Conceito de clima urbano

O desenvolvimento técnico do conceito de clima urbano pela Geo-Net Umweltconsulting GmbH(Link ist extern) de Hanôver foi apoiado por um grupo de projeto administrativo interno sob a liderança do departamento de desenvolvimento urbano. Os resultados (provisórios) do conceito de clima urbano foram apresentados e discutidos com outros funcionários da administração da cidade de Jena em várias reuniões de trabalho e em dois workshops. O projeto foi realizado no período 2021-2024 com um procedimento de adjudicação a montante para os serviços de planeamento no segundo semestre de 2020.

O projeto foi financiado proporcionalmente (40%) pelo Estado Livre da Turíngia, no âmbito do programa de financiamento "Klima Invest". O financiamento destina-se a alcançar os objectivos da Lei do Clima da Turíngia, em particular a redução das emissões de gases com efeito de estufa e a adaptação às consequências inevitáveis das alterações climáticas na Turíngia.

O projeto está dividido nos seguintes módulos.

1. modelação do clima urbano e análise climática

O sobreaquecimento urbano continua a aumentar em Jena, particularmente como resultado das alterações climáticas globais. A densificação progressiva do centro da cidade, devido à elevada pressão de utilização de espaços limitados e à perda de zonas verdes, pode intensificar ainda mais este desenvolvimento. No interesse de um desenvolvimento urbano resistente ao clima, é necessário avaliar as zonas em termos das suas caraterísticas climáticas ou da sua função climática. Esta avaliação constitui então a base e a argumentação para a avaliação dos desenvolvimentos estruturais, para o desenvolvimento de propostas de otimização e para a garantia de áreas de compensação climática.

Numa primeira fase, foi realizada uma modelação tridimensional e de alta resolução do clima urbano para Jena, utilizando o FITNAH-3D, que descreve a atual utilização do solo e a estrutura verde, bem como reflecte vários cenários de utilização do solo e de alterações climáticas. A área de estudo de aproximadamente 195 km² foi modelada numa grelha horizontal de 10 m ao longo de 24 h (passo de tempo: 10 segundos). Isto constituiu a base para a avaliação qualitativa e quantitativa do processo climático-ecológico do ar frio e da situação de sobreaquecimento ou da situação de stress bioclimático humano durante o dia e a noite.

A análise do clima urbano foi efectuada para três cenários. Os dois cenários futuros referem-se ao ano 2035.

Na etapa seguinte, foram criados mapas individuais dos principais parâmetros climáticos urbanos a partir dos três cálculos do modelo. Estes incluem a temperatura ao nível do solo e o campo de ventos, o fluxo de volume de ar frio, a taxa de produção de ar frio (noite) e a temperatura sentida (dia), em cada caso para a situação atual e os dois cenários futuros. Estas informações climáticas individuais foram depois sintetizadas em seis mapas sintéticos de análise climática (um para cada cenário), um para o dia (14:00) e outro para a noite (04:00).

2. mapas de informação de avaliação e planeamento

Neste módulo do projeto, a análise climática atual foi avaliada. Esta avaliação baseia-se na folha 1 da diretriz 3785 da VDI, que utiliza categorias de avaliação para identificar os factores favoráveis e desfavoráveis de um local e para derivar acções específicas e requisitos de planeamento. A área urbana é dividida em área efectiva (zonas de povoamento/tráfego) e área de compensação (espaços verdes e abertos) e atribuída a uma categoria de avaliação correspondente (situação bioclimática muito favorável a muito desfavorável ou importância bioclimática muito elevada a muito reduzida) utilizando um algoritmo (a chamada transformação z). As zonas individuais da cidade são assim avaliadas em comparação umas com as outras, uma vez que não podem ser utilizados como base de avaliação valores-limite universalmente válidos e legalmente normalizados. Esta avaliação é efectuada para a situação diurna e nocturna nos três cenários. Como resultado, estão disponíveis seis mapas de avaliação para a zona urbana.

Os mapas de avaliação constituem, em última análise, a base do mapa de informações de planeamento climático. O mapa de orientação para o planeamento baseia-se nos resultados do cenário futuro P2 com sinal de alterações climáticas e desenvolvimento urbano adicional, tendo assim em conta os efeitos das alterações climáticas previstas no sentido de uma estratégia de precaução. Como mapa abstrato, combina todas as representações de análises climáticas anteriores. Identifica e analisa as áreas de compensação e de stress, fornece recomendações para o planeamento a partir de uma perspetiva climatológica urbana e serve, assim, como uma base importante para a consideração das questões climáticas no planeamento preparatório e vinculativo do uso do solo urbano. O objetivo é manter a qualidade de vida, na aceção do § 1 (5) do BauGB, e manter condições de vida e de trabalho saudáveis, na aceção do § 34 do BauGB, na cidade, desenvolvendo simultaneamente a localização de um centro regional em função da procura.

Para além das alterações resultantes das alterações climáticas previstas, o mapa de informações de planeamento também se centra nos projectos de construção planeados e avalia o seu impacto climático urbano previsto na própria zona e na vizinhança adjacente. Para 69 áreas de desenvolvimento (projeto preliminar para a atualização do PNF, a partir de 4 de novembro de 2022), foi realizada uma avaliação individual de especialistas dos efeitos sobre o clima como um recurso protegido como parte do conceito de clima urbano; os resultados para 55 dessas áreas foram resumidos em um perfil . Para todas as áreas de desenvolvimento, os peritos confirmaram que as áreas podem ser realizadas sem qualquer impacto significativo no clima local, desde que o método de construção seja adaptado ao clima. De acordo com a avaliação do local, são feitas recomendações de planeamento para a realização estrutural, que podem apoiar um método de construção adaptado ao clima no respetivo local e devem ser detalhadas nos níveis de planeamento subsequentes.

