Αξιολόγηση των πλεονεκτημάτων από την ανακαίνιση των πράσινων στεγών στη Μεσόγειο: Το παράδειγμα της Θεσσαλονίκης

'''Αξιολόγηση των πλεονεκτημάτων από την ανακαίνιση των πράσινων στεγών στη Μεσόγειο, με χρήση της Περιβαλλοντικής Μοντελοποίησης, των GIS και της πολύ υψηλής χωρικής ανάλυσης Δεδομένων Τηλεπισκόπησης: Το παράδειγμα της Θεσσαλονίκης, Ελλάδα'''

'''Πρωτότυπος τίτλος:''' ''Assessing the Benefits from Retrofitting Green Roofs in Mediterranean, using Environmental Modelling, GIS and very high Spatial Resolution Remote Sensing Data: The example of Thessaloniki, Greece''

'''Συγγραφείς:''' Θεωδορίδου, Καρτέρης Μ., Μαλλίνης, Τσίρος, Καρτέρης Α.

'''Λέξεις κλειδιά:''' Πράσινη στέγη, Θεσσαλονίκη, Τηλεπισκόπηση 

'''Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου:''' [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029617301214]


'''ΠΕΡΙΛΗΨΗ'''

Στην περιοχή της Μεσογείου, η εγκατάλειψη της υπαίθρου και η ταχεία αστικοποίηση μετά τη δεκαετία του 1950 οδήγησαν σε σύνθετα περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως η εκμετάλλευση των φυσικών πόρων, η περιβαλλοντική ρύπανση, ενώ η απρόσκοπτη αστική ανάπτυξη προκάλεσε υπερβολική πίεση στην υπάρχουσα υποδομή, η οποία επηρεάζει τα κτίρια, τις δημόσιες μεταφορές, την ποιότητα των υδάτων και τη δημόσια υγεία. 

Διάφορες μελέτες καταδεικνύουν ότι η εφαρμογή της τεχνολογίας της πράσινης οροφής μπορεί να μετριάσει τα περιβαλλοντικά προβλήματα με τη μείωση της ροής θερμότητας και της ηλιακής ανακλαστικότητας, την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας των κτιρίων, την απομάκρυνση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, τη μείωση της απορροής των ομβρίων, την ψύξη του αέρα και την αποτελεσματική διαχείριση του αστικού φαινομένου της θερμικής νησίδας. 

Σ 'αυτό το πλαίσιο, ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι να αξιολογήσει το δυναμικό της πράσινης στέγης και να ποσοτικοποιήσει τα οφέλη της έναντι της Θεσσαλονίκης, της δεύτερης μεγαλύτερης πόλης της Ελλάδας. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιήθηκαν πολύ υψηλής χωρικής ανάλυσης δορυφορικές εικόνες και φυσική ορθοαγώγηση χρώματος, μαζί με μια γεωγραφική ανάλυση βασισμένη σε αντικειμενική ανάλυση εικόνας. Το δυναμικό δέσμευσης άνθρακα, η συγκράτηση των βρόχινων υδάτων και η εξοικονόμηση ενέργειας υπολογίστηκαν βάσει συντελεστών που υιοθετήθηκαν μετά από πλήρη βιβλιογραφική ανασκόπηση και πραγματικές προσομοιώσεις δυναμικής ενέργειας.

'''ΕΙΣΑΓΩΓΗ'''

Σύμφωνα με το UNEP, οι πόλεις καταναλώνουν το 80% του παγκόσμιου ενεργειακού εφοδιασμού και το 75% των φυσικών πόρων του πλανήτη ενώ παράγουν σχεδόν το 75% των παγκόσμιων εκπομπών άνθρακα. Επιπλέον, σύμφωνα με το Ε.Α.Α., μέχρι το 2020 περίπου το 80% των Ευρωπαίων θα ζουν σε αστικές περιοχές, ενώ σε ορισμένες χώρες το ποσοστό θα φτάσει το 90% ή περισσότερο. Επιπλέον, για να εξασφαλιστεί μια Ευρώπη με χαμηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, πρέπει να επιτευχθεί έως το 2050 μια μείωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου κατά 80% από τον οικοδομικό τομέα.
 
