Концепция городского климата

Техническая разработка концепции городского климата компанией Geo-Net Umweltconsulting GmbH(внешняя ссылка) из Ганновера осуществлялась при поддержке внутренней административной проектной группы под руководством отдела городского развития. Промежуточные результаты разработки концепции городского климата были представлены и обсуждены с другими сотрудниками городской администрации Йены на различных рабочих встречах и двух семинарах. Проект был реализован в период 2021-2024 годов с предварительной процедурой присуждения услуг по планированию во второй половине 2020 года.

Проект был пропорционально профинансирован (40%) Свободной землей Тюрингия в рамках программы финансирования "Klima Invest". Финансирование направлено на достижение целей Закона о климате Тюрингии, в частности, на сокращение выбросов парниковых газов и адаптацию к неизбежным последствиям изменения климата в Тюрингии.

Проект разделен на следующие проектные модули.

1. Моделирование городского климата и климатический анализ

В Йене продолжает расти перегрев городской среды, особенно в результате глобального изменения климата. Прогрессирующая плотность застройки внутри города, связанная с высокой нагрузкой на ограниченное пространство и потерей зеленых зон, может еще больше усилить это явление. В интересах климатоустойчивого городского развития необходимо оценить территории с точки зрения их климатических характеристик или климатических функций. Эта оценка является основой и аргументацией для оценки структурных изменений, разработки оптимизационных предложений и создания зон климатической компенсации.

На первом этапе было проведено трехмерное моделирование городского климата с высоким разрешением для Йены с помощью программы FITNAH-3D, которая отображает текущее землепользование и структуру зеленых насаждений, а также различные сценарии землепользования и изменения климата. Территория исследования площадью около 195 км² была смоделирована в горизонтальной сетке 10 м в течение 24 часов (шаг по времени: 10 секунд). Это послужило основой для качественной и количественной оценки климато-экологического процесса холодного воздуха и ситуации перегрева или биоклиматического стресса для человека в дневное и ночное время.

Анализ городского климата проводился для трех сценариев. Два будущих сценария относятся к 2035 году.

На следующем этапе на основе трех модельных расчетов были созданы индивидуальные карты ключевых параметров городского климата. К ним относятся приземная температура и ветровое поле, объемный поток холодного воздуха, скорость выделения холодного воздуха (ночью) и ощущаемая температура (днем), в каждом случае для текущей ситуации и двух будущих сценариев. Затем эта индивидуальная климатическая информация была обобщена на шести синтетических картах анализа климата (по одной для каждого сценария), по одной для дня (14:00) и ночи (04:00).

2. информационные карты оценки и планирования

В этом модуле проекта была проведена оценка текущего анализа климата. Эта оценка основана на директиве VDI 3785 Sheet 1, в которой используются категории оценки для определения благоприятных и неблагоприятных факторов местности и выведения конкретных требований к действиям и планированию. Городская территория делится на эффективную зону (населенные пункты/транспортные зоны) и компенсационную зону (зеленые и открытые насаждения) и относится к соответствующей категории оценки (от очень благоприятной до очень неблагоприятной биоклиматической ситуации или от очень высокой до очень низкой биоклиматической значимости) с помощью алгоритма (так называемого z-преобразования). Таким образом, отдельные районы города оцениваются в сравнении друг с другом, поскольку в качестве основы для оценки не могут быть использованы универсально обоснованные и юридически стандартизированные предельные значения. Эта оценка проводится для дневной и ночной ситуации во всех трех сценариях. В результате для городской зоны создается шесть карт оценки.

Карты оценки в конечном итоге служат основой для информационной карты климатического планирования. Карта планирования основана на результатах будущего сценария P2 с сигналом об изменении климата и дополнительным городским развитием и, таким образом, учитывает последствия прогнозируемого изменения климата в смысле стратегии предосторожности. Как абстрагирующая карта, она объединяет все предыдущие представления климатического анализа. Она выявляет и анализирует зоны компенсации и стресса, дает рекомендации по планированию с точки зрения городской климатологии и, таким образом, служит важной основой для учета климатических вопросов при подготовительном и обязательном планировании городского землепользования. Цель состоит в том, чтобы сохранить качество жизни в смысле § 1 (5) BauGB и поддерживать здоровые условия жизни и работы в смысле § 34 BauGB в городе, одновременно развивая расположение регионального центра в соответствии со спросом.

Помимо изменений, связанных с прогнозируемым изменением климата, информационная карта планирования также фокусируется на планируемых застройках и оценивает их ожидаемое воздействие на городской климат в самом районе и в прилегающих кварталах. Для 69 участков застройки (предварительный проект актуализации ФНП, по состоянию на 4 ноября 2022 года) в рамках концепции городского климата была проведена индивидуальная экспертная оценка воздействия на климат как на охраняемый ресурс; результаты по 55 из этих участков были обобщены в профиле . Для всех участков застройки эксперты подтвердили, что строительство объектов возможно без существенного влияния на местный климат при условии использования климатически адаптированных методов строительства. В соответствии с оценкой участка даны рекомендации по планированию структурной реализации, которые могут поддержать климатически адаптированный метод строительства на соответствующем участке и должны быть детализированы на последующих уровнях планирования.

