Prezentacja tutaj

Instytut Gospodarki Przestrzennej i Mieszkalnictwa
Nowe problemy i rozwiązania
N
dotyczace adaptacji do zmian
klimatuona terenach zurbanizowanych
Więcej drzew, lepszy klimat, lepsze miasta, lepsze życie
Halina Barbara Szczepanowska
Zmiany klimatyczne
Obecnie mamy do czynienia z cieplejszymi,
prawie bez śniegowymi zimami i bardziej
gorącymi okresami lata oraz ze zjawiskami
pojawiających się silnych sztormów i przedłużającej się letniej suszy. Zjawiska te,
występujące w skali światowej, mogą być
częścią naturalnych cykli pojawiające się w
przebiegu pięciuset lat lub więcej, lecz także
prawdopodobną wskazówką nadchodzą-cych
zmian klimatycznych, które mogą się stać
stałą częścią warunków naszego życia.
Prawdopodobne zmiany wynikające z globalnego ocieplenia
Czynnik
Globalna temperatura
Objawy
Przewidywanie
Ostatnie 30 lat cieplejsze, niż dawne 300 lat
Zwiększyły się o 1o C
W ciągu 50 lat
Wzrost temperatury od
1,8 do 6,3 F
Poziom atmosferycznego CO2
Jest wyższy, niż przewidywano (do 350 ppm)
Poziom morza
Arktyczna pokrywa lodowa (wieczna zmarźl)
Podnosi się o 3 mm
rocznie w ciągu 15 lat
Roztapia się gwałtowniej, niż przewidywano
Może wzrosnąć do
500-1000 ppm
Przewidywane wyższe
Podniesienie poziomu
Promieniowanie arktycznej pokrywy lodowej
Zmniejszenie wielkościmniej promieniowania
Gatunki roślinne i zwie
rzęce
Zanik wielu gatunków
Naziemne temperatury
A.M. Moore, 2009, University of Melbourne
Przewiduje się ich podwyższenie
Przewiduje się utrzymanie lub zmniejszenie
tempa
Ogrzanie planety będzie
przyspieszać
Wzrost temperatury i CO2
zwiększy ich liczbę
Udział poszczególnych gazów w tworzeniu
globalnego ocieplenia
Całkowita emisja CO2 w 1995 r wyniosła w skali światowej 6,5 miliarda ton, w
roku 2035 może przekroczyć 11,7 miliarda ton (Abdollahi i in., 2000).
Sekwestracja węgla przez drzewa wpływa na obniżenie ilości dwutlenku
węgla w atmosferze. Duże drzewo o średnicy pnia ponad 77 cm może
zgromadzić podczas życia ponad 3,2 tony węgla, podczas gdy drzewo małe o
średnicy pnia 7 cm tysiąc razy mniej. Roczna sekwestracja węgla przez
wynosi od 7 kg (drzewa małe) do ponad 90 kg (drzewa duże)
DlACZEGO
DRZEWA?
DRZEWA
• Nadają cech tożsamości i unikalnego charakteru
krajobrazom przez wieki.
• Dominują pod względem wizualnym.
• Wzbogacają walory architektury i wpływają na
tworzenie ładu przestrzennego miast i wsi.
• Drzewa są najbardziej efektywne ze
wszystkich roślin pod względem
klimatycznym i oczyszczającym środowisko.
NA WIELKIE DRZEWO CZEKA SIĘ PRZEZ
POKOLENIA. ZNISZCZYĆ GO MOŻNA W CIĄGU
JEDNEJ CHWILI !
Zrozumieć drzewo i jego środowisko
ŚRODOWISKO
Materia, energia,
przestrzeń
I czas!
