Зміна клімату призводить до екстремальних явищ: сильні зливи викликають повені, посухи підвищують ризик пожеж, а штормові вітри здатні завдавати шкоди людям і майну. Поступове підвищення температури нагріває міські простори, створюючи критичне теплове навантаження на людей. Крім того, урбанізація, збільшення міського населення спричиняє зростання щільності забудови, часто зазіхаючи на зелені зони. Ці зміни підштовхують нас переосмислити планування та розбудову міст і впровадити нові підходи та заходи адаптації до змін клімату. Для міста Фрайбург, яке розташоване у найтеплішому регіоні Німеччини, це питання вже стало нагальним. Аби зробити місто більш стійким, у Фрайбурзі розробили «Концепцію адаптації до зміни клімату». У чому її особливості — розповідає Анна Кузишин, а про те, як відбувалася її розробка із залученням містопланувальни_ць та архітектор_ок, — ділиться  виконавиця проєкту Поліксен Кворрі-Драгай у розмові з Анною та Любовʼю Апостоловою-Соссою.

Міський клімат суттєво відрізняється від клімату заміських територій: забудовані й замощені поверхні накопичують тепло протягом дня та повільно віддають його вночі, а промисловість і транспорт створюють додаткове теплове навантаження. Унаслідок цього середня температура повітря в центральних районах міста зазвичай на 1–3°C вища, ніж у приміській зоні чи великих зелених масивах, а під час спекотних літніх ночей ця різниця може перевищувати 10°C. Такий ефект «міського теплового острова» особливо помітний у містах Центральної Європи під час літніх ночей, коли температура не опускається нижче 20°C, — такі ночі називають тропічними ночами. Зростання кількості спекотних днів і теплових ночей підвищує теплове навантаження на людей, що створює ризики для здоров’я, особливо для дітей і літніх осіб.

«Концепція адаптації до змін клімату міста Фрайбурга» спрямована на те, щоб пристосувати просторову структуру міста до зростання теплового навантаження, зменшивши негативний вплив спеки. Вона передбачала процес кліматичного аналізу та аналізу вразливостей, що дозволило виявити райони та групи населення, які особливо потерпають від високих температур. Для виявлених «гарячих точок» було розроблено каталог заходів — від озеленення та зміни структури забудови до оновлення міського простору, мобільності й водного господарства.

Вивчення міської ситуації за допомогою аналізу вразливості дало зрозуміти, що окремі райони міста можна порівняти між собою, тоді як інші суттєво різняться за вихідними умовами. Частина районів мають переважно житлову або робочу функцію; інші відрізняються віком і характером забудови — історичний центр контрастує з новими житловими масивами. Водночас змінюються демографічна структура населення та доступність вільних і відкритих просторів.

Крім того, так звані «гарячі точки» (hot-spots) не є однорідними за біокліматичними умовами та характером їхнього впливу: не всі райони однаково зазнають теплового навантаження вдень і вночі, а отже, й групи населення, що потерпають від теплового стресу, відрізняються. Саме тому окремі частини міста було розглянуто детально, а заходи з пом’якшення спеки сформовано диференційовано, з урахуванням специфіки кожної з них.

Детальний аналіз охоплював типи міських структур, характер забудови, щільність і використання територій, а також наявність вільних просторів і зелених зон. За його підсумками були сформовано довідники-поради для планувальни_ць і місцевих ініціатив, у яких окреслено, що саме і де можна змінити, а також які райони насамперед потребують заходів адаптації.

У результаті було проаналізовано 13 «гарячих точок» міста Фрайбурга — від історичного центру й середмістя до житлових і промислових районів. На основі цього аналізу сформульовано «Стратегічні принципи» та «Конкретні локальні заходи й інструменти».