3. инструментальная реализация

С целью закрепления полученных знаний и основанных на них рекомендаций по планированию на информационной карте планирования в законе о планировании и передачи их на реализацию, была проанализирована инструментальная реализация как часть концепции городского климата. Помимо формальных инструментов планирования, таких как подготовительное и обязательное планирование городского землепользования, издание местных строительных норм и правил или предоставление стимулов и программ поддержки для граждан, были также приняты во внимание и представлены соответствующие предложения для Йены.

Концепция городского климата для города Йены" была утверждена городским советом 26 февраля 2025 года в качестве основы для действий по устойчивому, адаптированному к климату городскому развитию для городской администрации. В будущем соответствующие решения по планированию и проектам на территории города Йены будут приниматься с учетом результатов концепции городского климата. Результаты информационной карты климатического планирования и содержание индивидуальных профилей районов застройки будут интегрированы в план землепользования с помощью климатической дополнительной карты. Кроме того, имеющиеся результаты, включая информацию и рекомендации по планированию из информационных карт, должны быть учтены как можно раньше в обязательных планах городского землепользования (планах развития).

Реализация мер по адаптации к климату на незапланированных внутренних территориях - т.е. на существующих территориях без обязательного плана развития - также имеет большое значение в Йене. Значительная часть климатически загрязненных территорий уже существует, но часто находится в частной собственности и поэтому не входит в сферу влияния муниципалитета. Для обеспечения здоровых условий жизни и работы - сегодня и в будущем - необходимо определить соответствующие рамочные условия для развития, особенно для существующих районов с климатическим загрязнением. Поэтому в резолюции городского совета о концепции городского климата была поставлена задача изучить возможности закрепления мер по адаптации к климату в Йене через местные рекомендации или строительные нормы и реализовать их там, где это возможно.

В результате антропогенного воздействия в городе преобладают измененные климатические условия, которые, как правило, становятся более выраженными по мере увеличения количества жителей или размера города. Причинами этого являются, например, высокая степень уплотнения, которая компенсируется низкой долей растительности и естественных поверхностей.

Сюда же следует отнести увеличение площади поверхности за счет зданий (ухудшение потока из-за повышенной шероховатости, многочисленные отражения от зданий) и выбросов от транспорта, промышленности и домохозяйств (антропогенный тепловой поток). По сравнению с естественной или близкой к естественной, незастроенной окружающей средой, эти эффекты приводят к повышению температуры и биоклиматическому стрессу в летний период. Явление перегрева особенно заметно в ночное время и называется городским островом тепла.

В отличие, например, от гигиены воздуха или шумового загрязнения, для теплового загрязнения пока не существует стандартизированных норм, определяющих ориентировочные или даже предельные значения. Для оценки используются показатели теплового комфорта и здоровья человека (самочувствие, работоспособность, заболеваемость и смертность). Основное значение здесь имеют такие параметры, как скорость ветра, температура воздуха и радиации, а также влажность воздуха. В городской и региональной климатологии в последние десятилетия были установлены различные биометеорологические параметры человека, которые могут быть использованы для определения влияния загрязнения на его самочувствие.

Физиологический эквивалент температуры (PET) учитывает воспринимаемую температуру, на которую влияют температура воздуха, влажность, скорость ветра и радиация. Принимая во внимание тепловой баланс человека, можно определить различные уровни физиологического стресса - от экстремального холодового до экстремального теплового стресса. Этот индекс используется в рамках концепции городского климата для оценки ситуации в дневное время (14:00) на открытых площадках.

Если высокие дневные температуры, как правило, вызывают стресс на рабочих местах, то высокие ночные температуры представляют собой серьезную проблему в частных домах. Организм может восстановиться после дневного теплового стресса только при благоприятных температурных условиях. Федеральное агентство по охране окружающей среды рекомендует температуру в спальне 17-18 °C для спокойного ночного сна. Достижение таких температур в помещениях в значительной степени зависит от здания (летняя теплоизоляция за счет утепления, затенения, ориентации планировки, активного/пассивного охлаждения и т. д.). В рамках концепции городского климата в качестве основы для оценки ситуации в ночное время используется ночная температура в 4 часа утра на высоте 2 м над уровнем земли.

→ Более подробная информация содержится в отчете, раздел 2.1 "Тепловой комфорт и здоровье человека".

Это погодная ситуация, определяемая местными и региональными влияниями, со слабыми ветровыми потоками и беспрепятственным радиационным режимом, которая характеризуется выраженными суточными колебаниями температуры воздуха, влажности и радиации.

С этой автохтонной метеорологической ситуацией связано возникновение маловетреной радиационной ночи, когда ночная радиация создает значительные температурные перепады в городской зоне из-за отсутствия облачного покрова. Такая ситуация приводит к самым высоким тепловым нагрузкам в городе и особенно хорошо характеризует местные климатические особенности. К ним относятся эффект теплового острова и саморазвивающаяся динамика холодного воздуха, на которую не влияют никакие наложенные потоки. Это означает, что пути движения холодного воздуха могут быть определены в автохтонной погодной ситуации.

В Йене среднее многолетнее значение за последние 30 лет составляет около 32 радиационных ночей со слабым ветром в год, хотя существуют сезонные различия в распределении. За три летних месяца - июнь, июль и август - было отмечено около 14 ночей со слабым ветром - это соответствует примерно 15 % всех ночей за этот период.

