Kasvillisuus & viherrakenteet lämpösaarekeilmiön lieventäjinä

Kaupunkien lämpösaarekeilmiö on yksi maailman tunnetuimmista kaupunkien ilmastoilmiöistä. Sen ymmärretään yleisesti tarkoittavan sitä, että tiheämmin rakennetut kaupunkien keskustat, joissa on suurempia ja erilaisia rakennuksia, voivat varastoida enemmän auringosta tulevaa lyhytaaltoista energiasäteilyä päivän aikana kuin keskustoja ympäröivät avoimet alueet. Varastoitunut energia vapautuu sitten yöaikaan takaisin ympäröivään alueeseen lämmittävästi. Näin ollen kaupunkien keskustat eivät viilene yhtä paljon kuin niitä ympäröivät avoimet alueet. Lisäksi tiiviit, läpäisemättömät pinnat, kuten kadut, aukiot ja pysäköintialueet, estävät jäähdyttävää haihtumista. Lisäksi kaupunkien keskustoissa on myös yleensä vain vähän viheralueita.

Kaupunkien lämpösaarekkeet eivät ole vain suurten kaupunkien ilmiö, vaan niitä voidaan havaita missä tahansa taajamassa. Samoin yksittäisillä ostoskeskuksilla, koulurakennuskomplekseilla ja sairaalarakennuksilla voi olla oma lämpösaarekeilmiönsä. Tässä artikkelissa keskitytään yleisesti kaupunkien keskustojen lämpösaarekeilmiöön, joka on voimakkuudeltaan selvimmin havaittavissa.

Kaupunkien lämpösaarekeilmiön tutkimuksella on pitkät perinteet. Jo 1800-luvun alussa Englannin Lontoossa tehtiin ensimmäiset mittaukset ilmiön tunnistamiseksi. Sittemmin lähes kaikissa maailman suurimmissa kaupungeissa on tehty lukemattomia tutkimuksia, joissa on todettu, että puistoilla, bulevardeilla, hautausmailla ja muilla viheralueilla on niiden luonteesta ja koosta riippuen enemmän tai vähemmän vaikutusta lämpenemisen voimakkuuteen.

Viheralueilla muodostuu lähinnä veden haihtumisen kautta viileämpiä ilmamassoja kuin läheisillä rakennetuilla alueilla. Näiden viileämpien ilmamassojen kuljettaminen rakennettuun ympäristöön edellyttää riittävän voimakasta ilmavirtausta. Tämän vuoksi suurinta viilenemistä havaitaan aina puistojen myötätuulialueilla. Puistoissa tarvitaankin myös avoimia tuulikaistoja, jotta viilenevät ilmamassat saadaan kuljetettua pois puistoista ympäröiviin rakennettuihin alueisiin.

Viime aikoina on myös osoitettu, että viherkatot ja -seinät vaikuttavat ilmastoon mikrotasolla. Ne eivät kuitenkaan ole vielä kovin yleisiä pohjoisilla leveysasteilla ilmasto-olosuhteiden vuoksi.

Kaupunkikasvillisuus koostuu pääasiassa kolmesta kasvillisuustyypistä: puista, pensaista ja ruohosta, joita kaikkia käytetään puistoissa. Puita lähinnä katuvihreässä, pensaita rakennusten pienillä viheralueilla ja ruohoa laajempien avoimien alueiden maaperän suojaamiseen. Kaikilla kolmella kasvillisuusryhmällä on muitakin tärkeitä tehtäviä sen lisäksi, että niiden päätehtävänä on haihduttaa vettä ympäristön viilentämiseksi. Puut tarjoavat varjoa puistoissa ja katukanjoneissa, avoimilla toreilla, koulujen pihoilla ja lasten leikkipaikoilla, pensaat vähentävät tehokkaasti tuulivirtauksia lähellä maanpintaa, ja nurmikot estävät maaperän kuivumista ja irtomaiden eroosiota.

Puistojen tai katukanjonien ilmastotietojen aikaa vievän mittaamisen lisäksi monet puistojen ilmastoa koskevat tutkimukset sisältävät nykyään myös niiden mallintamista. Tämän mahdollistaa se, että lähes kaikki puistoilmaston fysikaaliset prosessit, niiden vaikutukset kasvillisuuteen ja niiden palaute tunnetaan. Puistoilmastomallit pitäisi kuitenkin aina tarkistaa paikan päällä tehtävillä ilman lämpötilan ja kosteuden sekä auringon säteilyn ja tuulen mittauksilla. Syynä tähän on se, että puisto- ja katuilmaston mallintaminen on aina vain kaavamainen esitys luonnonolosuhteista, ja jossain vaiheessa on määriteltävä, miten hyvin esitys on onnistunut.

Kun kaupunkien lämpösaarekeilmiö oli laajalti tunnistettu ja mitattu, sen vaikutusten vähentäminen on viime vuosikymmeninä noussut tutkimuksen painopisteeksi. Jotta kaupunkien lämpösaarekkeen vaikutuksia voitaisiin torjua tehokkaasti vihreän infrastruktuurin avulla, on ensin saatava käsitys paikallisista olosuhteista. Tähän sisältyy viheralueiden sijainnin ja koon lisäksi myös niiden muoto ja kasvillisuuden rakenne.

