U bent hier

Vergroening om stedelijke ruimten koeler te maken: op de natuur gebaseerde oplossingen

Focus - Actualisering : september 2021

Vegetatie beïnvloedt de temperatuur via twee mechanismen: evapotranspiratie door planten en de bodem en de vorming van schaduw.  Begroeide gebieden die goed van water worden voorzien en in staat zijn dit op te slaan, kunnen aanzienlijk bijdragen tot de verlaging van de luchttemperatuur.  Hoe dichter het netwerk van groene ruimten en hoe groter de oppervlakten, hoe groter het effect van de afkoeling zal zijn en hoe grootschaliger het effect voelbaar zal zijn.
De studie van vergroeningsscenario's toegepast op 4 kritieke zones in het Brussels Gewest heeft het mogelijk gemaakt in te schatten dat de uitvoering van grootschalige vergroeningsmaatregelen het mogelijk zou maken om tijdens zeer warme dagen de hittestresswaarden te verlagen tot onder de drempel waarboven gezondheidsproblemen beginnen op te treden. Ontdek hoe ...

Hittegolven in de stad komen steeds vaker voor

In steden zijn de lucht-, oppervlakte- en bodemtemperaturen bijna altijd hoger dan in de omliggende plattelandsgebieden. Dit fenomeen staat bekend als een stedelijk warmte-eiland.  Het kan het hele jaar door worden waargenomen, maar is vooral 's avonds en 's nachts tijdens de zomermaanden een probleem. 
In de zomer liggen de luchttemperaturen in het centrum van het Gewest gemiddeld 3°C hoger dan in de landelijke omgeving rondom. Onder bepaalde specifieke omstandigheden kan de luchttemperatuur tijdens de nacht tot 8-9°C hoger zijn in het verstedelijkte stadscentrum dan in de landelijke randgebieden. Bovendien zijn er gemiddeld 3 keer meer perioden van grote hitte in het centrum van Brussel dan in de landelijke omgeving (zie focus “De koelte-eilanden van Brussel in kaart gebracht ”). 
Door de klimaatverandering zullen naar verwachting vaker zeer warme perioden optreden. Terwijl het huidige klimaat in België minder dan een halve dag hittegolf per jaar kent, gaan de modellen opgesteld in het kader van het project Cordex.be uit van een toename (op basis van het slechtste scenario) naar meer dan 20 dagen per jaar voor de periode 2070-2100, met nog grotere stijgingen in stedelijke gebieden zoals Antwerpen, Luik of Brussel (zie  factsheets « Toekomstige evolutie van het klimaat in België en het Brussels Hoofdstedelijk Gewest en de bijbehorende gevolgen en risico's  » en focus « Toekomstige evolutie van het klimaat in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest en mogelijke aanpassingen »).
Hittegolven zijn vandaag de dag al een zeer belangrijke oorzaak van gezondheidsproblemen bij de bevolking. Volgens het Nationaal Instituut voor Volksgezondheid (Sciensano) werden in de zomer van 2019 in België 3 hittegolven geregistreerd, die elk samenvielen met een oversterfte onder de Belgische bevolking en vooral in Brussel voor de twee eerste periodes (4% tussen 21 juni en 2 juli, en tot bijna 35% voor de periode van 19 tot 27 juli 2019). Hoewel er nog steeds enige onzekerheid bestaat over de precieze oorzaken van deze oversterfte, benadrukt Sciensano de noodzaak om zich te beschermen tegen de gevolgen van extreme hitte, om de risico's te beperken, met name met het oog op de mogelijke evolutie van het aantal hittegolven in de toekomst.  De aanpassing van steden aan hittegolven in de zomer is een belangrijke uitdaging voor het welzijn en de gezondheid van de stadsbewoners. 

Een studie om het effect van de vergroening van stedelijke ruimtes op het thermisch comfort van stadsbewoners beter te begrijpen 

Een van de aanpassingsmaatregelen die worden aanbevolen om het effect van hitte in stedelijke gebieden te verminderen, is de ontwikkeling van groene ruimten en vegetatie. Verschillende Brusselse plannen, waaronder het Gewestelijk Plan voor Duurzame Ontwikkeling (GPDO), het Lucht-Klimaat-Energieplan, het Waterbeheerplan en het Natuurplan, bevatten maatregelen om de aanwezigheid van vegetatie in de stad te vergroten en zo te profiteren van de verschillende 'ecosysteemdiensten' die de vegetatie levert. Deze voordelen omvatten de verbetering van de kwaliteit van de openbare ruimte, de ondersteuning van de biodiversiteit, de regulering van de watercyclus en het klimaat, de matiging van extreme weersomstandigheden, de reiniging van de lucht, de opvang van koolstofdioxide, de verbetering van de bodemkwaliteit en de totstandbrenging van stilte- en comfortgebieden, met name in openbare ruimten. De mechanismen die aan deze impact ten grondslag liggen, zijn echter complex en de werkelijke effecten ervan in stedelijke gebieden zijn over het algemeen niet goed gekend. 

