Hoe maak je open, verharde ruimte in de stad klimaatbestendig?

Het HittePlein op The Green Village was tot voor kort een kaal, verhard plein zoals er in Nederland zovele zijn. Allesbehalve klimaatbestendig, aangezien beschutting geheel ontbrak. Nadat er vooral geëxperimenteerd is met het bufferen en laten verdampen van water via verharding en er nulmetingen (temperatuur) zijn gedaan, neemt Bam Infra Nederland het plein in het voorjaar van 2023 onder handen. Op basis van een uitgekiend ontwerp wordt 630 m² oppervlak benut om ruimtelijke, meteorologische en hydrologische factoren in samenhang te kunnen onderzoeken. Boven- en ondergronds. Het plein is flexibel ingericht, waardoor wetenschappers en ondernemers de ruimte hebben om innovaties te testen. Want hoe de gebouwde omgeving is ingericht, bepaalt mede hoe wind, neerslag en de straling en warmte van de zon zich er manifesteren.

Integrale aanpak

In de vernieuwde proeftuin van The Green Village, die na de zomer officieel wordt geopend, gaan vier onderzoekers van de TU Delft onder meer de verhouding tussen de waterkringloop en de energiebalans nauwkeurig in kaart brengen. De onderliggende vraag: hoe kan deze verhouding zo worden beïnvloed dat de temperatuur in steden acceptabel en het waterverbruik duurzaam blijft?

Marjolein van Esch, stedelijk microklimaat-onderzoeker namens de faculteit Bouwkunde en tevens verantwoordelijk voor het onderdeel klimaatadaptatie van Climate Action programma van de TU Delft, geeft aan dat het stedelijk klimaat, hitte in het bijzonder, als onderwerp van onderzoek steeds meer in de belangstelling staat. “Het nog prille onderzoeksveld omvat verschillende disciplines: klimatologie, meteorologie, hydrologie, architectuur, landschapsarchitectuur en stedenbouwkundig ontwerp.” Hoewel verschillende onderzoeksvragen een (mono)disciplinaire, fundamentele benadering vergen, is het volgens Van Esch hard nodig om tegelijkertijd een integrale aanpak te ontwikkelen waarin wetenschappelijk onderzoek, ruimtelijk ontwerp en de toepassing ervan in bouw en techniek samengaan. “Gezien de snelheid van klimaatverandering én de complexiteit van het stedelijk microklimaat moet dat gewoon.”

Ze vervolgt: “Het HittePlein biedt ons de gelegenheid te experimenteren met zo’n aanpak in een zo goed als levensechte stedelijke omgeving. Door fundamenteel en toegepast onderzoek te combineren, streven we ernaar prangende praktische vragen boven water te krijgen. Tegelijkertijd kunnen we methoden en instrumenten valideren en verbeteren aan de hand van alle verzamelde meetgegevens. De resultaten komen vervolgens ons fundamentele begrip van de wisselwerking tussen natuurkundige en biologische verschijnselen en de gebouwde omgeving ten goede. Ze dragen bij tot nieuwe, in de dagelijkse praktijk uit te proberen ontwerpbenaderingen en richtlijnen voor hittebeperking.”

Groen als natuurlijke airco

“De hitteontwikkeling in de stad is sterk bepaald door het thermisch gedrag van de aanwezige bouwmaterialen en vegetatie”, zegt Eva Stache, ontwerper van het nieuwe HittePlein. In haar ontwerp combineert ze verharding met groenstroken en bomen. “Steenachtige oppervlaktes warmen zeer sterk op, soms tot boven 70°C, en geven deze warmte af aan de omringende lucht.” Planten, mits ze voldoende water kunnen opzuigen uit de bodem, verdampen op warme dagen water om zich te koelen. Door te transpireren, onttrekken ze thermische energie ofwel warmte uit de lucht die met de waterdamp wordt afgevoerd naar hogere luchtlagen. Zo kan groen als natuurlijke airco fungeren en de omgeving doen afkoelen. Stache: “Gegevens over het thermisch gedrag van vegetatie in de stedelijke ruimte zijn echter nog schaars en in grote mate ongestructureerd.” Voor haar PhD-onderzoek aan de TU Delft naar de effecten van stadsvegetatie op het stadsklimaat blijft ze voorlopig aan de proeftuin verbonden.

Ook Martine Rutten, universitair hoofddocent waterbeheer en klimaatadaptatie aan de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, is benieuwd hoe het groen zich gedraagt onder verschillende omstandigheden en hoe dit effectief kan worden ingezet in relatie tot het lokale klimaat. “Het HittePlein kan meer duidelijkheid geven over de effecten van groen op koeling door verdamping, wind en schaduw. Verder willen we er ook achter komen hoe groot waterbuffers moeten zijn om het stedelijk groen van voldoende water te voorzien en wat de effecten zijn van de grondsamenstelling op het waterverbruik en de hitte.”

Collega Miriam Coenders, ook actief als onderzoeker in de gerenoveerde proeftuin, weet als hydroloog alles van verdampingsprocessen. “Juist in tijden van droogte en tijdens hittegolven passen planten specifieke overlevingstactieken toe die van invloed zijn op waterverbruik en de luchttemperatuur.” Met behulp van nieuwe sensortechnologie gaat ze het gedrag van de vegetatie op het HittePlein nauwkeurig monitoren.

Het op verschillende manieren meten en modelleren van de warmte- en waterbalans levert maakt duidelijk hoe effectief toegepaste ruimtelijke maatregelen en innovatieve methoden en technieken zijn. Rutten: “Gemeenten en architecten kunnen deze informatie gebruiken voor klimaatadaptief stedelijk ontwerp.”

Proeftuin voor klimaatactie

In haar Climate Action programma integreert de TU Delft verschillende vakgebieden om vat te krijgen op de gevolgen van klimaatverandering en mogelijke oplossingen voor uiteenlopende problemen in beeld te brengen. Het gaat om zowel fundamenteel als toegepast onderzoek. Eén van de plekken waar inzicht wordt vergaard en getoetst is het universitaire fieldlab The Green Village. Hier bevindt zich sinds 2020 het HittePlein, een proeftuin van het VPdelta+-programma waarin ondernemers en onderzoekers de werking van toegepaste klimaatadaptatie bestuderen. Zoals bestrating die regenwater absorbeert en laat verdampen en systemen voor de opvang en zuivering van regenwater dat tijdens droge perioden hard nodig is, bijvoorbeeld om het openbaar groen gezond te houden.