Kaupunkien keskustoihin on harvoin mahdollista luoda kokonaan uutta puistoa. Yleensä sijainti, koko ja muoto ovat kaupunkikehityksen ennalta määräämiä. Ainoastaan viheralueiden suunnittelussa on jonkin verran liikkumavaraa. Siksi näitä viheralueita uusittaessa tai korvattaessa on kiinnitetty paljon huomiota ennen kaikkea muuttuvaa ilmastoa paremmin kestävien puu- ja pensaslajien käyttöön. Käytettävien uusien lajien on erityisesti kestettävä paljon paremmin pidempiä kuivuus- ja hellejaksoja.

Viheralueiden puut edistävät lämpöaistimusta haihtumisen lisäksi kuumina aikoina erityisesti varjostamalla. Tätä tapahtuu vielä silloinkin, kun vettä ei ole enää saatavilla haihtumiseen. Silloin haihtumista rajoitetaan sulkemalla lehtihuokoset. On muistettava, että täysikasvuiset puut voivat haihduttaa päivässä jopa 500 litraa vettä ja enemmänkin lehtiensä kautta.

Tarkasteltaessa puistojen sijaintia Suomen keskustoissa voidaan havaita kaksi erityispiirrettä. Toisaalta useimmissa suurimmissa kaupungeissa on laajoja vesistöjä lähes keskustojen välittömässä läheisyydessä. Toisaalta osa puistoista sijaitsee erilaisessa topografisessa maastossa kuin keskustat. Molemmilla ominaisuuksilla on erityinen vaikutuksensa lämpötilan kehitykseen, jota kasvillisuus joko voimistaa tai heikentää.

Puistojen sijainnin lisäksi myös niiden koolla on ratkaiseva merkitys siihen, kuinka suuri vaikutus niillä on kaupunki-ilmastoon. Eräässä kansainvälisessä tutkimuksessa pystyttiin osoittamaan, kuinka yli sadan hehtaarin kokoisella puistolla jopa 1,3 celsiusasteen viilennysprosessi oli havaittavissa jopa 650 metrin päässä puiston reunasta (Aram et al., 2019a).

Suomessa tämän kokoluokan puistoja ei löydy kaupunkien keskustojen läheisyydestä. Jos viheralueisiin luetaan myös hautausmaat, on Hietaniemi ja Lapinlahden viheralue hautausmaineen ja puistoineen Helsingin suurin viheralue, kooltaan lähes 52 hehtaaria. Tampereella sijaitseva Pyynikin luonnonsuojelualue on vielä suurempi, noin 69 hehtaaria, mutta topografisesti se ei ole samalla tasolla Tampereen keskustan kanssa. Turussa Kupittaan puisto urheiluviheralueineen yltää myös suurempaan puistomittakaavaan 33 hehtaarilla.

Koon lisäksi puistojen muodolla on ratkaiseva merkitys viilennyksen voimakkuuteen. On helppo kuvitella, että kompaktit, pyöreähköt tai suorakaiteen muotoiset puistot ovat tehokkaampia kuin ne, joissa puiston raja on enemmän tai vähemmän epäsäännöllinen rakennettuun ympäristöön nähden. Aramin ym. tutkimuksessa (2019b) esitellään eri kokoisia ja muotoisia puistoja sekä niiden vaikutus kaupunki-ilmastoon viilenemistehon kautta ja viilenemisetäisyyden puistojen reunojen avulla.

Toisessa tutkimuksessa Marando et al. (2022) havaitsivat mallintamalla ekosysteemipalvelua 601 eurooppalaisella kaupunkialueella, että keskimäärin 16 prosenttia kaupunkien puita sisältävästä viheralueesta tarvitaan vähentämään kaupunkien lämpösaarekeilmiötä 1 celsiusasteella.

Tähän mennessä esitetyn perusteella voidaan päätellä, että katuvihreällä on vähäisempi merkitys kaupunkien lämpösaarekeilmiön torjunnassa. Puiden sijoittaminen katukanjonien varjostuksen kannalta ei varmasti ole merkityksetöntä, mutta puiden sijainti aiheuttaa lähes aina erityisiä haasteita puiden kestävyydelle. Muun muassa puiden kasteluun on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Puistojen ja muiden viheralueiden kaukovaikutuksen tukemiseksi on myös säilytettävä suuria avoimia alueita niiden välittömässä läheisyydessä. Ne mahdollistavat ilmamassojen liikkumisen ja niillä on siten muiden vaikutusten lisäksi oma osuutensa kaupunkien lämpösaarekeilmiön torjunnassa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kaupunkien lämpösaarekeilmiön torjumiseen vihreän infrastruktuurin avulla ei ole olemassa mitään yhtä oikeaa ratkaisua, koska monista yhtäläisyyksistä huolimatta yksikään kaupunki maailmassa ei ole samanlainen. Olemme jo saaneet paljon tietoa kaupunkien lämpösaarekeilmiöstä, mutta meidän ei silti pidä tehdä siitä yleistyksiä. Jokainen kaupunki tarvitsee oman strategiansa kaupunkien lämpösaarekeilmiön torjumiseksi.

Teksti: Achim Drebs, kuvat: Achim Drebs / Ilmatieteen laitos. Kirjoittaja on kaupunki-ilmaston tutkija Ilmatieteen laitoksella Helsingissä, ja hän on työskennellyt kaupunki-ilmaston parissa eri hankkeissa 20 vuoden ajan. Hän on suorittanut filosofian maisterin tutkinnon fysikaalisesta maantieteestä.