Daarom is in 2020 op vraag van Leefmilieu Brussel een studie uitgevoerd om de wetenschappelijke kennis over de impact van stedelijke vegetatie op de blootstelling van stadsbewoners aan luchtverontreinigende stoffen, lawaai en hitte samen te vatten.

Het doel van deze studie is een objectief beeld te krijgen van het potentieel van vegetatie om plaatselijke problemen in verband met luchtkwaliteit, lawaai of waargenomen hitte in de buitenomgeving te verminderen, en algemene aanbevelingen te doen voor de toepassing van deze oplossingen, die worden omschreven als op de natuur gebaseerde oplossingen (of nature-based solutions ), op het niveau van Brussel.

Op de natuur gebaseerde oplossingen (NBS) of nature-based solutions (NBS) worden door de Europese Commissie gedefinieerd als op de natuur geïnspireerde en op de natuur gebaseerde oplossingen die kosteneffectief zijn, milieu-, sociale en economische voordelen opleveren en de veerkracht bevorderen. Dergelijke oplossingen zorgen voor meer en meer gevarieerde natuurlijke kenmerken en processen in landschappen (...) door middel van systemische ingrepen die aan de plaatselijke omstandigheden zijn aangepast en efficiënt zijn wat het gebruik van hulpbronnen betreft. De Commissie benadrukt voorts dat op de natuur gebaseerde oplossingen gunstig moeten zijn voor de biodiversiteit en moeten bijdragen tot de levering van een reeks ecosysteemdiensten.

In deze focus wordt ingegaan op het verband tussen vegetatie en thermisch comfort voor gebruikers van openbare ruimten bij warm weer. De inhoud ervan is grotendeels gebaseerd op de resultaten van de bovengenoemde studie (VITO en WITTEVEEN+BOS 2020). Het effect van de vergroening van de openbare ruimte op de blootstelling aan lawaai en luchtverontreiniging is het onderwerp van twee andere focussen. 

De luchttemperatuur geeft geen volledig beeld van de gevoelstemperatuur. Dit komt omdat dit ook afhangt van de blootstelling aan zonlicht, luchtvochtigheid en wind.

De 'Wet Bulb Globe Temperature' (WBGT) is een samengestelde index die rekening houdt met de effecten van deze verschillende parameters op de mens. Het is een internationale standaard voor het kwantificeren van thermisch comfort die bijvoorbeeld wordt gebruikt in de arbeidshygiëne of door het leger om het niveau van blootstelling aan hoge temperaturen te bepalen. Een kaart van de koelte-eilanden werd opgesteld op basis van een simulatie van de waarden van de WBGT-index, een weerspiegeling van de thermische stress, over het gehele Brusselse grondgebied (zie focus over dit onderwerp ).

Schaduw door bomen en evapotranspiratie door vegetatie, bodem en waterpunten dragen bij tot de verbetering van het thermisch comfort van stadsbewoners

Hoe bomen de stad verkoelen

Bron: LEEFMILIEU BRUSSELS (aangepast van VITO et WITTEVEEN+BOS 2020)

Stadsvegetatie beïnvloedt de gevoelstemperaturen via twee mechanismen:

  • beperking van de invallende zonnestraling door schaduwvorming (absorptie en, in mindere mate, weerkaatsing van zonnestraling door vegetatie) 
  • evapotranspiratie

Evapotranspiratie omvat twee verschillende fenomenen:

  • verdamping van water dat door bladeren en takken wordt opgevangen, maar ook van water dat in de bodem en in waterpunten is opgeslagen
  • transpiratie van planten: bij planten is transpiratie een continu proces dat wordt veroorzaakt door de verdamping van water, dat door de wortels wordt opgenomen, via de bladeren (hoofdzakelijk door kleine gaatjes, huidmondjes genaamd). Dit stelt de bladeren in staat een aanvaardbare oppervlaktetemperatuur en de circulatie van sap te handhaven.

Voor de verdamping van water tot damp is energie (warmte) nodig, die wordt onttrokken aan de lucht of aan de plant, waardoor de lucht wordt afgekoeld.