Холодный воздух образуется ночью над естественными или близкими к естественным поверхностями за счет излучения тепла. Территории с низкой растительностью (например, пастбища, пашни, луга и газоны, а также залежные земли) являются особенно продуктивными для холодного воздуха в ночное время. Леса, благодаря своему объему, генерируют большое количество холодного воздуха. Он образуется над пологом, а затем под действием своего веса опускается в пространство ствола. Наибольшая доля холодного воздуха генерируется в окрестностях города. Интенсивность потока холодного воздуха зависит от размера водосборной площади, наклона склонов, ширины долин и отсутствия препятствий. Насколько далеко холодный воздух может проникнуть на застроенную территорию, зависит от размера населенного пункта, структуры и плотности застройки, а также от антропогенного выделения тепла и количества поступающего холодного воздуха. Помимо зданий, препятствием для воздушного потока могут служить деревья, расположенные близко к земле.

По сравнению со многими другими городами, в Йене наблюдается ярко выраженная динамика холодного воздуха. Это связано с выразительным рельефом и разнообразным рельефом, а также с продуктивными зонами формирования холодного воздуха, которые расположены в непосредственной близости от центра города. Во время сияющих ночей город вентилируется в основном за счет обширных территорий, расположенных в боковых долинах Заале и в самой южной долине Заале. Это способствует хорошей вентиляции территории поселения Йена и, таким образом, оказывает положительное влияние на городской климат.

Скорость производства холодного воздуха, толщина холодного воздуха и объемный поток холодного воздуха - относительные переменные, которые останутся неизменными даже в более теплой атмосфере в будущем из-за изменения климата (если они не будут изменены изменениями в землепользовании, например, крупными промышленными комплексами или расширением поселений). Как следствие, то же самое относится и к центральным элементам, полученным на основе этих переменных, таким как пути потоков холодного воздуха. Само собой разумеется, что при изменении климата холодный воздух, как правило, будет теплее, чем в настоящее время, и поэтому может вносить меньший вклад в снижение ночного теплового загрязнения.

Анализ городского климата может быть основан на различных методологических процедурах анализа. Для Йены было использовано численное моделирование городского климата. Модельные расчеты для Йены проводились с использованием климатической моделиFITNAH-3D. Горизонтальное разрешение моделирования составляет 10 м, т.е. Йена разбита на сетку с размером ячеек 10 м х 10 м (соответствует примерно 4,5 млн ячеек сетки). Для каждой ячейки сетки определяется такая информация, как высота рельефа, землепользование, очертания и высота зданий, деревья и доля закрытых поверхностей, которая используется в качестве исходных данных для расчета модели. Выбранный район исследования площадью около 458 км² выходит далеко за пределы города Йена (115 км²), чтобы учесть различия в высоте над уровнем моря и землепользовании в окрестностях, которые влияют на городской климат Йены.

В соответствии с технологическими требованиями города, моделирование основывается на летней погодной ситуации с высоким давлением, безоблачным небом и очень слабым ветром (→ автохтонная погодная ситуация, максимальная дневная температура выше 25 °C).

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 5.1 "Численное моделирование".

В рамках концепции городского климата Йены в дополнение к текущей ситуации были разработаны два будущих сценария. Это было сделано для того, чтобы представить и окончательно оценить последствия прогнозируемого изменения климата отдельно от последствий будущего строительства.

В рамках обновления плана землепользования города Йены необходимо провести экологическую оценку районов застройки. Необходимо оценить значительное воздействие на городской климат и специфическое воздействие на саму территорию (климат/защита воздуха), которое ожидается в результате планируемой застройки. Для того чтобы отделить влияние планируемой застройки от влияния прогнозируемого изменения климата, для модельных расчетов будущего был определен сигнал изменения климата, который изображает будущее один раз с городской застройкой и один раз без нее в двух сценариях. В рамках концепции городского климата не было смоделировано никаких мер по адаптации к климату.

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 5.1.2 "Разработка сценариев".

В соответствии с директивой VDI 3787 Sheet 9 все модельные расчеты для концепции городского климата Йены основаны на автохтонных погодных условиях (летние погодные условия без ветра и высокого давления, без облачности). Как правило, автохтонный летний день приводит к ситуациям, которые вызывают самые высокие тепловые нагрузки в некоторых районах города в течение года из-за высокой инсоляции и низкого крупномасштабного (автохтонного) воздухообмена. Даже если это особая метеорологическая ситуация, такие погодные условия возникают в Йене регулярно и несколько раз за лето. В летние месяцы - июнь, июль и август - в Йене более 15 ночей являются автохтонными, а на ближайшей станции Эрфурт-Веймар - 32 ночи за весь год.

Для каждого сценария был смоделирован суточный цикл, начинающийся в 21:00 и заканчивающийся в 14:00 следующего дня в момент наивысшей точки солнца. Начальная температура в модели для реальной ситуации составляет 20 °C в 9 часов вечера. Это было определено путем анализа 30-летнего временного ряда, полученного с измерительной станции DWD Jena Observatory (1991-2020 гг.) для средних летних дней (максимальная дневная температура > 25 °C) в летние месяцы июнь, июль и август в 21:00. Для будущих сценариев P1 и P2 начальная температура была увеличена на 2 Кельвина, а влажность почвы была снижена ниже точки завядания в обоих модельных расчетах.