Стратегічні принципи стали основою для «Конкретних локальних заходів» і включили в себе чотири пункти:

  1. Кліматофункціональне мережування, а також захист і розвиток вільних міських просторів — це цілісна система зелених і водних територій та елементів природного біорізноманіття, інтегрованих у місто. Саме ця система є фундаментом кліматостійкого, комфортного та здорового міського середовища.
  2. Кліматооптимізована міська структура має формуватися завдяки сучасному плануванню з урахуванням впливу забудови на мікроклімат, енергоефективність, природну вентиляцію, тепловий комфорт, а також доступність зелених і водних просторів.
  3. Стала та дружня до довкілля мобільність передбачає трансформацію міста з простору, зручного насамперед для автомобілів, у середовище, орієнтоване на людей і природу: з пріоритетом для пішоход_ок, велосипедист_ок і громадського транспорту та зі значно меншим впливом на клімат і довкілля.
  4. Впровадження води в міський простір є ефективним природним способом адаптації до кліматичних викликів: воно охоплює управління стічними водами, затримку дощових і паводкових потоків, зменшення ризиків повеней, а також сприяє підвищенню біорізноманіття, покращенню природної вентиляції та охолодженню міського середовища.

Конкретні локальні заходи, відповідно, підпорядковуються одному зі стратегічних  принципів і слугують інструментом реалізації. Вони включають рекомендації щодо дій у міському просторі та стосуються різних рівнів міського планування: мікрорайону, кварталу, ділянок, площ, вулиць або будівель як у публічному, так і в приватному просторі. Конкретні локальні заходи реалізуються в різних тематичних напрямках:

-     система зелених і вільних просторів;

-     міська структура;

-     заходи, пов'язані з будівлями;

-     мобільність;

-     водні ресурси.

Загалом було розроблено 28 заходів. Далі — кілька простих прикладів з кожного тематичного напрямку.

Підбір доцільних будівельних матеріалів і кольорів

Один із ключових чинників утворення міського «теплового острова» — це поверхні, передусім будівлі, дахи та дороги. Вони утримують температуру на поверхні, впливають на температуру повітря і визначають, наскільки тепло проникає в будівлі або ґрунт.

Важливим показником у цьому контексті є альбедо — здатність поверхні відбивати сонячне світло. З термічного погляду високий альбедо-ефект зменшує нагрівання поверхні й повітря та скорочує теплопередачу всередину будівель. Що світліші фасади та матеріали, то більше сонячного світла вони відбивають і то менше нагріваються. Альбедо також підвищується при заміні темного асфальту на зелені газони, адже рослини відбивають більше світла.

Крім того, бажано застосовувати матеріали з низькою теплопровідністю та здатністю до накопичення тепла. Це обмежує передачу тепла в будівлі або ґрунт і зменшує його затримку в місті. Такий підхід ефективний як при новому будівництві, так і при ремонті чи оновленні — особливо для фасадів, дахів і вимощених поверхонь. Найбільший ефект спостерігається на південних фасадах, які отримують найбільше сонячного випромінювання: світлі «охолоджувальні» кольори можуть значно знизити нагрів.

Таким чином, навіть під час реконструкції старих будівель або міських просторів просте оновлення покриття, фарби або матеріалу може суттєво поліпшити тепло-кліматичні характеристики міста.

Приклад

При оновленні площі старої синагоги було використано бежеві гранітні плити для покриття. Цей світлий матеріал має високу здатність відбивати сонячне випромінювання і з погляду біоклімату є кориснішим, ніж темні покриття навколо. Це приклад реалізації ефекту альбедо. До того ж на площі є водна інсталяція з фонтанами, що дає ще додатковий охолоджувальний ефект.

Оптимізація орієнтації будівель і щільності забудови при реконструкції та новому будівництві

За рахунок орієнтації будівель можна ефективно використовувати наявні потоки холодного повітря, щоб нова та наявна забудови отримали зиск від прохолодних повітряних потоків. Завдяки обраній щільності забудови можна регулювати і ступінь затінення, а також частку зелених просторів на певній території.

Щоб нова та стара забудова отримували максимум користі від холодного повітря, будівлі слід розташовувати паралельно напряму руху холодного повітря. При цьому максимальна висота будівель має бути такою, щоб не заважати потоку повітря. Крім того, між будівлями треба залишати достатньо вільних просторів. Через вибір щільності забудови можна керувати, наскільки будівлі будуть затінювати одна одну — тобто впливати на кількість сонячного світла та температуру в будівлях і навколо них. При цьому важливо пам’ятати, що літній комфорт — не єдине, на що слід орієнтуватися. Оптимальна орієнтація/щільність для літа може призвести до вищої потреби в опаленні або недостатнього освітлення взимку. Тому до кожного випадку треба підходити окремо, з урахуванням сезону, клімату, положення та функцій будівель. Такий підхід особливо важливий для ділянок, які заплановано забудувати в найближчому майбутньому і які розташовані на повітряних шляхах або мають потужні потоки холодного повітря.