3. implementação instrumental

Com o objetivo de ancorar o conhecimento adquirido e as recomendações de ação baseadas no mapa de informação de planeamento no direito de planeamento e transferi-los para a implementação, a implementação instrumental foi analisada como parte do conceito de clima urbano. Para além dos instrumentos formais de planeamento do ordenamento do território urbano preparatório e vinculativo, foram também tidos em consideração a emissão de regulamentos locais de construção ou a disponibilização de incentivos e programas de apoio aos cidadãos, tendo sido apresentadas propostas correspondentes para Jena.

O "Conceito de clima urbano para a cidade de Jena" foi confirmado pelo Conselho Municipal em 26 de fevereiro de 2025 como base de ação para um desenvolvimento urbano sustentável e adaptado ao clima para a administração da cidade. No futuro, as decisões relevantes para o planeamento e projectos na área urbana de Jena serão tomadas tendo em conta os resultados do conceito de clima urbano. Os resultados do mapa informativo de planeamento climático e o conteúdo dos perfis de área individuais para as áreas de desenvolvimento serão integrados no plano de utilização do solo através de um mapa suplementar climático. Além disso, os resultados disponíveis, incluindo as informações e recomendações de planeamento das fichas de informação, devem ser tidos em conta o mais cedo possível no planeamento vinculativo da utilização do solo urbano (planos de desenvolvimento).

A implementação de medidas de adaptação climática em áreas interiores não planeadas - ou seja, em áreas existentes sem um plano de desenvolvimento vinculativo - é também de grande importância em Jena. Uma grande parte das zonas climaticamente poluídas existe, mas é frequentemente propriedade privada e, por conseguinte, está fora da esfera de influência municipal. Com o objetivo de criar condições de vida e de trabalho saudáveis - hoje e no futuro - devem ser definidas condições-quadro adequadas para o desenvolvimento, especialmente para as zonas existentes com poluição climática. A resolução do conselho municipal sobre o conceito de clima urbano formulou, por isso, a tarefa de examinar as possibilidades de ancorar medidas de adaptação climática através de diretrizes locais ou regulamentos de construção em Jena e de as implementar onde possível.

Devido à influência antropogénica, prevalecem condições climáticas modificadas numa cidade, que tendem a ser mais pronunciadas à medida que o número de habitantes ou a dimensão da cidade aumentam. As razões para este facto incluem, por exemplo, o elevado grau de impermeabilização, que é compensado por uma baixa proporção de vegetação e de superfícies naturais.

O aumento da área de superfície devido aos edifícios (comprometimento do fluxo devido ao aumento da rugosidade, reflexões múltiplas dos edifícios) e às emissões dos transportes, da indústria e das habitações (fluxo de calor antropogénico) deve ser aqui mencionado. Em comparação com a envolvente natural ou quase natural e não urbanizada, estes efeitos provocam temperaturas mais elevadas e stress bioclimático no verão. O fenómeno do sobreaquecimento é particularmente visível à noite e é designado por ilha de calor urbana.

Ao contrário do que acontece, por exemplo, com a higiene do ar ou a poluição sonora, não existe ainda uma regulamentação normalizada sobre os valores-guia ou mesmo os valores-limite da poluição térmica. O conforto térmico e a saúde humana (bem-estar, desempenho, taxas de doença e mortalidade) são utilizados para a avaliação. Os parâmetros da velocidade do vento, da temperatura do ar e da radiação e da humidade do ar são aqui de importância central. Na climatologia urbana e regional, foram estabelecidos nas últimas décadas vários parâmetros biometeorológicos humanos, que podem ser utilizados para determinar os efeitos da poluição no bem-estar humano.

A Temperatura Fisiológica Equivalente (PET) tem em conta a temperatura sentida, que é influenciada pela temperatura do ar, humidade, velocidade do vento e radiação. Tendo em conta o equilíbrio térmico humano, podem ser derivados vários níveis de stress fisiológico, que vão desde o stress por frio extremo até ao stress por calor extremo. Este índice é utilizado como parte do conceito de clima urbano para avaliar a situação diurna (14:00) em áreas exteriores.

Enquanto as altas temperaturas durante o dia tendem a causar stress nos locais de trabalho, as altas temperaturas nocturnas, em particular, representam um grande desafio nas casas particulares. O corpo só pode recuperar do stress térmico do dia em condições térmicas favoráveis. A Agência Federal do Ambiente recomenda uma temperatura no quarto de dormir de 17-18 °C para uma noite de sono repousante. A obtenção destas temperaturas interiores depende muito do edifício (isolamento térmico de verão através de isolamento, sombreamento, orientação da planta, arrefecimento ativo/passivo, etc.). No âmbito do conceito de clima urbano, a temperatura nocturna às 4 horas da manhã, a uma altura de 2 metros acima do nível do solo, é utilizada como base para avaliar a situação nocturna.

→ Mais pormenores no relatório, secção 2.1 "Conforto térmico e saúde humana"

Trata-se de uma situação meteorológica determinada por influências locais e regionais, com correntes de vento fracas e condições de radiação sem obstáculos, que se caracteriza por variações diurnas acentuadas da temperatura, humidade e radiação do ar.

Associada a esta situação meteorológica autóctone está a ocorrência de uma noite de baixa radiação de vento, em que a radiação nocturna cria diferenças de temperatura significativas na área urbana devido à falta de cobertura de nuvens. Esta situação resulta nas cargas térmicas mais elevadas dentro da cidade e as caraterísticas climáticas locais são particularmente bem caracterizadas. Estas incluem o efeito de ilha de calor e a dinâmica de ar frio auto-desenvolvida, que não é influenciada por qualquer fluxo sobreposto. Isto significa que as trajectórias do fluxo de ar frio podem ser identificadas numa situação climática autóctone.

Em Jena, a média a longo prazo dos últimos 30 anos tem sido de cerca de 32 noites de radiação de vento fraco por ano, embora haja diferenças sazonais na distribuição. Nos três meses de verão, junho, julho e agosto, foram observadas cerca de 14 noites de radiação de vento fraco, o que corresponde a cerca de 15 % de todas as noites deste período.

