Het hitte-eiland in de stad: zo zit het met de nacht

Dit artikel van Christian van Trigt verscheen op 31 oktober op gebiedsontwikkeling.nu. Christian zal spreken over hitte-eilanden en nachtelijke verkoeling tijdens het KAN Congres in Zwolle op 28 november.

Vergroenen en verblauwen is in veel Nederlandse steden dé manier om steden koel te houden tijdens zomerse hittegolven. Bomen voor schaduw, water voor verkoeling en minder steen: dat zijn de speerpunten van de hittebestendige stad. Ze zijn effectief om het overdag koel te houden maar zorgen zij ook voor een koele nacht? Christian van Trigt zocht het uit.

Het stijgend aantal tropische nachten (warmer dan 20°C), de sterke toename van airconditioning bij Nederlandse huishoudens en de roep om hittebestendiger bouwen maakt een verdiepingsslag op het gebied van stedelijke hitte noodzakelijk – en dan voor de héle dag van 24 uur. Ik onderzocht daarom in het kader van mijn masteronderzoek of er rekening gehouden wordt met nachtelijke afkoeling bij de ontwikkeling van verdichtingslocaties Beurskwartier in Utrecht en Sloterdijk Stationskwartier in Amsterdam. Deze locaties zijn gekozen omdat ze in steden liggen waar het stedelijk hitte-eiland daadwerkelijk gemeten is en omdat deze locaties vanwege de hoge bevolkingsdichtheid en de hoogbouw, extra gevoelig zijn voor nachtelijke warmte.

Naast het onderzoeken van de factor tijd bracht ik ook oplossingen in kaart hoe stedelijke verdichtingslocaties ’s nachts koel gehouden kunnen worden en hoe dit praktisch en efficiënt geïntegreerd kan worden in gebiedsontwikkelingsprocessen.

Het stedelijk hitte-eiland
Allereerst is het belangrijk om te begrijpen wat het stedelijk hitte-eiland precies is. Kort gezegd ontstaat het stedelijk hitte-eiland door drie factoren. In de eerste plaats zijn dat (donkere) materialen zoals stenen die zonlicht overdag absorberen en warmte vasthouden. Daarnaast hebben we te maken met de dichtheid en hoogte van gebouwen waardoor warmte gevangen blijft. De derde factor betreft ‘antropogene warmte’ – warmte afkomstig van menselijke activiteiten – zoals uitlaatgassen van auto’s en airco’s.

In Nederlandse steden kan het door deze factoren tot wel 7 graden warmer zijn dan op een locatie in het buitengebied die 15 kilometer verderop is gelegen. De inrichting van de bebouwde omgeving speelt hier een cruciale rol in en daar ligt ook de sleutel tot het verminderen van hitte in de stad.

Voor vermindering van het hitte-effect wordt er nu alleen vergroend maar werkt dat ook tegen warmte ’s nachts?

Over effectieve hitte-verminderende maatregelen is veel geschreven. In 2022 hebben de wetenschappers Lee en Kim bewezen effectieve maatregelen samengevat in een overzichtelijk schema. Zij onderscheiden maatregelen op gebouwniveau (point-based), wijkniveau (zoning-based) en stadsniveau (area-based).

Uit het overzicht vallen twee conclusies te trekken. Ten eerste zijn er meer maatregelen dan alleen het vergroenen. Zo vallen reflectieve daken (cool roofs) en reflectieve voetpaden (cool pavements), de hoogte, dichtheid en configuratie van gebouwen onder zoning-based af te lezen. Voor area-based kan gedacht worden aan het landgebruik (verkeer of park) en landoppervlakte (groen, blauw of grijs). Ten tweede kan geconcludeerd worden dat de effectiviteit van vergroenen sterk beïnvloed wordt door de keuzes die gemaakt worden. Het type park, de configuratie van parken, de klimaatadaptiviteit en de transpiratiecapaciteit van bomen en het percentage groen spelen allemaal een rol.

In het schema is geen onderscheid gemaakt tussen de effectiviteit van hitte-mitigerende maatregelen voor dag en nacht en tussen de verschillende seizoenen. Dit onderscheid wordt ook wel ‘temporele variatie’ genoemd. Literatuuronderzoek en interviews met drie experts op het gebied van stedelijk klimaat en klimaatadaptatie in de bebouwde omgeving van de Wageningen Universiteit en de TU Delft gaven inzicht in deze temporele variatie. Zo kan antwoord worden gegeven op de vraag: zijn mitigerende maatregelen tegen hitte overdag ook effectief ‘s nachts?

