Concetto di clima urbano

Lo sviluppo tecnico del concetto di clima urbano da parte di Geo-Net Umweltconsulting GmbH(Link ist extern) di Hannover è stato supportato da un gruppo di progetto amministrativo interno sotto la guida del dipartimento di sviluppo urbano. I risultati (provvisori) del concetto di clima urbano sono stati presentati e discussi con altri dipendenti dell'amministrazione comunale di Jena in varie riunioni di lavoro e in due workshop. Il progetto è stato realizzato nel periodo 2021-2024 con una procedura di aggiudicazione a monte per i servizi di pianificazione nella seconda metà del 2020.

Il progetto è stato finanziato in proporzione (40%) dal Libero Stato di Turingia nell'ambito del programma di finanziamento "Klima Invest". Il finanziamento è finalizzato al raggiungimento degli obiettivi della legge sul clima della Turingia, in particolare alla riduzione delle emissioni di gas serra e all'adattamento alle conseguenze inevitabili dei cambiamenti climatici in Turingia.

Il progetto è suddiviso nei seguenti moduli.

1. modellazione del clima urbano e analisi climatica

Il surriscaldamento urbano continua ad aumentare a Jena, soprattutto a causa del cambiamento climatico globale. La progressiva densificazione del centro città, dovuta all'elevata pressione di utilizzo di spazi limitati e alla perdita di aree verdi, può intensificare ulteriormente questo sviluppo. Nell'interesse di uno sviluppo urbano resiliente al clima, è necessario valutare le aree in termini di caratteristiche climatiche o di funzione climatica. Questa valutazione costituisce la base e il supporto argomentativo per la valutazione degli sviluppi strutturali, per lo sviluppo di proposte di ottimizzazione e per la garanzia di aree di compensazione climatica.

In una prima fase, è stata realizzata una modellazione climatica urbana tridimensionale ad alta risoluzione per Jena utilizzando FITNAH-3D, che rappresenta l'attuale uso del suolo e la struttura del verde, oltre a riflettere diversi scenari di uso del suolo e di cambiamento climatico. L'area di studio di circa 195 km² è stata modellata con una griglia orizzontale di 10 m su 24 ore (passo temporale: 10 secondi). Ciò ha costituito la base per la valutazione qualitativa e quantitativa del processo climatico-ecologico dell'aria fredda e della situazione di surriscaldamento o della situazione di stress bioclimatico umano per il giorno e la notte.

L'analisi del clima urbano è stata condotta per tre scenari. I due scenari futuri si riferiscono all'anno 2035.

Nella fase successiva, sono state create mappe individuali dei parametri climatici urbani chiave a partire dai tre calcoli del modello. Questi includono la temperatura al suolo e il campo di vento, il flusso di aria fredda, il tasso di produzione di aria fredda (notte) e la temperatura percepita (giorno), in ogni caso per la situazione attuale e per i due scenari futuri. Queste informazioni climatiche individuali sono state poi riassunte in sei mappe sintetiche di analisi climatica (una per ogni scenario), una per il giorno (14:00) e una per la notte (04:00).

2. mappe informative di valutazione e pianificazione

In questo modulo del progetto è stata valutata l'attuale analisi climatica. Questa valutazione si basa sulla Linea Guida VDI 3785 Foglio 1, che utilizza le categorie di valutazione per identificare i fattori favorevoli e sfavorevoli di un luogo e per ricavare i requisiti specifici di azione e pianificazione. L'area urbana viene suddivisa in area effettiva (aree di insediamento/traffico) e area di compensazione (spazi verdi e aperti) e assegnata a una corrispondente categoria di valutazione (situazione bioclimatica da molto favorevole a molto sfavorevole o importanza bioclimatica da molto alta a molto bassa) utilizzando un algoritmo (la cosiddetta trasformazione z). Le singole aree della città vengono quindi valutate in confronto tra loro, poiché non è possibile utilizzare valori limite universalmente validi e legalmente standardizzati come base per la valutazione. Questa valutazione viene effettuata per la situazione diurna e notturna in tutti e tre gli scenari. Di conseguenza, sono disponibili sei mappe di valutazione per l'area urbana.

Le mappe di valutazione costituiscono la base della mappa informativa di pianificazione climatica. La mappa di orientamento alla pianificazione si basa sui risultati dello scenario futuro P2 con il segnale di cambiamento climatico e lo sviluppo urbano aggiuntivo e tiene quindi conto degli effetti del cambiamento climatico previsto nel senso di una strategia precauzionale. Come mappa di astrazione, combina tutte le precedenti rappresentazioni dell'analisi climatica. Identifica e analizza le aree di compensazione e di stress, fornisce raccomandazioni per la pianificazione da una prospettiva climatologica urbana e serve quindi come base importante per la considerazione delle questioni climatiche nella pianificazione territoriale urbana preparatoria e vincolante. L'obiettivo è mantenere la qualità della vita ai sensi dell'articolo 1 (5) del BauGB e condizioni di vita e di lavoro sane ai sensi dell'articolo 34 del BauGB nella città, sviluppando al contempo l'ubicazione di un centro regionale in linea con la domanda.

Oltre alle modifiche derivanti dai cambiamenti climatici previsti, la mappa informativa della pianificazione si concentra anche sugli sviluppi edilizi previsti e valuta l'impatto climatico urbano previsto sull'area stessa e sul quartiere adiacente. Per 69 aree di sviluppo (progetto preliminare per l'aggiornamento della FNP, al 4 novembre 2022), nell'ambito del concetto di clima urbano è stata effettuata una valutazione individuale da parte di esperti degli effetti sul clima come risorsa protetta; i risultati per 55 di queste aree sono stati riassunti in un profilo . Per tutte le aree di sviluppo, gli esperti hanno confermato che le aree possono essere realizzate senza alcun impatto significativo sul clima locale, a condizione che il metodo di costruzione sia adattato al clima. In base alla valutazione del sito, vengono formulate raccomandazioni di pianificazione per la realizzazione strutturale, che possono supportare un metodo di costruzione adattato al clima nel rispettivo sito e devono essere dettagliate ai successivi livelli di pianificazione.