Sadzonka Materiał szkółkarski
Dojrzałe drzewo czas
Roczna sekwestracja węgla przez indywidualne drzewo różnej wielkości
kg/rok
Nowak, 1994
Miasto 200 tys. wyłapało 231 tys. t węgla rocznie
średnio 3,16 kg na m2, co było głównie rezultatem
„pracy” drzew, Devies, 2011
Średnica pnia drzewa w cm
Ilości węgla zgromadzone w tkankach indywidualnych drzew różnej wielkości
Nowak, 1994
kg
Średnica pnia drzewa w cm
Znaczenie drzew w pochłanianiu CO2
• Rozwój przemysłu i urbanizacji spowodowały ogromny ubytek lasów
na naszej planecie. Ludzkość traci średnio 150 mil2 (388 km2)
lasów dziennie (wg L.R. Browna, dyrektora The Wordwatch
Instytute). Zmniejsza się również powierzchnia lasów miejskich,
• Wielkość pokrycia drzewami terenów miejskich np. w USA, stanowi
około 7% do 10% w stosunku do potencjału lasów, przy czym
drzewa miejskie, które znajdują się w silnie zabudowanym i wysoko
zanieczyszczonym środowisku, redukują od 10 do 15 razy więcej
gazów cieplarnianych, niż drzewa leśne (Ackbarii i Resenfeld,
Berkeley National Laboratory, USA.1990).
• Wg, J. Wagna (2003) zadrzewienia miejskie w USA gromadzą
rocznie 773 miliony ton węgla.
• Drzewa miejskie oddziałują zarówno przez bezpośrednią sekwestrację węgla, jak też przez wpływ na regulacje temperatury, wpływają na zmniejszanie zużycia energii, a tym samym na zmniejszanie
emitowanego CO2 z zakładów energetycznych.
Relacje między pokryciem koronami drzew i temperaturą powierzchni
dane z Monachium (wg.Tyrvainen,2005 za Pauleit i Duhme)
Pokrycie zadrzewieniami w %
l
Temperatura powierzchni w o C
Wyspa ciepła nad miastem
Przykład rozkładu temperatury wg Environmental Science
Przykład rozkładu temperatury wg Environmental Science
Tworzenie się wysp ciepła w Warszawie
Miejskie wyspy ciepła powstają
na skutek wzrostu temperatury
powietrza oraz zwiększenia udziału
absorbujących gorąco nawierzchni
dróg i budynków, zmniejszania
terenów zieleni i liczby drzew, a
także zmian hydrologicznych.
W wyniku tego następuje redukcja
parowania służącego do ochłodzenia środowiska miejskiego.
W Warszawie różnica temperatury
między śródmieściem i terenami
peryferyjnymi sięga 7-8o C, a
nawet do 10o C przy pogodzie
antycyklonowej i bezwietrznej.
Zawartość ołowiu w powietrzu atmosferycznym w Warszawie
Drzewa oczyszczają powietrze z
gazów i pyłów, m.in.z metali
ciężkich. Ponadto, w procesie fotosyntezy zwalniają tlen i pochłaniają
CO2.
W miejscach o silnie zanieczyszczonym powietrzu, drzewa usuwają
nawet kilkakrotnie więcej
zanieczyszczeń i CO2.
Istnieje ścisła zależność między
wzrostem temperatury i ilością
zanieczyszczeń powietrza atmos-.
ferycznego zwiększa się o 10% na
każde 5% wzrostu temperatury
ponad 24 oC
( Botkin i in. 1997) .
Aktywna powierzchnia koncentracji
promieniowania
słonecznego
usytuowana
jest na szczycie
koron drzew,
które chronią
bardziej skutecznie
przed gorącem,
niż inne rodzaje
roślinności
(Brown, 1980)
Powierzchnia i rozmieszczenie pokrycia koronami
drzew badanego terenu Pragi Północ
Wpływ drzew na obniżenie temperatury
Podczas letniego dnia, gdy temp. powietrza wynosiła 32o C, odkryta powierzchnia asfaltu 52o C, betonu 43oC, a powierzchnia odkrytego trawnika 36oC,
pod koronami drzew, gdy roślinność była dobrze nawodniona było tylko 28oC
(Simons, 1977)
Pochłanianie promieniowania
słonecznego przez liście
Znaczenie drzew ulicznych i przydrożnych
Wg badań w Chicago 10% drzew ulicznych pokrywa ocieniającą
powierzchnią koron 25% zapłytowanej powierzchni miasta
adopt. wg. Samton G.,Nelsen M.,2008, Sustainable Design, NYC/DDC
PRZYKŁAD PROMIENIOWANIA, ODBICIA I EMISJI
WPŁYWAJACYCH NA POWSTAWANIE WYSP CIEPŁA
Optymalny model strategicznego nasadzenia drzew wokół domu w umiarkowanym klimacie i przeważających wiatrach północnych i północnowschodnich (Heisler,1986)
drzewa na północnej i północno-wschodniej
stronie blokują wiatr, ale nie blokują
zimowego słońca
słońce ogrzewa dom i
okna przez bezlistne
gałęzie drzew liściastych
Efekt ocieniający, ochładzający i izolujący drzew
Oszczędnosci uzyskane (dol./rok) przez średnie drzewo liściaste
wys. 12 m. różnie zlokalizowane w relacji do budynku jednorodzinnego (Detroit, USA) (Dwyer i in. 1992).