De dag versus de nacht
Het genuanceerde antwoord is: ja en nee. Ja, veel maatregelen die overdag effectief zijn zorgen ook voor een koelere nacht, want minder warmte overdag betekent minder warmte om af te koelen. Nee, sommige maatregelen zijn effectief overdag maar ineffectief of zelfs contra-effectief ’s nachts.

Overdag is instraling van zonlicht en voor een deel antropogene warmte zoals warmte van energiebronnen en uitlaatgassen de oorzaak van warmte en ’s nachts gaat het met name om hoe makkelijk warmte kan uitstralen en of de windcirculatie afkoeling bevordert. Instraling en uitstraling dus; twee tegenovergestelde meteorologische mechanismen.

Waterpartijen werken overdag verkoelend maar werken ’s nachts als een kachel

Concreet betekent dit dat bijvoorbeeld bomen overdag voor schaduw en koelte zorgen maar ’s nachts warmte kunnen vasthouden. De uitstraling kan belemmerd worden door een breed bladerdak of de bomen verminderen de windcirculatie (figuur 2). Met name op verdichtingslocaties in urban canyons (figuur 3) blijft de warmte hierdoor ’s nachts hangen.

Daarnaast zijn bomen in de lente effectief omdat zij vocht verdampen en als natuurlijke airco’s werken. Na een droge zomer kan de effectiviteit van boomsoorten sterk afnemen door verminderde vochtverdamping. Kortom, bomen zijn belangrijk om de stad koel te houden maar plaats ze strategisch en kies bomen die ook met droge bodems nog kunnen transpireren.

Waterpartijen vormen een ander voorbeeld van de temporele variatie van hittebeperkende maatregelen. Deze werken overdag verkoelend maar werken ’s nachts als een kachel omdat de opgeslagen warmte van overdag ’s avonds en ’s nachts wordt vrijgegeven. Met name grote oppervlakken stilstaand en ondiep water houden veel warmte vast terwijl stromend smaller water een veel lagere warmte-absorberende capaciteit kent. Dit effect is in augustus groter dan in mei. Na een warme zomer zijn veel Nederlandse wateren namelijk opgewarmd tot wel 24 of 25 graden. Een verdichtingslocatie naast een grote waterpartij zal daarom lastig afkoelen tijdens hittegolven. Kortom: genuanceerde kennis is cruciaal om een gebied ook ’s nachts hittebestendig te maken.

Twee voorbeeldlocaties
Na literatuuronderzoek en interviews met drie experts interviewde ik negen actoren (met functies als planoloog, stedenbouwkundige, landschapsarchitect, projectmanager, projectleider, bouwkundige en architect) in de gebiedsontwikkelingen Beurskwartier (Utrecht) en Sloterdijk Stationskwartier (Amsterdam). Ik stelde mijzelf, en de actoren, de vraag: wordt er bij de inrichting van dichtbebouwde gebieden met meer dan 8.500 woningen per km² nagedacht over nachtelijke afkoeling?

Conclusie: de verdiepingsslag naar nachtelijke warmte ontbreekt in de huidige ontwikkelpraktijk en hier valt nog winst te behalen om sterk stedelijke verdichtingslocaties hittebestendig te maken voor de komende 50 tot 100 jaar, waarin we te maken kunnen krijgen met rond de 20 tropische nachten per jaar in het warmste scenario. Dat hieraan aandacht besteed zal moeten worden bij gebiedsontwikkeling in de komende jaren blijkt wel uit de ambities van Amsterdam en Utrecht. Amsterdam wil toekomstige stedenbouwkundige plannen testen op hittebestendigheid en Utrecht wil het hitte-eiland beperken tot maximaal 5 graden.

Inpassing in de praktijk
Hoe kan de bovenstaande verdiepingsslag nu worden geïntegreerd in de bestaande gebiedsontwikkelingsprocessen? Ik doe een drietal aanbevelingen:

1. Algemeen advies: betere bewustwording van de temporele variatie van hittemitigerende maatregelen
We moeten ons bewust worden dat de effectiviteit van hittemitigerende maatregelen afhankelijk is van het seizoen (lente of zomer) en de tijd van de dag (dag of nacht). Hierdoor kunnen we hittemitigerende strategieën aanpassen aan de wensen en behoeften van een gebied en op basis hiervan prioriteit geven aan koelte overdag of ’s nachts. Op een bedrijventerrein waar mensen werken is koelte overdag belangrijk en op een verdichtingslocatie waar veel mensen ’s nachts slapen is nachtelijke afkoeling misschien wel belangrijker.