O ar frio é produzido durante a noite sobre superfícies naturais ou quase naturais pela radiação de calor. As zonas com pouca vegetação (por exemplo, pastagens, terras aráveis, relvados e prados, mas também pousios) são particularmente produtoras de ar frio durante a noite. Devido ao seu volume, as florestas geram grandes quantidades de ar frio. Este é gerado acima da copa das árvores e depois afunda-se no espaço do tronco devido ao seu peso. A maior proporção de ar frio é gerada na área circundante da cidade. A intensidade do fluxo de ar frio depende do tamanho da área de captação, da inclinação da encosta, da largura dos vales e da ausência de obstáculos. A penetração do ar frio na zona construída depende da dimensão da povoação, da estrutura e da densidade dos edifícios, bem como da libertação antropogénica de calor e da quantidade de ar frio que entra. Para além dos edifícios, as árvores também podem atuar como um obstáculo ao fluxo de ar junto ao solo.

Em comparação com muitas outras cidades, a cidade de Jena beneficia de uma dinâmica acentuada do ar frio. Este facto deve-se à topografia marcante e ao relevo variado, bem como às áreas produtivas de formação de ar frio, que se situam nas imediações do centro da cidade. A cidade é ventilada durante as noites radiosas principalmente a partir das extensas áreas dos vales laterais do Saale e do próprio vale do Saale meridional. Este facto promove uma boa ventilação da zona de povoamento de Jena e tem, assim, uma influência positiva no clima urbano.

A taxa de produção de ar frio, a espessura do ar frio e o caudal volúmico de ar frio são variáveis relativas que permanecerão inalteradas, mesmo numa atmosfera mais quente no futuro, devido às alterações climáticas (se não forem modificadas por alterações da utilização dos solos, como grandes zonas industriais ou expansões de povoações). Consequentemente, o mesmo se aplica aos elementos centrais derivados destas variáveis, tais como as trajectórias do fluxo de ar frio. Escusado será dizer que o ar frio tende a ser mais quente com as alterações climáticas do que atualmente e pode, portanto, contribuir menos para reduzir a poluição térmica nocturna.

As análises do clima urbano podem basear-se em vários procedimentos metodológicos de análise. A modelação numérica do clima urbano foi utilizada em Jena. Os cálculos do modelo para Jena foram efectuados utilizando o modelo climático Fitnah-3D. A resolução horizontal da modelação é de 10 m, ou seja, Jena está dividida numa grelha com uma dimensão de 10 m x 10 m (corresponde a cerca de 4,5 milhões de células de grelha). Para cada célula da grelha, são determinadas informações como a altura do terreno, a utilização do solo, os contornos e as alturas dos edifícios, as árvores e a proporção de superfícies impermeabilizadas, que são utilizadas como dados de entrada para o cálculo do modelo. Com uma área de aproximadamente 458 km², a área de estudo selecionada estende-se muito para além da área da cidade de Jena (115 km²), de modo a ter em conta as diferenças de altitude e de utilização do solo na área circundante que influenciam o clima urbano de Jena.

De acordo com a cidade tecnológica, a modelação baseia-se numa situação climática de verão de alta pressão, com céu sem nuvens e um vento muito fraco (→ situação climática autóctone, temperatura máxima diária superior a 25 °C).

→ Mais detalhes no relatório, secção 5.1 "Modelação numérica"

No conceito de clima urbano de Jena, foram desenvolvidos dois cenários futuros, para além da situação atual. Isto foi feito com o objetivo de apresentar e finalmente avaliar os efeitos das alterações climáticas previstas separadamente dos efeitos do futuro desenvolvimento da construção.

No âmbito da atualização do plano de ordenamento do território da cidade de Jena, deve ser efectuada uma avaliação ambiental das zonas de construção. Devem ser avaliados os efeitos significativos sobre o clima urbano e os efeitos específicos sobre a própria área (clima/proteção do ar) que são de esperar como resultado do desenvolvimento planeado. A fim de separar os efeitos dos desenvolvimentos de construção planeados dos efeitos da alteração climática prevista, foi definido um sinal de alteração climática para os cálculos do modelo do futuro, que descreve o futuro uma vez com e uma vez sem desenvolvimento urbano em dois cenários. Não foram modeladas medidas de adaptação climática como parte do conceito de clima urbano.

→ Mais pormenores no relatório, secção 5.1.2 "Desenvolvimento de cenários"

De acordo com a Diretriz VDI 3787 Folha 9, todos os cálculos do modelo para o Conceito de Clima Urbano de Jena baseiam-se em condições climatéricas autóctones (condições climatéricas de verão com pouco vento e alta pressão, sem cobertura de nuvens). Tipicamente, um dia de verão autóctone conduz a situações que causam as cargas térmicas mais elevadas em algumas áreas da cidade ao longo do ano devido à elevada insolação e à baixa troca de ar em grande escala (autóctone). Mesmo que se trate de uma situação meteorológica especial, tais condições climatéricas ocorrem regularmente e várias vezes em cada verão em Jena. Nos meses de verão de junho, julho e agosto, há mais de 15 noites autóctones em Jena e 32 noites em todo o ano na estação mais próxima, Erfurt-Weimar.

Foi modelado um ciclo diário para cada cenário, com início às 21:00 e fim às 14:00 do dia seguinte, na altura do ponto mais alto do sol. A temperatura inicial do modelo para a situação atual é de 20 °C às 21 horas. Esta foi determinada pela análise de uma série temporal de 30 anos da estação de medição do Observatório de Jena da DWD (1991-2020) para os dias médios de verão (temperatura máxima diária > 25 °C) nos meses de verão de junho, julho e agosto às 21:00. Para os cenários futuros P1 e P2, a temperatura inicial foi aumentada em 2 Kelvin e a humidade do solo foi reduzida abaixo do ponto de murcha em ambos os cálculos do modelo.