Приклад

У районі Ваубан при плануванні забудови звертали увагу на орієнтацію будинків і зони зелених просторів, що сприяє вентиляції та охолодженню міста.

Планове та контрольоване озеленення придатних або спеціально підготовлених фасадів будівель рослинами

Озеленений фасад має ізолювальну дію на будівлю і призводить до пом’якшення температурних коливань усередині будівлі протягом доби та року. Листя, що створює тінь, повітряний прошарок між рослинністю та стіною будівлі, а також евапотранспірація зменшують температуру поверхні будівельної оболонки й підвищують термічний комфорт усередині будівлі та в безпосередньо прилеглому зовнішньому просторі. Вибір типу озеленення фасаду залежить головним чином від характеристик будівлі. Щоб уникнути можливих пошкоджень будівлі або самих насаджень, необхідно враховувати вид рослин, спосіб кріплення й утворене навантаження на будівлю, а також заходи з догляду за рослинами.

Приклад

У кварталі Ваубан південний фасад одного будинку був обладнаний в’юнкими та лазячими рослинами. Вони забезпечують улітку природне охолодження будівлі завдяки тіні та випаровуванню. Використання зелених в’юнких рослин, які восени скидають листя, дозволяє сонячному випромінюванню взимку проникати до зовнішньої стіни будівлі та нагрівати її. Для озеленення були встановлені сталеві троси, натягнуті від землі до краю даху, як опора для рослин.

Озеленення та затінення паркувальних місць

Затінення й озеленення паркувальних майданчиків дає змогу створити краще локальне кліматичне середовище у цих зонах. Виграють від цього не лише припарковані авто, а й мешкан_ки, що живуть поблизу.

У багатьох паркувальних зонах сонячне проміння безперешкодно потрапляє на асфальт або бетон, тому через це впродовж дня поверхня нагрівається. Матеріали накопичують тепло й пізніше поступово віддають його навколишньому середовищу. Це зменшує охолодження увечері і сприяє підвищенню температури в прилеглих житлових зонах. Застосування озеленення може зменшити ці ефекти: тінь захищає від прямого сонця, а випаровування через рослини створюють природне охолодження. Як альтернативу або доповнення до зелених насаджень можна використовувати різні конструкції: навіси, сонячні «вітрила», тканинні тенти чи інші споруди, що дають тінь. Дерева й кущі на парковках можуть виконувати функцію фільтрації повітря, вони затримують забруднення, пил, зменшують шум, покращують якість повітря, що позитивно впливає на здоров’я та комфорт мешкан_ок поруч. Із озелененням майданчики також стають більш естетично привабливими. Демонтаж частини асфальту та заміна на бруківку, що пропускає траву, ґратчасті решітки з травою може також суттєво змінити ситуацію на краще.

Приклад

На комерційній ділянці в районі Унтервієре один із паркінгів обладнали таким чином: виклали газонною бруківкою та посадили дерева.

Впровадження концепцій водовідведення

Децентралізовані системи водовідведення дощової води дають можливість зібрати воду з дахів та доріг і через відкриті системи просочувати її у ґрунт. За допомогою інноваційних рішень для водовідведення, як-то заглиблення-мульди для просочення, мульда-ригола — глибока грядка-клумба або дерево-ригола, можна збирати дощову воду, цілеспрямовано зберігати її та давати їй просочуватися в землю і випаровуватися. Одночасно це зменшує навантаження на каналізацію. Водовідвідні простори доступні як зелені зони і через високе випаровування в цих зонах можуть завдяки охолодженню через випаровування сприяти покращенню міського клімату. Часто простори таких систем водовідведення можна також використати як простір відпочинку — наприклад, у сухі періоди — й інтегрувати в парки або дитячі майданчики. Таким чином, впровадження альтернативних концепцій водовідведення дає багато користі як для міського клімату, так і для мешкан_ок міста.