3. implementazione strumentale

Con l'obiettivo di ancorare le conoscenze acquisite e le raccomandazioni d'azione basate su di esse dalla mappa informativa della pianificazione alla legge sulla pianificazione e di trasferirle all'attuazione, è stata analizzata l'attuazione strumentale come parte del concetto di clima urbano. Oltre agli strumenti formali di pianificazione urbanistica preparatoria e vincolante, sono stati presi in considerazione anche l'emanazione di regolamenti edilizi locali o l'offerta di incentivi e programmi di sostegno per i cittadini e sono state presentate le relative proposte per Jena.

Il "Concetto climatico urbano per la città di Jena" è stato confermato dal Consiglio comunale il 26 febbraio 2025 come base d'azione per uno sviluppo urbano sostenibile e adattato al clima per l'amministrazione cittadina. In futuro, le decisioni rilevanti per la pianificazione e i progetti all'interno dell'area urbana di Jena saranno prese tenendo conto dei risultati del concetto di clima urbano. I risultati della mappa informativa sulla pianificazione climatica e i contenuti dei singoli profili delle aree di sviluppo saranno integrati nel piano regolatore attraverso una mappa climatica supplementare. Inoltre, i risultati disponibili, comprese le informazioni e le raccomandazioni di pianificazione delle schede informative, devono essere presi in considerazione il più presto possibile nella pianificazione urbanistica vincolante (piani di sviluppo).

L'implementazione di misure di adattamento al clima nelle aree interne non pianificate - cioè nelle aree esistenti senza un piano di sviluppo vincolante - è di grande importanza anche a Jena. Gran parte delle aree inquinate dal punto di vista climatico sono esistenti, ma spesso sono di proprietà privata e quindi al di fuori della sfera di influenza comunale. Con l'obiettivo di garantire condizioni di vita e di lavoro sane, oggi e in futuro, è necessario definire condizioni quadro adeguate per lo sviluppo, in particolare per le aree esistenti con inquinamento climatico. La risoluzione del Consiglio comunale sul concetto di clima urbano ha quindi formulato il compito di esaminare le possibilità di ancorare le misure di adattamento al clima attraverso linee guida locali o regolamenti edilizi a Jena e di attuarle laddove possibile.

A causa dell'influenza antropica, in una città prevalgono condizioni climatiche modificate, che tendono ad essere più pronunciate con l'aumento del numero di abitanti o delle dimensioni della città. Le ragioni sono, ad esempio, l'elevato grado di impermeabilizzazione, compensato da una bassa percentuale di vegetazione e superfici naturali.

A questo proposito occorre menzionare l'aumento della superficie dovuto agli edifici (compromissione del flusso a causa dell'aumento della rugosità, riflessioni multiple dagli edifici) e alle emissioni dei trasporti, dell'industria e delle abitazioni (flusso di calore antropogenico). Rispetto all'ambiente circostante, in gran parte naturale o quasi naturale e non sviluppato, questi effetti portano a temperature più elevate e a stress bioclimatici in estate. Il fenomeno del surriscaldamento è particolarmente evidente di notte e viene definito isola di calore urbana.

A differenza dell'igiene dell'aria o dell'inquinamento acustico, ad esempio, non esistono ancora normative standardizzate sui valori guida o addirittura sui valori limite per l'inquinamento termico. Per la valutazione vengono utilizzati il comfort termico e la salute umana (benessere, prestazioni, tassi di malattia e mortalità). I parametri della velocità del vento, della temperatura dell'aria e delle radiazioni e dell'umidità dell'aria sono di importanza fondamentale. Nella climatologia urbana e regionale, negli ultimi decenni si sono affermati diversi parametri biometeorologici umani, che possono essere utilizzati per determinare gli effetti dell'inquinamento sul benessere umano.

La temperatura equivalente fisiologica (PET) tiene conto della temperatura percepita, che è influenzata dalla temperatura dell'aria, dall'umidità, dalla velocità del vento e dalla radiazione. Tenendo conto del bilancio termico umano, si possono ricavare vari livelli di stress fisiologico, che vanno dallo stress da freddo estremo allo stress da caldo estremo. Questo indice viene utilizzato come parte del concetto di clima urbano per valutare la situazione diurna (ore 14:00) nelle aree esterne.

Mentre le temperature elevate durante il giorno tendono a causare stress nei luoghi di lavoro, le alte temperature notturne rappresentano una sfida importante soprattutto nelle abitazioni private. Il corpo può recuperare dallo stress termico del giorno solo in condizioni termiche favorevoli. L'Agenzia Federale per l'Ambiente raccomanda una temperatura della camera da letto di 17-18 °C per un sonno riposante. Il raggiungimento di queste temperature interne dipende in larga misura dall'edificio (isolamento termico estivo attraverso la coibentazione, l'ombreggiatura, l'orientamento della pianta, il raffreddamento attivo/passivo, ecc.) Nell'ambito del concetto di clima urbano, la temperatura notturna alle 4 del mattino a un'altezza di 2 metri dal suolo viene utilizzata come base per valutare la situazione notturna.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 2.1 "Comfort termico e salute umana".

Si tratta di una situazione meteorologica determinata da influenze locali e regionali con deboli correnti di vento e condizioni di radiazione senza ostacoli, caratterizzata da pronunciate variazioni diurne della temperatura dell'aria, dell'umidità e della radiazione.

A questa situazione meteorologica autoctona si associa il verificarsi di una notte a bassa radiazione di vento, in cui la radiazione notturna crea differenze di temperatura significative nell'area urbana a causa della mancanza di copertura nuvolosa. Questa situazione determina i maggiori carichi termici all'interno della città e le caratteristiche climatiche locali sono particolarmente ben caratterizzate. Queste includono l'effetto isola di calore e la dinamica dell'aria fredda che si sviluppa autonomamente, non influenzata da alcun flusso sovrapposto. Ciò significa che i percorsi del flusso di aria fredda possono essere identificati in una situazione climatica autoctona.

A Jena, la media a lungo termine degli ultimi 30 anni è stata di circa 32 notti di irraggiamento a basso vento all'anno, sebbene vi siano differenze stagionali nella distribuzione. Nei tre mesi estivi di giugno, luglio e agosto sono state osservate circa 14 notti di irraggiamento da vento debole, pari a circa il 15% di tutte le notti di questo periodo.