Ως εκ τούτου, τα τελευταία χρόνια, οι πόλεις σε όλο τον κόσμο λαμβάνουν μέτρα για να μειώσουν το αποτύπωμα άνθρακα και να γίνουν πιο βιώσιμες. Σε αυτή τη γραμμή, η εφαρμογή των πράσινων στεγών, είναι ένα πολύ δημοφιλές μέτρο με πολλά οφέλη. Μπορούν να σχηματίσουν έναν πράσινο διάδρομο και να λειτουργήσει ως βιότοπος για την άγρια φύση, μειώνοντας δραστικά τις επιπτώσεις της όξινης βροχής. Επιπλέον, οι πράσινες στέγες έχουν θετικό αποτέλεσμα όσον αφορά την ελαχιστοποίηση του αστικού φαινομένου της θερμικής νησίδας, ενώ παράλληλα συμβάλλουν στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων. Ένα άλλο πολύ σημαντικό όφελος των πράσινων στεγών είναι η μείωση της μέγιστης απορροής και η μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. 

Σε αυτό το πλαίσιο, η παρούσα μελέτη ασχολείται με την ολιστική αξιολόγηση των πλεονεκτημάτων εφαρμογής της πράσινης στέγης στην πόλη της Θεσσαλονίκης στη Βόρεια Ελλάδα.

'''ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ'''

Για την αξιολόγηση των πλεονεκτημάτων μιας μεγάλης κλίμακας εφαρμογής της πράσινης στέγης για την πόλη της Θεσσαλονίκης εξετάστηκαν οι ακόλουθες πτυχές:

α) Η χωρική σαφής εκτίμηση των διαθέσιμων χώρων πράσινης στέγης.

β) Η εκτίμηση της μειωμένης κατανάλωσης ενέργειας των κτιρίων και η σχετική ελαχιστοποίηση των εκπομπών CO2.

γ) Η ποσοτικοποίηση της μείωσης της δέσμευσης CO2.

δ) Η εκτίμηση της ελαχιστοποίησης της απορροής των ομβρίων υδάτων και της εμφάνισης των πλημμυρών.


''Επισκόπηση της μεθοδολογίας''

Προκειμένου να εξασφαλιστεί μια ρεαλιστική προσέγγιση της πραγματικής δυναμικής της πράσινης στέγης στα κτίρια της πόλης, τόσο από τεχνική όσο και από οικονομική άποψη, εισήχθη μια σειρά ασφαλών παραδοχών και εύλογων παραμέτρων. Πιο συγκεκριμένα, το πρώτο βήμα περιλαμβάνει τον καθορισμό των τυπολογιών των πράσινων στεγών (εκτεταμένες και ημιεντατικές). Στη συνέχεια, καθορίστηκε η αξιολόγηση των κριτηρίων καταλληλότητας των κτιρίων για εγκαταστάσεις πράσινης οροφής, βάσει των  ισχυόντων κανονισμών κατασκευής. Στη συνέχεια, προσδιορίστηκαν τα σενάρια προσομοίωσης και αξιολογήθηκαν οι διαθέσιμες περιοχές πράσινης οροφής με τη χρήση τηλεπισκόπησης. Οι χωρικές πληροφορίες, όπως οι χάρτες και οι περιγραφικές πληροφορίες, προέκυψαν από την τηλεπισκοπική ανάλυση και υποστήριξαν τον προσδιορισμό και την απεικόνιση των διαθέσιμων χώρων πράσινης οροφής, χρησιμοποιώντας το Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα (GIS) μαζί με στατιστικά στοιχεία σχετικά με τα κτίρια της Θεσσαλονίκης.

'''ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ'''

''Δυνατότητα πράσινης στέγης''

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της ανάλυσης του Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), οι υπάρχουσες περιοχές βλάστησης για ολόκληρη την πόλη φτάνουν τα 0.66 km2. Η χωροταξική ανάλυση έδειξε μια άνιση κατανομή των πράσινων εκτάσεων σε όλη την πόλη, κυμαινόμενη από 1,2 m2 πράσινων εκτάσεων ανά κάτοικο στην 3η συνοικία έως 4,6 m2 στην 1η συνοικία.

Το υπάρχον οικοδομικό τεκμήριο της Θεσσαλονίκης αναλύθηκε επιτυχώς μέσω του δυναμικού για πράσινη στέγη με βάση τις τυπολογίες των πολυκατοικιών. Στον Πίνακα 1, απεικονίζεται το μέσο ποσοστό της διαθέσιμης επιφάνειας στέγης για την εφαρμογή πράσινων στεγών ανά κτίριο και συνοικία. 