Приклад

У районі Ваубан використовується система мульда-ригола. Оскільки через властивості ґрунту дощова вода тут погано просочується, вона ведеться майже повністю по відкритих жолобах до двох великих збірних кюветів. Вода зберігається тимчасово, а потім або просочується у ґрунт, або, при надлишку, регульовано направляється до каналізації.

28 заходів у різних комбінаціях було об’єднано в пакети, сформовані відповідно до потреб конкретних типів міської структури.

Одним із прикладів є відкрита блокова структура

Йдеться про забудову з відкритим краєм — блок, що має прогалини з кількох боків. Основні будівлі зазвичай розташовані по кутах кварталу і разом із самостійними спорудами формують внутрішній двір. Така відкрита блокова забудова з усіх сторін оточена вуличним простором із різною кількістю дерев. Внутрішні подвір’я бувають як відносно щільно забудованими, так і добре озелененими, з великою кількістю дерев; вони можуть перебувати у приватному або спільному користуванні. Переважно це житлова забудова, частково доповнена комерційними функціями.

На відміну від замкнененої блокової забудови, така структура створює менше перешкод для повітрообміну: нічна циркуляція повітря всередині кварталу залишається майже не порушеною. Водночас велика кількість будівель накопичує тепло і віддає його в навколишній простір у нічний час. Що щільнішими та більш асфальтованими є внутрішні двори, то вищим стає теплове навантаження. Натомість великі зелені «острови» здатні істотно охолоджувати простір подвір’я.

Відповідними конкретними локальними заходами для такої міської структури є:

  • зберегти чи створити вільні простори у внутрішніх двориках і забезпечити їх затінення;
  • мережування — зробити доступнішими поруч розташовані ліси чи паркові зони;
  • оптимізувати структуру забудови й будівель з точки зору клімату;
  • знизити рівень асфальтування поверхонь;
  • дерева для затінення будівель і просторів;
  • при новому будівництві чи реконструкції — орієнтація забудови під кліматичні та біокліматичні умови;
  • озеленити паркувальні майданчики всередині блоку;
  • затінити й озеленити зони очікування на зупинках транспорту;
  • надати пішоход_кам і велосипедист_кам можливість пересуватися та перебувати у постійно затінених просторах;
  • створити концепції водопостачання та водовідведення для зелених вільних просторів.

Як формувалася концепція? Розповідає Поліксен Кворрі-Драгай

Розглядаючи особливості «Концепції адаптації до змін клімату в місті Фрайбурзі», ми вирішили також звернутися до виконавиці проєкту — містопланувальниці й архітекторки Поліксен Кворрі-Драгай. Як відбувалося формування концепції, з якими викликами стикнулися експерт_ки, залучені у її розробку? Якими методологічними підходами вони керувалися? Далі — наша розмова з експерткою.

Що стало поштовхом для міста Фрайбурга створити концепцію адаптації до змін клімату? Які проблеми вона мала вирішити і яка була її головна мета?

Через своє географічне розташування у Верхньорейнській долині місто Фрайбург належить до найспекотніших міст Німеччини. Через зміну клімату періоди спеки влітку стають частішими й дедалі більше обтяжують мешкан_ок міста. Іншою не менш вагомою проблемою міста, як і Німеччини загалом, є демографічні зміни, а саме стрімке старіння населення, яке особливо потерпає від високих температур. За прогнозом передбачається, що станом на 2050 рік більше 30% населення будуть людьми похилого віку. Саме ці обставини стали приводом для розробки концепції адаптації до змін клімату, щоб протидіяти тепловому навантаженню та завдяки кліматично орієнтованому плануванню міських і відкритих просторів зберегти й покращити якість життя мешкан_ок. Важливим було створення всеосяжної міської концепції, яка б системно ґрунтувалася на кліматичному аналізі міста та включала б деталізований пакет стратегічних підходів і локальних заходів.

Яке бюро працювало над розробкою концепції адаптації? Хто входив до команди? Чи були додаткові підрядники?

