Μικροκλιματικό - βιοκλιματικό περιβάλλον αστικών υπαίθριων χώρων σε συνθήκες μεσογειακού κλίματος

Η διερεύνηση και η κατανόηση των συνθηκών θερμικής άνεσης σε αστικούς υπαίθριους χώρους, μπορεί να βελτιώσει τη βιωσιμότητα των δημόσιων χώρων κατά τη διάρκεια περιόδων με υψηλές τιμές θερμοκρασίας και κατ’ επέκταση να συμβάλλει στην ανάπτυξη των πόλεων. Για τη δημιουργία ή την ανάπλαση βιώσιμων αστικών υπαίθριων χώρων πρωταρχικός παράγοντας είναι η μελέτη του μικροκλίματος και της θερμικής αίσθησης που διαμορφώνεται σε αυτούς. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί να καθορίσει τις μικροκλιματικές συνθήκες που ευνοούν τη θερμική άνεση σε αστικούς υπαίθριους χώρους στο Μεσογειακό περιβάλλον και στη συνέχεια η γνώση αυτή να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο για το βιώσιμο σχεδιασμό νέων ή την ανάπλαση των υπαρχόντων. Στα πλαίσια αυτής της διατριβής έγινε μία εκτενής προσπάθεια διερεύνησης των συνθηκών θερμικής αίσθησης σε αστικούς υπαίθριους χώρους της Αθήνας. Διερευνήθηκε η επίδραση που ασκούν οι βασικές μετεωρολογικές παράμετροι στη θερμική αίσθηση καθώς και ο βαθμός επίδρασης της κάθε μίας. Διαπιστώθηκε πως ο βαθμός επίδρασης του θερμικού περιβάλλοντος στη θερμική αίσθηση διαφοροποιείται μεταξύ της θερμής και της ψυχρής περιόδου του έτους καθώς ψυχολογικοί παράγοντες και παράγοντες συμπεριφοράς επηρεάζουν τη θερμική αντίληψη των ανθρώπων. Ως εκ τούτου, προσδιορίστηκαν διαφορετικά εύρη αποδεκτών τιμών θερμοκρασίας για κάθε εποχική περίοδο. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως αν και οι μικροκλιματικές συνθήκες που διαμορφώνονται κατά τη διάρκεια της ψυχρής περιόδου προσεγγίζουν καλύτερα το αποδεκτό θερμικό περιβάλλον για τους ανθρώπους, εν τούτοις, διαπιστώνεται καλύτερη θερμική προσαρμογή στα θερμότερα περιβάλλοντα. Οι κατηγορίες θερμικής αίσθησης (ATSV) προσεγγίστηκαν με τη χρήση της logistic regression analysis για τη θερμή και τη ψυχρή περίοδο του έτους. Αρχικά εξετάστηκε η θερμοκρασία αέρα ως παράγοντας επίδρασης στη θερμική αίσθηση και στη συνέχεια με την ίδια μέθοδο εξετάστηκε η επίδραση της σχετικής υγρασίας, της ηλιακής ακτινοβολίας και της ταχύτητας του άνεμου αρχικά σε συνδυασμό με τη θερμοκρασία αέρα και στη συνέχεια εξετάστηκε η συνδυασμένη τους επίδραση στη θερμική αίσθηση. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η κατηγορία θερμικής άνεσης χαρακτηρίζεται από ένα μεγάλο εύρος τιμών θερμοκρασίας, μεγαλύτερο από 10oC. Επιπλέον, αυτή η κατηγορία παρουσίασε σε όλες τις περιπτώσεις στατιστική σημαντικότητα στις P-values των υπολοίπων. Τα δύο αυτά ευρήματα υποδεικνύουν πως η θερμική άνεση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία και ο παράγοντας της προσαρμοστικότητας παίζει ένα σημαντικό ρόλο σε αυτή την κατηγορία θερμικής αίσθησης. Σε αντίθεση με αυτή την κατηγορία, οι υπόλοιπες ζώνες θερμικής αίσθησης παρουσίασαν στατιστική σημαντικότητα στις P-values των υπολοίπων υποδεικνύοντας πως οι μικροκλιματικές παράμετροι που εξετάστηκαν είναι επαρκείς στον καθορισμό αυτών των κατηγοριών θερμικής αίσθησης. Στην συνέχεια, έξι βιοκλιματικοί δείκτες ευρέως αναγνωρισμένοι στην επιστημονική κοινότητα, oι Physiological Equivalent Temperature (PET), Universal Climate Thermal Index (UTCI), Predicted Mean Vote (PMV), Standard Effective Temperature (*SET) Physiological strain (PhS), Subjective Temperature (STI), επιλέχτηκαν να αξιολογηθούν ως προς την εκτίμηση θερμικής αίσθησης στο Μεσογειακό περιβάλλον. