Hoeveel bomen zijn nodig om een stad te koelen? Onderzoekers ontwikkelen hulpmiddel voor het stellen van doelen voor stedelijke boomkruinen

Baltimore, Maryland’s Mount Vernon neighborhood. Steden over de hele wereld ervaren steeds vaker gevaarlijke hitte, aangezien stedelijk beton en asfalt de stijgende temperaturen verergeren. Boomplantprogramma’s zijn een populaire, natuur gebaseerde manier om steden te koelen, maar deze initiatieven zijn vaak gebaseerd op giswerk en extrapolatie. Een studie, gepubliceerd op maandag in de Proceedings of the National Academy of Sciences, biedt een nieuwe tool voor stadsplanners en besluitvormers om specifieker en op wetenschap gebaseerde doelen voor het vergroenen van steden te stellen.

De studie is geleid door Jia Wang, Weiqi Zhou en Yuguo Qian van de Chinese Academie van Wetenschappen, en mede-auteur is Steward Pickett, een stedelijk ecoloog van het Cary Institute of Ecosystem Studies. “Bomen bieden veel voordelen voor steden, en koeling is daar een van,” legt Pickett uit. “Bomen zijn goed in het koelen omdat ze veel water uit de grond in de lucht pompen, en wanneer dat water verdampt aan het bladoppervlak, absorbeert het een enorme hoeveelheid warmte. Dat is gewoon de natuurkunde van verdamping. De schaduw die bomen bieden helpt ook bij de koeling.”

Tot nu toe richten de meeste studies die de koelingseffecten van stedelijke bomen meten zich op een hyperlokaal niveau, zoals op een bepaalde straat of buurt. Wanneer het stedelijke boomkappen met 1% toeneemt, kunnen de nabijgelegen temperaturen bijvoorbeeld met 0,04 tot 0,57 graden Celsius dalen. “Dat is waardevol, maar planners en besluitvormers denken na over de hele stad,” zegt Pickett. “Ze vragen zich af: ‘Hoeveel boomkappen hebben we nodig voor de hele stad? Wat gebeurt er als we het opschalen?’ En die informatie was nog niet beschikbaar.”

Het was onduidelijk of de fijnmazige resultaten konden worden geëxtrapoleerd naar de schaal van de stad. Daarom stelden de onderzoekers zich ten doel om te bepalen hoe de koelingsefficiëntie van bomen – de temperatuurreductie geassocieerd met een toename van 1% van het stedelijke boomkappen – verandert over grotere gebieden.

Het team analyseerde satellietbeelden en temperatuurgegevens van vier steden met zeer verschillende klimaten: Beijing en Shenzhen in China, en Baltimore en Sacramento in de VS. Baltimore en Beijing hebben een gematigd klimaat, Shenzhen is subtropisch, en Sacramento ligt in een mediterraan klimaatgebied. Eerst verdeelden ze elke stad in pixels van ongeveer de grootte van een stadsblok. Voor elke pixel meetten ze de temperatuur van het aardoppervlak en hoeveel van de grond bedekt was met bomen. Vervolgens voerden ze dezelfde analyses uit over steeds grotere delen van elke stad, van de buurtniveau tot de stad niveau en verder. Ten slotte berekenden ze hoe de wiskundige relatie tussen groen en temperatuur – de koelingsefficiëntie – veranderde op verschillende schalen.

In plaats van een lineaire relatie te volgen, volgt de relatie tussen gebied (“grootte van de analyseeenheid”) en koelingsefficiëntie (“CE”) – de temperatuurreductie geassocieerd met een toename van 1% in stedelijke boomkappen – een statistische machtswet. Dat wil zeggen, naarmate de oppervlakte aanvankelijk toeneemt, kunnen stadsplanners meer waar voor hun geld krijgen – elke 1% toename in boomkappen biedt extra koelingsvoordelen. De lijn begint te stabiliseren bij steeds grotere schalen. De relatie geldt voor vier steden: Sacramento (A), Baltimore (B), Beijing (C) en Shenzhen (D).

Over het algemeen ontdekte het team dat de koelingsefficiëntie van stedelijke bomen toenam op grotere schalen. Maar het deed dit met een langzamere snelheid bij grotere eenheidsformaten. In Beijing bijvoorbeeld, verlaagt een toename van 1% in de boomkappen op blokniveau de temperatuur met ongeveer 0,06 graden, terwijl een toename van 1% in de boomkappen op stadsniveau de temperatuur met ongeveer 0,18 graden kan verlagen. Het extra voordeel op grotere schalen lijkt te komen van de mogelijkheid om grote groepen bomen op te nemen, die een grotere koelcapaciteit hebben.

Met meer duidelijkheid over de relaties tussen gebied, boomkappen en koelingseffecten maakt het artikel het mogelijk om de koelingseffecten op de gehele stadschaal te voorspellen, wat een waardevolle tool biedt voor beheerders om doelen voor stedelijke boomkappen vast te stellen om extreme hitte te verminderen.

Co-auteur Weiqi Zhou merkt op: “We hebben ontdekt dat de koelingsefficiëntie een machtswet volgt over schalen – van zo klein als 120 bij 120 meter tot zo groot als gebieden die de hele stad beslaan. De relatie geldt voor alle vier de bestudeerde steden, die zich in zeer verschillende klimaten bevinden. Dit suggereert dat het kan worden gebruikt om de hoeveelheid extra boomdekking te voorspellen die nodig is om specifieke doelen voor hittemitigation en klimaatadaptatie in steden wereldwijd te bereiken.”

Bijvoorbeeld, de auteurs schatten dat de stad Baltimore de landoppervlaktetemperaturen met 0,23°C zou kunnen verlagen als ze de boomkappen met 1% zouden verhogen. Om een koeling van 1,5°C te bereiken, zouden ze de boomkappen met 6,39% moeten verhogen. Terwijl het artikel essentiële informatie biedt voor besluitvorming op gemeentelijk niveau, waarschuwt Pickett dat stadsplanners mogelijk ook op kleinere schalen moeten werken om ervoor te zorgen dat stedelijke bomen – en hun potentiële voordelen – gelijkmatig over de stad worden verdeeld, en met de betrokkenheid van de gemeenschap. “Dit artikel vertelt je niet waar je de bomen moet planten,” zegt Pickett. “Dat is een ander soort analyse, die veel meer sociale informatie en betrokkenheid bij gemeenschappen of individuele eigenaren van onroerend goed zou vereisen.”

Pickett suggereert dat de volgende stappen kunnen bestaan uit het verbreden van de analyse om andere steden met verschillende klimaten op te nemen, en te onderzoeken hoe goed deze natuur gebaseerde oplossing in de toekomst zal werken naarmate de klimaatverandering sommige gebieden heter en droger maakt.