i-Tree voor hitteadaptatie in de stad
i-Tree brengt ecosysteemdiensten van bomen in beeld. Het model is een aantal jaren geleden op initiatief van Stadswerk en brancheorganisatie VHG geïntroduceerd in Nederland. Een consortium van kennisinstituten, gemeenten, boomkwekers, boomadviseurs en ontwerpbureaus heeft nu een vervolgproject opgestart om de bijdrage van bomen aan hittereductie nauwkeuriger in kaart te brengen.
Het is inmiddels welbekend dat bomen een belangrijk middel kunnen zijn om hoge temperaturen in de stad tijdens een hittegolf tegen te gaan. Met name het invangen van de zonnestraling door het bladerdak voorkomt dat de bodem of bestrating onder bomen heel warm wordt, en daarmee de luchttemperatuur. Het planten van bomen of – nog beter – het aanleggen van groen in een stad is niet alleen een mooie Nature-Based Solution, maar ook nog eens een kosteneffectieve klimaatadaptatiemaatregel.1
De praktijk van het assetbeheer in steden is echter weerbarstig, met name waar een beleid van verdichting nauwelijks toelaat dat er meer groen komt. Regelmatig moeten groenbeheerders zich in bochten wringen om groen te verdedigen: niet alleen bij het maken van nieuwbouwplannen, maar ook in discussies over het al dan niet vervangen van bomen bij vernieuwing van stedelijke infrastructuur. Harde argumenten over de meerwaarde van het ‘urban forest’, of de meerwaarde van oude bomen ten opzichte van jonge kunnen de groenbeheerders nauwelijks overleggen.
Professional in de openbare ruimte? Dan lees je Stadswerk Magazine!
Ondanks de kansen die klimaatverandering ons biedt, en de lange traditie van urban forestry in Nederlandse steden, blijft de rol van stadsbomen bij klimaatadaptatie dus nog steeds beperkt. Belemmeringen doen zich voor op drie gebieden: het gebrek aan gegevens en gedegen wetenschappelijke instrumenten om de prestaties van bomen in de stedelijke hittecyclus te kwantificeren, het gebrek aan bruikbare methoden waarmee beheerders, beleidsmakers en ontwerpers stadsbomen kunnen integreren in hun praktijk, en het ontbreken van gecorreleerde strategieën om groene infrastructuur effectief in te zetten voor een grotere veerkracht van de stad en stedelingen.
Ontwikkeling van i-Tree
De afgelopen jaren is met i-Tree NL een begin gemaakt met het implementeren van een goed modelinstrument dat groenbeheerders, beleidsmakers en ontwerpers kan helpen. i-Tree is een door Amerikaanse wetenschappers ontwikkeld softwarepakket voor batenanalyse van het urban forest, en is vrijgegeven voor algemeen gebruik. Toepassingen binnen dit pakket zoals i-Tree Eco combineren gegevens over individuele bomen in een studiegebied met lokale meteorologische gegevens om de ecosysteemdiensten van bomen bij hitte en droogte te kwantificeren. Eerste uitkomsten van proeven met de tool in Nederland zijn positief, maar de doeltreffendheid van het modelleren van de prestaties van bomen bij hittestress moet nog verder worden ontwikkeld. Er ontbreken op dit moment bijvoorbeeld kengetallen over bomen in de Nederlandse klimaatzone, alsook gegevens over koelprestaties gedurende de levenscyclus van de bomen.
Met het nieuwe project ‘i-Tree 2.0-NL: kengetallen en toepassingen van i-Tree voor hitteadaptatie’ hebben we drie doelen:
- de ontwikkeling van kengetallen waarmee het effect van verschillende boomsoorten (onderverdeeld in boomarchitectuur- types) op maaiveldtemperatuur, luchttemperatuur en gevoelstemperatuur in steden nauwkeurig berekend kan worden;
- de ontwikkeling van soort-specifieke groeicurves van individuele stadsbomen die het mogelijk maakt de voorspellingen te enten op de groeicyclus van bomen; en
- het ontwikkelen van toepassingen en applicaties van de tool in verschillende stedelijke casussen voor een optimale toepassing door gebruikers en stakeholders. De activiteiten zijn dan ook ondergebracht in drie werkpakketten.