Een begroeide zone die van nature goed voorzien is van water en in staat is dit op te slaan, kan doeltreffend reageren op hittestressproblemen door de luchttemperatuur te verlagen (via evapotranspiratie), maar vooral door schaduw te creëren. De hoeveelheid zonnestraling is een belangrijke factor bij het bepalen van het thermisch comfort. Op het heetst van de dag is de beschaduwing door bomen van cruciaal belang. 

Naast de begroeide ruimte zelf draagt ook de open ruimte waarmee deze eventueel is geassocieerd, bij tot het optimaliseren van de door de vegetatie geboden voordelen, met name via de verdamping van geïnfiltreerd regenwater.
De door de vegetatie geboden koeling hangt af van talrijke factoren, waaronder de kenmerken van de planten en de bodem (wateropslagcapaciteit en regenwaterbeheer), de omvang en de dichtheid van de groene ruimten, de plaats in de stedelijke ruimte (afstand tot de te koelen zones, ligging ten opzichte van luchtstromen en zonlicht) en de plaatselijke weersomstandigheden. 

Schaduw en evapotranspiratie worden vooral veroorzaakt door bomen; de werking van kruidachtige planten en struiken is beperkter. Bij droog, warm weer kan een grote boom honderden liters waterdamp per dag verdampen en uitscheiden.  

 

Gevoelig koelere lucht in de stadsparken in de zomer, maar voornamelijk een plaatselijk effect

Uit de metingen blijkt dat groene ruimten altijd koeler zijn dan andere stedelijke gebieden en dat de mate van afkoeling toeneemt met de omvang van de groene ruimte. Dit effect blijft echter plaatselijk en heeft weinig of geen invloed op de temperaturen in aangrenzende gebieden.
Uit een meetcampagne van VITO in Antwerpen in de zomer van 2013 bleek dat het Stadspark duidelijk de koelste plek in het stadscentrum was. Op een warme zomeravond was de luchttemperatuur er 3°C lager dan in het nabijgelegen stedelijk gebied. Ook was op een warme dag de oppervlaktetemperatuur in het park 15°C lager dan in de stedelijke omgeving. Gedurende de hele zomer was het stadspark 's avonds en 's nachts 1°C koeler en overdag 0,5°C koeler.  Deze resultaten liggen in dezelfde orde van grootte als die welke bij soortgelijk wetenschappelijk onderzoek in andere steden zijn verkregen.

De combinatie van straatbomen, groene gevels en groendaken kan de luchttemperatuur op straat plaatselijk tot 2°C verlagen 

Op een meer lokaal niveau onderzochten Gromke et al. (2015) met behulp van simulaties het effect van bomenrijen, groene gevels en groendaken op de luchttemperatuur in een canyonstraat. Hieruit blijkt dat straatbomen op een warme dag het meest effectief zijn om de straat af te koelen, plaatselijk tot maximaal 1,5°C. 
De vergroening van gevels en groene daken leidt tot een beperkte afkoeling van de lucht van maximaal 0,5°C. In het geval van een combinatie van deze maatregelen lijkt de afkoeling qua ruimtelijke spreiding en intensiteit op een lineaire superpositie van de afkoeling die alleen door de toegepaste vergroeningsmaatregelen wordt veroorzaakt, met een gemiddelde temperatuurdaling van 0,5°C en een maximum van 2,0°C. Deze effecten treden alleen op in de nabijheid van het aangebrachte groen, d.w.z. binnen enkele meters. Waar het niet mogelijk of wenselijk is straatbomen aan weerszijden van de weg te planten, is het het beste (in een oost-weststraat) indien mogelijk aan de noordzijde van de straat te planten, aangezien de gebouwen aan de zuidzijde op het heetst van de dag reeds voor schaduw op straatniveau zorgen.

Alleen een dicht en uitgebreid netwerk van groene ruimten en begroeide gebieden kan bijdragen tot een aanzienlijke daling van de luchttemperatuur op de schaal van de stad 

Om het thermisch comfort van de gebruikers van stedelijke ruimten te verbeteren, moet het aantal kleine groene ruimten in de stad - zo mogelijk met schaduw - worden vergroot en moeten deze ruimten zoveel mogelijk met elkaar worden verbonden.  Hoe dichter het netwerk van groene ruimten en hoe groter de oppervlakte van de groene ruimten, hoe groter het effect van de afkoeling zal zijn en op hoe grotere schaal dit effect merkbaar zal zijn.
Ook de locatie van de groene ruimten speelt een belangrijke rol. Groene ruimten aan de loefzijde van de stad zorgen ervoor dat de wind de frisse lucht in de stad verspreidt. Sommige vergroende wegen kunnen fungeren als 'klimaatcorridors', die de stad verbinden met koelere perifere gebieden. 