Команда проєкту складалася з містопланувальни_ць та архітектор_ок із бюро berchtoldkrass space&options, власне, в якому я на той час працювала, а також географ_инь і кліматолог_инь з бюро Geo-Net Umweltconsulting. Ці бюро вже мали досвід співпраці у дослідницьких проєктах і під час створення пілотного проєкту — фреймворк-плану міського розвитку для адаптації до змін клімату у місті Карлсруе, а отже, мали фаховий досвід у поєднанні аспектів міського клімату та міського планування. Щоб концепція була максимально життєздатною, її розробляли у тісній співпраці з відділом міського планування та робочою групою з інших дотичних спеціалізованих відділів.

Які матеріали муніципалітет передав для підготовки концепції, чи було їх достатньо, чи виникла потреба у додаткових дослідженнях?

Під час підготовки концепції ми спершу проаналізували й, де це було можливо, інтегрували вже наявні міські плани. На початковому етапі ми уточнили загальні умови планування: майбутні території розвитку, концепції мобільності, дослідження щодо ущільнення. Це дозволило нам використовувати потенційні синергії між різними проєктами та вчасно помічати — а в ідеалі й уникати — можливі конфлікти цілей.

Однак для поглибленого аналізу вирішальне значення мала наявність детальних просторових та інших наборів даних, необхідних для ґрунтовного вивчення міста. Оскільки місто Фрайбург надало нам усю потрібну інформацію, потреби у додаткових дослідженнях не виникло. Ми отримали демографічні дані: вік, стать, походження, фінансовий стан, освіту, сімейний стан і типи домогосподарств. Також нам надали дані щодо щільності та структури забудови, віку та стану будівель, їх висотності та функціонального призначення. Для аналізу відкритих просторів ми отримали інформацію про площі заасфальтованих територій, стан озеленення та типи й форми використання міських просторів. Бюро Geo-Net провело цифрове моделювання міського клімату, на основі якого виконало кліматичний аналіз.

Яку методологію ви застосували під час розробки концепції адаптації до зміни клімату, і на яких теоретичних підходах, дослідженнях та попередніх напрацюваннях вона ґрунтується?

Концепція адаптації до кліматичних змін базувалася на модельному аналізі клімату, під час якого ми дослідили біокліматичне навантаження на все місто. При цьому ми розглянули як денну, так і нічну ситуацію, а також сучасний і майбутній стан міського клімату в декількох часових періодах. На наступному етапі за допомогою аналізу вразливості результати кліматичного аналізу були накладені на конкретні просторові критерії. Було важливо з'ясувати, де в місті спостерігається висока щільність населення, де розташовані чутливі до спеки функції, такі як будинки для людей похилого віку або дитячі садки, як забезпечується доступність до прохолодних зелених зон. Це дозволило визначити найбільш вразливі райони міста, так звані «гарячі точки» (hot-spots). Після детального дослідження ми визначили необхідні заходи. «Гарячі точки», які найбільше піддаються тепловому навантаженню у Фрайбурзі, відігравали важливу роль у розробці пакету заходів: окрім стратегічних керівних принципів, ми також розробили місцеві заходи для кварталів, мікрорайонів і навіть окремих будівель. Ці пропозиції були запроєктовані для роботи з «гарячими точками» на основі різних типів міської структури. Завдяки цим напрацюванням типовий пакет заходів можна адаптувати до інших районів міста.

За методологічну основу ми мали напрацювання та висновки з концепції адаптації до зміни клімату міста Карлсруе та попереднього дослідницького проєкту «Містобудівний фреймворк-план адаптації до зміни клімату» в рамках програми підтримки «Зміна клімату та моделі адаптації в Баден-Вюртемберзі» (Klimawandel und modellhafte Anpassung in Baden-Württemberg), започаткованої LUBW.

Яким пріоритетами ви керувалися для визначення цих заходів?

Важливими були критерії ефективності, можливості реалізації на місцевому рівні, а також можливості формального та неформального впровадження в інструменти містобудування. Всі заходи в цій концепції є придатними для прямого або опосередкованого зменшення біокліматичного стресу і, таким чином, сприяють здоровому міському клімату.

Однак визначити пріоритетність заходів досить складно, адже їхня ефективність дуже сильно залежить від форми реалізації, поєднання з іншими заходами та розташування на міській території. Тому застосування заходів у різних типах міської структури є дуже корисним, щоб проілюструвати особливо релевантні рішення в певній особливо вразливій зоні з урахуванням місцевих умов. Для цього ми провели дослідження 13 типів міської структури міста Фрайбурга. Це були короткі описи з особливостями відповідного типу міської структури, а також пакет заходів, специфічний для даного типу. На основі цих досліджень ми розробили класифікацію рішень за можливістю їх адаптації в інших міських просторах, діапазон їх різноманітності та рекомендації щодо міського клімату.