L'aria fredda viene prodotta di notte sulle superfici naturali o quasi naturali dall'irraggiamento di calore. Le aree con scarsa vegetazione (ad esempio prati, seminativi, prati e prati, ma anche terreni incolti) si rivelano particolarmente produttive di aria fredda durante la notte. Grazie al loro volume, le foreste generano grandi quantità di aria fredda. Questa viene generata sopra la chioma e poi sprofonda nello spazio del tronco a causa del suo peso. La maggior parte dell'aria fredda viene generata nell'area circostante la città. L'intensità del flusso di aria fredda dipende dalle dimensioni del bacino idrografico, dall'inclinazione dei pendii, dalla larghezza delle valli e dall'assenza di ostacoli. Il grado di penetrazione dell'aria fredda nell'area edificata dipende dalle dimensioni dell'insediamento, dalla struttura e dalla densità degli edifici, oltre che dal rilascio di calore antropogenico e dalla quantità di aria fredda in ingresso. Oltre agli edifici, anche gli alberi possono rappresentare un ostacolo al flusso d'aria in prossimità del suolo.

Rispetto a molte altre città, la città di Jena beneficia di una marcata dinamica dell'aria fredda. Ciò è dovuto alla topografia e ai rilievi variegati, nonché alle aree produttive di formazione dell'aria fredda, che si trovano nelle immediate vicinanze del centro cittadino. La città viene ventilata durante le notti radiose principalmente dalle vaste aree delle valli laterali della Saale e dalla stessa valle meridionale della Saale. Questo favorisce una buona ventilazione dell'area di insediamento di Jena e ha quindi un'influenza positiva sul clima urbano.

Il tasso di produzione dell'aria fredda, lo spessore dell'aria fredda e il flusso volumetrico dell'aria fredda sono variabili relative che rimarranno invariate anche in un'atmosfera più calda in futuro a causa del cambiamento climatico (se non vengono modificate da cambiamenti nell'uso del suolo, come insediamenti industriali su larga scala o espansioni di insediamenti). Di conseguenza, lo stesso vale anche per gli elementi centrali derivati da queste variabili, come i percorsi dell'aria fredda. Va da sé che l'aria fredda tende a essere più calda in presenza di cambiamenti climatici rispetto al presente e può quindi contribuire meno alla riduzione dell'inquinamento termico notturno.

Le analisi del clima urbano possono basarsi su diverse procedure metodologiche di analisi. A Jena è stata utilizzata la modellazione numerica del clima urbano. I calcoli per Jena sono stati effettuati utilizzando il modello climatico FITNAH-3D. La risoluzione orizzontale della modellazione è di 10 m, vale a dire che Jena è suddivisa in una griglia di dimensioni pari a 10 m x 10 m (corrispondenti a circa 4,5 milioni di celle della griglia). Per ogni cella della griglia, vengono determinate informazioni quali l'altezza del terreno, l'uso del suolo, le sagome e le altezze degli edifici, gli alberi e la percentuale di superfici impermeabilizzate, che vengono utilizzate come dati di input per il calcolo del modello. Con una superficie di circa 458 km², l'area di studio selezionata si estende ben oltre l'area della città di Jena (115 km²), per tenere conto delle differenze di altitudine e di uso del suolo nell'area circostante che influenzano il clima urbano di Jena.

In accordo con la città della tecnologia, la modellazione si basa su una situazione climatica estiva di alta pressione con cielo sgombro da nubi e un vento sovrastante molto debole (→ situazione climatica autoctona, temperatura massima giornaliera superiore a 25 °C).

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 5.1 "Modellazione numerica".

Nel concetto di clima urbano di Jena, oltre alla situazione attuale, sono stati sviluppati due scenari futuri. Ciò è stato fatto con l'obiettivo di presentare e infine valutare gli effetti dei cambiamenti climatici previsti separatamente dagli effetti del futuro sviluppo edilizio.

Nell'ambito dell'aggiornamento del piano regolatore della città di Jena, è necessario effettuare una valutazione ambientale per le aree di sviluppo edilizio. Devono essere valutati gli effetti significativi sul clima urbano e gli effetti specifici sull'area stessa (clima/protezione dell'aria) che ci si aspetta come risultato dello sviluppo previsto. Per separare gli effetti degli sviluppi edilizi previsti dagli effetti dei cambiamenti climatici previsti, è stato definito un segnale di cambiamento climatico per i calcoli del modello del futuro, che rappresenta il futuro una volta con e una volta senza sviluppo urbano in due scenari. Non sono state modellate misure di adattamento al clima come parte del concetto di clima urbano.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 5.1.2 "Sviluppo dello scenario".

In conformità alla Linea Guida VDI 3787 Foglio 9, tutti i calcoli del modello per il Concetto Climatico Urbano di Jena si basano su condizioni climatiche autoctone (condizioni climatiche estive con vento debole e alta pressione senza copertura nuvolosa). In genere, una giornata estiva autoctona porta a situazioni che causano i maggiori carichi termici in alcune aree della città nel corso dell'anno, a causa dell'elevata insolazione e del basso ricambio d'aria su larga scala (autoctono). Anche se si tratta di una situazione meteorologica particolare, tali condizioni climatiche si verificano regolarmente e più volte ogni estate a Jena. Nei mesi estivi di giugno, luglio e agosto, ci sono oltre 15 notti autoctone a Jena e 32 notti in tutto l'anno nella stazione più vicina, Erfurt-Weimar.

Per ogni scenario è stato modellato un ciclo giornaliero che inizia alle 21:00 e termina alle 14:00 del giorno successivo, all'ora del punto più alto del sole. La temperatura di partenza del modello per la situazione attuale è di 20 °C alle 21:00. Questa è stata determinata analizzando una serie temporale di 30 anni della stazione di misurazione DWD dell'Osservatorio di Jena (1991-2020) per i giorni estivi medi (temperatura massima giornaliera > 25 °C) nei mesi estivi di giugno, luglio e agosto alle 21:00. Per gli scenari futuri P1 e P2, la temperatura di partenza è stata aumentata di 2 Kelvin e l'umidità del suolo è stata abbassata al di sotto del punto di appassimento in entrambi i calcoli del modello.