Выбранные начальные условия намеренно представляют собой термически напряженную ситуацию, по крайней мере, для некоторых районов города, но не экстремальное событие. Цель концепции городского климата - пространственно дифференцировать эту стрессовую ситуацию и противостоять ей с помощью устойчивого городского развития и соответствующих мер по адаптации к климату.

→ Более подробная информация содержится в отчете, раздел 5.1.5 "Рамочные и граничные условия".

В Йене будущий городской климат в 2035 году был рассчитан с учетом очень сильного сигнала об изменении климата в рамках стратегии предосторожности. Исходя из RCP 8.5 ("сценарий продолжения прежнего развития" в отношении абсолютной концентрации парниковых газов в атмосфере), в расчетную модель было включено повышение температуры на 2 Кельвина в ближайшем будущем до 2035 года. Кроме того, для зеленых и открытых насаждений предполагается снижение влажности почвы (с 60 % до 30 %). В этом случае классы использования с низкой растительностью больше не могут испарять, поэтому в модели падающая коротковолновая энергия преобразуется непосредственно в разумное тепло, что способствует повышению температуры воздуха на уровне земли, особенно в дневное время. Деревья при этом исключаются.

В климатическую модель FITNAH-3D были поданы соответствующие исходные данные для каждого сценария (фактическая ситуация, будущие сценарии P1 и P2). Входные данные были записаны в июле 2021 года и отражают состояние знаний на тот момент. Для каждой 10-метровой ячейки сетки модели была присвоена следующая информация

• Рельеф / орография (цифровая модель рельефа)
• Землепользование / степень уплотнения (классы использования модели: Здание, незастроенная запечатанная территория, поверхность пути, неестественная почва, песок/гравий, открытая земля/газон, дерево над запечатанной территорией, дерево над неестественной почвой, дерево над газоном, вода)
• Структурная высота (для зданий, низкой растительности и деревьев)

Поскольку концепция городского климата была призвана не только отобразить текущую ситуацию, необходимо было также разработать климатические и связанные с городской структурой рамочные условия для будущих сценариев P1 и P2. Все три модели основаны на одной и той же цифровой модели местности.

Фактическая ситуация учитывает климатическое и структурное состояние города на момент сбора данных (июль 2021 года) на основе имеющихся геоданных. С целью обеспечения максимальной актуальности в расчетную модель фактической ситуации были также включены юридически обязательные планы развития и строительные проекты, которые реализуются в настоящее время или будут реализованы в ближайшем будущем (→ см. таблицу 9 в отчете).

Сценарий P1 "Изменение климата" (без городского развития) содержит ту же городскую структуру, что и фактическая ситуация, и призван проиллюстрировать ожидаемые последствия в результате изменения климата. Однако, заглядывая в будущее, неизбежно возникает определенная неопределенность в отношении того, в какой степени изменение климата произойдет в действительности. В Йене будущий городской климат в 2035 году был рассчитан с учетом сильного сигнала об изменении климата в рамках стратегии предосторожности. На основе RCP 8.5 ("сценарий продолжения прежнего развития" в отношении абсолютной концентрации парниковых газов в атмосфере) в расчетную модель включено повышение температуры на 2 Кельвина в ближайшем будущем до 2035 года. Кроме того, для зеленых и открытых насаждений предполагается снижение влажности почвы (с 60 до 30 %) - это приводит к недостатку испарительного охлаждения этих территорий в дневное время. Деревья при этом исключаются.

В сценарии P2 "Изменение климата с развитием города" сигнал об изменении климата на +2 Кельвина, уже использованный в сценарии P1, и предположение о сухости зеленых и открытых насаждений были продолжены. Сценарий P2 также включает запланированную городскую застройку. Здесь предполагается застройка 69 потенциальных участков под жилую, коммерческую, специальную застройку и транспорт, а также садов (на основе предварительного проекта плана городского землепользования от 4 ноября 2022 года). Планируемые зоны застройки основаны, в частности, на "Концепции развития зоны жилой застройки Йены 2035", "Концепции развития рабочей и коммерческой зоны Йены 2035" и "Концепции развития садов" (обновление 2024 года). Смешанный пиксельный подход" использовался в основном для моделирования районов развития ФНП. Конкретное градостроительное планирование могло быть интегрировано в модельные расчеты только для P2 для трех районов развития.

→ Более подробная информация содержится в отчете, раздел 4.4 "Будущее изменение климата" и раздел 5.1.4 "Подготовка исходных данных для модели".

На момент моделирования (июль 2021 года) для большого количества юридически обязательных планов развития и большинства территорий развития ФНП отсутствовали конкретные планы городского развития. Для того чтобы перенести эти территории в расчетную модель, был применен так называемый "смешанный пиксельный подход". Для территорий, которые будут застраиваться в будущем (жилая, коммерческая, специальная застройка), из существующей городской территории были выбраны участки, которые, как так называемые "близнецы территорий", наиболее точно соответствуют состоянию застройки в будущем. Процентное распределение поверхностного покрова (здания, закрытые поверхности, газоны, деревья и т.д.) было зарегистрировано для этих районов-близнецов и перенесено в районы застройки.