Vastleggen van koelprestaties
Een centraal concept in het begrijpen van koelprestaties van boomsoorten is de architectuur van een boom. Fysieke kenmerken zoals kroonmorfologie, houtanatomie en bladkenmerken bepalen hoe en in welke mate een boom zijn omgeving afkoelt, en hoe dit het thermisch comfort bevordert. Gegevens hierover zullen in werkpakket 1 worden verzameld en vergeleken met meetgegevens over de transpiratie-snelheid van verschillende boomsoorten, omdat de bladtranspiratie de koelcapaciteit van een boom nog iets verder vergroot. Tenslotte wordt een verband gelegd met de (grond)water- en bodemkenmerken van de groeiplaats, die op hun beurt de prestaties van boomsoorten immers sterk kunnen beïnvloeden – zeker bij vochttekorten gedurende een hittegolf.
Al deze gegevens zijn de kengetallen die we willen verzamelen voor boomsoorten die relevant zijn voor stedelijke microklimaten in Nederland. In verband met het grote aantal boomsoorten zullen we dat doen door middel van een nog te ontwikkelen en speciaal op dit doel gerichte boomarchitectuur-typologie, die we ook aan de hand van veldwaarnemingen willen valideren. De relevante kenmerken en bijbehorende kengetallen van elk architectuurtype zullen worden geïdentificeerd en als broncode ingevoerd in de software applicatie i-Tree Eco.
Veranderingen tijdens de groei
Of een boom klein is of groot, nog groeit of niet meer, is van groot belang om te kunnen inschatten wat bomen over een periode van twintig tot vijftig jaar kunnen betekenen voor het behalen van de klimaatdoelstellingen die veel steden zich hebben gesteld. Er bestaat echter nog maar weinig systematische kennis over de groei van stadsbomen in Nederland, hoe die verschilt tussen boomsoorten of tussen bomen uit verschillende stedelijke gebieden.
Werkpakket 2 richt zich daarom op de groeicurves van stadsbomen in onze klimaatzone. We willen generieke groeicurves ontwikkelen voor de verschillende boomarchitectuur-typen uit werkpakket 1, door middel van analyse van de allometrische variabelen van verschillende boomsoorten. Combinatie van de kengetallen uit werkpakket 1 en de groeicurven moet het mogelijk maken de prestaties van stadsbomen te berekenen over de gehele levenscyclus van de stadsbomen. Zodoende krijgen we voor het eerst een volledig beeld van de thermische voordelen van het ‘urban forest’.
Verder richt dit werkpakket zich op het ontwikkelen van een innovatieve methodologie om automatisch de meest relevante kenmerken van stedelijke bomen te kunnen inventariseren. Voortbouwend op bestaande kennis willen we daartoe Remote Sensing en LiDAR (Light Detection & Ranging) beelden analyseren met beeldherkenningsprogramma’s die gebruik maken van kunstmatige intelligentie.
Praktische toepassingen
Het vastleggen van deze data en integratie in i-Tree zorgt ervoor dat planologen, ontwerpers en groenprofessionals straks beter in staat zijn om stedelijk groen effectiever te in te richten voor klimaatadaptatie. Maar het succes van een uitgebreid modelinstrument berust niet alleen op de data en de software, het moet ook bruikbaar en toepasbaar zijn. In werkpakket 3 hebben we daarom aandacht voor de ‘orgware’: we willen de i-Tree applicaties zodanig ontwikkelen dat gebruikers er optimaal mee uit de voeten kunnen, en om die reden doen we dat in nauwe samenwerking met alle gebruikers.