Le condizioni di partenza selezionate rappresentano deliberatamente una situazione di stress termico, almeno per alcune parti della città, ma non un evento estremo. L'obiettivo del concetto di clima urbano è quello di differenziare spazialmente questa situazione di stress e di contrastarla attraverso uno sviluppo urbano sostenibile e adeguate misure di adattamento al clima.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 5.1.5 "Quadro di riferimento e condizioni al contorno".

A Jena, il futuro clima urbano nel 2035 è stato calcolato con un segnale di cambiamento climatico molto forte come parte di una strategia precauzionale. Sulla base dello scenario RCP 8.5 ("continuare come prima" per quanto riguarda l'andamento della concentrazione assoluta di gas serra nell'atmosfera), nel modello di calcolo è stato incluso un aumento della temperatura di 2 Kelvin per il prossimo futuro fino al 2035. Inoltre, è stata ipotizzata una riduzione dell'umidità del suolo (dal 60% al 30%) per gli spazi verdi e aperti. Le classi di utilizzo con scarsa vegetazione non possono più evaporare, per cui nel modello l'energia incidente a onde corte viene convertita direttamente in calore sensibile, che contribuisce a un aumento della temperatura dell'aria a livello del suolo, in particolare durante il giorno. Gli alberi sono esclusi da questo fenomeno.

Il modello climatico FITNAH-3D è stato alimentato con i dati di input corrispondenti per ogni scenario (situazione attuale, scenari futuri P1 e P2). I dati di input sono stati registrati nel luglio 2021 e riflettono lo stato delle conoscenze in quel momento. Per ogni cella di griglia di 10 m sono state assegnate al modello le seguenti informazioni

• Terreno / orografia (modello digitale del terreno)
• Uso del suolo / grado di impermeabilizzazione (classi di uso del modello: Edificio, superficie non edificata sigillata, pista, terreno non naturale, sabbia/ghiaia, terreno aperto/prato, albero su sigillato, albero su terreno non naturale, albero su prato, acqua)
• Altezza strutturale (per edifici, vegetazione bassa e alberi)

Poiché il concetto di clima urbano non era inteso solo a rappresentare la situazione attuale, è stato necessario sviluppare anche condizioni climatiche e di struttura urbana per gli scenari futuri P1 e P2. Tutti e tre i modelli di calcolo si basano sullo stesso modello digitale del terreno.

La situazione attuale tiene conto delle condizioni climatiche e strutturali della città al momento della raccolta dei dati (luglio 2021) sulla base dei geodati disponibili. Per essere il più possibile aggiornati, nel modello di calcolo della situazione attuale sono stati integrati anche i piani di sviluppo e i progetti edilizi vincolanti che sono in corso di realizzazione o che lo saranno nel prossimo futuro (→ si veda la Tabella 9 del rapporto).

Lo scenario P1 "Cambiamento climatico" (senza sviluppo urbano) contiene la stessa struttura urbana della situazione attuale e ha lo scopo di illustrare gli effetti previsti a seguito del cambiamento climatico. Quando si guarda al futuro, tuttavia, c'è inevitabilmente un certo grado di incertezza sull'entità dei cambiamenti climatici che si verificheranno effettivamente. A Jena, il futuro clima urbano nel 2035 è stato calcolato con un forte segnale di cambiamento climatico come parte di una strategia precauzionale. Sulla base dello scenario RCP 8.5 ("continuare come prima" per quanto riguarda l'andamento della concentrazione assoluta di gas serra nell'atmosfera), nel modello di calcolo è stato incluso un aumento della temperatura di 2 Kelvin per il prossimo futuro fino al 2035. Inoltre, è stata ipotizzata una riduzione dell'umidità del suolo (dal 60 al 30%) per gli spazi verdi e aperti: ciò comporta una mancanza di raffreddamento evaporativo di queste aree durante il giorno. Gli alberi sono esclusi da questo scenario.

Nello Scenario P2 "Cambiamento climatico con sviluppo urbano", è stato mantenuto il segnale di cambiamento climatico di +2 Kelvin già utilizzato nello Scenario P1 e l'ipotesi di secchezza degli spazi verdi e aperti. Lo Scenario P2 include anche lo sviluppo urbano previsto. In questo caso, si è ipotizzata la costruzione di 69 aree di sviluppo potenziale per abitazioni, attività commerciali, costruzioni speciali e trasporti, nonché giardini di lottizzazione (sulla base della bozza preliminare del piano di utilizzo del territorio urbano del 4 novembre 2022). Le aree di sviluppo previste si basano, tra l'altro, sul "Concetto di sviluppo dell'area residenziale Jena 2035", sul "Concetto di sviluppo dell'area lavorativa e commerciale Jena 2035" e sul "Concetto di sviluppo dei giardini" (aggiornamento 2024). L'"approccio a pixel misti" è stato utilizzato principalmente per la modellazione delle aree di sviluppo del FNP. La pianificazione urbanistica specifica ha potuto essere integrata nel modello di calcolo per P2 solo per tre aree di sviluppo.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 4.4 "Cambiamenti climatici futuri" e sezione 5.1.4 "Preparazione dei dati di input del modello".

Al momento della modellizzazione (luglio 2021), non erano disponibili piani di sviluppo urbano concreti per un gran numero di piani di sviluppo legalmente vincolanti e per la maggior parte delle aree di sviluppo FNP. Per trasferire queste aree nel modello di calcolo, è stato quindi applicato il cosiddetto "approccio a pixel misti". Per le aree da sviluppare in futuro (residenziali, commerciali, speciali), sono state selezionate aree dall'area urbana esistente che, come cosiddetti "gemelli di area", corrispondono maggiormente allo stato di sviluppo del futuro. La distribuzione percentuale della copertura superficiale (edifici, superfici impermeabilizzate, prati, alberi, ecc.) è stata registrata per queste aree gemelle e trasferita alle aree di sviluppo.

