Ekrosbyggnaden Acros Fukuoka i Fukuoka, Japan, har ett av världens mest berömda gröna tak. GRIT-laboratoriet vid University of Toronto arbetar för att få gröna tak till staden och därefter för att bekämpa klimatförändringarna. (Shutterstock)

Våren och sommaren 2017 var bland de våtaste på rekord i östra Nordamerika. Och världen såg på Houston, där orkanen Harvey orsakade förödande översvämningar.

Regnmängder på våren bröt rekord på platser som Toronto, där 44.6 millimeter regn föll på 24 timmar. Nedgångarna tidigare på våren fick stormvatteninfrastrukturen i Kanadas största stad att flyta över, vilket ledde till översvämningar av livliga centrumsgator.

Urbanisering i många nordamerikanska städer har lett till en snabb förlust av permeabla ytor där vatten fritt kan rinna ut. Tillsammans med den växande kärnpopulationen i centrum i städer som Toronto, betyder detta att det på plats vattenvatten- och avloppssystemet måste hantera mer vatten än under tidigare decennier.

Dessutom, globala temperaturökningar har kopplats till ökningen av extrema väderhändelser över hela världen, en trend som kan förvärras om den globala uppvärmningen inte bringas under kontroll.

Många städer är dåligt utrustad att hantera dessa enastående mängder nederbörd på grund av deras otillräckliga och föråldrade stormvatteninfrastruktur.

En lastbilschaufför går genom översvämningsvatten efter att ha kopplat en bil på Don Valley Parkway i Toronto efter en stor regnstorm i juli 2013. DEN KANADISKA PRESSEN / Frank Gunn

Tjugo och tre procent av Torontos centrala avlopp är kombinerade, vilket innebär att både stadens stormvatten och avloppsvatten strömmar samman i ett rör till en vattenreningsverk Under perioder med kraftigt regn kan mängden stormvatten i avloppet nå kapacitet och överflöd på Torontos gator och in i dess sjö och floder.

Det betyder att förhindrande av översvämningar i centrum, frigörs avloppsvatten - obehandlat - i vattendrag som tillåter simning och andra fritidsaktiviteter.

Med nederbörden ökar globalt, det är en avgörande tid att undersöka hur städer kan ombygga sin befintliga byggnadsinfrastruktur för att lindra översvämningsskador och hantera stormvatten på ett mer hållbart sätt.

Grön infrastruktursteknologi, såsom genomträngliga trottoarer, bioswales, cisterner och gröna tak, rekommenderas nu vanligtvis för att möta extrema väderhändelser.

Gröna tak för övervattningshantering

Gröna tak är en grön infrastruktur (GI) -alternativ som kan tillämpas på praktiskt taget vilken tak som helst med tanke på viktbelastningskapacitet. Fördelarna med gröna tak sträcker sig långt utöver deras uppenbara estetiska appell.

En studie gjord av civilingenjör Jenny Hill från University of Toronto och medforskare på skolans Green Roof Innovation Testing Lab (GRIT Lab) visade att gröna tak har kapacitet att fånga i genomsnitt 70 procent av nederbörden under en viss tid, avlasta underjordiska stormvattensystem och släppa regnvattnet tillbaka i atmosfären.

I studien undersöktes fyra variabler för grönt takdesign som representerar de vanligaste industrispraxis: Planteringstyp (suckulenter eller gräs och örtartade blommande växter), jordersättning (mineral, träkompost), planteringsdjup (10 centimeter eller 15 centimeter) och bevattningsschema ( ingen, dagligen eller sensoraktiverad), och hur dessa fyra faktorer påverkade vatteninsamlingen.

Bevattningsschemat visade sig ha den största effekten, med kvarhållningskapacitet som ökade från 50 procent med daglig bevattning till 70 procent med sensoraktiverad eller ingen bevattning. Med andra ord, tak som inte har vattnats, eller som bara vattnas när deras jord når en förutbestämd fuktnivå, har större kapacitet att ta upp stormvatten.

Vidare beräknade studien en ny toppavrinningskoefficient - ett konstant värde som används för att beräkna kapaciteten för ett grönt tak för att hålla vatten - för gröna tak att ligga runt 0.1-0.15, en reduktion från 85 till 90 procent jämfört med en ogenomtränglig yta.

