toont de kaart de PET-index. PET staat voor Physiological Equivalent Temperature. De PETindex is gebaseerd op de energiebalans van het menselijk lichaam (Höppe., 1999, en zie ook paragraaf 3.2.2) en is de meest gebruikte index in Europa om de gevoelstemperatuur aan te duiden (Matzarakis et al., 1999).

10 11

30

https://ruimtelijkeadaptatie.nl/stresstest/bijsluiter/hitte/ http://www.klimaateffectatlas.nl/

De PET is een functie van een aantal meteorologische variabelen op lichaamshoogte: luchttemperatuur, windsnelheid, luchtvochtigheid, directe en gereflecteerde zonnestraling en warmtestraling van objecten in de omgeving. De interactie tussen lichaam en omgeving bepaalt hoe warm of koud men het lokale microklimaat ervaart. Zo kan het lichaam bij een hogere luchttemperatuur zijn warmte minder goed kwijt, maar een hogere windsnelheid maakt dat weer makkelijker. Bij een hogere luchtvochtigheid kan er minder zweet van de huid ontsnappen, en dus ook minder warmte. Hoe feller de zonnestraling of hoe meer warme objecten in de omgeving, hoe meer straling het lichaam ontvangt. De meteorologische parameters verschillen per locatie en worden bepaald door de inrichting en het microklimaat van de omgeving. PET is gekoppeld aan thermische perceptie (hoe we de omgeving thermisch gezien ervaren), variërend van zeer koud tot zeer heet, en aan de mate van fysiologische stress (tabel 2.3). Tussen een PET-waarde van 18 en 23°C ervaren we de omgeving voornamelijk als aangenaam en is er geen sprake van thermische stress. Boven 23°C PET kan al hittestress ontstaan. Vanaf 41°C PET is er sprake van extreme hittestress. Tabel 2.3. PET-klasses, thermische perceptie en mate van fysiologische stress (Matzarakis et al., 1999). PET (°C)

Thermische perceptie

Mate van fysiologische stress

<4

Zeer koud

Extreme koudestress

4–8

Koud

Sterke koudestress

8 – 13

Koel

Gematigde koudestress

13 – 18

Beetje koel

Lichte koudestress

18 – 23

Aangenaam

Geen thermische stress

23 – 29

Beetje warm

Lichte hittestress

29 – 35

Warm

Gematigde hittestress

35 – 41

Heet

Sterke hittestress

> 41

Zeer heet

Extreme hittestress

In 2019 hebben onderzoekers van de WUR een recept ontwikkeld waarmee iedereen in Nederland op dezelfde manier een PET-kaart kan maken (Nijs et al., 2019). Deze standaard PET-kaart geeft voor een hete dag in hoog ruimtelijk detail de verwachte gevoelstemperatuur in de stad weer. De PET-kaart wordt gemaakt op basis van ruimtelijke informatie (hoogtekaart, luchtfoto, gebouwen-, water-, en groenoppervlakken) en meteorologische uurwaarden van een nabijgelegen KNMI-meetstation. Met de ruimtelijke informatie worden op leefniveau (lichaamshoogte) de openheid voor zon en wind, de warmteuitstraling van groen en verhard oppervlak, de schaduw en de door het hitte-eilandeffect veroorzaakte luchttemperatuurverschillen bepaald. Vervolgens worden deze gegevens gecombineerd met meteorologische uurwaarden van buiten de stad om een inschatting te doen van de lokale PET-waarden in de stad. Hiervoor wordt een regressiemodel gebruikt dat gebaseerd is op bakfietsmetingen op de tropisch hete dag van 2 augustus 2013, 14:00 uur lokale tijd.

31

Figuur 2.6. Voorbeeld van een PET-middaggemiddeldekaart van het centrum van Breda. Figuur 2.6 geeft een voorbeeld van een PET-kaart voor het centrum van Breda. De kaart geeft de grootste temperatuurverschillen boven verhard oppervlak tussen plekken in de schaduw en plekken in de zon (ca. 15°C). De kaart toont veel kleinere verschillen tussen verharde en groene oppervlakken (1 tot 2°C). Naast schaduw heeft vooral de dichtheid van bebouwing invloed op de PET-waarde. Dichtere bebouwing leidt tot een lagere windsnelheid, waardoor de gevoelstemperatuur stijgt. Een PET-kaart ziet er met het hoge ruimtelijke detail erg overtuigend uit, maar de modellering is een eerste poging om met relatief beperkte middelen voor heel Nederland een standaard te definiëren. Er zijn een aantal beperkingen:

32

> Het is onzeker of de wind goed wordt ingeschat met het ontwikkelde recept. De vertaling van de wind gemeten op het KNMI-station buiten de stad naar een waarde met een hoge ruimtelijke resolutie in de stad, gebeurt namelijk op basis van een model dat niet voor een resolutie van 1 m2 is bedoeld. Daardoor worden specifieke lokale windpatronen en het effect daarvan op de PET mogelijk onvoldoende gesimuleerd. > Het model gebruikt geen informatie over soorten bouwmaterialen (muren, schuttingen, glazen puien). Opwarming en uitstraling van materialen worden alleen heel algemeen verrekend via het stedelijke hitteeilandeffect. > De standaard PET-kaart is een gemiddelde van de gehele middag. Plekken die de hele middag in de zon liggen komen veel heter naar voren dan plekken die maar even zon krijgen (figuur 2.6). Tot slot: een enkele PET-hittekaart geeft niet aan waar de hitteproblemen het grootst zijn, maar geeft wel een indruk van de locaties waar de buitenruimte aangenaam koel of onaangenaam heet kan zijn tijdens een hete dag. De PET-hittekaart laat ook zien op welke plekken de inrichting kan worden verbeterd. Om de hitteopgave van een gebied echt goed in beeld te krijgen, adviseren we de PET-hittekaart te combineren met andere kaarten en informatiebronnen.

2.5 Slimme keuzes in het weergeven van de hitteopgave Hoe geef je de hittekaarten weer? Met doordachte keuzes vergroot je de effectiviteit van de kaarten. Zorg er in ieder geval voor dat de weergave van de kaarten goed aansluit bij het doel en de doelgroep.

2.5.1 2D of 3D De 2D-kaartweergave is het bekendst. Een voordeel van een 2D-kaart is dat hij vaak een goed overzicht kan geven. De weergave kan ook meerdere typen informatie (meerdere kaartlagen) in één kaart combineren, zoals aantallen bezoekers en gevoelstemperatuur. Je kunt kaarten ook in 3D weergeven, waardoor de gebruiker bijvoorbeeld een beter beeld krijgt van hoogteverschillen tussen gebouwen of schaduweffecten. 3D-weergaves zijn vaak beter herkenbaar en spreken soms meer tot de verbeelding. Let op dat 3D-weergaves vooral geschikt zijn als het gaat om een klein projectgebied en voor het weergeven van een enkele kaartlaag. Als het gebied dat je wilt bespreken te groot is, of je wilt meerdere kaartlagen tegelijk laten zien, wordt een 3D-weergave snel onoverzichtelijk. Een 3D-weergave kan ook te mooi of te flitsend zijn waardoor ze afleidt van de opgave of het doel van de kaart.