L'approccio a pixel misti offre l'opportunità di analizzare e valutare gli sviluppi edilizi previsti in termini di compatibilità con il clima urbano. Tuttavia, è necessario tenere presente che questo approccio di modellazione può rappresentare lo sviluppo futuro solo in misura limitata. Da un lato, le classi di utilizzo del modello (come pixel in una griglia di 10 m) sono distribuite in modo casuale nell'area. Ciò non corrisponde all'effettiva struttura edilizia dell'area gemella, ma rappresenta solo la distribuzione percentuale della copertura della superficie. Non è prevista la modellazione di strutture edilizie contigue, ad esempio edifici di una certa dimensione e orientamento, che possono costituire un ostacolo al flusso, o strutture verdi contigue, che potrebbero essere più efficaci per il raffreddamento, ad esempio. Inoltre, questo metodo non applica un metodo di costruzione adattato al clima, ma solo l'adozione delle strutture edilizie esistenti o delle loro quote percentuali di superficie.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 5.1.3 "Approccio a pixel misti".

Gli edifici sono inclusi nel modello di calcolo come modello di edificio 3D (LoD2) con la loro superficie, l'altezza e le forme standardizzate dei tetti (ad esempio, tetti a sella, ad anca, mansardati, monopiano o a tenda). Gli edifici sono incorporati nel modello digitale di superficie della città. Gli edifici fuori terra sono modellati senza sovrastrutture dei tetti e senza texture (materiali, colori, ecc.) delle facciate e delle superfici dei tetti. I tetti e le facciate verdi non sono quindi inclusi nel modello.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 5.1.4 "Preparazione dei dati di input del modello".

Per definizione, i modelli sono rappresentazioni incomplete della realtà. Pertanto, non pretendono di rappresentare il sistema da modellare in modo completo, ma mirano semplicemente a rappresentarlo sufficientemente bene. L'applicazione dei modelli è sempre associata ad alcune incertezze: da un lato le incertezze del modello selezionato e dall'altro le incertezze dei dati di input.

Nel concetto di clima urbano, tutti i dati di input dell'analisi sono stati convertiti in una griglia regolare in cui un punto della griglia rappresenta l'uso principale su un'area di 100 m². Questa è la massima risoluzione che può essere attualmente modellata per città delle dimensioni di Jena. Tuttavia, le strutture a piccola scala non possono essere prese completamente in considerazione nemmeno a questa alta risoluzione. Spesso in una stessa cella della griglia sono presenti diverse strutture di utilizzo (ad esempio, superficie impermeabilizzata, prato, alberi). Nei dati di input e quindi anche nel modello, tuttavia, si tiene conto solo dell'utilizzo che occupa la maggior parte dell'area nella cella della griglia. È quindi possibile che una strada con alberi singoli dalle chiome piccole non venga riconosciuta come viale, o almeno non in modo coerente, e che gli effetti di ombreggiamento non vengano quindi presi in considerazione. Tuttavia, le sottoaree interessate sono generalmente piccole e con effetti più localizzati, per cui non si prevedono effetti rilevanti nella prospettiva urbana complessiva o nelle conclusioni di base. Tuttavia, in casi specifici di applicazione/dubbio, è sempre consigliabile dare un'occhiata critica e localizzata ai dati di input del modello sottostante.

Un'altra fonte di incertezza è la profondità di informazione dei dati considerati nel modello. Ad esempio, sebbene la cubatura degli edifici sia integrata nel modello come "modello a blocchi" (con posizione e dimensioni esatte e altezza media del tetto), lo scambio termico con l'ambiente circostante è modellato solo attraverso il volume dell'edificio. I materiali da costruzione, l'albedo superficiale, l'inverdimento dei tetti e delle facciate e la percentuale di finestre negli edifici non sono presi in considerazione nel modello.

Nello scenario futuro P2 "Cambiamento climatico e sviluppo urbano", per modellare le aree di sviluppo dell'FNP è stato utilizzato il cosiddetto "approccio a pixel misti". Questa procedura metodologica aiuta a simulare il futuro sviluppo strutturale della città di Jena e a valutare gli effetti climatici associati, ma comporta anche incertezze sui risultati. Ulteriori spiegazioni si trovano alla voce "Che cos'è l'approccio mixed pixel?".

→ Ulteriori spiegazioni nel rapporto, sezione 5.3 "Incertezze e sfide".

Per ogni cella della griglia, il concetto di clima urbano fornisce i risultati del modello per la temperatura dell'aria notturna, il tasso di produzione di aria fredda e il campo di flusso dell'aria fredda, nonché il carico termico durante il giorno. Ad eccezione del flusso volumetrico di aria fredda (flusso sull'intero strato d'aria inferiore), i risultati si applicano all'area vicino al suolo dove sono presenti le persone e considerano gli orari 04:00 per la situazione notturna (massimo raffreddamento) e 14:00 per la situazione diurna (massimo irraggiamento).

La determinazione delle temperature notturne dell'aria vicino al suolo consente di individuare le aree urbane surriscaldate (le cosiddette isole di calore urbane) e di stimare l'efficacia spaziale delle correnti di aria fredda. I valori assoluti di temperatura dell'aria elencati sono esemplari per una situazione climatica estiva radiante. Le differenze relative all'interno della città o tra i diversi usi del suolo, invece, si applicano ampiamente anche in altre condizioni meteorologiche.

Nell'ambito del concetto di clima urbano sono state create sei mappe di analisi climatica. Una per la situazione diurna e una per quella notturna per tutti e tre gli scenari (stato attuale, futuro P1 e futuro P2). Le mappe di analisi climatica riassumono le dichiarazioni essenziali dei parametri meteorologici (variabili di output del modello). Per la situazione notturna alle 04:00, il processo di aria fredda è specificato unendo il campo di vento vicino alla superficie, il tasso di produzione di aria fredda, il flusso di volume di aria fredda e la temperatura dell'aria vicino alla superficie in un'unica mappa. La mappa di analisi climatica per la situazione diurna alle 14:00 è basata sul PET.

Le mappe di analisi climatica appartengono al cosiddetto livello fattuale - ciò significa che i fatti climatici sono presentati a livello di celle di griglia (10 m x 10 m) e non viene valutata, ad esempio, l'entità del carico termico nell'area effettiva (insediamenti e aree di traffico) o il valore dell'area di compensazione (spazi verdi e aperti).