De aanwezigheid van water helpt ook om de lucht te koelen, maar heeft weinig effect op het thermisch comfort als ze niet gepaard gaat met schaduw

De aanwezigheid van water kan ook worden gebruikt om het klimaat in steden aangenamer te maken. Hoe gemakkelijker het water verdampt, hoe groter het koelend effect. In dit opzicht zijn fonteinen en verstuivers doeltreffender dan stilstaand water (maar zij doen de kwestie van drinkwater- en energieverbruik rijzen). In het geval van een straalfontein in Tokio werd bijvoorbeeld een daling van de temperatuur in het gebied benedenwinds met 1-2°C waargenomen (Kimoto et al. 1998). .  Op het niveau van de openbare ruimte kunnen waterpartijen een verkoelend effect hebben, mits zij goed zijn ontworpen en gedimensioneerd, met name door ondiep en stilstaand water te vermijden. Anders zal de warmte die overdag door het water wordt geabsorbeerd, 's nachts langzaam aan de omgeving worden afgegeven, wat kan leiden tot een plaatselijk versterkt hitte-eilandeffect.

Waterpartijen van de juiste afmeting kunnen helpen om de lucht te koelen 

Bron : VITO et WITTEVEEN+BOS 2020

In de onmiddellijke nabijheid van wateroppervlakken is de luchttemperatuur 's middags aanzienlijk koeler, maar door de invallende zonnestraling en de hogere vochtigheid zijn de WBGT-waarden niet echt lager. Het is dus ideaal om de aanwezigheid van water te combineren met het schaduweffect van vegetatie.

De stad vergroenen, ja ... maar niet eender hoe

In een project voor de vergroening van de openbare ruimte moet bij de keuze van de soorten rekening worden gehouden met vele factoren die verband houden met de behoeften en beperkingen van de verschillende soorten en met de milieu- en sociaal-economische voordelen (of ecosysteemdiensten) die zij bieden. 
Wat de ecosysteemdiensten betreft, is het van belang rekening te houden met elementen zoals de bijdrage aan de biodiversiteit (met inbegrip van de kwestie van inheemse en uitheemse soorten), de kwaliteit van de schaduw, het koelingspotentieel, het vermogen om de plaatselijke luchtverontreiniging en/of geluidshinder te verminderen (zie focus “Vergroening om de plaatselijke blootstelling aan luchtverontreiniging te verminderen: op de natuur gebaseerde oplossingen” en “Vergroening om de plaatselijke blootstelling aan lawaai te verminderen: op de natuur gebaseerde oplossingen ”), het windbeschermingspotentieel, de landschappelijke of erfgoedwaarde, de productie van eetbare vruchten of de opslag van koolstofdioxide
Tot de beperkingen en behoeften die moeten worden geanalyseerd, behoren de risico's op allergieën in verband met bepaalde pollen, de mogelijkheid dat wortels binnendringen in ondergrondse netwerken of oppervlaktebekledingen vervormen, de afmetingen van de boom op volwassen leeftijd, de groeisnelheid en de levensduur van de boom, de aangepastheid aan het huidige plaatselijke klimaat, maar ook aan de verwachte klimaatveranderingen (met name weerstand tegen water- en hittestress), de behoeften op het vlak van water en bodem, de risico's van vallende takken of vruchten, de honingdauwafzetting, de vereisten op het vlak van beheer, de gevoeligheid voor ziekten en plagen, verontreinigende stoffen, strooizout enz. 

Al deze factoren moeten worden afgestemd op de stedelijke context en de verwachte gebruiksdoeleinden van de locatie.
Bij de keuze van de vegetatie kunnen tegenstrijdige belangen een rol spelen. Zo hebben de meest droogtebestendige planten vaak een kleiner bladoppervlak en een fysiologie die hun transpiratie beperkt, wat resulteert in een geringer koelend effect.  De keuze en de combinatie van de beplanting moeten dus specifiek voor elk project worden bekeken.   

In het algemeen wordt de voorkeur gegeven aan loofbomen boven naaldbomen omdat zij in de winter hun bladeren laten vallen en de luchtverversing en de verdunning van verontreinigende stoffen dan minder hinderen, terwijl de zon de straat en de aangrenzende gebouwen kan verwarmen.