2.5.2 Hoge of lage resolutie Het voordeel van een hoge resolutie is de herkenbaarheid: mensen herkennen hun werk- of woonomgeving. Vaak wordt een hoge resolutie echter verward met een hoge nauwkeurigheid. Dit hoeft zeker niet zo te zijn. Ook met een onjuist rekenmodel kun je een kaart produceren op een schaal van centimeters. Deze schijnzekerheid is iets waarmee weinig rekening wordt gehouden en waarop commerciële organisaties soms handig inspelen.

33

Een lage resolutie kan als voordeel hebben dat de kaart overzicht biedt en kan daarom geschikt zijn om vragen te beantwoorden die op gemeenteniveau spelen. Een kaart met een lage resolutie is geschikt voor algemene communicatie over de plaatsen waar het heet en koel is in de stad. Een hogeresolutiekaart is meer geschikt voor specifieke adviezen op kleiner schaalniveau.

2.5.3 Statisch of interactief Steeds vaker worden kaarten ook interactief weergegeven. Je kunt in- en uitzoomen, met een muisklik verschillende typen informatie laten zien en interactief berekeningen maken. Zo kun je bijvoorbeeld het effect van het plaatsen van een rij bomen op de gevoelstemperatuur berekenen terwijl de ontwerpers om de tafel zitten. Dit kan heel zinvol zijn als je vooraf heldere vragen hebt geformuleerd. Een aandachtspunt is dat een interactieve kaart ook snel te veel informatie kan opleveren, waardoor de gebruiker door de bomen het bos niet meer ziet. Vereisten voor een interactieve weergave zijn dus een gedegen voorbereiding, zeker als zulke kaarten gebruikt worden in een sessie. Maar dat geldt natuurlijk ook voor het gebruik van een statische kaart.

2.5.4 Momentopname of tijdsinterval Het tijdsinterval dat de kaart weergeeft, heeft ook veel invloed op de effectiviteit van een kaart en bepaalt de boodschap. Een kaart kan gemiddelde temperaturen weergeven of temperaturen op een bepaald tijdstip. Momentopnames van een hete dag die nog vers in het geheugen ligt, spreken vaak meer tot de verbeelding en zijn makkelijker te interpreteren dan een kaart met gemiddelde temperaturen op een dag of in de zomer. Bij hitte werken gemiddelden vaak ook minder goed, omdat het juist om de extreme temperaturen gaat: dan ervaren mens en natuur immers de nadelige gevolgen. Let op: kaarten die momentopnames of gemiddelden weergeven, geven geen informatie over het verloop van de temperaturen over een dag of bepaalde periode. Die informatie kan ook tot belangrijke inzichten leiden.

2.6 Conclusies We begonnen dit hoofdstuk met de centrale vraag: wat is de hitteopgave? Vanuit het werkveld van ruimtelijke adaptatie kan de hitteopgave worden gezien als dat wat je moet doen om de stad en vooral de buitenruimte bij hitte leefbaar en comfortabel te houden. Dat betekent dat je alle niet-acceptabele gevolgen van hitte in de stad moet tegengaan door aanpassingen te doen in de buitenruimte. Toch is op de vraag ‘Wat is de hitteopgave?’ geen eenduidig antwoord te geven. De stad voldoende leefbaar en comfortabel inrichten kan betrekking hebben op de optredende temperaturen en het verminderen van het hitterisico. Maar in tegenstelling tot wateroverlast is er geen duidelijke maximale temperatuur waaronder een stad hittebestendig is. De maximale temperatuur verschilt voor elk gevolg dat in de mindmap staat (figuur 2.1). Om de hitteopgave toch iets concreter te maken, hebben we in dit hoofdstuk een overzicht gegeven van data en kaarten die inzicht geven. Samengevat adviseren we om de hitteopgave van een specifiek gebied met focus op ruimtelijke adaptatie te verkennen aan de hand van:

34

> Getallen die aangeven hoe vaak hoge temperaturen nu en in de toekomst door verdere klimaatopwarming zullen voorkomen. Denk daarbij aan hittegolven, zomerse dagen en tropische nachten. > Het inzicht dat het stedelijk hitte-eilandeffect de temperatuur in de stad vooral tijdens de avond en nacht enkele graden kan verhogen. Onderbouw dit inzicht het liefst met getallen of meetwaarden. > Een overzicht van de niet-acceptabele gevolgen van hitte in de stad uit de mindmap die kunnen worden tegengegaan met aanpassingen in de buitenruimte. > Een drietal typen hittekaarten die gecombineerd het weten-willen-werken voor een hittebestendige stad in kaart brengen: 1. Temperatuurkaarten om aan te geven waar het heet is. Gebruik daarvoor bijvoorbeeld de twee basiskaarten uit de gestandaardiseerde stresstest. 2. Hitterisicokaarten om aan te geven waar hitte een groot probleem is. 3. Toetsings- of maatregelenkaarten om te verkennen welke maatregelen of ontwerprichtlijnen nodig zijn voor een hittebestendig ontwerp. Want zonder handelingsperspectief is het niet zinvol een opgave te benoemen. Met deze handvatten kan de hitteopgave naar ons idee worden geformuleerd. Daarvoor is het wel van belang om te weten hoe effectief maatregelen zijn en wat de mogelijkheden zijn om daar richtlijnen voor op te stellen. Dat zijn de onderwerpen van de volgende twee hoofdstukken.

35

Hittemaatregelen 36

3

37

3. Hittemaatregelen Het is nog niet helemaal duidelijk welke maatregelen bij de openbare ruimte betrokken professionals zouden moeten kiezen om de stad voldoende koel te houden. Kiezen we voor witte daken, groene gevels of fonteinen? Welke hittemaatregelen in de openbare ruimte en aan de schil van gebouwen zijn het effectiefst en efficiëntst? Welke maatregel verdient prioriteit? Dat zijn vragen waar dit hoofdstuk op ingaat. In dit hoofdstuk leggen we eerst uit dat maatregelen om een stad koeler in te richten twee verschillende doelen dienen: 1) stadsbreed de luchttemperatuur verlagen en 2) lokaal koele plekken creëren. Daarna presenteren we een overzicht van de verkoelingsprincipes en leggen we uit hoe deze de lucht- en de gevoelstemperatuur beïnvloeden. Daartoe duiken we eerst in de theorie en beschrijven we hoe de lucht- en gevoelstemperatuur zijn gekoppeld aan de stedelijke energiebalans en de energiebalans van het menselijk lichaam. Verder geven we aan hoe effectief verschillende hittemaatregelen zijn om stadsbreed de luchttemperatuur of lokaal de gevoelstemperatuur te verlagen. Dit doen we op basis van eigen modelstudies, maar we geven ook een overzicht van de effectiefste hittemaatregelen op grond van in wetenschappelijke literatuur gevonden waarden.

