Are green walls a suitable environmental compensation in densifying cities? Quantifying the urban microclimate effects at the pedestrian level in Sao Paulo

In the city of Sao Paulo, green spaces are few and uneven. Between 2015-2018, to increase greenery, the municipality promoted green walls as an environmental compensation solution for the loss of urban trees. This study aimed to quantify the impact of these green façades on urban microclimate at the pedestrian level, considering the following variables: air temperature, air humidity, and mean radiant temperature. We reviewed local planning documents and the microclimatic performance of green wall technologies, establishing the effects of wall greening based on simulations — using the ENVI-met V4 Science model. Although the main difference was measured 15 cm far from the walls’ surface, the 60 cm away differences from the green wall were insignificant. The results indicate: (a) the impact of the green walls on outdoor microclimates at the pedestrian level is minimum, and (b) Sao Paulo’s policy for environmental compensation using green walls was poorly supported by scientific evidence. Therefore, green walls are a highly questionable alternative for environmental compensation from the perspective of urban microclimate. As much as promoting green walls for potential benefits is desirable, they are unsuitable to compensate the range of ecosystem services lost by the elimination of trees

INSTRUMENTOS URBANÍSTICOS PARA INCREMENTO DE VEGETAÇÃO EM ÁREAS URBANAS: Análise comparada a partir da quota ambiental do município de São Paulo

Os instrumentos urbanísticos têm evoluído ao considerarem quantitativamente a inclusão de vegetação nas cidades, visando o manejo de águas pluviais, aumento da biodiversidade além dos benefícios microclimáticos. Neste contexto, e tomando como referência a Quota Ambiental (QA) do município de São Paulo, este trabalho analisou comparativamente parâmetros de projeto exigidos em diferentes instrumentos, de diferentes cidades, objetivando melhorar a compreensão sobre a QA. O método incluiu levantamento de dados disponibilizados pelos órgãos oficiais responsáveis por cada instrumento, estes dados foram compilados e cruzados para utilização em simulações computacionais. Posteriormente, para aplicação dos instrumentos, foi selecionada uma área em Zona Eixo de Estruturação da Transformação Urbana (ZEU), destinada a promover usos residenciais e não residenciais com densidades demográfica e construtiva altas, visando à qualificação paisagística e de espaços públicos, articulados com o sistema de transporte público coletivo. Foram definidos e estudados cinco cenários comparativos com a utilização dos seguintes instrumentos urbanísticos: Quota Ambiental de São Paulo, Biotope Area Factor de Berlim (BAF), Malmö Green Space Factor (GSF) e Seattle Green Factor (SGF). Essa comparação permitiu identificar que somente os instrumentos QA e SGF consideram quantidade e porte da vegetação arbórea, apesar do baixo peso que assumem nos cálculos. Ainda assim, nenhum deles utiliza diretamente, indicadores que permitem a quantificação de serviços ecossistêmicos como interceptação de água, absorção de carbono e promoção de sombreamento, tais quais o “índice de área foliar” ou a “densidade de área foliar”, como acontece no Green Plot Ratio, de Singapura

Dado não fornecido pelo autor.