As condições iniciais selecionadas representam deliberadamente uma situação de stress térmico, pelo menos para partes da cidade, mas não um evento extremo. O objetivo do conceito de clima urbano é diferenciar espacialmente esta situação de stress e contrariar este stress através de um desenvolvimento urbano sustentável e de medidas adequadas de adaptação ao clima.

→ Mais pormenores no relatório, secção 5.1.5 "Quadro e condições de fronteira"

Em Jena, o futuro clima urbano em 2035 foi calculado com um sinal muito forte de alterações climáticas, como parte de uma estratégia de precaução. Com base no RCP 8.5 ("continuar como antes" no que respeita à evolução da concentração absoluta de gases com efeito de estufa na atmosfera), foi incluído no modelo de cálculo um aumento de temperatura de 2 Kelvin para o futuro próximo até 2035. Além disso, foi assumida uma redução da humidade do solo (de 60 % para 30 %) para os espaços verdes e abertos. As classes de utilização com pouca vegetação já não podem evaporar, pelo que, no modelo, a energia de ondas curtas incidente é convertida diretamente em calor sensível, o que contribui para um aumento da temperatura do ar ao nível do solo, especialmente durante o dia. As árvores estão excluídas desta situação.

O modelo climático FITNAH-3D foi alimentado com os dados de entrada correspondentes a cada cenário (situação atual, cenários futuros P1 e P2). Os dados de entrada foram registados em julho de 2021 e reflectem o estado do conhecimento nessa altura. A seguinte informação foi atribuída ao modelo para cada célula de grelha de 10m

• Terreno / orografia (modelo digital do terreno)
• Uso do solo / grau de impermeabilização (classes de uso do modelo: Edifício, selado não desenvolvido, superfície da via, solo não natural, areia/cascalho, terreno aberto/relvado, árvore sobre selado, árvore sobre solo não natural, árvore sobre relvado, água)
• Altura estrutural (para edifícios, vegetação baixa e árvores)

Uma vez que o conceito de clima urbano não se destinava apenas a representar a situação atual, era também necessário desenvolver condições de enquadramento climáticas e relacionadas com a estrutura urbana para os cenários futuros P1 e P2. Os três modelos de cálculo baseiam-se no mesmo modelo digital de terreno.

A situação atual tem em conta o estado climático e estrutural da cidade no momento da recolha de dados (julho de 2021) com base nos geodados disponíveis. Com o objetivo de estar o mais atualizado possível, os planos de desenvolvimento legalmente vinculativos e os projectos de construção que estão atualmente a ser implementados ou que serão implementados num futuro próximo foram também integrados no modelo de cálculo da situação real (→ ver Tabela 9 no relatório).

O cenário P1 "Alterações climáticas" (sem desenvolvimento urbano) contém a mesma estrutura urbana que a situação atual e destina-se a ilustrar os efeitos esperados em resultado das alterações climáticas. No entanto, quando se olha para o futuro, existe inevitavelmente um certo grau de incerteza quanto à quantidade de alterações climáticas que irão efetivamente ocorrer. Em Jena, o futuro clima urbano em 2035 foi calculado com um forte sinal de alterações climáticas como parte de uma estratégia de precaução. Com base no RCP 8.5 ("continuar como antes" no que respeita à evolução da concentração absoluta de gases com efeito de estufa na atmosfera), foi incluído no modelo de cálculo um aumento de temperatura de 2 Kelvin para o futuro próximo até 2035. Além disso, foi assumida uma redução da humidade do solo (de 60 para 30%) para os espaços verdes e abertos - o que leva a uma falta de arrefecimento por evaporação destas áreas durante o dia. As árvores estão excluídas desta situação.

No Cenário P2 "Alterações climáticas com desenvolvimento urbano", manteve-se o sinal de alteração climática de +2 Kelvin já utilizado no Cenário P1 e o pressuposto de secura dos espaços verdes e abertos. O Cenário P2 inclui também o desenvolvimento urbano planeado. Neste caso, foi assumida a construção de 69 áreas potenciais de desenvolvimento para habitação, comércio, construção especial e transportes, bem como jardins de loteamento (com base no anteprojeto do plano de ocupação do solo urbano de 4 de novembro de 2022). As áreas de desenvolvimento planeadas baseiam-se, entre outros, no "conceito de área de desenvolvimento residencial Jena 2035", no "conceito de desenvolvimento de áreas comerciais e de locais de trabalho Jena 2035" e no "conceito de desenvolvimento de jardins" (atualização de 2024). A "abordagem de pixéis mistos" foi utilizada principalmente para modelar as áreas de desenvolvimento do PNF. O planeamento específico do desenvolvimento urbano só pôde ser integrado no cálculo do modelo para P2 em três áreas de desenvolvimento.

→ Mais pormenores no relatório, secção 4.4 "Alterações climáticas futuras" e secção 5.1.4 "Preparação dos dados de entrada do modelo"

Na altura da modelação (julho de 2021), não estavam disponíveis planos de desenvolvimento urbano concretos para um grande número de planos de desenvolvimento juridicamente vinculativos e para a maioria das áreas de desenvolvimento do PNF. Para transferir essas áreas para o modelo de cálculo, foi aplicada a chamada "abordagem de pixel misto". Para as áreas a serem desenvolvidas no futuro (residencial, comercial, construção especial), foram selecionadas áreas da área urbana existente que mais se aproximam do estado de desenvolvimento do futuro como os chamados "gémeos de área". A distribuição percentual da cobertura da superfície (edifícios, superfícies impermeabilizadas, relvados, árvores, etc.) foi registada para estas áreas gémeas e transferida para as áreas de desenvolvimento.