3.1 Doelen van hittemaatregelen in de stedelijke inrichting Uit hoofdstuk 2 weten we dat problemen met hitte in het stedelijk gebied enerzijds ontstaan door klimaatopwarming, waardoor we steeds vaker te maken hebben hoge luchttemperaturen: hete dagen en hete nachten. Anderzijds leidt de stedelijke omgeving zelf tot meer hitte: vooral ’s nachts zorgt het hitteeilandeffect ervoor dat de luchttemperatuur in de stad een paar graden warmer is dan in de omgeving, en overdag leiden de stedelijke bebouwing en het gebrek aan schaduw ertoe dat de gevoelstemperatuur op bepaalde locaties onaangenaam hoog is. Met inrichtingsmaatregelen in de buitenruimte kunnen we een deel van de hitteproblemen aanpakken. Tabel 2.2 (paragraaf 2.2.2) laat zien dat die problemen vooral gerelateerd zijn aan de luchttemperatuur of aan de gevoelstemperatuur of aan beide. Er zijn daarom twee belangrijke doelen te onderscheiden die hittemaatregelen in de stedelijke inrichting kunnen dienen: 1. Stadsbreed de luchttemperatuur verlagen, overdag en ’s nachts. 2. Lokaal koele plekken met een lage gevoelstemperatuur creëren om verkoeling te zoeken tijdens een hete dag. Beide doelen komen in de volgende paragrafen aan bod.

3.2 Verkoelingsprincipes Verkoelingsprincipes om de lucht- en gevoelstemperatuur te beïnvloeden, zijn er op kleine en grote schaal. Voordat we meteen de diepte van de verschillende verkoelingsprincipes in duiken, is het belangrijk om even afstand te nemen en het grotere geheel te begrijpen. Als we kijken naar hittemaatregelen in steden, maken we onderscheid tussen twee doelen. Het eerste doel, het verlagen van de luchttemperatuur op stadsschaal, houdt

38

verband met de energiebalans van de stad. Het tweede doel, het verlagen van de gevoelstemperatuur op lokale schaal, houdt verband met de energiebalans van het menselijk lichaam. Eerst worden beide energiebalansen in deze paragraaf toegelicht. Daarna gaan we in op de belangrijkste verkoelingsprincipes.

3.2.1 Energiebalans van de stad Als we het hebben over stedelijke hitte, dan praten we eigenlijk over energie. Warmte is immers een vorm van energie. Daarom kijken we eerst naar de energie die van de zon komt. Laten we uitgaan van een zonnige zomerse dag en kijken naar de energiebalans van de stad voor een volledig etmaal. Er komt over een etmaal gemiddeld 320 W/m2 energie van de zon binnen op het aardoppervlak als zogenoemde kortgolvige straling (Qi in figuur 3.1 en figuur 3.2). Een deel daarvan wordt gereflecteerd terug de ruimte in of in een andere richting. Daarnaast is er ook langgolvige straling, warmtestraling. Deze is afkomstig uit de atmosfeer (o.a. van wolken) en van alles wat op aarde aanwezig is (bodem, bomen, gebouwen). De langgolvige straling van wolken is er de oorzaak van dat het tijdens een bewolkte nacht in de winter vaak warmer is dan tijdens een onbewolkte nacht. De langgolvige straling van wolken is er bijvoorbeeld de oorzaak van dat het tijdens een bewolkte nacht in de winter vaak warmer is dan tijdens een onbewolkte nacht. Langgolvige straling is ook de warmtestraling die je voelt als je langs de gevel van een gebouw loopt. Deze straling is dag en nacht aanwezig en de energie van deze straling is in de zomer over 24 uur gemiddeld even groot of zelfs groter dan die van de zon.

De inkomende stralingstermen in figuren 3.1 en 3.2 zijn groter dan de uitgaande stralingstermen. Het energieverschil verdeelt zich over drie componenten: 1)

Een deel zorgt voor verdamping van bodemvocht of door planten (latente warmteflux, QE).

2)

Een deel verwarmt de lucht (de voelbare warmteflux, QH).

3)

Een deel verwarmt het oppervlak, de bodem, maar ook de gebouwen (de bodemwarmteflux, QS).

inkomende kortgolvige zonnestraling, gereflecteerde zonnestraling

voelbare warmteflux

antropogene warmteflux

langgolvige straling latente warmteflux

bodemwarmteflux QI QR QL

Inkomende kortgolvige zonnestraling Gereflecteerde zonnestraling Langgolvige straling

QE QH QS

Latente warmteflux Voelbare warmteflux Bodemwarmteflux

QF

Antropogene warmteflux

Figuur 3.1 Energiebalans stedelijk gebied.

39

De benamingen van deze warmtefluxen – latente, voelbare, en bodemwarmte – vertellen hoe ze onze omgeving en onszelf beïnvloeden. Voelbare warmte kunnen we voelen als de warme lucht om ons heen. De bodemwarmte wordt gedurende de dag opgeslagen in de bodem en in andere materialen. Vervolgens stralen deze materialen en de bodem de warmte weer uit, wat vooral voelbaar wordt als het later op de dag kouder wordt. En latente warmte? Die kunnen we niet voelen of ervaren en ze wordt niet opgeslagen in oppervlakken. Vandaar de naam latent, wat verborgen betekent. Latente warmte is belangrijk als het gaat om het beperken van warmteontwikkeling in steden. Immers, als er meer energie wordt gebruikt voor verdamping, blijft er minder energie over om de lucht en het oppervlak op te warmen.

24 uur gemiddeld

[W/m2] 400

landelijk 300 stedelijk

200 100 0 Qi ↓

QR ↑

QL ↓

QL ↑

QE

QH

QS

QF

Figuur 3.2 Verschillen tussen de energiebalans van landelijk en stedelijk gebied (gebaseerd op Oke, 2017 en Sass, 2019). Qi↓ – inkomende kortgolvige zonnestraling, QR↑ – gereflecteerde zonnestraling, QL↓ – inkomende langgolvige straling, QL↑ – uitgaande langgolvige straling, QE – latente warmteflux, QH – voelbare warmteflux, QS – bodemwarmteflux, QF – antropogene warmteflux. Bijna elke hittemaatregel die gericht is op een verlaging van de luchttemperatuur is gebaseerd op een van de volgende vier principes: verdamping, beschaduwing, ventilatie en reflectie. Deze principes zijn grotendeels gekoppeld aan de energiebalans van de stad. Het principe van verdamping bestaat uit het vergroten van het aandeel latente warmte in de energiebalans, zodat er minder energie overblijft voor het opwarmen van lucht en oppervlak. Beschaduwing werkt op basis van het afvangen van zonnestraling, zodat de hoeveelheid energie die aan het beschaduwde oppervlak komt, wordt beperkt. Op eenzelfde manier helpt het verhogen van de reflectie van het oppervlak van gebouwen of bestrating om de beschikbare energie die de stad opwarmt te verminderen. Ventilatie zorgt voor afvoer van warme lucht de stad uit – en is niet aangegeven in figuur 3.1 als warmteflux. De warmtefluxen zijn natuurlijk niet constant, maar variëren sterk gedurende dag en nacht, en door het jaar heen.