[[Αρχείο:Rs_wiki_eikona_1_ergasia_5.PNG | thumb | right | Πίνακας 1: Μέση εκατοστιαία διαθέσιμη επιφάνεια στέγης για την υλοποίηση πράσινων στεγών ανά κτίριο και συνοικία, Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029617301214]]

Γίνεται σαφές ότι στις περιοχές του κέντρου της πόλης (1η συνοικία) και της παλιάς πόλης της Θεσσαλονίκης (3η συνοικία) η διαθεσιμότητα στέγης για πράσινες στέγες είναι μάλλον περιορισμένη, κυμαινόμενη μεταξύ 36% και 56%. Αυτό οδηγεί σε εκτεταμένες ακατάλληλες περιοχές από ταράτσες ρετιρέ και κεκλιμένων οροφών στο κέντρο της πόλης και στην παλιά πόλη αντίστοιχα. Αντίθετα, στην υπόλοιπη πόλη, δηλαδή στις νεόκτιστες συνοικίες, η διαθεσιμότητα στέγης κυμαίνεται κατά πλειοψηφία μεταξύ 69% και 81%.

Στην Εικόνα 1 απεικονίζονται οι περιοχές με πράσινα σημεία,  πριν και μετά την εφαρμογή των πράσινων στεγών. Οι συντελεστές αύξησης δείχνουν τις μεγάλες δυνατότητες που υπάρχουν για την πόλη της Θεσσαλονίκης. Συνολικά, η ανάλυση ολοκληρώνεται με την πιθανή αύξηση των πράσινων ανοιχτών χώρων στην πόλη με χρήση πράσινης στέγης. 

[[Αρχείο:Rs_wiki_eikona_2_ergasia_5.PNG | thumb | right | Εικόνα 1: Ποσοστιαία αύξηση των συντελεστών των ανοιχτών χώρων πρασίνου στην πόλη μετά την εφαρμογή της πράσινης στέγης, Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029617301214]]

Ιδιαίτερα, οι αυξανόμενοι ρυθμοί είναι υψηλότεροι στην 4η, όπου μπορεί να αυξηθεί έως και 7 φορές από 0,1 km2 πράσινων εκτάσεων σε 0,73 km2 πράσινων περιοχών καθώς και στην 5η και 2η περιοχή αυξάνοντας κατά 270% περίπου, δεδομένου ότι οι ήδη υπάρχοντες πράσινοι χώροι είναι μάλλον περιορισμένοι και ταυτόχρονα η διαθεσιμότητα οροφής είναι η υψηλότερη, όπως είδαμε ήδη στον Πίνακα 1.

Γίνεται εμφανές (Εικόνα 2) ότι το 79% των δομικών στοιχείων έχει μέσο όρο κάλυψης στέγης άνω του 56%, γεγονός που δείχνει ότι οι πράσινες στέγες στη Θεσσαλονίκη μπορούν να αποτελέσουν μια πολύ ελπιδοφόρα λύση για την αειφορία. Σε απόλυτες τιμές, το δυναμικό της πράσινης στέγης στην πόλη μπορεί να φθάσει τα 2,29 km2, το οποίο είναι αξιοσημείωτα  ίσο με το 16,70% των ακαθάριστων δομημένων περιοχών της πόλης και το 7,70% του κύριου δάσους των προαστίων της πόλης, που ονομάζεται "Seih Sou". Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι ημιεντατικές πράσινες στέγες συναντώνται κυρίως στις περιοχές 4 και 5, όπου τα κτίρια χρονολογούνται μετά το 1980.

[[Αρχείο:Rs_wiki_eikona_3_ergasia_5.PNG | thumb | right | Εικόνα 2: Μέσο ποσοστό διαθέσιμης επιφάνειας στέγης για την υλοποίηση πράσινων στέγων ανά κτίριο, Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029617301214]]

''Απομόνωση άνθρακα''

Η πιθανή δέσμευση άνθρακα σε τόνους C και CO2, που προέκυψε από την εφαρμογή των πράσινων στεγών στη Θεσσαλονίκη, παρουσιάζεται στον Πίνακα 2. Όπως ήδη αναφέρθηκε, τόσο οι εκτεταμένες όσο και οι ημιεντατικές πράσινες στέγες μπορούν ενδεχομένως να εγκατασταθούν στα κτίρια της πόλης.