Een zeer belangrijke uitdaging bestaat erin het behoud van de watervoorraden te verzoenen met de massale vergroening van de steden

Door de opwarming van de aarde zien wij steeds vaker de noodzaak om bepaalde aanplantingen in de zomer te besproeien, zelfs op onze breedtegraden, terwijl de watervoorraden soms onder druk staan.  Voorts is, zoals hierboven uiteengezet, het koelende effect van de vegetatie gebaseerd op evapotranspiratie, waarvoor de aanwezigheid van water in de bodem vereist is, alsmede op de vorming van schaduw, die verband houdt met de dichtheid van het gebladerte, die op haar beurt gedeeltelijk samenhangt met de afwezigheid van waterstress. 
Naast de keuze van de soorten en de eventuele toepassing van waterbesparende irrigatiemethoden maakt het antwoord op de kwestie van de watervoorziening voor de aanplantingen deel uit van de ruimere problematiek van het waterbeheer in de stad, met in het bijzonder projecten voor de ontharding van de bodem, de verbetering van de waterhuishouding in de stedelijke ruimten, de recuperatie en het beheer van regenwater waar het valt of, heel eenvoudig, het geïntegreerd beheer van regenwater.  
In het algemeen moet, om waterstress voor bomen en andere aanplantingen te voorkomen of te beperken, ervoor worden gezorgd dat afvloeiend water de begroeide gebieden kan bereiken. Dit houdt in dat bepaalde weggedeelten - met name parkeerterreinen - waterdoorlatend moeten worden gemaakt, of dat moet worden gebruikgemaakt van halfdoorlatende bestrating. Bijzondere aandacht moet echter worden besteed aan de kwaliteit van het geïnfiltreerde afvloeiingswater en de risico's van grondwaterverontreiniging (koolwaterstoffen, zware metalen enz.). Om mogelijke verontreiniging te voorkomen, kan het nodig zijn systemen voor zuivering door planten op te zetten of oplossingen toe te passen die alleen evapotranspiratie zonder infiltratie toelaten.
Ook kan het aanbevolen zijn het volume en de porositeit van de plantvakken aan te passen om de opslag van afvloeiingswater te verbeteren. Waar de ruimte op de grond beperkt is (aanwezigheid van constructies of nutsleidingen), is een minder ingrijpend alternatief de aanleg van regenwaterputten aan de voet van de bomen, waar het water door afvloeiing naartoe wordt geleid. Dit water wordt vervolgens gebruikt voor de bomen en zal worden afgevoerd door evapotranspiratie en infiltratie in de bodem. Er kunnen ook systemen worden toegepast om de bomen van water te voorzien door de omringende oppervlakken te draineren (voor meer informatie zie infofiche over regenbomen ). 

Voor de bestudeerde gevallen in het Brussels Gewest zou de toepassing van grootschalige op de natuur gebaseerde oplossingen de luchttemperatuur plaatselijk met 0,5 tot 2,5°C kunnen doen dalen (WBGT-index)

Om, bij wijze van eerste benadering, het theoretische potentieel in te schatten van op de natuur gebaseerde oplossingen om de blootstelling van gebruikers van de openbare ruimte aan luchtverontreiniging, geluidshinder en buitensporige hitte plaatselijk te verminderen, werden 4 Brusselse zones bestudeerd die representatief zijn voor verschillende ruimtelijke configuraties. 
Voor elk van deze gevallen werd een minimalistisch scenario (vergroeningsmaatregelen die verenigbaar zijn met het behoud van de bestaande mobiliteitsinfrastructuur) en een maximalistisch scenario (vergroeningsmaatregelen die een aanzienlijke ruimtelijke voetafdruk met zich meebrengen) bestudeerd.

Voornaamste op de natuur gebaseerde oplossingen die worden overwogen om het plaatselijk thermisch comfort voor gebruikers van de openbare ruimte te verbeteren 

Bron: VITO et WITTEVEEN+BOS 2020

Uit de resultaten blijkt dat, voor de onderzochte gevallen, het gebruik van aanzienlijke vergroening van de openbare ruimte een plaatselijke verlaging van de Wet Bulb Globe Temperature (WBGT-index) met 0,5 tot 2,5°C mogelijk zou maken. Deze daling is gewoonlijk voldoende om de hittestresswaarden, gemeten bij warm weer, te laten dalen tot onder de drempel waarbij gezondheidsproblemen merkbaar worden.
Zoals hierboven uiteengezet, moet elk vergroeningsproject specifiek worden bekeken om het afkoelingseffect te optimaliseren en tegelijk rekening te houden met andere verwachte ecosysteemvoordelen en met de beperkingen van de locatie.  
Datum van de update: 09/02/2022

Documenten: 

Factsheets
Thema klimaat 

Thema bodems

Thema water

Fiches van de Staat van het Leefmilieu

Andere publicaties van Leefmilieu Brussel

Studies en rapporten

Plannen en programma‘s