Dat de luchttemperatuur in steden vaak hoger is, komt door het verschil in de energiebalans van stedelijk en landelijk gebied. In landelijk gebied is de hoeveelheid gereflecteerde zonnestraling bijvoorbeeld vijf keer zo hoog, de latente warmte twee keer zo hoog en de opslag van warmte in de grond slechts een kwart vergeleken met stedelijk gebied (zie figuur 3.2).

40

Door de energiebalans van stedelijk gebied dichter bij die van landelijk gebied te brengen kan de luchttemperatuur in steden worden beperkt. Door meer vegetatie aan te planten wordt de latente warmteflux bijvoorbeeld vergroot, waardoor de voelbare warmteflux die anders de lucht zou opwarmen kleiner wordt. Ook kan de hoeveelheid warmteopslag worden gereduceerd door het gebruik van bouwmaterialen die meer zonlicht reflecteren. Als gevolg hiervan geven gebouwen ’s nachts minder warmte af. Figuur 3.1 toont ook een warmteflux QF die de antropogene warmte presenteert. Antropogene warmte is ook een energieflux in de stedelijke energiebalans en bestaat uit de warmte die vrijkomt als gevolg van menselijke activiteiten zoals de verbranding van fossiele brandstoffen voor gebouwen, voertuigen en industriële processen. Hitte in steden kan worden beperkt door de antropogene warmteuitstoot te verminderen. Dit is niet per se een adaptatiemaatregel, maar meer een maatregel om extra hitte te voorkomen. Desondanks is het belangrijk te beseffen dat er warmte wordt toegevoegd aan de buitenomgeving als we de binnenomgeving koelen met airconditioning. Het is niets meer dan het verplaatsen van het probleem, terwijl er ook nog extra energie (en dus warmte) aan wordt toegevoegd.

3.2.2 Energiebalans van het menselijk lichaam Net als de energiebalans van een stad kunnen we met hittemaatregelen ook de energiebalans of thermische balans van het menselijk lichaam (figuur 3.3) beïnvloeden. Enerzijds zijn er factoren als activiteit, kleding en metabolisme die de thermische balans beïnvloeden. Anderzijds spelen meteorologische omgevingsfactoren een belangrijke rol en bepalen deze de uiteindelijke gevoelstemperatuur. Zoals vermeld in paragraaf 2.4.2 zijn luchttemperatuur, straling, wind en luchtvochtigheid de belangrijke meteorologische parameters die bepalen hoe warm of koud de omgeving aanvoelt. De twee belangrijkste verkoelingsprincipes die tijdens hete dagen de gevoelstemperatuur kunnen verlagen, zijn beschaduwing en ventilatie. Schaduw creëren is van deze twee verreweg de efficiëntste manier. Zo kan op een warme zomermiddag de maximale inkomende (kortgolvige) zonnestraling 1000 W/m2 bereiken. In de schaduw is deze straling al snel 10 keer kleiner (Shahidan et al., 2010). Dit betekent dat er veel minder energie is die ons lichaam zal verwarmen. Het tweede effectieve principe is ventilatie (wind). Wind bevordert de warmteuitwisseling tussen een lichaam en de omgeving. Omdat het lichaam meestal warmer is dan de luchttemperatuur, leidt een hogere windsnelheid tot een afname in gevoelstemperatuur.

Eerder beschreven we dat verdamping een zeer efficiënt verkoelingsprincipe is om de luchttemperatuur in de stad te verlagen (paragraaf 3.2.1) en schaduw en wind de belangrijkste verkoelingsprincipes zijn voor het verlagen van de gevoelstemperatuur (deze paragraaf). Het principe van verdamping kan echter ook worden gebruikt om de gevoelstemperatuur te verlagen. Als water direct verdampt van de huid (na een verfrissende duik of een rondje hardlopen door de mist), is de temperatuur voor ons gevoel het laagst. Bij 30°C luchttemperatuur en 50% luchtvochtigheid, bijvoorbeeld, voelt de temperatuur met een vochtige huid slechts aan als 22°C. Daarom is mensen in contact brengen met water een zeer effectieve manier om hittestress te verminderen.

41

luchttemperatuur

luchtvochtigheid kortgolvige straling

M kleding wind

langgolvige straling activiteit

Figuur 3.3 Schematische weergave van de energiebalans van het menselijk lichaam. ‘M’ staat voor metabolisme. Gebaseerd op Havenith (1999) en https://transsolar.com/approach/transsolar-academy/2014/mahrooh-basar.

3.2.3 Verdamping Verdamping van groen en wateroppervlakken verlaagt de temperatuur doordat er 2260 kJ per liter nodig is voor verdamping. In een stad verdampt er per jaar 200-250 mm minder dan in landelijk gebied. Verdamping is de effectiefste maatregel om stadsbreed de luchttemperatuur te verlagen. Verkoeling door verdamping is overdag het sterkst, omdat ook planten dan verdampen. Doordat hierdoor tegelijk minder warmte wordt opgeslagen, zet het effect ook ’s nachts door. Toename van verdamping heeft vooral invloed op de luchttemperatuur. Het effect ervan op de gevoelstemperatuur is te verwaarlozen. Hittemaatregelen waarbij verdamping een rol speelt zijn waterelementen zoals zoals vijvers, sloten of fonteinen en groenelementen zoals parken, bomen, gazons of groene daken. Waterelementen zijn effectiever als het water uit kleine druppels bestaat. Een openwaterlichaam verkoelt de lokale luchttemperatuur met circa 1°C, terwijl vernevelingssystemen de luchttemperatuur lokaal met gemiddeld 0,7 tot 3°C kunnen verlagen (Ishii et al., 2009; Farnham et al., 2011; Yamada et al., 2006; Yamada et al., 2008). Het uiteenspatten van druppels zorgt ervoor dat het oppervlak van waar het water kan verdampen vele malen groter wordt. Groenelementen hebben genoeg water nodig om te kunnen verdampen. Als vegetatie uitdroogt of als het te heet wordt, stopt de verdamping.

