Multiscale modelling to understand the influence of green infrastructure on temperature and atmospheric carbon capture

Resum

Les infraestructures verdes (IV) es refereixen a les zones naturals i seminaturals dissenyades i gestionades estratègicament per millorar la biodiversitat i proporcionar diversos serveis eco sistèmics. La implementació i expansió de les IV constitueix una solució basada en la natura capaç de mitigar el canvi climàtic i adaptar les zones urbanes a aquest. Aquest enfoc multifuncional contribueix a la regulació dels impactes ambientals en diverses escales espacials, promovent el benestar humà. En les zones urbanes, la IV, com els arbres dels carrers i els parcs urbans, redueixen les temperatures i l'estrès tèrmic percebut gràcies als mecanismes de transpiració i ombreig. A escala regional, els ecosistemes naturals contribueixen significativament a mitigar el canvi climàtic en capturar i retenir el diòxid de carboni atmosfèric, contrarestant parcialment les emissions antropogèniques d'aquest gas d'efecte hivernacle. Malgrat aquests beneficis, la creixent freqüència i intensitat dels fenòmens climàtics extrems, com les onades de calor i les sequeres en mig del canvi climàtic, plantegen reptes significatius pel funcionament dels ecosistemes. Aquests fenòmens poden comprometre la capacitat de la IV per prestar serveis ecosistèmics essencials tant a l'escala urbana com regional. La ocurrència simultània d'onades de calor i sequeres afecta profundament els fluxos de diòxid de carboni entre l'atmosfera i els ecosistemes. A més, les sequeres dificulten la capacitat de transpiració de les fulles, disminuint el refredament de la IV urbana. D'altra banda, els efectes dels fenòmens climàtics extrems depenen en gran mesura del tipus de cobertura del sòl, i produeixen respostes diferents en la vegetació natural i els cultius. Això és rellevant ja que la implementació de l'agricultura peri-urbana (peri-UA) està guanyant gran atenció, degut al seu paper multifuncional. Malgrat que l'agricultura de regadiu pot proporcionar reduccions de temperatura a escala regional durant l'estació seca, alleujant potencialment els efectes de les onades de calor en zones urbanes properes, no s'han de menystenir altres contrapartides associades a l'agricultura peri-urbana, com les elevades necessitats d'aigua, les emissions de gasos d'efecte hivernacle derivades de l'ús de fertilitzants minerals i el desplaça ment de la vegetació natural que proporciona altres serveis ecosistèmics crucials. Aquesta tesi pretén determinar la capacitat de la IV per proporcionar una regulació local de la temperatura, reduir l'estrès tèrmic percebut pels humans, i capturar diòxid de carboni atmosfèric, especialment sota la influència d'onades de calor i sequeres. L'estudi abasta tres escales espacials: carrer/barri, ciutat i regió. L'aspecte innovador d'aquesta recerca rau en la millora, optimització, combinació i implementació de diversos models numèrics en un enfocament multiescalar en tres casos d'estudi diferents: el districte de l'Eixample de Barcelona, l'Àrea Metroopolitana de Barcelona (AMB) i el sud-oest d'Europa. Aquesta tesi està estructurada per respondre a les següents preguntes de recerca: A escala de carrer i de barri: Pregunta 1. Com afecten els arbres del carrer al refredament de l'aire i a l'intercanvi de radiació en una ciutat molt compacta? Pregunta 2. Com influeixen els arbres en l'estrès tèrmic exterior durant les onades de calor en una ciutat molt compacta? A escala de ciutat: Pregunta 3. Quin és el paper de la IV urbana en la regulació de la temperatura local en una ciutat costera mediterrània? Pregunta 4. Pot l'expansió de la peri-UA tenir efectes mesurables en la regulació de la temperatura local i la captura de carboni atmosfèric? A escala regional: Pregunta 5. Quin és l'impacte dels episodis de calor i sequera en la captura de carboni biogènic dels ecosistemes del sud-oest d'Europa?

Data del Ajut	10 de maig 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Alba Badia Moragas (Director/a), Alberto Martilli (Director/a) & Gara Villalba Mendez (Director/a)