Le mappe di analisi climatica per la notte mostrano la temperatura dell'aria a livello del suolo come valori assoluti per l'area di impatto. Per gli spazi verdi e aperti, i risultati del modello del flusso di aria fredda sono mostrati in colori graduati. Le aree verdi con un tasso di produzione di aria fredda superiore alla media (> 14,7 m³/m²h) sono contrassegnate da un tratteggio nero. Inoltre, il campo di flusso vicino al suolo o la direzione di flusso dell'aria fredda da una velocità del vento di 0,2 m/s, che è considerata climaticamente efficace, è visualizzata con una freccia. Per una migliore leggibilità, il campo di vento è stato aggregato a 100 metri. Queste frecce del vento (dimensioni e densità) mostrano l'esteso flusso di aria fredda che è così importante per Jena. A causa della situazione spazio-topografica di Jena, questi deflussi di pendio areale giocano un ruolo decisivo nel raffreddamento notturno. Di notte si producono grandi quantità di aria fredda, in particolare sui pendii delle valli laterali della Saale, che forniscono alle aree residenziali vicine un buon apporto di aria fredda grazie alla pendenza del terreno. Oltre all'ampio deflusso di aria fredda, i canali lineari di aria fredda costituiscono una parte importante dei processi di aria fredda a Jena. Essi collegano tra loro le aree di equalizzazione che producono aria fredda (spazi verdi e aperti) e le aree efficaci (aree di insediamento e di traffico) e di solito presentano elevati flussi di aria fredda.

Le mappe di analisi climatica del giorno si basano sulla Temperatura Fisiologica Equivalente (PET). La PET è mostrata qui sia per l'area effettiva che per l'area di equalizzazione. Ulteriori spiegazioni sulla PET si trovano alla voce "Esistono valori guida o valori limite per l'esposizione termica umana?".

→ Ulteriori spiegazioni nel rapporto, capitolo 7.1 "Mappe di analisi climatica".

I risultati del modello disponibili a livello di griglia (come valori assoluti) consentono una rappresentazione dettagliata dei processi climatico-ecologici più importanti nella città. Tuttavia, una valutazione e le dichiarazioni di pianificazione che ne derivano (ad esempio sul grado di stress termico all'interno dell'area effettiva e sul significato bioclimatico di alcune aree nell'area di compensazione) devono riferirsi a unità spaziali funzionali/di utilizzo climatiche urbane chiaramente definibili nell'area urbana. A tal fine, è stata utilizzata la cosiddetta "geometria di base" per l'intera area urbana. Le unità urbanistiche e di utilizzo del territorio sono state riassunte e assegnate a una delle 20 categorie di utilizzo (ad esempio, corso d'acqua, cimitero, parco e area verde, area residenziale, struttura di assistenza, ecc.) Le informazioni climatiche delle celle della griglia all'interno dell'unità di utilizzo sono state sintetizzate e mediate spazialmente, in modo da ottenere un valore medio per ogni parametro climatico (temperatura dell'aria notturna, PET, tasso di produzione di aria fredda, ecc. Questo valore costituisce la base per la valutazione del clima urbano nella fase successiva.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.2 "Base geometrica".

Le mappe di valutazione si basano sulle mappe di analisi climatica. Esse riassumono i singoli parametri climatici urbani (temperatura al suolo e campo di vento, flusso di aria fredda e tasso di produzione di aria fredda durante la notte e temperatura percepita durante il giorno) per la situazione diurna e notturna nei vari scenari (stato attuale, futuro P1 e P2). In totale sono disponibili sei mappe di valutazione.

A differenza delle mappe di analisi climatica (griglia di 10 m), le mappe di valutazione forniscono una valutazione sintetica di aree con strutture edilizie e usi simili (basate sulla cosiddetta geometria di base). Poiché non esistono valori limite legali per il carico termico sulla popolazione urbana, il carico bioclimatico nell'area effettiva (aree di insediamento e di traffico) o l'importanza bioclimatica dell'area di compensazione (spazi verdi e aperti) viene valutato attraverso la deviazione di alcuni parametri climatici dalle condizioni medie dell'area in esame (trasformazione z). Ciò significa che le singole aree vengono valutate in relazione tra loro. Questo mostra quali aree di insediamento hanno una situazione bioclimatica piuttosto favorevole o piuttosto sfavorevole e quali spazi verdi hanno un'importanza bioclimatica piuttosto alta o piuttosto bassa.

Situazione notturna

La valutazione della rilevanza bioclimatica degli spazi verdi e aperti di notte (da molto bassa a molto alta) si basa sulla loro funzione per il bilancio dell'aria fredda. Viene utilizzato un algoritmo di valutazione che tiene conto della produzione di aria fredda, del flusso volumetrico, della velocità del vento e della posizione rispetto alle aree di insediamento inquinate. La valutazione dell'area di insediamento (da molto favorevole a molto sfavorevole) si basa sul surriscaldamento notturno ed è determinata dalle temperature dell'aria a livello del suolo alle ore 04:00. Il grado di raffreddamento effettivo all'interno degli edifici dipende in larga misura dagli standard strutturali (isolamento termico, possibilità di ventilazione incrociata, ecc.) Nelle mappe di valutazione per la notte, le aree residenziali non abitate (ad esempio attività commerciali, asili nido, scuole, ecc.) così come le strade e le piazze non sono valutate (in grigio), poiché l'attenzione è rivolta alle condizioni di riposo notturno. Le informazioni rilevanti per le aree in grigio sono comunque disponibili nei dati GIS del progetto e sono incluse nella valutazione della mappa informativa della pianificazione.