3.2.4 Beschaduwing Het principe van schaduw bestaat uit het afvangen van zonnestraling, zodat de energie die het oppervlak

42

bereikt kleiner wordt. Schaduw kan de inkomende zonnestraling met een factor tien verlagen. In dat geval is er tien keer minder zonne-energie beschikbaar om de temperatuur van een oppervlak onder de boom, bijvoorbeeld de huid van iemand die in de schaduw van de boom zit, op te warmen. Het verschil in gevoelstemperatuur tussen een locatie die blootgesteld is aan de zon en een locatie in de schaduw van een boom is 3 tot 19°C (Klok et al., 2019). Schaduw is de beste manier om de gevoelstemperatuur te verlagen. Er zijn verschillende manieren waarop steden in schaduw kunnen voorzien. Figuur 3.4 toont het effect van verschillende schaduwmaatregelen op de stralingstemperatuur (mean radiant temperature, Tmrt). Tmrt is net als PET ook een index voor de gevoelstemperatuur en combineert luchttemperatuur en straling. Temperatuur en straling zijn twee van de vier meteorologische variabelen die ook in PET worden gebruikt. Dit maakt Tmrt een belangrijke invoervariabele voor de berekening van PET. Gebouwen zorgen voor veel schaduw, maar bomen zijn veruit de beste oplossing, omdat ze niet alleen voor schaduw zorgen, maar ook door verdamping bijdragen aan verkoeling. Dat neemt niet weg dat, als er geen bomen zijn, schaduw van een pergola of parasol eveneens een goede optie is als de straat weinig ruimte biedt voor vegetatie, zoals in smalle winkelstaatjes.

Een voordeel van dat soort schaduwvoorzieningen is dat ze ’s avonds kunnen worden verwijderd, waardoor de in de bodem en gebouwen opgeslagen warmte kan ontsnappen en de stad sneller afkoelt.

N PARASOL

3

PROSPOSIS

1

PALMEN

3

PERGOLA

4

PERUAANSE RINKELBOOM

1

CHINESE IEP

4

ZONNEPANELEN SCHADUW

4

PARKINSONIA

1

OLIJFBOOM

2

ES (Franxinus Velutina)

2

DALBERGIA

2

SCHADUW VAN GEBOUWEN

1

CHINESE PISTACHE

1

EIK

3

WARINGIN (Treurvijg)

9

ES (Fraxinus uhdei)

1

DOEK

3

OVERHANG

5

CANARISCHE DEN

1

Bomen Andere schaduwvoorzieningen

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Verschil in stralingstemperatuur (Tmrt, °C)

Figuur 3.4 Het verschil tussen verschillende schaduwelementen – bomen in het geel en andere schaduwvoorzieningen in het oranje – uitgedrukt in de stralingstemperatuur (Tmrt). De rechterkolom bevat het aantal metingen gedaan in Phoenix, Arizona. Figuur van Schneider et al. (2019).

43

3.2.5 Ventilatie Het doorlaten van wind in steden zorgt voor zowel de afvoer van warme lucht als verversing met mogelijk koelere lucht van elders. Daarnaast heeft wind een directe invloed op de gevoelstemperatuur. Het is niet eenvoudig om voor meer ventilatie te zorgen in steden. De logische aanpak is voorkomen dat bestaande windcorridors worden geblokkeerd en gebruikmaken van grote open groenblauwe structuren in de stad. Een lang recht (water)oppervlak zonder grote obstakels, bijvoorbeeld een relatief rechte rivier of een kanaal, kan ventilatie bevorderen. Een klein briesje, langs de oever van een rivier kan een plek prettig koel maken, zeker in combinatie met schaduw en vegetatie. Op kleinere schaal kunnen bijvoorbeeld voetbalvelden, parkeerplaatsen of lange rechte wegen voor ventilatie zorgen. Het is belangrijk te beseffen dat de wind zowel tijdens hittegolven als in koude periodes in Nederland voornamelijk uit oostelijke richting komt (figuur 3.5) en dat er veel minder wind is tijdens een hittegolf. Windsnelheid en het aantal dagen met noordoostenwind zijn ’s winters hoger dan ’s zomers (Kleerekoper, 2016). Dit betekent dat als we wind in steden kunstmatig bevorderen, we de situatie tijdens hittegolven slechts marginaal zullen verbeteren, en mogelijk verslechteren tijdens koude periodes in de winter. Aantal dagen

NW

50 40

Windsnelheid (m/s)

N NO

30 20 10 0

W

NW

W

O

ZW

ZO

hittegolven

Windsnelheid (m/s) 4,00 NO

NW

20

3,00

NO

1,00 O

0

ZW

koudegolven

N

2,00

40 W

O

Z

N

60

NO

ZO

hittegolven

Aantal dagen

NW

N

ZW

Z

80

3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

W

ZO Z

O

0,00

ZW

koudegolven

ZO Z

Figuur 3.5. Windroos met het aantal dagen (links) en de gemiddelde windsnelheid (rechts) per windstreek tijdens hittegolven (boven) en in koude perioden (beneden) tussen 1950 en 2011, gebaseerd op KNMI-data (Kleerekoper, 2016). Let op de verschillen in de schaalverdeling voor windsnelheid.

44

3.2.6 Reflectie Elk oppervlak heeft een bepaalde albedo, ‘witheid’, ofwel reflectiefactor. Deze variabele representeert de hoeveelheid zonnestraling die het oppervlak reflecteert vergeleken met de hoeveelheid die het ontvangt. Witte oppervlakken hebben een albedo van bijna 100%, omdat ze bijna al het licht reflecteren. Zwarte oppervlakken zitten dicht bij 0%. Oppervlakken in de stedelijke omgeving hebben gemiddeld een albedo van slechts 5%, terwijl landelijke gebieden gemiddeld uitkomen op zo’n 25% (Oke et al., 2017). Dit verschil zorgt ervoor dat steden veel minder energie van de zon reflecteren dan landelijk gebied. Het verhogen van de albedo (i.e. meer reflectie) vermindert de opwarming van een oppervlak. Daarom voelt het koeler aan in een wit T-shirt dan in een zwart T-shirt. Het verhogen van de albedo is een goede maatregel voor horizontale oppervlakken als daken. Witte daken warmen minder op dan traditionele daken. Daarnaast zorgt een wit dak ervoor dat de ruimte onder het dak koeler is dan onder een zwart dak. Een hogere albedo heeft ook voordelen op straat, omdat het zorgt voor een lagere oppervlaktetemperatuur. Als je in de buurt van zwart asfalt staat, kun je de warmte voelen die het uitstraalt. Dat is bijvoorbeeld niet het geval voor lichtgekleurd beton.