A abordagem do pixel misto oferece uma oportunidade para analisar e avaliar os desenvolvimentos planeados de edifícios em termos da sua compatibilidade com o clima urbano. No entanto, é preciso ter em conta que esta abordagem de modelação só pode representar o desenvolvimento futuro de forma limitada. Por um lado, as classes de utilização do modelo (como pixéis numa grelha de 10 m) estão distribuídas aleatoriamente pela área. Isto não corresponde à estrutura real de construção da área geminada, mas apenas representa a distribuição percentual da cobertura da superfície. Não há modelação de estruturas de edifícios contíguas, por exemplo, edifícios de uma determinada dimensão e orientação, que podem atuar como um obstáculo ao fluxo, ou estruturas verdes contíguas, que poderiam ser mais eficazes para o arrefecimento, por exemplo. Além disso, este método não aplica um método de construção adaptado ao clima, mas apenas a adoção de estruturas de edifícios existentes ou as suas percentagens de área.

→ Mais pormenores no relatório, secção 5.1.3 "Abordagem mista de píxeis"

Os edifícios são incluídos no modelo de cálculo como um modelo de edifício 3D (LoD2) com a sua área útil, altura e formas de telhado normalizadas (por exemplo, telhados de sela, anca, mansarda, monopitch ou tenda). Os edifícios são incorporados no modelo digital de superfície da cidade. Os edifícios acima do solo são modelados sem superestruturas de cobertura e sem textura (materiais, cores, etc.) das fachadas e superfícies de cobertura. As coberturas e fachadas verdes não estão, portanto, incluídas no modelo.

→ Mais pormenores no relatório, secção 5.1.4 "Preparação dos dados de entrada do modelo"

Por definição, os modelos são representações incompletas da realidade. Por conseguinte, não pretendem representar o sistema a modelar de forma exaustiva, mas apenas tentar representá-lo suficientemente bem. A modelação está sempre associada a certas incertezas - incertezas no modelo selecionado, por um lado, e incertezas nos dados de entrada, por outro.

No conceito de clima urbano, todos os dados de entrada na análise foram convertidos numa grelha regular em que um ponto da grelha representa a utilização principal numa área de 100 m². Esta é a resolução mais alta que pode ser modelada atualmente para cidades da dimensão de Jena. No entanto, as estruturas de pequena escala não podem ser totalmente tidas em conta, mesmo com esta resolução elevada. Existem frequentemente várias estruturas de utilização diferentes (por exemplo, superfície pavimentada, relvado, árvores) numa mesma célula da grelha. Contudo, nos dados de entrada e, por conseguinte, também no modelo, apenas é tida em conta a utilização que ocupa a maior proporção da área na célula da grelha. Por conseguinte, é possível que uma rua com árvores individuais de copa pequena não seja reconhecida como uma avenida, ou pelo menos não de forma consistente, e os efeitos de sombreamento não são, portanto, tidos em conta. No entanto, as subáreas afectadas são geralmente pequenas, com efeitos bastante localizados, pelo que não são de esperar efeitos relevantes na perspetiva urbana global ou nas conclusões de base. No entanto, em casos específicos de aplicação/dúvida, é sempre aconselhável fazer uma análise crítica e localizada dos dados de entrada do modelo subjacente.

Outra fonte de incerteza é a profundidade de informação dos dados considerados no modelo. Por exemplo, embora a cubatura dos edifícios esteja integrada no modelo como um "modelo de blocos" (com localização e dimensões exactas e altura média do telhado), a troca de calor com a envolvente só é modelada através do volume do edifício. Os materiais de construção, o albedo da superfície, a ecologia do telhado e da fachada e a proporção de janelas nos edifícios não são tidos em conta no modelo.

No cenário futuro P2 "Alterações climáticas e desenvolvimento urbano", foi utilizada a chamada "abordagem de pixéis mistos" para modelar as áreas de desenvolvimento do PNF. Este procedimento metodológico ajuda a simular o futuro desenvolvimento estrutural da cidade de Jena e a avaliar os efeitos climáticos associados, mas também contém incertezas relativamente aos resultados. Mais explicações podem ser encontradas em "O que é a abordagem de pixel misto?".

→ Mais explicações no relatório, secção 5.3 "Incertezas e desafios"

Para cada célula da grelha, o conceito de clima urbano fornece resultados do modelo para a temperatura do ar nocturna, a taxa de produção de ar frio e o campo de fluxo de ar frio, bem como a carga térmica durante o dia. Com exceção do caudal volúmico de ar frio (caudal sobre toda a camada de ar inferior), os resultados aplicam-se à área junto ao solo onde se encontram pessoas e consideram as horas 04:00 para a situação nocturna (arrefecimento máximo) e 14:00 para a situação diurna (radiação máxima).

A determinação das temperaturas nocturnas do ar junto ao solo permite identificar as zonas urbanas sobreaquecidas (as chamadas ilhas de calor urbanas) e estimar a eficácia espacial das correntes de ar frio. Os valores absolutos de temperatura do ar indicados são exemplares para uma situação climática radiante de verão. As diferenças relativas dentro da cidade ou entre diferentes usos do solo, por outro lado, também se aplicam em grande medida a outras condições climatéricas.

Foram criados seis mapas de análise climática como parte do conceito de clima urbano. Existe um para a situação diurna e outro para a situação nocturna para os três cenários (estado atual, futuro P1 e futuro P2). Os mapas de análise climática resumem as declarações essenciais dos parâmetros meteorológicos (variáveis de saída do modelo). Para a situação nocturna às 04:00, o processo de ar frio é especificado através da fusão do campo de vento próximo da superfície, da taxa de produção de ar frio, do caudal volúmico de ar frio e da temperatura do ar próximo da superfície num único mapa. O mapa de análise climática para a situação diurna às 14:00 é baseado no PET.

Os mapas de análise climática pertencem ao chamado nível factual - isto significa que os factos climáticos são apresentados ao nível das células da grelha (10 m x 10 m) e não é feita qualquer avaliação, por exemplo, da extensão da carga térmica na área efectiva (zonas de povoamento e de tráfego) ou do valor da área de compensação (espaços verdes e abertos).