[[Αρχείο:Rs_wiki_eikona_4_ergasia_5.PNG | thumb | right | Πίνακας 2: Συνολικά αποθέματα Cseq ή C ανά εξεταζόμενη κατηγορία βλάστησης στις πιθανές εκτεταμένες πράσινες στέγες στη Θεσσαλονίκη, Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029617301214]]

Τα αποτελέσματα δείχνουν τη σημασία της κατηγορίας της βλάστησης σε σχέση με τη συνολική ποσότητα του C που απομονώθηκε σε μια πράσινη στέγη (Πίνακας 2). Ανάλογα με τον τύπο βλάστησης που φυτεύεται σε μια εκτεταμένη πράσινη στέγη, τα αποθέματα C στη Θεσσαλονίκη μπορούν να αυξηθούν κατά 2,5 φορές.

Συνολικά, το ποσοστό Cseq στη Θεσσαλονίκη μπορεί να φτάσει τα 3951,52 tnCO2 / έτος, αντιστοιχώντας σε συνολική εξοικονόμηση 12441 tnCO2 σε επίπεδο Δήμου.

''Ενεργειακή απόδοση''

Η εξοικονόμηση ενέργειας τόσο στη θέρμανση όσο και στην ψύξη μεγιστοποιείται στον τελευταίο όροφο των κτιρίων, και όχι στα διαμερίσματα κάτω από την πράσινη οροφή. Σύμφωνα με το ίδιο μοτίβο, η θετική επίδραση της πράσινης στέγης στην ενεργειακή απόδοση των κτιρίων γίνεται πιο εμφανής και αξιοσημείωτη όταν τα κτίρια έχουν λιγότερους ορόφους. Στους τρισδιάστατους χάρτες που ακολουθούν, γίνεται φανερό ότι οι πράσινες στέγες αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητά τους σε μονοκατοικίες ή με τουλάχιστον δύο ορόφους κτίρια. Έτσι, η υψηλή αναλογία των περιοχών με πράσινη στέγη σε σχέση με την συνολική δόμηση αυξάνει τα οφέλη των πράσινων στεγών μέσω της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων.
 
Για παράδειγμα, όσον αφορά την εξοικονόμηση CO2, τα περισσότερα κτίρια στη Θεσσαλονίκη εκτελούν περίπου 5 kgCO2 ανά χτισμένη περιοχή. Αυτές οι εξοικονομήσεις αντιστοιχούν μόνο σε μείωση κατά 5% των εκπομπών CO2 ενός τυπικού κτιρίου έξι ορόφων. Αξιολογώντας τα αποτελέσματα χωρικά (Εικόνα 3), φαίνεται ότι στο πυκνό και παλιό κέντρο της πόλης της Θεσσαλονίκης οι συνοικίες έχουν στο μεγαλύτερο μέρος τους κτίρια με πάνω από 5 ορόφους καθώς και τις πιο περιορισμένες διαθέσιμες περιοχές πράσινης στέγης και ως εκ τούτου επιδεικνύουν εξοικονόμηση CO2 κάτω από 2,3 kgCO2 ανά χτισμένη περιοχή, ενώ στα προάστια αυτά τα αποτελέσματα κυμαίνονται μεταξύ 3,5 και 9,1 kgCO2 / m2.

[[Αρχείο:Rs_wiki_eikona_5_ergasia_5.PNG | thumb | right | Εικόνα 3: Συνολική ετήσια εξοικονόμηση εκπομπών CO2 κανονικοποιημένη στις δομημένες περιοχές, Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029617301214]]

''Συγκομιδή βροχής - Βελτίωση αποχέτευσης ομβρίων υδάτων''
Η μέση κατακράτηση όμβριων υδάτων που μπορεί να επιτευχθεί με πράσινες στέγες στη Θεσσαλονίκη φθάνει σχεδόν το 45%, ενώ σε ορισμένα δομικά στοιχεία αυξάνεται έως και 71%. Η σημαντική συμβολή των πράσινων στεγών στον κύκλο των αστικών υδάτων είναι εμφανής από το γεγονός ότι σχεδόν το 50% των βροχοπτώσεων μπορεί να δεσμευτεί στο 50% των αστικών δομικών τετραγώνων.