Situazione diurna

La valutazione della situazione bioclimatica durante il giorno per l'area effettiva (da molto favorevole a molto sfavorevole) e l'area di compensazione (da molto bassa a molto alta qualità del soggiorno) si basa essenzialmente sulla valutazione dell'indice termofisiologico PET alle 14:00, che può essere interpretato come la temperatura percepita. In questo caso viene analizzato il carico termico all'esterno degli edifici. Le aree abitate e quelle non abitate hanno la stessa importanza, così come lo spazio stradale e la qualità del tempo trascorso nelle piazze e negli spazi verdi. Il carico termico dipende principalmente dall'ombreggiamento, per cui, in particolare nel caso degli spazi verdi e aperti, possono emergere valutazioni contrarie tra il giorno e la notte. Uno spazio aperto si raffredda notevolmente di notte, ma ha un elevato carico termico nelle giornate estive (senza copertura nuvolosa) se non ci sono alberi. Al contrario, la qualità del soggiorno nei boschi e nei parchi alberati è molto alta anche nelle giornate estive.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.3 "Mappe di valutazione".

Nelle mappe dell'analisi climatica e nelle mappe di valutazione della notte, le aree verdi con un tasso di produzione di aria fredda superiore alla media sono contrassegnate da un tratteggio a punti neri, oltre che dalle frecce che indicano i percorsi del flusso di aria fredda e l'ampio deflusso di aria fredda. Inoltre, l'area di impatto dell'aria fredda è indicata nelle mappe di valutazione con un tratteggio nero a griglia. Questo indica quanto l'aria fredda può penetrare nelle aree di insediamento esistenti (residenziali, commerciali, strade, piazze, ecc.). Le aree di impatto dell'aria fredda sono tutte quelle aree dell'area effettiva che raggiungono o superano il valore medio del flusso volumetrico di aria fredda (corrispondente a 38,54 m³/m*s nella situazione reale) e la corrispondente velocità media del vento di 0,2 m/s.

Le varie priorità di intervento per migliorare la situazione climatica urbana sono assegnate all'area di impatto - cioè alle aree di insediamento e di trasporto esistenti - nella mappa informativa di pianificazione (PHK). A questo scopo, i risultati della situazione diurna e notturna delle mappe di valutazione dello scenario futuro P2 (con cambiamenti climatici e sviluppo urbano) sono stati combinati e riassunti come risultato in una scala a 4 livelli. La combinazione di giorno e notte è stata effettuata per diversi usi con diverse ponderazioni. Nelle aree abitate (residenziali, ad uso misto, strutture di assistenza), la valutazione è stata effettuata con l'obiettivo di garantire condizioni di riposo salutari - quindi alla situazione notturna viene data maggiore importanza. Nelle aree non occupate (ad esempio aree commerciali, scuole, asili, istituti) e negli spazi pubblici, la valutazione si basa principalmente sulla qualità della permanenza durante il giorno, in quanto le persone generalmente non vi trascorrono lunghi periodi di tempo durante la notte. Per le aree di traffico, la valutazione si basa esclusivamente sulla situazione diurna.

La valutazione in base alle priorità di intervento ha lo scopo di fornire indicazioni sulle aree in cui le misure di adattamento al clima sono particolarmente importanti e dovrebbero essere prioritarie. Gli sviluppi strutturali sono compresi e utilizzati come opportunità di adattamento ai cambiamenti climatici. Nel corso della riqualificazione urbana, gli obiettivi e le misure di adattamento al clima possono essere presi in considerazione in una fase iniziale dei processi di pianificazione informale o resi vincolanti attraverso i piani di sviluppo. I costruttori privati dovrebbero essere sensibilizzati ai metodi di costruzione resilienti al clima durante il processo di autorizzazione edilizia. Le aree di insediamento con un impatto bioclimatico (molto) elevato in combinazione con un'alta densità di popolazione dovrebbero essere prioritariamente convertite in linea con il cambiamento climatico (aree di interesse: stress da calore nelle aree residenziali).

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.4.1 "Metodologia per l'area di impatto e l'area di compensazione".

Per gli spazi verdi e aperti esistenti, la mappa informativa della pianificazione viene utilizzata per valutare la necessità di mantenere la funzione climatica urbana. Ciò è determinato dal significato bioclimatico delle aree e viene effettuato anche intersecando le valutazioni diurne e notturne dalle mappe di valutazione dello scenario futuro P2 (con cambiamenti climatici e sviluppo urbano). A causa della funzione e dell'efficacia climatica decisive (generazione di aria fredda, flusso di aria fredda), la situazione notturna viene ponderata molto più pesantemente rispetto alla qualità bioclimatica delle aree durante il giorno. La situazione notturna rappresenta quindi l'80% e quella diurna il 20% della valutazione complessiva. Di conseguenza, ci sono quattro classi di valutazione per i requisiti di manutenzione.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.4.1 "Metodologia per l'area di impatto e l'area di compensazione".

Per Jena, i deflussi di pendio areale fanno parte del processo di formazione dell'aria fredda tanto quanto i conduttori lineari. Non è possibile fare una chiara distinzione spaziale tra aree di formazione dell'aria fredda, deflussi estensivi di aria fredda e conduttori lineari. Si tratta piuttosto di un sistema complesso con funzioni sovrapposte e sovrapponibili.

Gli sviluppi della superficie all'interno di guide spazialmente limitate possono portare a un restringimento della sezione trasversale del flusso e a un aumento della rugosità. Per evitare una limitazione o addirittura la perdita della funzione di sentiero guida, gli sviluppi strutturali devono essere eseguiti con estrema cautela e in modo adeguato al clima. Si raccomanda vivamente la supervisione di esperti nella progettazione.

I flussi di aria fredda che seguono i pendii reagiscono in modo molto più robusto a un livello moderato di sviluppo edilizio, grazie alle possibilità di fuga dell'aria generalmente esistenti. Il consolidamento su piccola scala della struttura insediativa esistente, che tiene conto dei metodi di costruzione adattati al clima, può essere generalmente realizzato in modo compatibile con il clima urbano.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 7.1.1 "Mappe di analisi climatica - situazione notturna".

La mappa informativa della pianificazione mostra le aree di sviluppo in conformità al piano regolatore aggiornato (stato: progetto preliminare 10/2022) per quanto riguarda il loro impatto sul clima urbano. Per tutte le 69 aree di sviluppo è stata effettuata una valutazione esperta degli effetti sul clima come risorsa protetta, nell'ambito del concetto di clima urbano. Il livello di dettaglio della valutazione degli esperti e l'approccio metodologico sono diversi. Il rilevamento delle aree e la loro integrazione nella modellazione climatica sono avvenuti nel luglio 2021 e corrispondono quantitativamente e qualitativamente allo stato delle conoscenze disponibili in quel momento.