Os mapas de análise climática para a noite apresentam a temperatura do ar ao nível do solo como valores absolutos para a zona de impacto. Para os espaços verdes e abertos, os resultados do modelo do caudal de ar frio são apresentados em cores graduadas. As áreas verdes com uma taxa de produção de ar frio acima da média (> 14,7 m³/m²h) são também assinaladas com um ponto preto. Além disso, o campo de fluxo próximo do solo ou a direção do fluxo de ar frio a partir de uma velocidade do vento de 0,2 m/s, que é considerada climaticamente eficaz, é visualizada com uma assinatura de seta. Para uma melhor legibilidade, o campo de vento foi agregado a 100 metros. Estas setas de vento (tamanho e densidade) mostram o extenso fluxo de ar frio que é tão importante para Jena. Devido à situação espácio-topográfica de Jena, estes fluxos de ar frio desempenham um papel decisivo no arrefecimento noturno. São produzidas grandes quantidades de ar frio durante a noite, em especial nas encostas dos vales laterais do Saale, que fornecem às zonas residenciais vizinhas um bom abastecimento de ar frio devido à inclinação do terreno. Para além do extenso fluxo de ar frio, os canais lineares de ar frio constituem uma parte importante dos processos de ar frio em Jena. Ligam entre si as zonas de equalização produtoras de ar frio (espaços verdes e abertos) e as zonas efectivas (zonas de povoamento e de tráfego) e têm normalmente elevados fluxos de volume de ar frio.

Os mapas de análise climática para o dia baseiam-se na Temperatura Fisiológica Equivalente (PET). A PET é aqui apresentada tanto para a zona efectiva como para a zona de compensação. Mais explicações sobre a PET podem ser encontradas em "Existem valores de orientação ou limites para a exposição térmica humana?".

→ Mais explicações no relatório, Capítulo 7.1 "Mapas de análise climática"

Os resultados do modelo disponíveis ao nível da grelha (como valores absolutos) permitem uma representação detalhada dos processos climático-ecológicos mais importantes na cidade. No entanto, uma avaliação e as declarações de planeamento dela derivadas (por exemplo, sobre o grau de stress térmico dentro da área efectiva e a importância bioclimática de certas áreas na área de compensação) devem referir-se a unidades funcionais/utilizadoras do clima urbano claramente definidas no espaço urbano. Para este efeito, foi utilizada a chamada "geometria básica" para toda a área urbana. As unidades de planeamento urbano e de utilização do espaço foram resumidas e atribuídas a uma das 20 categorias de utilização (por exemplo, curso de água, cemitério, parque e área verde, área residencial, instalação de cuidados, etc.). A informação climática das células da grelha dentro da unidade de utilização foi resumida e calculada a média espacial, de modo a que um valor médio para cada parâmetro climático (temperatura nocturna do ar, PET, taxa de produção de ar frio, etc.) esteja finalmente disponível para a respectiva unidade de utilização. Este valor constitui então a base para a avaliação do clima urbano na etapa seguinte.

→ Mais detalhes no relatório, secção 8.2 "Base geométrica"

Os mapas de avaliação baseiam-se nos mapas de análise climática. Resumem os parâmetros individuais do clima urbano (temperatura ao nível do solo e campo de ventos, fluxo volumétrico de ar frio e taxa de produção de ar frio durante a noite, bem como a temperatura sentida durante o dia) para a situação diurna e nocturna nos vários cenários (estado atual, futuro P1 e P2). Estão disponíveis um total de seis mapas de avaliação.

Em contraste com os mapas de análise climática (grelha de 10 m), os mapas de avaliação fornecem uma avaliação resumida de áreas com estruturas e utilizações de edifícios semelhantes (com base na chamada geometria básica). Uma vez que não existem valores-limite legais para a carga térmica sobre a população urbana, a carga bioclimática na zona efectiva (zonas de povoamento e de tráfego) ou a importância bioclimática da zona de compensação (espaços verdes e abertos) é avaliada através do desvio de determinados parâmetros climáticos em relação às condições médias da zona em estudo (transformação z). Isto significa que as áreas individuais são avaliadas em relação umas às outras. Isto mostra quais as zonas de povoamento que têm uma situação bioclimática mais favorável ou mais desfavorável e quais os espaços verdes que têm uma importância bioclimática mais elevada ou mais baixa.

Situação nocturna

A avaliação da importância bioclimática dos espaços verdes e abertos durante a noite (muito baixa a muito alta) baseia-se na sua função para o equilíbrio do ar frio. Um algoritmo de avaliação é utilizado para ter em conta a produção de ar frio, o fluxo de volume, a velocidade do vento e a localização em relação a zonas de povoamento poluídas. A avaliação da zona de povoamento (muito favorável a muito desfavorável) baseia-se no sobreaquecimento noturno e é determinada pelas temperaturas do ar ao nível do solo às 04:00. A medida em que o arrefecimento ocorre efetivamente dentro dos edifícios depende em grande medida das normas estruturais (isolamento térmico, possibilidade de ventilação cruzada, etc.). Nos mapas de avaliação para a noite, as áreas residenciais não habitadas (por exemplo, empresas, creches, escolas, etc.), bem como as ruas e praças não são avaliadas (a cinzento), uma vez que o foco está nas condições de sono saudáveis durante a noite. A informação relevante para as áreas a cinzento está, no entanto, disponível nos dados SIG para o projeto e está incluída na avaliação do mapa de informação de planeamento.

Situação diurna

A avaliação da situação bioclimática durante o dia para a zona efectiva (muito favorável a muito desfavorável) e para a zona de compensação (muito baixa a muito alta qualidade de estadia) baseia-se essencialmente na avaliação do índice termofisiológico PET às 14:00, que pode ser interpretado como a temperatura percebida. A carga térmica no exterior dos edifícios é aqui analisada. As zonas habitadas e não habitadas têm a mesma importância, e o espaço da rua e a qualidade do tempo passado em praças e espaços verdes também são tidos em conta. A carga térmica depende essencialmente do sombreamento, pelo que, no caso dos espaços verdes e abertos em particular, podem por vezes surgir avaliações contrárias entre o dia e a noite. Um espaço aberto arrefece consideravelmente à noite, mas tem uma carga térmica elevada nos dias de verão (sem nuvens) se não houver árvores. Em contrapartida, a qualidade da estadia nas florestas e nos parques arborizados é muito elevada, mesmo nos dias de verão.