Як визначалась ефективність заходів у разі їх реалізації?

Ефективність запропонованих заходів на рівні типів міської структури була визначена ще на етапі планування за допомогою аналізу впливу. Аналіз впливу — це приклад мікромасштабного моделювання клімату, що демонструє (симулюює) ефективність різних заходів. Це дозволило обчислити зниження теплового навантаження та визначити взаємовплив окремих заходів.

Як відбувається реалізація концепції?

У лютому 2019 року міська рада прийняла рішення про врахування концепції адаптації до змін клімату у всіх процедурах містобудівного планування та генеральних планах містобудування. Вона застосовується у всіх генеральних планах містобудування та процедурах містобудівного планування з метою забезпечення високої якості життя у Фрайбурзі в довгостроковій перспективі.

Чи може досвід Фрайбурга бути корисним для українських міст

Концепція адаптації до зміни клімату міста Фрайбурга дає цінні імпульси для українських міст, які через воєнну агресію росії зазнають значних перетворень. У той час як у багатьох містах Центральної Європи ущільнення забудови та нестача площ є головними викликами для кліматично дружнього міського розвитку, деякі типові міські структури українських міст, такі як мікрорайони 60–80 років, мають вирішальну перевагу: наявні ресурси вільного, здебільшого зеленого простору. Це слід використати як можливість для формування кліматично дружнього середовища.

Центральним елементом підходу Фрайбурга є завчасне збереження, підвищення цінності та багатофункціональне використання зелених і вільних просторів. Для українських міст це означає, що наявний простір між будинками в житлових кварталах слід розглядати не як залишки, а як ресурс, що має важливе значення для міського клімату. Завдяки цілеспрямованому озелененню, затіненню та водочутливому дизайну ці простори можуть зробити істотний внесок у пом'якшення ефекту теплових островів (heat islands). Водночас ці зміни несуть потенціал для різноманітного використання мешкан_ками прибудинкових територій.

Особливо актуальним для України є також типовий для цієї країни тип багатоповерхової забудови, який завдяки великим відстаням між будівлями забезпечує кращу циркуляцію повітря. У поєднанні з заходами щодо затінення будівель та енергетичної санації кліматичні умови в цих кварталах можна значно поліпшити. Фрайбург демонструє, як такі заходи можна реалізувати на місцевому рівні, супроводжуючи процес плановими рекомендаціями.

Зрештою, концепція Фрайбурга підкреслює, наскільки важливо інтегрувати адаптацію до зміни клімату як міжгалузеву тему в міський розвиток на постійній основі — не як окремий захід, а як стратегічний керівний принцип. Українські міста можуть почати з цього, враховуючи адаптацію до змін клімату як невід'ємну складову довгострокових стратегій розвитку.

Усі зображення: «Концепція адаптації до зміни клімату» у місті Фрайбург

Чільне фото: Simon Vollformat, Unsplash

Це дослідження є результатом навчального семінару Learning from urban resilience international — transfer points for Ukraine у рамках проєкту DAAD Ukraine digital: securing academic success in times of crisis за підтримки Federal Ministry of Education and Research (BMBF). Семінар відбувся у співпраці Райнланд-Пфальцького технічного університету Кайзерслаутерн-Ландау (RPTU) та Київського національного університету будівництва і архітектури (КНУБА) з залученням студентів-архітектор_ок, містопланувальни_ць та географ_инь з КНУБА, КНУ, ХНУМГ ім. О.М. Бекетова та ОДАБА.

Кураторками курсу є Любов Апостолова-Сосса, кандидатка технічних наук, завідувачка кафедри міського господарства факультету урбаністики та просторового планування Київського національного університету будівництва і архітектури, та Анна Кузишин, містопланувальниця й архітекторка, працівниця кафедри міського планування Райнланд-Пфальцького технічного університету Кайзерслаутерн-Ландау (RPTU).

Поділитися текстом