Allereerst brengen we waarden, ervaringen en behoeften van burgers en professionals in kaart door middel van context mapping. Deze methode omvat interviews, observaties en veldwerk. Daarna volgen co-design sessies rond drie belangrijke contexten van klimaatbestendigheid: de beleving van stedelijke veerkracht voor burgers, het beheer van groene ruimte en ruimtelijke transformaties. Uitkomsten van deze co-design workshops worden vervolgens samengevat in speculatieve visies voor veerkrachtige stadsbossen, stadslandschappen en gemeenschappen. Snapshots uit deze visies worden dan geselecteerd om te prototypen. Tenslotte willen we deze prototypes testen in ‘pilotstad’ Amsterdam. Het Marineterrein in Amsterdam is geselecteerd als testlocatie; daarnaast worden andere locaties geselecteerd die omstandigheden elders in Nederland weerspiegelen.
Waarde van het onderzoek
Binnenkort zal een begin gemaakt worden met het onderzoek dat naar verwachting drie jaar zal duren. Het project wordt uitgevoerd en begeleid door een consortium van 29 partners, waaronder vijf kennisinstituten (TU Delft, Wageningen University & Research, AMS Institute, Davey institute, USDA Forest Service), acht gemeenten (Amsterdam, Den Haag, Rotterdam, Utrecht, Groningen, Dordrecht, Heerhugowaard, Hendrik-Ido-Ambacht), zes boomadviesbureaus (Terra Nostra, Pius Floris, idverde NL, Bomenwacht Nederland, Cobra Groeninzicht, Plantkundig), vijf boomkwekerijen (Van den Berk, Boot & Dart, Ebben, Udenhout, Van den Oever), drie ontwerp- en ingenieursbureaus (Arcadis, MVRDV, TGS-Permavoid) en twee maatschappelijke partners (Koninklijke Vereni ging Stadswerk Nederland, Branchevereniging VHG). Zij doen dit om uiteenlopende redenen.
De toegevoegde waarde voor de onderzoeksinstituten zit in de nieuwe inzichten over stadsbomen en hun groeicurves in relatie tot hittestress en droogte. De datasets, het classificatiesysteem en de verbeterde methode van impact-analyse zijn belangrijke assets die van pas kunnen komen in toekomstig onderzoek naar de gevolgen van klimaatverandering. De specifieke i-Tree data en applicaties zullen vast ook bijdragen aan de verdere ontwikkeling van de internationale samenwerking binnen de wetenschappelijke i-Tree gemeenschap onder leiding van het Davey Institute in de Verenigde Staten.
Tenslotte: objectieve inbreng bij inspraak
Gemeenten worden in toenemende mate uitgedaagd zorg te dragen voor een kwalitatief hoogwaardige leefomgeving, niet in het minst door de inspraak van burgers, waarbij ook emoties een grote rol spelen. De resultaten van dit project maken een meer objectieve inbreng mogelijk die hopelijk bijdraagt aan goed gefundeerde keuzes en een snellere besluitvorming bij het maken en implementeren van plannen voor bestaand en toekomstige stedelijk groen.
De wetenschappelijk onderbouwing is ook van belang bij het werk van de boomadviesbureaus en de ingenieursbureaus, waar het bij acquisitie en uitvoering van opdrachten steeds belangrijker wordt de werkelijke impact van ontwerpvoorstellen geloofwaardig in te schatten. Nieuwe inzichten in de prestaties van het urban forest zullen naar verwachting ook bijdragen aan nieuwe visies op de toekomst van steden. En tenslotte stellen de verworven inzichten boomkwekerijen in staat hun assortiment tijdig aan te passen aan opkomende veranderingen in het aankoopbeleid van groene assetmanagers in steden.
Kortom: in het driejarige onderzoeksproject i-Tree 2.0-NL ontwikkelt een consortium van 29 betrokken partners nauwkeurige meetgegevens over Nederlandse stadsbomen. Deze meetgegevens worden vertaald naar databases, toepassingssoftware en ‘orgware’. Een van de belangrijkste baten van bomen voor de stad wordt hiermee wetenschappelijk gestaafd en geïntegreerd in de plannings- en ontwerppraktijk.
Van onze partner, Stadswerk Magazine (nummer 7, 2021). Tekst: René van der Velde, TU Delft, Feculteit Bouwkunde. Henk Wolfert, AMS Institute.