Hoewel een hogere albedo de oppervlaktetemperatuur – en daarmee de warmtestraling van onderaf – kan verlagen, kan men toch bedrogen uitkomen. Een parelwitte stad zou letterlijk verblindend zijn voor haar inwoners. Bovendien zorgt de extra weerkaatsing van de zonnestraling ervoor dat het lichaam netto meer straling zou kunnen ontvangen, waardoor de gevoelstemperatuur juist stijgt. Een hogere albedo is vooral effectief voor horizontale oppervlakken waaronder brede straten. In straten met een hoogtebreedteverhouding groter dan 1 (smalle straten) wordt de straling vanaf het trottoir gereflecteerd in de richting van de aanliggende gevels.

3.3 Resultaten modellering: maatregelen op stadsschaal Omdat nog onvoldoende duidelijk is welke maatregelen het effectiefst zijn en welke maatregelen de professionals dus zouden moeten kiezen om de luchttemperatuur op stadsschaal te reduceren, hebben we het effect van verschillende maatregelen doorgerekend. De focus van dit deel van het onderzoek lag vooral op maatregelen die, op de schaal van een wat grotere Nederlandse stad, via meer verdamping voor verkoeling zorgen. Grootschalige vergroening is een dergelijke maatregel, bedoeld om de temperatuur van de stad tot op leefniveau te verlagen. Extra verdamping van bomen, struiken, gras en andere vegetatie zorgt ervoor dat er minder van de binnenkomende energie wordt omgezet in direct voelbare of in gebouwen opgeslagen warmte. Dit beperkt de opwarming van de lucht zowel overdag als ’s nachts. Deze paragraaf beschrijft beknopt de uitkomsten van dit deel van het onderzoek, meer details staan in bijlagen 4, 5 en 6.

3.3.1 Keuze van representatieve stad: Breda De effecten van maatregelen tegen hitte zijn gekwantificeerd voor Breda, een stad die op grond van belangrijke eigenschappen voor de opbouw van hitte als een ‘gemiddelde’ Nederlandse stad kan worden beschouwd. De hittebepalende kenmerken die we als selectiecriteria hebben gekozen voor een ‘gemiddelde’ stad zijn de groenfractie en de mate van verharding binnen de gemeentegrenzen. Op grond van een vergelijking van deze kenmerken tussen Nederlandse gemeenten met 100.000 of meer inwoners kwam Breda als modelstad uit de bus.

45

3.3.2 Maatregelen op stadsschaal: grootschalige vergroening Eerder onderzoek op basis van metingen in Nederland heeft uitgewezen dat een toename van de fractie groen op wijk- of stadsschaal met 10 procentpunten12 tot een verkoeling van ongeveer 0,5°C leidt (Steeneveld et al., 2011; Heusinkveld et al., 2014; Van Hove et al., 2015). Deze mate van verkoeling via vergroening wordt als een voor Nederland geldende vuistregel beschouwd (Gehrels et al., 2016). De vuistregel betreft in Nederland vooral verkoeling in de nacht door een daling van de luchttemperatuur. Via modellering is deze vuistregel later in grote lijnen bevestigd. Steeneveld et al. (2018) hebben effecten van vergroening doorgerekend voor grote wijken van een geïdealiseerd modeltype, onder omstandigheden als tijdens de hittegolf van 15-19 juni 2006. Zij constateerden een daling van de gemiddelde temperatuur van ongeveer 0,25°C per 10% extra groen (alleen goed verdampend gras). Deze daling kwam vrijwel volledig doordat de intensiteit van het hitte-eiland afnam, dus doordat de nachttemperatuur daalde; overdag was het effect veel kleiner (Witteveen & Bos, 2014). Voor diezelfde hittegolf hebben Kleerekoper et al. (2018) een vergroeningsscenario voor de stad Haarlem doorgerekend.

Volgens die berekeningen zouden de nachten, over heel Haarlem en over de hele periode gemiddeld, ongeveer 0,5°C koeler worden bij 10 procentpunten extra groen (het aandeel bomen plus plantsoenoppervlak plus goed verdampende groene daken nam toe van 18% tot 28% van het oppervlak). Ook de dagen werden volgens die berekeningen koeler, bijna 1,5°C. Tijdens de warmste dag en nacht in die periode liep de berekende verkoeling op sommige plekken in de stad op tot respectievelijk 3,5°C en 1,5°C. In het huidige onderzoek (de hittebestendige stad) hebben wij soortgelijke berekeningen uitgevoerd voor de regio Breda (stad en buitengebied). We hebben daarbij twee scenario’s met extra groen doorgerekend en een met juist minder groen (zie bijlage 6 voor een uitgebreide beschrijving van de scenario’s): > In het scenario ‘Groener’ nam de groenfractie met 10 procentpunten toe ten opzichte van de referentie en werd 12,5% van het dakoppervlak vervangen door groene daken. > In het scenario ‘Groenst’ nam de groenfractie met 20 procentpunten toe en veranderde 25% van het dakoppervlak in een groen dak. > In het scenario ‘Grijzer’ nam de groenfractie juist af met 10 procentpunt en waren er geen groene daken.

De modelberekeningen zijn uitgevoerd voor de periode 23 juli – 6 augustus 2018, een periode met een hittegolf waarbij de luchttemperatuur (gemeten op een KNMI-station buiten de stad) op twee dagen opliep tot boven 36°C en gedurende vier nachten niet onder de 20°C kwam. De resultaten voor de warmste dag en nacht in de periode (27 juli) zijn samengevat in tabel 3.1 en gelden voor het domein zonder het ‘buitengebied’ van Breda (zie ook bijlage 6).

12 Procentpunt: eenheid voor het absolute verschil tussen waarden die in procenten worden uitgedrukt. Voorbeeld: een stijging van vier naar vijf procent is een stijging van één procentpunt, of een stijging van 25%.

46

Tabel 3.1. Berekende temperatuurverschillen voor de drie scenario’s. Het verschil kan positief (verwarming) of negatief (verkoeling) zijn. Senario

Maximumtemperatuur (overdag)

Gemiddeld verschil in °C

Grijzer

Groener

Groenst

+0,071

+0,086

-0,14

0,57

0,64

-0,024

-0,077

0,26

0,38

Maximale verkoeling (lokaal) in °C Minimumtemperatuur (nacht)

Gemiddeld verschil in °C

+0,056

Maximale verkoeling (lokaal) in °C

De groenere scenario’s leverden enige verkoeling op, ‘Groenst’ iets meer dan ‘Groen’, terwijl ‘Grijzer’ gemiddeld voor enige verwarming zorgde. Deze rangorde in verkoeling voor de drie scenario’s is conform de verwachting, maar de vastgestelde effecten zijn opmerkelijk klein in deze berekeningen. Op de warmste dag waren de maximale luchttemperaturen gemiddeld 0,14°C lager bij ‘Groenst’ dan in de referentiesituatie. De verkoeling liep zeer lokaal op tot maximaal 0,64°C. Iets dergelijks geldt voor de minimumtemperatuur ‘s nachts. Voor de warmste nacht was het sterkste effect bij ‘Groenst’ een gemiddelde verkoeling van 0,077°C, zeer lokaal oplopend tot 0,38°C. Gemiddeld over de hele periode zijn de verschillen nog kleiner, zowel ’s nachts als overdag. De maximale lokale verkoeling bij ‘Grijzer’ is te sterk afhankelijk van lokale verschillen in landgebruik en is hier niet gegeven. Zie bijlage 6 voor een uitgebreidere beschrijving van de resultaten. Er kunnen legio redenen zijn waarom de vergroening in de huidige berekeningen een dergelijk klein effect heeft, slechts 10-15% van de verkoeling van de 0,5°C volgens de vuistregel. Om de oorzaken hiervan te achterhalen is er veel extra onderzoek nodig, dat we in dit project niet konden uitvoeren.