Смешанный пиксельный подход дает возможность проанализировать и оценить планируемую застройку с точки зрения ее совместимости с городским климатом. Однако следует учитывать, что данный подход к моделированию может лишь в ограниченной степени отображать будущую застройку. С одной стороны, классы использования модели (в виде пикселей на 10-метровой сетке) распределены по территории случайным образом. Это не соответствует фактической структуре застройки района-близнеца, а лишь отображает процентное распределение площади покрытия. При этом не моделируются смежные структуры зданий, например, здания определенного размера и ориентации, которые могут служить препятствием для потока, или смежные зеленые структуры, которые могут быть более эффективными, например, для охлаждения. Кроме того, в этом методе не применяется метод строительства, адаптированный к климату, а лишь используются существующие строительные конструкции или их процентные доли по площади.

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 5.1.3 "Смешанный пиксельный подход".

Здания включаются в расчетную модель в виде 3D-модели здания (LoD2) с указанием их площади, высоты и стандартных форм крыш (например, седловидных, вальмовых, мансардных, односкатных или шатровых). Здания встраиваются в цифровую модель поверхности города. Надземные здания моделируются без конструкций крыш и без текстуры (материалов, цветов и т. д.) фасадов и поверхностей крыш. Поэтому зеленые крыши и фасады не включены в модель.

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 5.1.4 "Подготовка исходных данных для модели".

По определению, модели - это неполные представления реальности. Поэтому они не претендуют на всестороннее представление моделируемой системы, а лишь стремятся представить ее достаточно хорошо. Применение моделей всегда связано с определенными неопределенностями - с одной стороны, с неопределенностями в выбранной модели, а с другой - с неопределенностями в исходных данных.

В концепции городского климата все исходные данные для анализа были преобразованы в регулярную сетку, в которой одна точка сетки представляет основное использование на площади 100 м². Это самое высокое разрешение, которое в настоящее время может быть смоделировано для городов размером с Йену. Однако мелкие структуры не могут быть полностью учтены даже при таком высоком разрешении. В одной и той же ячейке сетки часто присутствует несколько различных структур использования (например, закрытая поверхность, газон, деревья). Однако в исходных данных и, следовательно, в модели учитывается только та структура использования, которая занимает наибольшую часть площади в ячейке сетки. Поэтому возможно, что улица с небольшими кронами отдельных деревьев не распознается как аллея, или, по крайней мере, не распознается последовательно, и поэтому эффекты затенения не учитываются. Тем не менее, затронутые подрайоны, как правило, невелики и имеют более локальный эффект, так что в общей городской перспективе и в основных выводах не следует ожидать соответствующих эффектов. Тем не менее, в конкретных случаях применения/сомнений всегда рекомендуется критический, локальный взгляд на исходные данные модели.

Еще одним источником неопределенности является глубина информации данных, учитываемых в модели. Например, хотя кубатура зданий интегрирована в модель в виде "блочной модели" (с точным местоположением и размерами с усредненной высотой крыши), теплообмен с окружающей средой моделируется только через объем здания. Строительные материалы, альбедо поверхности, озеленение крыш и фасадов, а также доля окон в зданиях в модели не учитываются.

В будущем сценарии P2 "Изменение климата и городское развитие" для моделирования районов развития ФНП был использован так называемый "смешанный пиксельный подход". Эта методологическая процедура помогает смоделировать будущее структурное развитие города Йены и оценить связанные с ним климатические эффекты, но также содержит неопределенности в отношении результатов. Дополнительные пояснения можно найти в разделе "Что такое смешанный пиксельный подход?".

→ Дополнительные пояснения приведены в отчете, раздел 5.3 "Неопределенности и проблемы".

Для каждой ячейки сетки концепция городского климата предоставляет результаты моделирования температуры воздуха в ночное время, интенсивности производства холодного воздуха и поля потока холодного воздуха, а также тепловой нагрузки в течение дня. За исключением объемного потока холодного воздуха (поток по всему нижнему слою воздуха), результаты относятся к области у земли, где находятся люди, и учитывают время 04:00 для ночной ситуации (максимальное охлаждение) и 14:00 для дневной ситуации (максимальное излучение).

Определение ночных температур воздуха у земли позволяет выявить перегретые городские районы (так называемые городские острова тепла) и оценить пространственную эффективность холодных воздушных потоков. Приведенные абсолютные значения температуры воздуха являются примерными для лучистой летней погоды. Относительные различия в пределах города или между различными видами землепользования, с другой стороны, в значительной степени применимы и при других погодных условиях.

В рамках концепции городского климата было создано шесть карт анализа климата. Одна из них предназначена для дневной и одна для ночной ситуации для всех трех сценариев (текущее состояние, будущее P1 и будущее P2). Карты климатического анализа обобщают основные сведения о метеорологических параметрах (выходных переменных модели). Для ночной ситуации в 04:00 процесс холодного воздуха определяется путем объединения на одной карте поля приземного ветра, скорости производства холодного воздуха, объемного потока холодного воздуха и температуры приземного воздуха. Карта анализа климата для дневной ситуации в 14:00 строится на основе ПЭТ.

Карты климатического анализа относятся к так называемому фактическому уровню - это означает, что климатические факты представлены на уровне ячеек сетки (10 м х 10 м) и не оценивается, например, степень тепловой нагрузки в эффективной зоне (населенные пункты и транспортные зоны) или величина компенсационной зоны (зеленые и открытые насаждения).

