Presentació de tesi Doctoral: Multiscale modelling to understand the influence of green infrastructure on temperature and atmospheric carbon capture

És un gran plaer convidar-vos a la presentació de Tesi Doctoral d’en Ricard Segura el proper 10 de Maig a les 11:00 a l’ICTA-UAB sala Z/022- Z/023. També és possible connectar-se online seguint aquest enllaç.

 ID de reunió: 816 3371 9802

Codi d’accés: 336096

El tribunal de la tesi està format per:

 Leonor Tarrasón, Research Director for Environmental Solutions (NILU, Norway)

Ana Isabel Miranda, full professor at the Department of Environment and Planning (U of Aveiro, Portugal)

David Pino, professor agregat del dept de Fisica (Institute of Space Studies of Catalonia, UPC)

Títol de la tesi: Multiscale modelling to understand the influence of green infrastructure on temperature and atmospheric carbon capture

Supervisors: Dr. Gara Villalba (UAB), Dr. Alba Badia (UAB), Dr. Alberto Martilli (CIEMAT)

Summary/resum: 

English:

Green infrastructures refer to natural and semi-natural areas strategically designed and managed to enhance biodiversity and provide diverse ecosystem services. The implementation and expansion of green infrastructures stands as a nature-based solution for mitigating and adapting urban areas to climate change. This multifunctional approach contributes to the regulation of environmental impacts at various spatial scales, thereby promoting human well-being. In urban areas, green infrastructures, as street trees and urban parks, reduce urban temperatures and improve the human thermal comfort due to mechanisms of evapotranspiration and shading. At the regional scale, natural ecosystems contribute significantly to climate change mitigation by capturing and retaining atmospheric carbon dioxide, thus counteracting partially anthropogenic emissions of this greenhouse gas.

Despite these benefits, the increasing frequency and severity of extreme climate events, such as heat waves and droughts amidst of changing climates, pose significant challenges to ecosystem functioning. These events can compromise the ability of green infrastructures to deliver essential ecosystem services at both urban and regional scales. The concurrent occurrence of heat waves and droughts profoundly impacts ecosystem-atmosphere carbon dioxide fluxes, potentially offsetting the capacity to neutralize anthropogenic carbon emissions. Additionally, droughts hamper leaf transpiration, diminishing the cooling capacity of urban green infrastructure.

Moreover, the impacts of extreme climate events are highly dependent on the ecosystem type and vegetation species, producing different responses on natural vegetation and croplands. This is relevant as the implementation of peri-urban agriculture is gaining high attention, due to its multifunctional role in addressing food security, promoting circular economies, social cohesion, biodiversity preservation, and reduced environmental impacts within the food supply chain. Despite irrigated agriculture can provide with regional temperature reductions during the dry season potentially alleviating the effects of heat wave events on nearby urban areas, other trade-offs associated with the peri-urban agriculture must not be disregarded, as the high water requirements, the emissions of greenhouse gases from the use of mineral fertilizers, and the displacement of natural vegetation that provide crucial ecosystem service such as biodiversity conservation and carbon sequestration.

This thesis seeks to understand the capacity of green infrastructure to provide local temperature regulation, reduce thermal stress, and capture atmospheric carbon dioxide, especially under the influence of heat waves and droughts. This study spans three spatial scales: street/neighbourhood, city, and regional scales. The innovative aspect of this research lies in enhancing, optimizing, combining, and implementing diverse numerical models in three distinct case studies- the Eixample district of Barcelona, the city of Barcelona and its metropolitan region, and south-western Europe. This integrated approach ensures comprehensive analysis of the impacts of heat and drought events on the provisioning of regulation ecosystem services by green infrastructure.

Català:

Les infraestructures verdes són àrees naturals i seminaturals dissenyades i gestionades estratègicament per millorar la biodiversitat i proporcionar diversos serveis ecosistèmics. La implementació i l’expansió d’infraestructures verdes es presenta com una solució basada en la natura per mitigar i adaptar les àrees urbanes al canvi climàtic. Aquest enfocament multifuncional contribueix a regular els impactes ambientals a diferents escales espacials, promocionant així el benestar humà. A les àrees urbanes, les infraestructures verdes, com els arbres dels carrers i els parcs urbans, redueixen les temperatures urbanes i milloren el confort tèrmic humà a través de mecanismes d’evapotranspiració i ombratge. A nivell regional, els ecosistemes naturals contribueixen significativament a la mitigació del canvi climàtic capturant i retenint diòxid de carboni atmosfèric, compensant així parcialment les emissions antropogèniques d’aquest gas d’efecte hivernacle.

Malgrat aquests avantatges, la creixent freqüència i severitat dels esdeveniments climàtics extrems, com ara onades de calor i sequeres enmig del canvi climàtic, suposen desafiaments significatius per al funcionament dels ecosistemes. Aquests esdeveniments poden comprometre la capacitat de les infraestructures verdes per proporcionar serveis ecosistèmics essencials tant a escala urbana com regional. La concurrencia d’onades de calor i sequeres impacta profundament en els fluxos de diòxid de carboni entre l’ecosistema i l’atmosfera, potencialment anul·lant la capacitat de neutralitzar les emissions de carboni antropogèniques. A més, les sequeres afecten la transpiració de les fulles, disminuint la capacitat de refredament de les infraestructures verdes urbanes.

A més, els impactes dels esdeveniments climàtics extrems depenen en gran mesura del tipus d’ecosistema i de les espècies vegetals, produint respostes diferents en la vegetació natural i els conreus. Això és rellevant ja que la implementació de l’agricultura periurbana està guanyant molta atenció, degut al seu paper multifuncional en l’abordatge de la seguretat alimentària, la promoció d’economies circulars, la cohesió social, la preservació de la biodiversitat i la reducció dels impactes ambientals dins de la cadena d’aprovisionament alimentari. Malgrat que l’agricultura irrigada pot proporcionar reduccions de temperatura regionals durant la temporada seca, alleujant potencialment els efectes dels esdeveniments de calor a les àrees urbanes properes, d’altres compensacions associades a l’agricultura periurbana no s’han de passar per alt, com ara els alts requeriments d’aigua, les emissions de gasos d’efecte hivernacle derivades de l’ús de fertilitzants minerals i el desplaçament de la vegetació natural que proporciona serveis ecosistèmics crucials com la conservació de la biodiversitat i la captura de carboni.

Aquesta tesi busca comprendre la capacitat de les infraestructures verdes per regular la temperatura local, reduir l’estrès tèrmic i capturar el diòxid de carboni atmosfèric, especialment sota la influència d’onades de calor i sequeres. Aquest estudi abasta tres escales espacials: carrer/veïnat, ciutat i escala regional. L’aspecte innovador d’aquesta recerca radica en millorar, optimitzar, combinar i implementar diversos models numèrics en tres estudis de cas diferents: el districte de l’Eixample de Barcelona, la ciutat de Barcelona i la seva regió metropolitana, i el sud-oest d’Europa. Aquest enfocament integrat assegura un anàlisi exhaustiu dels impactes dels esdeveniments de calor i sequera en la provisió de serveis ecosistèmics de regulació per part de les infraestructures verdes.

Feu click a la imatge per veure-la més gran.