Efekty sekwestracji CO2 i regulacji
klimatu lokalnego przez drzewo
Chicago
Nowy Jork
kg
Relacje między sekwestracją, unikaniem i zaoszczędzeniem CO2 netto
200
176
180
160
131
107
120
96
87
54
140
100
80
60
40
20
0
Proces oczyszczania powietrza przez drzewa
Poza ograniczaniem CO2, drzewa oczyszczają powietrze atmosferyczne z
zanieczyszczeń gazowych, jak ozon (O3), tlenki azotu (NOn), tlenki węgla
(CO), dwutlenki siarki (SO2) i inne, np. lotne zanieczyszczenia, jak np..organiczne (VOCs), a także z zanieczyszczeń pyłowych (PM10), jak kurz, pył, popiół, dym i z zawartych w nich metali ciężkich.
Hydrogram szybkości przepływu na terenach przed i po urbanizacji
(wg Cumming-Cockburn, Lid, 2001, za Petersonem, 2010)
Roślinność
i
przepuszczalna
powierzchnia
Różnica w szczytowym przepływie wody
ograniczają
spływ
wód wopadowych
podczas
ulewnego
deszczu
litrach/sek
Wielkość odpływu powierzchniowego z terenów uszczelnionych
i nie uszczelnionych (wg Januchty-Szostak, 2011)
(np. W Austin (USA) 7% zmniejszenia spływu – oszczędności 230 ml.dol.(Clark, 2009)
.
Powierzchnia biologicznie czynna
Powierzchnia uszczelniona
Zasoby wody w krajach europejskich
Obsadzenie roślinnością każdej
wolnej powierzchni
STRATEGIA ZMNIEJSZANIA WYSP CIEPŁA W MIASTACH
wg. Samton G.,Nelsen M.,2008, Sustainable Design, NYC/DDC
STRATEGIA
SCENARIUSZE
OGRANICZAJĄCE
REFERENCJE
Powierzchnie o jasnych
barwach
Zastosowanie:
- chodniki, dachy
Technologie, materiały
Maksymalne zastosowanie
zieleni, zwłaszcza drzew
- Sadzenie drzew ulicznych
w pasach wzdłuż chodników
i w medianach
- Zwiększenie zastosowania
- krzewów, pnączy i roślin
- okrywowych
Technologie
zwiększające
przeżywalność nowych
nasadzeń drzew np.
podłoża strukturalne
czy inne metody .
Zastosowanie zieleni na
dachach i tarasach
Użycie technologii umożliwiającej zakładanie zieleni na
dachach i strukturach
Nowe technologie
podłożowe i systemy
Nawodnienia i drenażu
Dostarczanie cienia
- Sadzenie drzew
- Osłony z zieleni (pnącza)
Zastosowanie pnączy i
roślin okrywowych
Przepuszczalne chodniki i
nawierzchnie drogowe
Zmniejszanie gromadzenia
ciepła w strukturach poprzez
porowate chodniki
Nowe technologie i
materiały
nawierzchniowe
DOMY:
ULICE:
WGŁĘBIENIA:
• odprowadzanie wody i
rozprowadzanie wody
(rynny, rury perforowane,
kanały drenażowe)
• skierowanie wód do
zagłębień z roślinnością
(spadki w jedną stronę,
przerwy w krawężniku)
pokryte roślinnością dla
gromadzenia, absorbowania
i filtrowania wód opadowych
z domów i ulic oraz
wprowadzanie ich do gruntu
Wody
opadowe
Perforowane
rury
(przenikanie
wody do
gruntu)
Zagłębienia są
połączone z
przejściem
przez ulice
Wody opadowe płyną Ulica pokryta
w poprzek chodnika w porowatym betonem
kierunku zagłębień
(przenikanie wód do
gruntu, zanim spłyną
do kanalizacji
Miejski system kanalizacji burzowej kieruje
wody do dużego zbiornika, który powoli uwalnia
czyściejszą wodę do dalszego odpływu czy
wykorzystania
BRUZDOWY
SPOSÓB „odsuwania”
wody od budynków,
systemy kanałów
drenażowych i rur
perforowanych
Chodnik z porowatego
betonu umożliwia spływ
wody do gruntu
Mieszanka
filtrującej
gleby
Perforowana rura
(drenaż podziemny)
Skalista gleba utrzymuje
wodę zanim przesiąknie do
rury.