Voorlopig bevelen we daarom aan grootschalige verkoeling door vergroening in te schatten op basis van de vuistregel: vermeerdering van de groenfractie op wijk- of stadsschaal leidt tot een verkoeling van ongeveer 0,5°C per 10 procentpunten extra groenbedekking (dus bij 20 procentpunten extra zou een verkoeling van 1°C worden bereikt, enzovoort). Vervolgonderzoek zal moeten uitwijzen hoe duurzaam deze vuistregel is. Het kan zijn dat droogte een rol speelt, omdat er voor extra verdamping nu eenmaal extra water nodig is.

3.4 Resultaten modellering: maatregelen op lokale schaal Er zijn meerdere manieren om een straat of buurt anders in te richten om de gevolgen van hitte tegen te gaan en lokaal koelteplekken te creëren. Van de genoemde principes in paragraaf 3.2 is schaduw het effectiefst. Dat kan met bomen. Bomen zorgen lokaal voor schaduw en verdampen daarnaast aanzienlijke hoeveelheden water – tot wel 170 liter per dag (Waternet, 2019). Focus van dit modelonderzoek was daarom om op lokale schaal het verkoelende effect van groene maatregelen en dan vooral van bomen te bepalen. Bomen zijn de perfecte maatregel voor buurten met relatief brede straten of binnenhoven zoals in naoorlogse woonwijken en tuinsteden. In sommige wijktypen, zoals de volkswijk, zijn straten echter vaak smal en is het aantal parkeerplaatsen beperkt. Bomen worden dan als onhandig gezien, omdat ze veel ruimte innemen. In een volkswijk zijn geveltuintjes, groene gevels en schaduwvoorzieningen daarom betere opties. In de volgende

47

paragrafen worden verschillende groene maatregelen voorgesteld voor drie verschillende buurten: een naoorlogse woonwijk, een naoorlogse tuinstad hoogbouw en een volkswijk. Met modelberekeningen laten we zien hoe effectief de maatregelen zijn in het creëren van koelteplekken met een lagere gevoelstemperatuur (PET). Om de effectiviteit van deze hittemaatregelen te bepalen, hebben we gebruik gemaakt van het micrometeorologisch model UMEP (Lindberg et al., 2018). De output van UMEP is de gemiddelde stralingstemperatuur (Tmrt), waarmee we de PET hebben berekend. Op deze manier hebben we de schaduwpatronen en het effect van verschillende groene ingrepen op de gevoelstemperatuur geanalyseerd. We hebben verschillende straatoriëntaties en verschillende positioneringen van bomen doorgerekend en onderzocht hoe boomhoogte en doorlatendheid van de kroon van invloed zijn op de gevoelstemperatuur. Voor de modellering hebben we een warme zomerdag gekozen: 2 augustus 2018 om 12:00 uur. Het was toen 27°C, zonnig, onbewolkt en er was relatief weinig wind (1 m/s). De resultaten hebben we ook vergeleken met die van andere zomerdagen. De effecten van vegetatie zijn nagenoeg hetzelfde voor verschillende luchttemperaturen. Op dagen met minder zonnestraling neemt vooral het effect van de schaduw van vegetatie af. Hierna presenteren we alleen de resultaten voor 2 augustus 2018.

3.4.1 Naoorlogse woonwijk Dit wijktype kenmerkt zich door eengezinswoningen met zowel een voor- als een achtertuin. De huizen hebben twee of drie verdiepingen en de straten zijn relatief breed (zo’n 20 meter), vaak met veel parkeerruimte. Voortuinen zijn echter vaak verhard en bieden geen enkele verkoeling op warme dagen. De straatoriëntatie bepaalt het schaduwpatroon gedurende de dag. Om het effect van bomen bij verschillende schaduwpatronen door gebouwen te onderzoeken, hebben we twee loodrechte straatoriëntaties doorgerekend: van zuidwest naar noordoost en van zuidoost naar noordwest. Voor beide oriëntaties beschrijven we op basis van onze modelresultaten: > de schaduwpatronen in het algemeen, > de beste manier om bomen aan te planten voor maximale verkoeling en > het uiteindelijke gemodelleerde verkoelende effect.

48

PET (°C)

Δ PET (°C) 28

-13

32

-12

36

-11

40

-10

44

-9 -0

Gebouwen

Gebouwen Bomen Bomen

b) Close-up van de straat met bomen

c) Het verkoelende effect van bomen

Figuur 3.6 De gevoelstemperatuur (links) en het verkoelende effect van bomen (rechts) in een van zuidwest naar noordoost georiënteerde straat. Van zuidwest naar noordoost georiënteerde straat (zie ook Figuur 3.6) > ZW-NO-georiënteerde straten hebben wat schaduw in de ochtend aan de westkant, maar bijna geen schaduw gedurende de middag. > Aanplant van bomen heeft voordelen aan beide kanten van de straat, met een lichte voorkeur voor de westkant: ’s ochtends en aan het begin van de middag bieden de bomen aan de westkant schaduw op het trottoir en op de gevels, terwijl de bomen aan de oostkant alleen voor schaduw op straat zorgen. Gedurende de middag (14-17 uur) valt de schaduw parallel aan de gevels. Om schaduw te bieden op het trottoir heeft de boomkroon daarom een voldoende grote diameter nodig. > Het verkoelende effect van de boom is tussen 10 en 13°C PET. De sterkste verkoeling is dicht bij de gevel te vinden, want wanneer de gevel wordt beschaduwd, straalt hij ook minder warmte uit naar de omgeving.

PET (°C)

Δ PET (°C) 28

-13

32

-12

36

-11

40

-10

44

-9 -0

Gebouwen

Gebouwen Bomen Bomen

b) Close-up van de straat met bomen

c) Het verkoelende effect van bomen

Figuur 3.7 De gevoelstemperatuur (links) en het verkoelende effect van bomen (rechts) in een van zuidoost naar noordoost georiënteerde straat.