→ Mais pormenores no relatório, secção 8.3 "Mapas de avaliação"

Nos mapas de análise climática, bem como nos mapas de avaliação para a noite, as áreas verdes com uma taxa de produção de ar frio acima da média são marcadas com uma hachura de pontos pretos, para além das assinaturas de setas para os caminhos de fluxo de ar frio e o fluxo de saída de ar frio da área. Além disso, a área de impacto do ar frio é mostrada nos mapas de avaliação como uma linha preta, baseada numa grelha. Isto indica até que ponto o ar frio pode penetrar nas áreas de povoamento existentes (residenciais, comerciais, ruas, praças, etc.). As zonas de impacto do ar frio são todas as zonas da área efectiva que atingem ou excedem o valor médio do caudal volúmico de ar frio (corresponde a 38,54 m³/m*s na situação atual) e a correspondente velocidade média do vento de 0,2 m/s.

No mapa de informação de planeamento (PHK) são atribuídas várias prioridades de ação para melhorar a situação climática urbana à zona de impacto - ou seja, às zonas de povoamento e de transportes existentes. Para este efeito, os resultados da situação diurna e nocturna dos mapas de avaliação do cenário futuro P2 (com alterações climáticas e desenvolvimento urbano) foram combinados e resumidos como resultado numa escala de 4 níveis. A combinação do dia e da noite foi efectuada para diferentes usos com diferentes ponderações. Nas zonas habitadas (residenciais, de utilização mista, instalações de cuidados), a avaliação foi efectuada tendo em vista condições de sono saudáveis - por conseguinte, é dada maior importância à situação nocturna. Nas zonas desocupadas (por exemplo, zonas comerciais, escolas, creches, institutos) e nos espaços públicos, a avaliação baseia-se principalmente na qualidade da estadia durante o dia, uma vez que as pessoas geralmente não passam aí longos períodos de tempo à noite. Para as zonas de tráfego, a avaliação baseia-se unicamente na situação diurna.

A avaliação de acordo com as prioridades de ação destina-se a fornecer orientações sobre as áreas em que as medidas de adaptação climática são particularmente importantes e devem ser priorizadas. Os desenvolvimentos estruturais são entendidos e utilizados como uma oportunidade de adaptação às alterações climáticas. No decurso da reabilitação urbana, os objectivos e medidas de adaptação às alterações climáticas podem ser tidos em conta numa fase inicial dos processos de planeamento informais ou tornados vinculativos através de planos de desenvolvimento. Os promotores privados devem ser sensibilizados para métodos de construção resistentes às alterações climáticas durante o processo de autorização de planeamento. As zonas de povoamento com um impacto bioclimático (muito) elevado e uma elevada densidade populacional devem ser prioritariamente reconvertidas em função das alterações climáticas (áreas prioritárias: stress térmico em zonas residenciais).

→ Mais pormenores no relatório, secção 8.4.1 "Metodologia para a área de impacto e a área de compensação"

Para os espaços verdes e abertos existentes, o mapa de informação de planeamento é utilizado para avaliar a necessidade de manter a função climática urbana. Esta é determinada pela importância bioclimática das áreas e é também efectuada através da intersecção de avaliações diurnas e nocturnas dos mapas de avaliação do cenário futuro P2 (com alterações climáticas e desenvolvimento urbano). Devido à função e eficácia climáticas decisivas (geração de ar frio, fluxo de ar frio), a situação nocturna tem um peso muito maior do que a qualidade bioclimática das zonas durante o dia. Assim, a situação nocturna representa 80 % e a situação diurna 20 % da avaliação global. Por conseguinte, existem quatro classes de avaliação das necessidades de manutenção.

→ Mais detalhes no relatório, secção 8.4.1 "Metodologia para a área de impacto e área de compensação"

No caso de Jena, os escoamentos de ar frio são tão importantes para o processo de formação de ar frio como os condutores lineares. Não é possível fazer uma distinção espacial clara entre zonas de formação de ar frio, escoamento extensivo de ar frio e condutores lineares. Pelo contrário, trata-se de um sistema complexo com funções que se sobrepõem e se sobrepõem.

O desenvolvimento da superfície dentro de guias espacialmente limitadas pode levar a um estreitamento da secção transversal do fluxo e a um aumento da rugosidade. A fim de evitar uma restrição ou mesmo a perda da função de trajetória de orientação, os desenvolvimentos estruturais devem ser realizados com extrema cautela e de uma forma adaptada ao clima. Recomenda-se vivamente a supervisão especializada do planeamento.

Os fluxos de ar frio que seguem as encostas reagem de forma muito mais robusta a um nível moderado de desenvolvimento de edifícios, devido às possibilidades geralmente existentes para o ar sair. A consolidação em pequena escala da estrutura de assentamento existente, que tem em conta métodos de construção adaptados ao clima, pode geralmente ser realizada de uma forma compatível com o clima urbano.

→ Mais pormenores no relatório, secção 7.1.1 "Mapas de análise climática - situação nocturna"

O mapa de informação de planeamento mostra as áreas de desenvolvimento de acordo com o plano de uso do solo atualizado (estado: anteprojeto 10/2022) no que diz respeito ao seu impacto no clima urbano. Para todas as 69 zonas de desenvolvimento, foi efectuada uma avaliação pericial dos efeitos sobre o clima enquanto recurso protegido, no âmbito do conceito de clima urbano. O nível de pormenor da avaliação pericial e a abordagem metodológica diferem. O levantamento das áreas e a sua integração na modelação climática tiveram lugar em julho de 2021 e correspondem quantitativa e qualitativamente ao estado dos conhecimentos disponíveis nessa altura.