Ukształtowanie
terenu i drenaż
wokół budynku
odprowadza i
rozprowadza wody
dla wykorzystania
ch do nawodnienia
wg Tormenta i in., 1999, High Peformance of Building Guiness, NYC/D
ZBIORNIK RETENCYJNY
Przesiąkanie
ZBIORNIK DETENCYJNY
Kontrolowany wypływ z rury
Nieprzepuszczalne podłoże
PRZYKŁAD FILTRU ROŚLINNEGO
MIESZANKA GLEBOWA
ZAPOBIEGAJĄCA PRZENIKANIU ZANICZYSZCZEŃ
WARSTWA MULCZU
CHODNIK
DRENAŻ I
RURA ODWADNIAJACA
Maksymalizacja
chłonnego
krajobrazu
TREE IRRIGATOR BAG
Korzyści z obecności drzewa w okresie 40 lat :
estetyczne i inne: $2 025 (65%); redukcja spływu wody - $476 (15%);
oszczędność energii $280 (9%); poprawa jakości powietrza $243
(8%), redukcja emisji $93 (3%) (McPherson, 2004)
Relacje korzyści : koszty
Wskaźnik BCR dla drzew dużych był ponad trzykrotnie większy, niż w
przypadku drzew małych, a korzyści „netto”, były w przypadku drzew dużych
dziesięciokrotnie, a nawet ponad dwunastokrotnie większe. Jest to dowodem.
że większe drzewa w mieście są nie tylko efektywne pod względem ilości
świadczonych usług ekosystemowych, ale również efektywne pod względem
ekonomicznym.
Strefy klimatyczne i opady wg Arnold Arboretum, USA,
(H Johnson’s Encyclopedia of Trees, 1984)
Ameryka Północna
Europa
Opady
Drzewa dla „Midcentury” w Chicago Botanic Garden, 2015
• Badania w Chicago Botanic Garden, 2015. Oceniono 50
typów drzew, z czego 15 zalecono dla obsadzania ulic, 39
dla parków miejskich i otoczenia rezydencji, 10 gatunków
uznano, że przeżyją jedynie tylko dalsze 35 lat, a 10 uznano
za gatunki szczególnie odporne
• Jako punkt wyjścia zastosowano scenariusze wg
najgorszych warunków klimatu, jakie miały miejsce w 2000
roku zgodni z International Panel on Climate Change dla
badań podstawowych czynników jak roczna średnia
temperatura, maksymalna temperatura i najsuchszy kwartał
w zakresie opadów – dla oceny stanu drzew.
• Stwierdzono, że takie gatunki jak Tilia Americana, (Lipa
amerykańska)Cercidiphyllum japonicum (Grujecznik
japoński) i Picea abies (Świerk pospolity) będą zamierać pod
wpływem scenariusza ocieplenia. Natomiast uznano Gingko
biloba (Miłorząb japoński), Platanus x aceifolia (Platan
klonolistny) i Acer saccharinum (Klon srebrzysty) jako
gatunki o dużej wytrzymałości.