2. Stedenbouwkundige vuistregels: werk aan een integrale visie op hitte en all-season urban design
Momenteel wordt hoofdzakelijk ingezet op vergroenen. Stedelijke hitte kan echter effectiever gemitigeerd worden door meerdere strategieën en maatregelen te gebruiken. Het creëren van een aanpak bestaande uit meerdere maatregelen waarbij gebruik wordt gemaakt van meerdere afkoelingsmechanismes (instraling beperken, zonlicht reflecteren, verdampen van vocht door vegetatie en uitstraling stimuleren) is daarom aan te bevelen.

Concreet betekent dit op gebouwniveau & blokniveau dat we daken maken met lichte kleuren die zonlicht weerkaatsen, wisselende bouwhoogtes voor luchtcirculatie, oriëntatie op het oosten/zuidoosten zodat de wind tijdens hittegolven door het gebied kan waaien. Op wijkniveau gaat het om bomen clusteren, droogtebestendige bomen uit de Balkan introduceren, water rondom bomen ontwerpen, bomen aan zuidzijdes van gebouwen voor schaduw & lage vegetatie aan noordzijdes van gebouwen plaatsen, lage vegetatie in smalle urban canyons prioriteit geven zodat wind en uitstraling niet gehinderd worden. En tenslotte op stadsniveau zetten we in op het aansluiten van parkjes en groenplantsoenen op andere parken en koele plekken in de stad (cool corridors). In Sloterdijk kan dit met de Brettenzone, en in Arnhem worden de Veluwe en de Rijnuiterwaarden gebruikt voor deze cool corridors.

De tweede stedenbouwkundige vuistregel behelst het integreren van nachtelijke hittemitigatie in een all-season urban design. Nederland heeft nog steeds een gematigd zeeklimaat, hitte blijft seizoensafhankelijk. Integratie van hittemaatregelen in all season urban design gebruikmakend van verschillende energieën (wind, evaporatie, transpiratie, in- en uitstraling) in het microklimaat is aanbevelenswaardig.

Concreet betekent dit het creëren van groene open plekken aan noordzijdes van hoge gebouwen en bomen aan zuidzijdes van gebouwen. Dit zorgt voor goede nachtelijke afkoeling en voorkomt donkere plekken in de winter. Verder het introduceren van verplaatsbare bomen, die in de winter hinderlijke zuidwestenwinden kunnen blokkeren en in de zomer (zuid)oostelijke winden het gebied in laten. Zo blijft warmte ’s nachts minder hangen. Ook moeten we bouwblokken zo oriënteren dat ze west- en zuidwestenwinden blokkeren en oost- en zuidoostenwinden binnenlaten. Zo word je niet van je fiets geblazen in de winter maar kan het op een warme zomeravond doorwaaien en afkoelen.

3. Zorg voor een effectieve integratie in het planproces
Publieke en private gebiedsontwikkelaars op verdichtingslocaties hebben te maken met hoge eisen, botsende ambities en belangen en beperkte middelen. Hoe kunnen we hittebestendigheid effectief in gebiedsontwikkelingsprocessen invoegen? Dat begint met het invoegen van nachtelijke hitte-maatregelen in bestaande (wettelijke) kaders.

Concreet betekent dit het organiseren van een prijsvraag/tender waarbij punten worden toegekend aan nachtelijke hittemaatregelen. Ook zijn windstudies nodig die niet alleen windhinder meenemen maar ook ventilatie in de zomer. In de derde plaats moeten we hittemaatregelen combineren met verplichtingen in het bouwbesluit, zoals het combineren van geluidbeperkende maatregelen aan geluidsbelaste zijdes met verplaatsbare vegetatie, reflecterende kleuren, luifels, flexibele zonneschermen en setbacks (zie figuur 5).

Naast een betere inkadering is het nodig nachtelijke hittemaatregelen in het begin van het planproces in te voeren. Ook moeten we ze vastleggen in cruciale documenten. Voor integratie in het planproces is een stadsbrede beleidskapstok wenselijk. Nachtelijke hitte-mitigatie zou idealiter al in de visie in de beginfase benoemd moeten worden, zodat het later eenvoudig ingevoegd kan worden. Cruciale documenten tijdens het planningsproces om hittemaatregelen vast te leggen zijn: de visie, het stedenbouwkundig plan, het beplantingsplan en de kavelpaspoorten.

Het gehele onderzoek is hier te lezen. Het samenvattingsdocument in Nederlands, Engels en Frans met meer informatie, praktische aanbevelingen en visualisaties is te lezen op de LinkedIn-pagina van Christian van Trigt. Het onderzoek is uitgevoerd in het kader van de MSc Urban Geography aan de Universiteit Utrecht. Met dank aan INBO voor de ondersteuning.