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως τα αποδεκτά εύρη τιμών τους διαφοροποιούνται για το μικρόκλιμα της Αθήνας και μάλιστα αυτά μεταβαίνουν σε υψηλότερες τιμές τόσο για τη θερμή όσο και για τη ψυχρή περίοδο. Για κάθε έναν επαναπροσδιορίστηκε η κλίμακα θερμικής άνεσης ούτως ώστε να ανταποκρίνεται στο Μεσογειακό κλίμα της Αθήνας, ενώ για τον δείκτη UTCI επαναπροσδιορίστηκε όλη η κλίμακα θερμικής του αίσθησης και μάλιστα δημιουργήθηκαν δύο κλίμακες, μία για τη θερμή και μία για τη ψυχρή περίοδο. Η έρευνα πεδίου διεξήχθη σε δύο πλατείες και ένα πάρκο, τα οποία συνιστούν τυπικούς συνοικιακούς υπαίθριους χώρους της πόλης. Στους επιλεγμένους χώρους διεξήχθη η έρευνα πεδίου, που περιλάμβανε την καταγραφή μικροκλιματικών παραμέτρων με τη χρήση φορητού μικροκλιματικού σταθμού μαζί με δομημένες συνεντεύξεις προς τους χρήστες των χώρων, σχετικές με τη θερμική τους αίσθηση αλλά και την εκτίμησή τους για τη διαμόρφωση του χώρου. Η έρευνα πεδίου έλαβε χώρα το χρονικό διάστημα 2010 – 2012 και ολοκληρώθηκε όταν συγκεντρώθηκε επαρκής αριθμός δεδομένων ερωτηματολογίου. Συνολικά συγκεντρώθηκαν δεδομένα από 2313 ερωτηματολόγια. Το περιβαλλοντικό μοντέλο ENVIMET 3.1 εξετάστηκε αρχικά ως προς την δυνατότητά του να προσομοιώνει αξιόπιστα τις μικροκλιματικές συνθήκες που διαμορφώνονται στο Μεσογειακό περιβάλλον προσομοιώνοντας αρχικά έξι τυπικές ημέρες, τρεις ημέρες για τη θερμή περίοδο και τρεις ημέρες για τη ψυχρή περίοδο. Ο έλεγχος αξιοπιστίας με την εφαρμογή του στατιστικού δείκτη απόκλισης της μέσης τετραγωνικής τιμής (RM.SE: Root Mean Square Error) έδειξε πως το μοντέλο είναι κατάλληλο στην προσομοίωση των μικροκλιματικών χαρακτηριστικών που διαμορφώνονται στο Μεσογειακό περιβάλλον. Στη συνέχεια εξετάστηκε αν οι εξεταζόμενοι υπαίθριοι χώροι πληρούν τις αποδεκτές περιβαλλοντικές συνθήκες που ορίστηκαν σε προηγούμενα στάδια της παρούσας έρευνας. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως συνθήκες θερμικής δυσφορίας επικρατούν και στις τρεις περιοχές μελέτης κατά τη διάρκεια μίας τυπικής ημέρας της θερμής περιόδου και ειδικά κατά τη διάρκεια των μεσημβρινών ωρών. Από την άλλη μεριά, οι μικροκλιματικές συνθήκες που διαμορφώνονται κατά τη διάρκεια μίας τυπικής ημέρας της ψυχρής περιόδου σε μεγάλο βαθμό βρίσκονται εντός των αποδεκτών τιμών θερμοκρασίας και θερμικής άνεσης. Στη συνέχεια, στην πιο επιβαρυμμένη θερμικά περιοχή προτάθηκαν δύο σενάρια ανάπλασης για τη βελτίωση των συνθηκών θερμικής αίσθησης. Τα δύο σενάρια επικεντρώθηκαν στην προσθήκη βλάστησης και τη μερική αντικατάσταση των υλικών κάλυψης του εδάφους. Επίσης, τα δύο σενάρια εστίασαν στη βελτίωση των συνθηκών θερμικής αίσθησης κατά τη θερμή περίοδο αλλά στη διατήρησή της όσο το δυνατόν κατά τη ψυχρή. Στο ‘Σενάριο 1’ έγινε προσθήκη βλάστησης με φυλλοβόλα δέντρα, τόσης ώστε η συνολική κάλυψη της πλατείας με βλάστηση να αντιστοιχεί στο 30%, ενώ στο ‘Σενάριο 2’ η συνολική κάλυψη της πλατείας με βλάστηση να αντιστοιχεί στο 50%. Πράγματι, τα αποτελέσματα έδειξαν βελτιώσεις μικρής κλίμακας ειδικά στο ‘Σενάριο 2’ όπου οι προβλεπόμενες συνθήκες θερμικής αίσθησης προσεγγίζουν πλέον τα αποδεκτά εύρη τιμών. Ωστόσο, δεν προτείνεται προσθήκη επιπλέον βλάστησης γιατί ως ένα βαθμό επηρεάζονται οι συνθήκες θερμικής αίσθησης που διαμορφώνονται και κατά τη διάρκεια της ψυχρής περιόδου προσεγγίζοντας πλέον τα κατώτερα αποδεκτά διαστήματα θερμοκρασίας και θερμικής αίσθησης της συγκεκριμένης εποχικής περιόδου. Προσθήκη επιπλέον βλάστησης θα οδηγήσει σε συνθήκες θερμικής δυσφορίας λόγω ψύχους κάτι που δεν είναι επιθυμητό. Ως εκ τούτου, προτείνεται το ‘Σενάριο 2’ για έναν τυπικό αστικό υπαίθριο χώρο του Μεσογειακού κλίματος το οποίο περιλαμβάνει κάλυψη με βλάστηση έως και 50% της συνολικής έκτασης του χώρου με φυλλοβόλα δέντρα και πυκνή φυλλωσιά ύψους πάνω από τέσσερα μέτρα και μερική αντικατάσταση των υλικών κάλυψης του εδάφους με πιο ψυχρά υλικά και πηλώδες έδαφος.