O uso de vegetação nas superfícies urbanas tem despertado a atenção de pesquisadores, empreendedores e da população em geral, pelos benefícios que pode proporcionar às construções, geralmente como coberturas e fachadas verdes. Comparadas às coberturas, as fachadas verdes podem representar maiores superfícies em edifícios altos de áreas densamente ocupadas, incrementando massa foliar e trocas térmicas úmidas no entorno imediato, contribuindo para o balanço de energia nas áreas urbanas. Neste trabalho realizaram-se levantamentos da inclusão das paredes verdes nas políticas públicas, das diferentes tecnologias de paredes verdes, além de estudos de desempenho microclimático de paredes verdes. Há uma série de trabalhos quantificando o efeito das superfícies verdes no desempenho térmico dos edifícios, sabendo-se pouco sobre seus efeitos microclimáticos urbanos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é quantificar o impacto das fachadas verdes no microclima urbano no nível do pedestre, considerando as variáveis temperatura e umidade do ar, temperatura de superfície e temperatura média radiante. Em função das restrições e recursos do modelo ENVI-met, adotado neste estudo, a pesquisa incluiu, inicialmente, um método dedutivo, exploratório, através de medições de densidade foliar da vegetação do tipo escaladora e monitoramento de alguns dados microclimáticos em uma fachada verde. Na etapa seguinte o método é indutivo, realizando-se testes de sensibilidade do modelo em cenário hipotético, variando-se índice de área foliar (IAF 0,5m²/m², 1m²/m² e 2m²/m²) e umidade do solo (50% e 60%). As conclusões confirmam o efeito microclimático bastante localizado da parede verde do tipo escaladora e um comportamento distinto nos períodos diurno e noturno, como acontece em outras formas de inserção do verde em áreas urbanas. À noite, na ausência da evapotranspiração, o resfriamento é mais influenciado pela troca convectiva. Durante o dia percebe-se o efeito da evapotranspiração no ligeiro aumento da umidade do ar em 1,0g/kg, à temperatura do ar de 26°C, e na diminuição da temperatura do ar, em ambos os casos quando comparadas ao cenário sem vegetação, em 0,17°C, 0,36°C e 0,68°C com os incrementos sucessivos do IAF, para umidade do solo 50%, às 14h, principalmente a sotavento. Os efeitos da vegetação na temperatura radiante média são bastante localizados, tornando sua influência praticamente imperceptível no microclima exterior sob o efeito da radiação solar, apesar dos incrementos do IAF. O incremento na umidade do solo, de 50% para 60%, resulta em aumento da evapotranspiração provocando redução máxima de cerca de 0,36°C na temperatura do ar a 1,5m do solo, para o mesmo IAF. O sombreamento provocado pela vegetação resulta em variação insignificante na TRM mesmo com o aumento na umidade relativa do solo, para o mesmo IAF. Os testes de sensibilidade mostram que o modelo é adequado para realização de estudos mais aprofundados, justificando o investimento em pesquisas futuras visando à calibração entre dados microclimáticos medidos e simulados para paredes verdes em clima tropical e subtropical e à simulação microclimática de áreas urbanas com o uso dessa tecnologia.The use of greenery on urban surfaces, normally green roofs or green facades has attracted the attention of researchers, entrepreneurs and the population in general for its benefits to buildings. Compared to green roofs, green facades may represent higher surfaces in tall buildings of densely occupied areas, increasing foliage mass and latent heat exchanges for the immediate environment, contributing to energy balance in urban areas. With a focus on green walls, this work carried out investigations about their inclusion in public policies, green walls\' technologies and microclimate performance studies. Despite the existence of numerous papers quantifying the effect of green surfaces on the thermal performance of buildings, there is limited available knowledge regarding their effects on urban microclimate. In this context, the aim of this work is to quantify the impact of green façades on urban microclimate at pedestrian level, considering the variables air temperature, air humidity, surface temperature, and mean radiant temperature. Based on the restrictions and resources of the ENVI-met model, which was adopted in this study, the research initially included a deductive exploratory method through measurements of leaf area density of climbing plants and monitoring of some microclimatic data at a green façade. In the next stage, the method was inductive, with sensitivity tests of the model in a hypothetical scenario, varying the leaf area index (LAI 0.5m²/m², 1m²/m² and 2m²/m²) and soil humidity (50% and 60%). The results confirm the localized microclimatic effects of the climbing green wall and a distinct behaviour between daytime and night time, equivalent to those caused by other forms of greenery in urban areas. At night, with the lack of evapotranspiration, cooling is more influenced by convective exchange. The effect of evapotranspiration is clearly perceived during the day due to a) the slight increase in air humidity by 1.0 g/kg at a temperature of 26°C, and b) the decrease of air temperature, when compared to the scenario without vegetation, of 0.17 °C, 0.36 °C and 0.68 °C (for LAI=0,5m²/m², 1,00m²/m² and 2,0m²/m²), for a 50% soil humidity, mainly in the leeward direction. The effects of greenery on mean radiant temperature, despite the LAI increase, are quite localized, making its influence practically imperceptible on the outdoor microclimate under the effect of solar radiation. The increase of soil humidity from 50% to 60% results in increased evapotranspiration leading to a maximum reduction around 0.36 °C on air temperature, at 1.5 m from ground level, for the same LAI. Vegetation shading results in insignificant variation in mean radiant temperature. Sensitivity tests show that the model is suitable for further studies, justifying an investment in future research aiming at calibration between measured and simulated microclimate data for green walls in tropical and subtropical climates and the microclimatic simulation of urban areas with green walls\' technology