Formgivare och ingenjörer använder rutinmässigt en siffra på 0.5 (50 procent reduktion) för att bedöma prestanda för grönt tak. Denna skillnad mellan branschpraxis och regionala evidensbaserade fynd belyser behovet av ytterligare forskning.

Taket suckulenter och blommande växter på GRIT-labens gröna tak. University of Toronto GRIT Lab

Den näst mest betydande variabeln för kvarhållning av stormvatten var markersättningen. Det mest använda planteringsmaterialet med grönt tak är baserat på riktlinjer från det tyska landskapsforsknings-, utvecklings- och konstruktionsföreningen (FLL).

FLL rekommenderade ett mineralaggregat eftersom det tros vara längre och hårdare än biologiska jordersättningar. Men denna rekommendation har utmanats av forskning idag.

Hill och hennes team jämförde mineralodlingsmaterialet med träkompost. Komposten överträffade mineralen med 10 procent (70 procent jämfört med 60 procent kvarhållen nederbörd) i bäddar utan bevattning, och hade minimal komprimering eller nedbrytning över tid.

Ett annat viktigt fynd i Hills studie visade att när redan fuktig, antingen från vattning eller regn, hade plantningsmaterialet det största inflytandet på vattentillståndet. Komposten överträffade mineraljordersättningen med så mycket som tre gånger när den var fullmättad (83 procent nederbörd bibehöll mot 29 procent).

Komposter ett bättre jordersättningsmedel

Det innebär att komposten inte bara presterade bättre under varje säsong, utan den gjorde mycket bättre under regniga säsonger och under back-to-back stormar.

Planteringsdjup (10 centimeter mot 15 centimeter) och växtsfamiljen (suckulenter kontra gräs och örtartade blommande växter) visade sig båda ha liten inverkan på kvarhållning av stormvatten jämfört med planteringsmaterialet och vattningsschemat.

Och så utan att kompromissa med övervattningshantering kan växtval uppfylla estetiska mål och miljömässiga riktmärken som biologisk mångfald och artens livsmiljö.

Ett bi svävar runt en blommande växt på U of T: s takträdgård för GRIT Lab. U av T GRIT Lab

En av begränsningarna för konstruktion av grönt tak är viktbelastning, särskilt i byggnader som inte ursprungligen konstruerades för att rymma vikten hos ett mättat grönt tak. Således skulle ett 10 centimeter planteringsdjup i motsats till 15 innebära att fler tak skulle kunna komma i fråga om eftermontering.

Även om en biodiversitetsväxtpalett inklusive gräs och örtartade växter skulle vara ett mer estetiskt och ekologiskt rikt grönt takalternativ, kräver dessa växter vattning för att överleva i städer som Toronto. Eftersom bevattning påverkar stormvattenretentionen negativt kan designare av gröna tak överväga torktåliga suckulenta växter som sedum.

Men när växtbaserade växter planteras i kompost snarare än mineralplanteringsmaterial, kan minskningen av kapaciteten för kvarhållning av stormvatten förhindras.

Bevattning på begäran aktiverad av en jordfuktighetssensor kan balansera vattenhantering med vattentillgänglighet för växttillväxt. Dessutom väger kompost betydligt mindre än mineralplanteringsmaterial, vilket öppnar upp mer potential för eftermontering.

Och så Hill och hennes teams undersökning av fyra distinkta gröna takvariabler tillåter oss att förstå fördelarna och begränsningarna för var och en och hur de kan kombineras.

Gröna tak: Optimal grön infrastruktur

Enligt vår uppfattning som forskare vid GRIT Lab är gröna tak den optimala gröna infrastrukturen i staden på grund av deras mångfunktionalitet: De kan monteras på befintliga byggnader, de ger biodiversitetsutrymme för urbana vilda djur och de kan vara berikande offentliga utrymmen för stadsbor att njuta av. Dessutom kan gröna tak göra tidigare ogästvänliga platser trevliga och ge nya utomhusutrymmen för kontorsarbetare.