На картах климатического анализа для ночи температура воздуха на уровне земли показана в абсолютных значениях для зоны воздействия. Для зеленых и открытых насаждений результаты моделирования объемного потока холодного воздуха показаны в виде градуированных цветов зон. Зеленые зоны с интенсивностью выделения холодного воздуха выше среднего (> 14,7 м³/м²ч) также отмечены черной точечной штриховкой. Кроме того, поле потока вблизи земли или направление потока холодного воздуха при скорости ветра 0,2 м/с, которая считается климатически эффективной, визуализируется с помощью стрелок. Для лучшей читаемости поле ветра было агрегировано до 100 метров. Эти стрелки ветра (размер и плотность) показывают обширный отток холодного воздуха, который так важен для Йены. В силу пространственно-топографической ситуации в Йене эти ареальные склоновые оттоки играют решающую роль в ночном охлаждении. Большое количество холодного воздуха образуется ночью, особенно на склонах боковых долин Заале, которые благодаря уклону местности обеспечивают соседние жилые районы хорошим притоком холодного воздуха. Помимо обширного оттока холодного воздуха, важную роль в процессах холодного воздуха в Йене играют линейные каналы холодного воздуха. Они соединяют между собой зоны выравнивания (зеленые и открытые насаждения) и эффективные зоны (населенные пункты и транспортные узлы) и обычно имеют большие потоки холодного воздуха.

Карты анализа климата за день основаны на физиологическом эквиваленте температуры (PET). Здесь показана ПЭТ как для эффективной зоны, так и для зоны выравнивания. Дополнительные пояснения к PET можно найти в разделе "Существуют ли руководящие или предельные значения для теплового воздействия на человека?".

→ Дополнительные пояснения приведены в отчете, глава 7.1 "Карты анализа климата".

Результаты моделирования, доступные на уровне сетки (в виде абсолютных значений), позволяют детально представить наиболее важные климато-экологические процессы в городе. Однако оценка и вытекающие из нее плановые заявления (например, о степени теплового стресса в пределах эффективной территории и биоклиматической значимости определенных участков в зоне компенсации) должны относиться к четко определенным пространственным городским климатическим функциональным/пользовательским единицам на городской территории. С этой целью для всей городской территории была использована так называемая "базовая геометрия". Градостроительные и пространственные единицы использования были обобщены и отнесены к одной из 20 категорий использования (например, водоток, кладбище, парк и зеленая зона, жилой район, учреждение по уходу и т.д.). Климатическая информация по ячейкам сетки в пределах единицы использования была обобщена и пространственно усреднена, так что в итоге для соответствующей единицы использования было получено среднее значение каждого климатического параметра (температура воздуха в ночное время, ПЭТ, скорость выделения холодного воздуха и т. д.). Это значение служит основой для оценки городского климата на следующем этапе.

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 8.2 "Геометрическая основа".

Оценочные карты основаны на картах климатического анализа. Они обобщают отдельные параметры городского климата (приземная температура и поле ветра, объемный поток холодного воздуха и скорость выделения холодного воздуха ночью, а также воспринимаемая температура днем) для дневной и ночной ситуации в различных сценариях (текущее состояние, будущие P1 и P2). Всего доступно шесть оценочных карт.

В отличие от карт климатического анализа (сетка 10 м), оценочные карты представляют собой обобщенную оценку районов со схожей структурой и использованием зданий (на основе так называемой базовой геометрии). Поскольку не существует законодательно установленных предельных значений тепловой нагрузки на городское население, биоклиматическая нагрузка в эффективной зоне (населенные пункты и транспортные зоны) или биоклиматическая значимость компенсационной зоны (зеленые и открытые насаждения) оценивается по отклонению определенных климатических параметров от средних условий в исследуемом районе (z-трансформация). Это означает, что отдельные территории оцениваются по отношению друг к другу. Это показывает, в каких населенных пунктах биоклиматическая ситуация благоприятна или неблагоприятна, а какие зеленые насаждения имеют довольно высокую или довольно низкую биоклиматическую значимость.

Ночная ситуация

Оценка биоклиматической значимости зеленых и открытых насаждений в ночное время (от очень низкой до очень высокой) основана на их функции для баланса холодного воздуха. При этом используется алгоритм оценки, учитывающий производство холодного воздуха, объемный поток, скорость ветра и расположение по отношению к загрязненным территориям населенных пунктов. Оценка территории поселения (от очень благоприятной до очень неблагоприятной) основана на ночном перегреве и определяется по температуре воздуха на уровне земли в 04:00. То, насколько реально происходит охлаждение внутри зданий, в значительной степени зависит от конструктивных норм (теплоизоляция, возможность перекрестной вентиляции и т. д.). На картах оценки для ночного времени суток не оцениваются (выделены серым цветом) нежилые помещения (например, предприятия, детские сады, школы и т. д.), а также улицы и площади, поскольку основное внимание уделяется здоровым условиям сна в ночное время. Тем не менее, соответствующая информация по выделенным серым цветом районам имеется в данных ГИС для проекта и включена в оценку информационной карты планирования.