Dado não fornecido pelo autor.

O uso de vegetação nas superfícies urbanas tem despertado a atenção de pesquisadores, empreendedores e da população em geral, pelos benefícios que pode proporcionar às construções, geralmente como coberturas e fachadas verdes. Comparadas às coberturas, as fachadas verdes podem representar maiores superfícies em edifícios altos de áreas densamente ocupadas, incrementando massa foliar e trocas térmicas úmidas no entorno imediato, contribuindo para o balanço de energia nas áreas urbanas. Neste trabalho realizaram-se levantamentos da inclusão das paredes verdes nas políticas públicas, das diferentes tecnologias de paredes verdes, além de estudos de desempenho microclimático de paredes verdes. Há uma série de trabalhos quantificando o efeito das superfícies verdes no desempenho térmico dos edifícios, sabendo-se pouco sobre seus efeitos microclimáticos urbanos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é quantificar o impacto das fachadas verdes no microclima urbano no nível do pedestre, considerando as variáveis temperatura e umidade do ar, temperatura de superfície e temperatura média radiante. Em função das restrições e recursos do modelo ENVI-met, adotado neste estudo, a pesquisa incluiu, inicialmente, um método dedutivo, exploratório, através de medições de densidade foliar da vegetação do tipo escaladora e monitoramento de alguns dados microclimáticos em uma fachada verde. Na etapa seguinte o método é indutivo, realizando-se testes de sensibilidade do modelo em cenário hipotético, variando-se índice de área foliar (IAF 0,5m²/m², 1m²/m² e 2m²/m²) e umidade do solo (50% e 60%). As conclusões confirmam o efeito microclimático bastante localizado da parede verde do tipo escaladora e um comportamento distinto nos períodos diurno e noturno, como acontece em outras formas de inserção do verde em áreas urbanas. À noite, na ausência da evapotranspiração, o resfriamento é mais influenciado pela troca convectiva. Durante o dia percebe-se o efeito da evapotranspiração no ligeiro aumento da umidade do ar em 1,0g/kg, à temperatura do ar de 26°C, e na diminuição da temperatura do ar, em ambos os casos quando comparadas ao cenário sem vegetação, em 0,17°C, 0,36°C e 0,68°C com os incrementos sucessivos do IAF, para umidade do solo 50%, às 14h, principalmente a sotavento. Os efeitos da vegetação na temperatura radiante média são bastante localizados, tornando sua influência praticamente imperceptível no microclima exterior sob o efeito da radiação solar, apesar dos incrementos do IAF. O incremento na umidade do solo, de 50% para 60%, resulta em aumento da evapotranspiração provocando redução máxima de cerca de 0,36°C na temperatura do ar a 1,5m do solo, para o mesmo IAF. O sombreamento provocado pela vegetação resulta em variação insignificante na TRM mesmo com o aumento na umidade relativa do solo, para o mesmo IAF. Os testes de sensibilidade mostram que o modelo é adequado para realização de estudos mais aprofundados, justificando o investimento em pesquisas futuras visando à calibração entre dados microclimáticos medidos e simulados para paredes verdes em clima tropical e subtropical e à simulação microclimática de áreas urbanas com o uso dessa tecnologia.The use of greenery on urban surfaces, normally green roofs or green facades has attracted the attention of researchers, entrepreneurs and the population in general for its benefits to buildings. Compared to green roofs, green facades may represent higher surfaces in tall buildings of densely occupied areas, increasing foliage mass and latent heat exchanges for the immediate environment, contributing to energy balance in urban areas. With a focus on green walls, this work carried out investigations about their inclusion in public policies, green walls\' technologies and microclimate performance studies. Despite the existence of numerous papers quantifying the effect of green surfaces on the thermal performance of buildings, there is limited available knowledge regarding their effects on urban microclimate. In this context, the aim of this work is to quantify the impact of green façades on urban microclimate at pedestrian level, considering the variables air temperature, air humidity, surface temperature, and mean radiant temperature. Based on the restrictions and resources of the ENVI-met model, which was adopted in this study, the research initially included a deductive exploratory method through measurements of leaf area density of climbing plants and monitoring of some microclimatic data at a green façade. In the next stage, the method was inductive, with sensitivity tests of the model in a hypothetical scenario, varying the leaf area index (LAI 0.5m²/m², 1m²/m² and 2m²/m²) and soil humidity (50% and 60%). The results confirm the localized microclimatic effects of the climbing green wall and a distinct behaviour between daytime and night time, equivalent to those caused by other forms of greenery in urban areas. At night, with the lack of evapotranspiration, cooling is more influenced by convective exchange. The effect of evapotranspiration is clearly perceived during the day due to a) the slight increase in air humidity by 1.0 g/kg at a temperature of 26°C, and b) the decrease of air temperature, when compared to the scenario without vegetation, of 0.17 °C, 0.36 °C and 0.68 °C (for LAI=0,5m²/m², 1,00m²/m² and 2,0m²/m²), for a 50% soil humidity, mainly in the leeward direction. The effects of greenery on mean radiant temperature, despite the LAI increase, are quite localized, making its influence practically imperceptible on the outdoor microclimate under the effect of solar radiation. The increase of soil humidity from 50% to 60% results in increased evapotranspiration leading to a maximum reduction around 0.36 °C on air temperature, at 1.5 m from ground level, for the same LAI. Vegetation shading results in insignificant variation in mean radiant temperature. Sensitivity tests show that the model is suitable for further studies, justifying an investment in future research aiming at calibration between measured and simulated microclimate data for green walls in tropical and subtropical climates and the microclimatic simulation of urban areas with green walls\' technology