En fjäril fladdrar runt blommor på GRIT Lab gröna tak. U av T GRIT Lab

Dessa senaste fynd visar tydligt potentialen hos gröna tak. Men grundliga vetenskapliga studier på gröna tak, liksom de som utförts vid GRIT Lab, är nödvändiga för att bestämma den bästa gröna takkompositionen för optimal prestanda.

Till exempel, även om planteringstyp hade liten effekt på kvarhållning av stormvatten, har växtbaserade blandningar av inhemska växter visat sig vara mer attraktiv för infödda bin och är utan tvekan mer attraktiv. Denna information är kritisk; Även om suckulenter för närvarande är industristandarden, kan endast plantning av suckulenter på tak eventuellt ha en negativ inverkan på städernas ekologi i olika regioner.

En ytterligare variabel att beakta när man utformar ett grönt tak är dess plats. GRIT Lab-forskare Scott MacIvor och medforskare fann att byggnadshöjd är viktig: Det finns mycket färre bikupor när gröna tak är för höga, och att utforma ett tak som syftar till att hjälpa bin högre än åtta våningar skulle vara meningslöst.

När stormhändelser blir vanligare och svårare för kommuner, kämpar städer med åldrande stormvatteninfrastruktur för att hitta sätt att lindra påverkan. Gröna tak kan vara en del av denna lösning, men alla gröna tak skapas inte lika. Rätt forskning och kunskap är viktigt.

Om Författarna

Catherine Howell, forskningsassistent, GRIT Lab, University of Toronto; Jennifer Drake, biträdande professor i civilingenjör, University of Torontooch Liat Margolis, docent i landskapsarkitektur, University of Toronto

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

Klimat Anpassning Finans och Investeringar i Kalifornien

av Jesse M. Keenan
Den här boken är en vägledning för lokala myndigheter och privata företag eftersom de navigerar i det outcharterade vattnet för att investera i anpassning och klimatförändring av klimatförändringar. Denna bok tjänar inte bara som en resursguide för att identifiera potentiella finansieringskällor utan också som en färdplan för kapitalförvaltning och offentliga finanser. Den lyfter fram praktiska synergier mellan finansieringsmekanismerna och de konflikter som kan uppstå mellan olika intressen och strategier. Medan huvudfokus för detta arbete är på delstaten Kalifornien, erbjuder den här boken bredare insikter för hur stater, lokala myndigheter och privata företag kan ta de kritiska första stegen för att investera i samhällets kollektiva anpassning till klimatförändringar. Finns på Amazon

Naturbaserade lösningar för anpassning av klimatförändringar i stadsområden: Kopplingar mellan vetenskap, politik och praxis

av Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
Denna open access-bok sammanför forskningsresultat och erfarenheter från vetenskap, politik och praxis för att lyfta fram och diskutera vikten av naturbaserade lösningar för klimatanpassning i stadsområden. Betoning läggs på potentialen i naturbaserade tillvägagångssätt för att skapa flera fördelar för samhället.

Expertbidragen presenterar rekommendationer för att skapa synergier mellan pågående politiska processer, vetenskapliga program och praktiskt genomförande av klimatförändringar och naturvårdsåtgärder i globala stadsområden. Finns på Amazon

En kritisk tillvägagångssätt för anpassning av klimatförändringar: Diskurser, politik och praxis

av Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
Denna redigerade volym samlar kritisk forskning om diskussioner, policyer och praxis från klimatförändringarna ur ett tvärvetenskapligt perspektiv. Med hjälp av exempel på länder som Colombia, Mexiko, Kanada, Tyskland, Ryssland, Tanzania, Indonesien och Stilla havet, beskriver kapitlen hur anpassningsåtgärder tolkas, förvandlas och implementeras på gräsrotsnivå och hur dessa åtgärder förändras eller stör varandra maktförhållanden, juridisk pluralism och lokal (ekologisk) kunskap. I sin helhet utmanar boken utarbetade perspektiv på anpassning av klimatförändringen genom att ta hänsyn till frågor om kulturell mångfald, miljömässig rättvisa och mänskliga rättigheter samt feministiska eller korsningsmässiga tillvägagångssätt. Detta innovativa tillvägagångssätt möjliggör analyser av de nya konfigurationerna av kunskap och kraft som utvecklas i namn av klimatförändring. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.