Analiza porównawcza z gatunkami zalecanymi lub rosnącycymi w
Polsce (CBG – Chicago Botanic Garden, WS – Standard dla Warszawy
(46%) MW – Metoda wyceny drzew (75%0
Zalecenia
I ocena
odporności
Liczba gat. Liczba gat.
drzew
drzew wg
Wg CBG
WS
%
Liczba gat.
drzew wg
MW
%
Drzewa do
nasadzeń
ulicznych
15
6
40
9
60
Drzewa do
parków i
rezydencji
24
7
29
14
58
‘
Drzewa o
wyjątkowej
odporności
10
1
10
7
70
Drzewa nie
rekomendo
wane
10
4
40
7
70
Relacje: korzyści – koszty sadzenia i utrzymania drzew
•
Wyliczone monetarnie korzyści z drzew
rosnących w miastach są 2- 4 razy
większe od poniesionych kosztów na
sadzenie i utrzymanie drzew.
120
100
•
Wśród przebadanych 10 gatunków
drzew najbardziej efektywne okazały
się platany (BCR = 24 i miłorzęby
(BCR = 9), co potwierdza się również
obecnie w miastach polskich.
80
60
BCR
40
20
0
Pla
t an
>6
0
Brz
osto
Jes
20
-3
0
30
-4
6
Ma
010
Średnica pnia
w cm
10
-2
0
Przedstawienie społeczeństwu i
decydentom relacji korzyści z drzew
w miastach do kosztów ich sadzenia i
utrzymania powoduje opartą na wiedzy
ocenę efektywności zadrzewiania
miast, a wyniku tego gotowość do
sadzenie nowych drzew oraz do lepszej
ochrony i pielęgnacji istniejącego
drzewostanu.
46
-6
0
•
Gru
s
ion
Am
bro
wie
c
Miło
rzą
b
gno
li
Wią
zow
iec
wni
ca
a
za
Rozkład relacji korzyści – koszty
„Benefit-Cost Ratio” (BCR) poszczególnych
gatunków drzew w grupach wielkości wg
średnicy pnia (na podstawie badań McPhersona,
2003)
GINGKO BILOBA
Gingko biloba (Miłorząb japoński
Platan Zachodni (Platanus occidentalis
Platan zachodni (Platanus acerifolia)
Klon srebrzysty (Acer saccharinum)
Metasequoia chińska w Warszawie na ul Adampolskiej –
pomnik przyrody (drzewo prawdopodobnie pochodzi z
pierwszej partii nasion sprowadzonych w 1947 r. do Polski.
Jedyny żyjacy przedstawiciel rodzaju
metasekwoja. Gatunek ten znajdowany
był w wykopaliskach ery mezozoicznej
(od 260 do 65 mii. lat temu ), Dominował w trzeciorzędzie (od 1,8 do 65
milionów lat temu. Był rozprzestrzeniony na półkuli północnej. Pod koniec
oligocenu zasięg jego zaczął się zmniej
szać na skutek zmian klimatycznych.
Obecnie rośnie na stanowiskach
reliktowych w Chinach. Sadzony w
Europie Zachodniej. Jest to drzewo
iglas-te do 35-40 m wysokości. Gubi
igły a zimę. Bardzoe odporna na
warunki glebowe i zanieczyszczenia.
Szybko rosnąca
Metasekwoja chińska (Metasequoia glyptostroboides)
Dąb szypułkowy ‘fastigiata’
Kasztanowiec czerwony Ft.McNair
Surmia wielkokwiatowa (Catalpa speciosa)
Wiąz amerykański (Ulmus americana w NY)
Wzrost szkodników roślinnych w Europie
F.Ferrini i G,Nicolanu.
Arborist News, 2009
DOROSŁY AZJATYCKI CHRZĄSZCZ
KÓZKOWATY Anoplophora glabripennis
INWAZJA CHRZĄSZCZY AZJATYCKICH
• Kompensacyjna wartości potencjalnych
szkód powodowanych przez azjatyckie
chrząszcze kózkowate została oszacowana np. w Nowym Jorku na 2,3 miliarda
dolarów, a przewidywane maksymalne
szkody skali wszystkich miast USA na
sumę 669 miliardów dolarów (Nowak, 2002).
Drzewa w różnych stadiach rozwoju
Przesadzone Optymalne
Dojrzałe
Starzejące się
Zamierające
Koszty i korzyści z drzew
(Hauer R.J.i in.,2015)
WARUNEK SUKCESU
SZEROKA INFORMACJA
POWSZECHNA EDUKACJA
EKOLOGICZNA SPOŁECZEŃSTWA
WŁADZ I BIZNESU