Foi realizada uma avaliação pormenorizada por peritos para 55 zonas de desenvolvimento e os resultados foram resumidos num perfil para cada uma delas. Como resultado, os peritos confirmaram que as zonas podem ser realizadas sem qualquer impacto significativo no clima local, desde que sejam utilizados métodos de construção adaptados ao clima.

Para 14 locais de desenvolvimento, não foi efectuada uma avaliação aprofundada por peritos numa ficha informativa. Trata-se de zonas para as quais já foi efectuada uma avaliação ambiental no âmbito dos procedimentos de planeamento ou para as quais não é necessária uma avaliação ambiental em determinadas condições (procedimento de planeamento simplificado/acelerado, desenvolvimento interno, consolidação de zonas periféricas). Em alguns casos, estão disponíveis relatórios microclimáticos específicos de planeamento ou relacionados com projectos para estas áreas, que fornecem informações mais pormenorizadas do que é possível neste conceito de clima urbano. No entanto, estas áreas de desenvolvimento foram integradas nos cálculos do modelo. Os resultados do modelo podem ser lidos diretamente a partir dos mapas de análise e avaliação climática e, finalmente, a partir do mapa de informação de planeamento. Informações mais detalhadas podem ser encontradas na visão geral de todas as áreas de desenvolvimento da FNP no relatório final (Anexo 10.2).

→ Mais detalhes no relatório, secção 8.4.2 "Avaliação das áreas de desenvolvimento do PNF"

A avaliação dos efeitos sobre o clima enquanto recurso protegido, realizada no âmbito do conceito de clima urbano, destina-se a servir de base à avaliação ambiental para determinar os efeitos ambientais significativos prováveis a esperar em resultado de um projeto de construção. Isto implica uma comparação da situação atual com os efeitos previstos quando o projeto for realizado. A modelação do clima urbano foi, portanto, realizada para três cenários, a fim de separar os efeitos das alterações climáticas dos efeitos diretos do desenvolvimento planeado.

Foi desenvolvida uma matriz de avaliação para a avaliação do clima urbano das zonas de desenvolvimento do PNF. Esta tem em conta os efeitos climáticos na própria zona (como será a situação bioclimática no futuro?) e os efeitos climáticos nas zonas vizinhas (haverá alterações significativas de temperatura?). A avaliação global de peritos sobre a compatibilidade climática resultante pode ser encontrada no mapa de informações sobre o planeamento climático. Informações pormenorizadas sobre as áreas de desenvolvimento individuais podem ser encontradas nas fichas técnicas.

→ Mais detalhes no relatório, secção 8.4.2 "Avaliação das áreas de desenvolvimento do PNF"

As zonas de povoamento com uma carga térmica elevada em Jena são também aquelas em que se deve dar prioridade e aplicar medidas de redução do calor. Os desenvolvimentos estruturais (reabilitação urbana) devem ser entendidos e utilizados como uma oportunidade de adaptação às alterações climáticas. O mapa informativo do planeamento climático fornece recomendações básicas de ação e dá prioridade às zonas de povoamento individuais quanto à necessidade de medidas de adaptação climática. Para efeitos de implementação orientada destas recomendações de planeamento no parque imobiliário existente, a síntese espacial (agrupamento) tem lugar nas chamadas "áreas de foco do stress térmico residencial". Estas áreas de foco são zonas residenciais particularmente afectadas pelo stress climático que também se caracterizam por uma densidade populacional acima da média. As medidas de adaptação às alterações climáticas e de redução do stress térmico devem ter prioridade nestas zonas.

As seguintes sete áreas de foco estão marcadas no mapa de informações de planeamento: Centro da cidade, centro norte da cidade, Lutherstraße, Wenigenjena, Magdelstieg, Jena-Nord e Lobeda-Altstadt. O relatório descreve a situação estrutural e climática em conjunto com as recomendações correspondentes para medidas de adaptação climática.

→ Mais pormenores no relatório, secção 8.4.6 "Áreas de incidência do stress térmico"

O mapa de informação de planeamento mostra as áreas da cidade onde são necessárias ou recomendadas medidas para melhorar a situação térmica. O catálogo de medidas contido no relatório mostra 21 opções diferentes para implementação e destina-se a ajudar a concretizar o aconselhamento de planeamento. A seleção de medidas específicas do portfólio depende do tipo de área (utilização, estrutura do edifício, etc.) e das avaliações no mapa de aconselhamento de planeamento ou nos mapas de avaliação (por exemplo, carga bioclimática à noite e/ou durante o dia, importância para o equilíbrio do ar frio, qualidade da estadia).

Em princípio, todas as medidas são adequadas para reduzir direta ou indiretamente o stress térmico para a população urbana, contribuindo assim para alcançar um clima urbano saudável em Jena - se as medidas forem combinadas, os efeitos positivos das medidas individuais no clima urbano são geralmente amplificados.

→ Mais pormenores no relatório, secção 8.5 "Catálogo de medidas climáticas urbanas"

O "Conceito de clima urbano para a cidade de Jena" é um plano informal com efeito vinculativo no seio da administração. Através da resolução n.º 24/0130-BV do Conselho Municipal de Jena, de 26 de fevereiro de 2025, a administração da cidade foi instruída a utilizar o conceito de clima urbano como base de planeamento para todas as declarações e processos de planeamento climático-ecológicos. Os planos informais não têm efeito jurídico direto sobre os cidadãos. Servem para preparar, apoiar ou pré-coordenar o planeamento formal subsequente (planeamento vinculativo do uso do solo urbano).

Para a implementação de medidas de adaptação às alterações climáticas - em especial nos edifícios existentes (áreas de acordo com o artigo 34.º do BauGB) - o Presidente da Câmara recebeu instruções para analisar e desenvolver orientações vinculativas para a cidade de Jena, de acordo com uma resolução do Conselho Municipal.

→ Mais pormenores na resolução do Conselho Municipal n.º 24/0130-BV "Conceito de clima urbano para a cidade de Jena"