The Role of the Design of Public Squares and Vegetation Composition on Human Thermal Comfort in Different Seasons a Quantitative Assessment

Increasingly, public open spaces are gaining importance for human well-being in dense, urban areas. In inner city locations, squares can provide easy access to greenery and thus encourage social encounters. Microclimatic conditions influence the squares’ attractiveness. However, knowledge is still limited on the impact of different layouts of squares, particularly the impact of the vegetation composition on the human thermal comfort across the seasons in temperate climates. Therefore, our research aims to discern how human thermal comfort is affected by the different elements existing in different open areas of Munich, Germany. For this purpose, five different squares were analyzed on five typical days to create an overview of how human thermal comfort is affected by the layout and vegetation composition during the year. The study areas were selected in view of their size, pavement type, and the number of trees. Micrometeorological simulations were performed using the ENVI-met V 4.6 model to identify how different aspects affect the physiological equivalent temperature (PET) on typical Munich days. The urban morphology was observed to be the greatest factor affecting PET in all the cases studied. Of microclimate variables, the surface temperature was relevant only on warm days. Long-wave radiation, on the other hand, positively affected the PET on cold days. The results suggested that urban morphology has a high impact on the human thermal comfort in urban squares. The results obtained showed that it is necessary to consider diverse vegetation arrangements combined with urban morphology characteristics to optimize human thermal comfort under a range of climatic conditions