49

Van zuidoost naar noordwest georiënteerde straat (zie ook figuur 3.7) > ZO-NW-georiënteerde straten hebben bijna geen schaduw in de ochtend. Later op de dag zorgen de gebouwen voor schaduw op het trottoir aan de zuidwestkant van de straat. > Als er geen gebouwen zijn aan de zuidwestkant is de straat gedurende de hele dag blootgesteld aan de zon. > De aanplant van bomen heeft vooral voordelen aan de noordoostkant van de straat. Ze bieden ’s middags schaduw op het trottoir en de gevels. > Het verkoelende effect is tussen 10,5 en 11,5°C PET. In de onderzochte situatie valt de schaduw niet op de gevel. Het verkoelende effect is daarom verder van de muur sterker en er is geen uitstraling van warmte die de gevoelstemperatuur beïnvloedt.

3.4.2 Naoorlogse tuinstad hoogbouw De naoorlogse tuinstad hoogbouw is een wijktype met open bouwblokken van vier tot zes verdiepingen met veel vegetatie tussen de blokken. In de straat is er echter vaak een gebrek aan vegetatie en binnenhoven zijn soms ook bestraat om te kunnen parkeren. De huizen hebben geen eigen tuin en daarom is het belangrijk om bewoners koele buitenruimtes te bieden. Koele buitenruimtes kunnen worden gecreëerd door slim bomen te plaatsen, maar ook met bankjes aan de noordkant van de gebouwen of op andere locaties in de schaduw van de bebouwing. De verkoeling van bomen is het efficiëntst als ze schaduw werpen op zowel het trottoir als de gevel. Gevels in de schaduw stralen zoals gezegd minder warmte uit en voelen daardoor koeler aan. Voor dit wijktype hebben we twee loodrechte oriëntaties onderzocht; van oost naar west en van noord naar zuid.

Δ PET (°C)

PET (°C) 28

-13

32

-12

36

-11

40

-10

44

-9

Gebouwen Bomen

-0 Gebouwen Bomen

Figuur 3.8 De gevoelstemperatuur (links) en het verkoelende effect van bomen (rechts) in een van oost naar west georiënteerde straat.

50

PET (°C)

Δ PET (°C) 28

-13

32

-12

36

-11

40

-10

44

-9

Gebouwen Bomen

-0 Gebouwen Bomen

Figuur 3.9 De gevoelstemperatuur (links) en het verkoelende effect van bomen (rechts) in een van noord naar zuid georiënteerde straat. Van oost naar west georiënteerde straat (zie ook figuur 3.8) > Het trottoir aan de zuidkant van deze straten ligt bijna altijd in de schaduw van de gebouwen. > De aanplant van bomen heeft voordelen aan de noordkant van de straat, waar de bomen schaduw bieden op het trottoir en de gevels. > Het verkoelende effect van de bomen om 12:00 varieert tussen 11°C PET aan de rand van de schaduw (onder de boom) en 13°C PET nabij de gevel. Van noord naar zuid georiënteerde straat (zie ook figuur 3.9) > Van noord naar zuid georiënteerde straten ontvangen ‘s ochtends wat schaduw aan de oostkant en aan het eind van de middag wat schaduw aan de westkant. Tijdens de warmste uren van de dag (13-17 uur) is er zeer weinig schaduw. > De aanplant van bomen is nodig om gedurende de hele dag schaduw te bieden. Dat kan aan beide kanten van de straat. Bomen die te dicht bij de oostelijke gevel staan, bieden alleen schaduw aan de gevel zelf. > Het verkoelende effect is 13°C dicht bij de gevel aan de oostzijde van de straat en 10,5°C onder de bomen.

3.4.3 Volkswijk Voor de volkswijk presenteren we geen aparte modelberekeningen. We beschrijven de effecten van de voorgestelde maatregelen op basis van de inzichten uit de voorgaande paragrafen. Volkswijken zijn voornamelijk gebouwd tussen 1910 en 1940. De huizen hebben geen voortuin en hebben twee of drie verdiepingen. Er is zeer weinig gemeentelijk groen. De straten zijn relatief smal en bieden daarom weinig ruimte aan bomen. Voor dit wijktype is het daarom belangrijk om kruispunten te gebruiken en andere open locaties voor het creëren van koele plekken.

51

Allereerst kunnen in deze wijk bomen worden geplaatst op zoveel mogelijk locaties. Onze modelresultaten uit de voorgaande paragrafen laten zien dat de schaduw van een enkele boom op een warme zomerdag een lokale verkoeling tot 12°C van de gevoelstemperatuur kan bieden. Op plaatsen waar de ruimte te klein is om bomen te planten, adviseren we andere schaduwbiedende voorzieningen, zoals pergola’s, parasols of doeken. Pas als dat niet kan, adviseren wij geveltuintjes en gras. Onze modelresultaten laten namelijk zien dat geveltuintjes met lage vegetatie (goed verdampend gras) slechts een beperkte verkoelende invloed hebben op de gevoelstemperatuur, tot 0,6°C PET in de directe nabijheid. Hoewel laag groen in de straat weinig effect heeft op de gevoelstemperatuur kan het toch sterk bijdragen aan het aangenamer en aantrekkelijker maken van een straat. Maar ook vegetatie die niet veel schaduw geeft, kan effectief zijn. Heesters en kleine bomen en groene gevels zijn vooral effectief omdat ze de oppervlaktetemperaturen van gevels verkoelen; tot 15,5°C aan de buitenmuur en 1,7°C aan de binnenmuur (Hoelscher et al., 2016). Koelere gevels stralen minder warmte uit en dragen meer bij aan een comfortabele omgeving. Deze maatregelen kunnen ook worden gebruikt in andere wijktypen met smalle straten en weinig vegetatie, bijvoorbeeld in winkelstraten.

Zoals groene gevels de buitenmuur kunnen koelen, kan gras de oppervlaktetemperatuur verminderen. Vergeleken met betonnen bestrating kan de oppervlaktetemperatuur van gras 24°C lager zijn (Armson et al., 2012). Zoals figuur 3.10 laat zien beïnvloedt het gazon (oranje) ook de gevoelstemperatuur. Ons model geeft verschillen tot 3°C PET (op 1,5 m boven het gras). Dat komt overeen met zowel model- als meetstudies uit de literatuur die effecten van gras laten zien tussen 1 en 3°C PET (Lobaccaro en Acero, 2015; Klok et al., 2019). Naarmate een gazonoppervlak kleiner is, koelt het minder efficiënt. Zoals eerder benoemd, zal een één meter brede strook (gemodelleerd als geveltuintje) slechts een effect van 0,6°C geven. PET (°C) 28 32 36 40 44