Дневная ситуация

Оценка биоклиматической ситуации в дневное время для эффективной зоны (от очень благоприятной до очень неблагоприятной) и зоны компенсации (от очень низкого до очень высокого качества пребывания) в основном основана на оценке теплофизиологического индекса PET в 14:00, который может быть интерпретирован как воспринимаемая температура. Здесь анализируется тепловая нагрузка снаружи зданий. Одинаково важны жилые и нежилые помещения, а также уличное пространство и качество времени, проведенного на площадях и в зеленых зонах. Тепловая нагрузка в первую очередь зависит от затенения, поэтому в случае с зелеными и открытыми пространствами, в частности, между днем и ночью могут возникать противоположные оценки. Открытое пространство значительно охлаждается ночью, но в летние дни (без облачности) при отсутствии деревьев испытывает высокую тепловую нагрузку. Напротив, качество пребывания в лесах и парках с деревьями очень высокое даже в летние дни.

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 8.3 "Оценочные карты".

На картах анализа климата, а также на оценочных картах для ночи зеленые области с интенсивностью производства холодного воздуха выше среднего отмечены черной точечной штриховкой в дополнение к стрелкам, обозначающим пути потоков холодного воздуха и обширные стоки холодного воздуха. Кроме того, зона воздействия холодного воздуха показана на оценочных картах в виде черной штриховой линии с сеткой. Это показывает, насколько далеко холодный воздух может проникать в существующие населенные пункты (жилые, коммерческие, улицы, площади и т. д.). Зоны воздействия холодного воздуха - это все те участки эффективной территории, которые достигают или превышают среднее значение объемного потока холодного воздуха (соответствует 38,54 м³/м*с в реальной ситуации) и соответствующую среднюю скорость ветра 0,2 м/с.

На информационной карте планирования (PHK) различные приоритеты действий по улучшению климатической ситуации в городе распределены по зонам воздействия - т.е. существующим населенным пунктам и транспортным зонам. Для этого результаты дневной и ночной ситуации из карт оценки будущего сценария P2 (с изменением климата и городским развитием) были объединены и обобщены в виде результата в 4-уровневой шкале. Комбинирование дневной и ночной ситуации проводилось для различных видов использования с разным весом. В населенных пунктах (жилые, смешанные, учреждения по уходу) оценка проводилась с целью создания здоровых условий для сна - поэтому ночной ситуации придается большее значение. В незаселенных зонах (например, в коммерческих зонах, школах, детских садах, институтах) и в общественных местах оценка в первую очередь основывается на качестве пребывания в дневное время, так как люди обычно не проводят там много времени в ночное время. В зонах движения транспорта оценка проводится исключительно по ситуации в дневное время.

Оценка в соответствии с приоритетами действий призвана дать указания относительно областей, в которых меры по адаптации к климату особенно важны и должны быть приоритетными. Структурные изменения понимаются и используются как возможность адаптации к изменению климата. В ходе реконструкции городов цели и меры по адаптации к климату могут быть учтены на ранней стадии в процессе неформального планирования или стать обязательными в планах развития. Частные застройщики должны быть ознакомлены с климатоустойчивыми методами строительства в процессе получения разрешения на строительство. Поселенческие территории с (очень) высоким биоклиматическим воздействием в сочетании с высокой плотностью населения должны быть приоритетными для преобразования в соответствии с изменением климата (целевые области: тепловой стресс в жилых районах).

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 8.4.1 "Методология определения зоны воздействия и зоны компенсации".

Для существующих зеленых и открытых пространств информационная карта планирования используется для оценки необходимости поддержания климатической функции города. Это определяется биоклиматической значимостью территорий, а также осуществляется путем пересечения дневных и ночных оценок из оценочных карт будущего сценария P2 (с изменением климата и развитием города). Из-за решающей климатической функции и эффективности (генерация холодного воздуха, потоки холодного воздуха) ночная ситуация имеет гораздо больший вес, чем биоклиматическое качество территорий в дневное время. Поэтому на ночную ситуацию приходится 80 %, а на дневную - 20 % общей оценки. Таким образом, существует четыре класса оценки требований к техническому обслуживанию.

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 8.4.1 "Методика определения зоны воздействия и зоны компенсации".

Для Йены ареальные склоновые стоки являются такой же частью процесса холодного воздуха, как и линейные проводники. Невозможно провести четкое пространственное разграничение между областями формирования холодного воздуха, обширным стоком холодного воздуха и линейными проводниками. Скорее, это сложная система с пересекающимися и дублирующими друг друга функциями.

Развитие поверхности в пределах пространственно ограниченных направляющих может привести к сужению поперечного сечения потока и увеличению шероховатости. Чтобы избежать ограничения или даже потери функции направляющего пути, структурные изменения должны проводиться с особой осторожностью и с учетом климатических условий. Настоятельно рекомендуется осуществлять экспертный надзор за проектированием.

Потоки холодного воздуха, идущие по склонам, гораздо устойчивее реагируют на умеренную застройку благодаря существующим в целом возможностям для выхода воздуха. Небольшое укрепление существующей структуры поселений с учетом климатически адаптированных методов строительства, как правило, может быть реализовано в соответствии с городским климатом.

→ Более подробная информация приведена в отчете, раздел 7.1.1 "Карты климатического анализа - ситуация в ночное время".

На информационной карте планирования показаны зоны развития в соответствии с обновленным планом землепользования (статус: предварительный проект 10/2022) с учетом их влияния на городской климат. Для всех 69 территорий развития в рамках концепции городского климата была проведена экспертная оценка воздействия на климат как на охраняемый ресурс. Уровень детализации экспертной оценки и методологический подход различаются. Обследование территорий и их интеграция в климатическое моделирование были проведены в июле 2021 года и количественно и качественно соответствуют уровню знаний, имевшихся на тот момент.