Per 55 aree di sviluppo è stata effettuata una valutazione dettagliata da parte di esperti, i cui risultati sono stati riassunti in un profilo per ciascuna di esse. Gli esperti hanno confermato che le aree possono essere realizzate senza alcun impatto significativo sul clima locale, a condizione che vengano utilizzati metodi di costruzione adattati al clima.

Per 14 siti di sviluppo non è stata effettuata una valutazione approfondita da parte degli esperti in una scheda informativa. Si tratta di aree per le quali è già stata effettuata una valutazione ambientale nell'ambito delle procedure di pianificazione o per le quali non è richiesta alcuna valutazione ambientale a determinate condizioni (procedura di pianificazione semplificata/accelerata, sviluppo interno, consolidamento di aree periferiche). In alcuni casi, per queste aree sono disponibili specifiche relazioni microclimatiche di pianificazione o di progetto, che forniscono informazioni più dettagliate di quelle possibili in questo concetto di clima urbano. Tuttavia, queste aree di sviluppo sono state comunque integrate nei calcoli del modello. I risultati del modello possono essere letti direttamente dalle mappe di analisi e valutazione del clima e infine dalla mappa informativa della pianificazione. Informazioni più dettagliate si trovano nella panoramica di tutte le aree di sviluppo FNP nel rapporto finale (Allegato 10.2).

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.4.2 "Valutazione delle aree di sviluppo FNP".

La valutazione degli effetti sul clima come risorsa protetta, effettuata nell'ambito del concetto di clima urbano, è intesa come base per la valutazione ambientale al fine di determinare i probabili effetti ambientali significativi da attendersi come risultato di un progetto di costruzione. Ciò comporta un confronto tra la situazione attuale e gli effetti previsti quando il progetto sarà realizzato. La modellazione del clima urbano è stata quindi effettuata per tre scenari, al fine di separare gli effetti del cambiamento climatico dagli effetti diretti dello sviluppo previsto.

Per la valutazione del clima urbano delle aree di sviluppo dell'FNP è stata sviluppata una matrice di valutazione. Questa tiene conto degli effetti climatici sull'area stessa (come sarà la situazione bioclimatica in futuro?) e degli effetti climatici sulle aree limitrofe (ci saranno variazioni significative della temperatura?). La valutazione complessiva della compatibilità climatica ottenuta dagli esperti è riportata nella mappa informativa della pianificazione climatica. Informazioni dettagliate sulle singole aree di sviluppo sono disponibili nelle schede informative.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.4.2 "Valutazione delle aree di sviluppo FNP".

Le aree di insediamento con un elevato carico termico a Jena sono anche quelle per le quali le misure di riduzione del calore dovrebbero essere prioritarie e applicate. Gli sviluppi strutturali (riqualificazione urbana) dovrebbero essere considerati e utilizzati come un'opportunità di adattamento ai cambiamenti climatici. La mappa informativa della pianificazione climatica fornisce raccomandazioni di base per l'azione e dà priorità alle singole aree di insediamento per la necessità di misure di adattamento al clima. Ai fini di un'attuazione mirata di queste raccomandazioni di pianificazione all'interno del patrimonio edilizio esistente, la sintesi spaziale (clustering) avviene nelle cosiddette "aree focali di stress termico residenziale". Queste aree sono zone residenziali particolarmente stressate dal punto di vista climatico e caratterizzate da una densità di popolazione superiore alla media. Le misure di adattamento ai cambiamenti climatici e di riduzione dello stress da calore dovrebbero essere prioritarie in queste aree.

Le seguenti sette aree di interesse sono segnate sulla mappa delle informazioni di pianificazione: Centro città, centro nord, Luterstraße, Wenigenjena, Magdelstieg, Jena-Nord e Lobeda-Altstadt. Il rapporto descrive la situazione strutturale e climatica insieme alle relative raccomandazioni per le misure di adattamento al clima.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.4.6 "Aree di interesse stress da calore".

La mappa informativa della pianificazione mostra le aree della città in cui sono necessarie o consigliate misure per migliorare la situazione termica. Il catalogo di misure contenuto nel rapporto mostra 21 diverse opzioni di implementazione e ha lo scopo di aiutare a concretizzare i consigli di pianificazione. La selezione di misure specifiche dal portafoglio dipende dal tipo di area (utilizzo, struttura dell'edificio, ecc.) e dalle valutazioni contenute nella mappa dei consigli di pianificazione o nelle mappe di valutazione (ad esempio, carico bioclimatico notturno e/o diurno, importanza per il bilancio dell'aria fredda, qualità del soggiorno).

In linea di principio, tutte le misure sono adatte a ridurre direttamente o indirettamente lo stress termico della popolazione urbana e quindi a contribuire al raggiungimento di un clima urbano sano a Jena - se le misure sono combinate, gli effetti positivi delle singole misure sul clima urbano sono generalmente amplificati.

→ Ulteriori dettagli nel rapporto, sezione 8.5 "Catalogo delle misure per il clima urbano".

Il "Concetto climatico urbano per la città di Jena" è un piano informale con effetto vincolante all'interno dell'amministrazione. Con la delibera n. 24/0130-BV del Consiglio comunale di Jena del 26 febbraio 2025, l'amministrazione comunale è stata incaricata di utilizzare il concetto di clima urbano come base di pianificazione per tutte le dichiarazioni climatico-ecologiche e i processi di pianificazione. I piani informali non hanno effetti legali diretti sui cittadini. Servono a preparare, sostenere o precoordinare la successiva pianificazione formale (pianificazione urbanistica vincolante).

Per l'attuazione di misure di adattamento al clima - in particolare negli edifici esistenti (aree in conformità con la sezione 34 del BauGB) - il sindaco è stato incaricato di esaminare e sviluppare linee guida vincolanti per la città di Jena, in conformità con una risoluzione del consiglio comunale.

→ Ulteriori dettagli nella delibera del Consiglio comunale n. 24/0130-BV "Concetto di clima urbano per la città di Jena".