Детальная экспертная оценка была проведена для 55 областей развития, и результаты были обобщены в профиле для каждой из них. В результате эксперты подтвердили, что эти территории могут быть реализованы без существенного влияния на местный климат при условии использования климатически адаптированных методов строительства.

По 14 зонам развития углубленная экспертная оценка в фактологическом бюллетене не проводилась. Это территории, для которых экологическая оценка уже была проведена в рамках процедур планирования или для которых экологическая оценка не требуется при определенных условиях (упрощенная/ускоренная процедура планирования, внутреннее развитие, объединение удаленных территорий). В некоторых случаях для этих территорий имеются специальные плановые или проектные микроклиматические отчеты, которые содержат более подробную информацию, чем это возможно в рамках данной концепции городского климата. Тем не менее, эти районы развития были включены в модельные расчеты. Результаты моделирования можно считать непосредственно с карт анализа и оценки климата и, наконец, с информационной карты планирования. Более подробную информацию можно найти в обзоре всех районов развития ФНП в итоговом отчете (Приложение 10.2).

→ Более подробная информация содержится в отчете, раздел 8.4.2 "Оценка районов развития ФНП".

Оценка воздействия на климат как на охраняемый ресурс, проведенная в рамках концепции городского климата, служит основой для проведения экологической экспертизы с целью определения вероятных значительных экологических последствий, ожидаемых в результате реализации строительного проекта. Это предполагает сравнение текущей ситуации с ожидаемыми последствиями реализации проекта. Поэтому моделирование городского климата было проведено для трех сценариев, чтобы отделить последствия изменения климата от прямого воздействия планируемой застройки.

Для оценки городского климата в районах развития ФНП была разработана матрица оценки. В ней учитывается климатическое воздействие на саму территорию (какой будет биоклиматическая ситуация в будущем?) и климатическое воздействие на соседние районы (будут ли значительные изменения температуры?). Итоговая экспертная оценка климатической совместимости представлена на информационной карте климатического планирования. Подробную информацию об отдельных зонах развития можно найти в информационных листах.

→ Более подробная информация содержится в отчете, раздел 8.4.2 "Оценка районов развития ФНП".

Районы населенных пунктов с высокой тепловой нагрузкой в Йене также являются теми, для которых следует определить приоритеты и применить меры по снижению тепловой нагрузки. Структурные изменения (перепланировка городов) должны быть поняты и использованы как возможность адаптации к изменению климата. Информационная карта климатического планирования содержит основные рекомендации по действиям и определяет приоритетность отдельных территорий поселений с точки зрения необходимости мер по адаптации к климату. Для целенаправленной реализации этих рекомендаций по планированию в существующем жилом фонде проводится пространственное обобщение (кластеризация) в так называемых "зонах повышенного теплового стресса в жилых помещениях". Эти зоны представляют собой жилые районы, испытывающие особый климатический стресс и характеризующиеся плотностью населения выше среднего. Меры по адаптации к изменению климата и снижению теплового стресса должны быть приоритетными именно здесь.

На информационной карте планирования отмечены следующие семь целевых зон: Центр города, северный центр города, Лютерштрассе, Венигенджена, Магдельштиг, Йена-Норд и Лобеда-Альтштадт. В отчете описывается структурная и климатическая ситуация в сочетании с соответствующими рекомендациями по мерам адаптации к климату.

→ Более подробная информация содержится в отчете, раздел 8.4.6 "Зоны повышенного внимания к тепловому стрессу".

На информационной карте планирования показаны районы города, где необходимо или рекомендуется принять меры по улучшению тепловой ситуации. Каталог мер, содержащийся в отчете, показывает 21 вариант реализации и призван помочь конкретизировать рекомендации по планированию. Выбор конкретных мер из портфеля зависит от типа территории (использование, структура здания и т.д.) и оценок в карте рекомендаций по планированию или картах оценки (например, биоклиматическая нагрузка ночью и/или днем, значение для баланса холодного воздуха, качество пребывания).

В принципе, все меры подходят для прямого или косвенного снижения теплового стресса для городского населения и, таким образом, способствуют достижению здорового городского климата в Йене - если меры комбинируются, положительное влияние отдельных мер на городской климат, как правило, усиливается.

→ Более подробная информация содержится в отчете, раздел 8.5 "Каталог мер по улучшению городского климата".

Концепция городского климата для города Йены" - это неофициальный план, имеющий обязательную силу в администрации. Решением № 24/0130-BV Городского совета Йены от 26 февраля 2025 года городской администрации было предписано использовать концепцию городского климата в качестве основы планирования для всех климато-экологических заявлений и процессов планирования. Неофициальные планы не имеют прямого юридического воздействия на граждан. Они служат для подготовки, поддержки или предварительной координации последующего официального планирования (обязательного городского планирования землепользования).

Для реализации мер по адаптации к климату - в частности, в существующих зданиях (зоны в соответствии с § 34 BauGB) - в соответствии с постановлением городского совета лорд-бургомистру было поручено изучить и разработать обязательные для исполнения руководящие принципы для города Йены.

→ Более подробная информация содержится в постановлении городского совета № 24/0130-BV "Концепция городского климата для города Йены".