Kentsel mikro iklimin iyileştirilmesine yönelik kent dokularında ısı adası etki değerlendirme ve azaltım stratejileri geliştirme modeli: İstanbul örneği

Abstract

Hızlı kentsel nüfus artışına bağlı kontrolsüz kentleşme ve modern yaşam faaliyetleri sonucu üretilen sera gazı salımlarının anormal seviyelere ulaşması ile ortaya çıkan küresel ısınma ve antropojenik iklim değişikliği, 21.yy.'da, canlı yaşamını tehdit eden küresel bir krize dönüşmüştür. Antropojenik iklimsel değişikliklerin başat faktörleri arasında değerlendirilen kentsel alanlar, bu küresel krizden yine en fazla etkilenen unsurlardır. Bugün, dünyanın birçok bölgesinde aşırı iklim olaylarına bağlı yıkıcı etkileri deneyimleyen kentler bulunmakta; aşırı iklim olaylarının şiddetlenmesi ile ekonomik ve sosyal problemlerin tetiklenmesi ve ulusal/uluslararası güvenlik problemlerinin oluşması güçlü bir olasılık olarak görülmektedir. Dolayısıyla, antropojenik iklim değişikliği olgusunun, ulus-üstü bir seviyede kolektif hareket gerektiren büyük bir küresel sorun olduğu söylenebilmektedir. Küresel iklim sistemindeki değişimler beraberinde, yerel iklim sistemlerinde de kentsel aşırı ısınma eğilimine dayalı iklimsel anormalliklerin gözlemlenmesine yol açmaktadır. Kentlerdeki en belirgin termal fenomen olan kentsel ısı adası formasyonu, kentsel doku özelliklerinin, mikro iklim sistemindeki enerji dengesini bozması sebebiyle meydana gelmekte; küresel iklim değişikliğinin yerel iklimde yarattığı etkilerle, kentsel alanlardaki sıcaklık anomalileri yükselme eğilimine girerek kentsel aşırı ısınmaya sebep olmakta ve mikro iklimsel değişikliklerin daha da derinleşmesine yol açmaktadır. Nihayetinde kentler, bulundukları bölgenin doğal iklim özelliklerinden bağımsız, yeni oluşan mikro iklimsel koşullara maruz kalmaktadır. Kentsel alanda sıcaklık anomalisi yaratan olguları net bir şekilde anlama ve etkili müdahaleler ile kentsel ısınmanın azaltımını sağlama doğrultusunda ilerleyen tez çalışması, küresel iklim değişikliğine yönelik çözüm arayışlarını ve sürdürülebilir gelişme perspektifini yerelleştirmeye dair yeni bir paradigma çerçevesinde, kentsel aşırı ısınma ve yerel iklim değişikliğine dair giderek genişleyen gündeme katkı sunmaktadır. Kentsel planlama ve tasarım alanları, mikro iklimin iyileştirilmesine yönelik kentsel ısınma ve ısı adası olgusunun çok yönlü tartışmalarında öncelikli disiplinler arasında yer almakta; kent dokularında ortaya çıkan sıcaklık anomalileri ve kentsel doku bileşenleri arasındaki etkileşimin nicel bir anlayışıyla, bu tehlikeli aşırı ısınmayı azaltarak kentin, mikro iklimsel sorunlara karşı dayanıklılığını ve uyum kapasitesini yükseltme potansiyeline sahiptir. Bu doğrultuda, tezin amacı, kentsel doku ile ısı adası arasındaki ilişkiyi ortaya koyarak, kentsel dokularda ısı adası etki değerlendirme modeli geliştirmek ve kentsel doku temelli azaltım stratejileri önermektir. Söz konusu amaç doğrultusunda, kentlerdeki aşırı kentsel ısınma eğilimlerini anlamak, kentsel dokularda yerel dinamiklere bağlı ısı adası formasyonunu tespit etmek, kentsel ısı adası etkisi ve kentsel doku bileşenleri arasındaki kantitatif ilişkiyi ortaya koymak ve ısı adası tahmin modeli üretmek, kentsel ısı adası azaltımına yönelik kentsel dokunun iyileştirilmesine dayalı azaltım stratejileri ve tasarım standartları geliştirmek ve son olarak bilişim teknolojilerine dayalı planlama ve tasarım kararlarına yönelik bir karar destek mekanizması oluşturmak şeklinde hedefler belirlenmiştir. Altı ana bölümden oluşan tez çalışmasının birinci bölümünde, benimsenen amaç ve hedefler doğrultusunda, çalışmanın kapsamı, hipotezler ve araştırma soruları belirtilmekte; çalışma kapsamında kullanılan metodolojik yaklaşım genel hatlarıyla açıklanmaktadır. Çalışmanın ikinci bölümünde, küresel ısınma, antropojenik iklim değişikliği ve mikro iklimsel etkileri detaylı bir şekilde ele alınmaktadır. Kent ekosistemi içerisinde iklimsel etkileşimler değerlendirilmekte; oluşum süreçlerinde etkili olan kentsel dinamikler ortaya koyulmakta; kentsel aşırı ısınma olgusu, kentsel ısı adası etkisi ve küresel ısınmanın yerel iklim üzerindeki etkilerinin birleşik etkisi ile ortaya çıkan bir kriz olarak tanımlanmaktadır. Küresel ve mikro iklim sorunları ile mücadeleye yönelik uluslararası, ulusal ve yerel gündeme ilişkin politika belgeleri değerlendirilmektedir. Üçüncü bölüm kapsamında, kentsel ısı adası olgusuna ilişkin bağlamsal tartışmalara ve fizyolojik oluşum mekanizmalarına yer verilmekte, kentsel ısı adası türleri ve ölçümüne ilişkin yaklaşımlar ele alınmakta, ısı adasının oluşumunda etkili kentsel doku bileşenleri değerlendirilmektedir. Bu kapsamda, ısı adası türlerinden, tez çalışmasının da temelini oluşturan yüzey kentsel ısı adasına (SUHI) odaklanılmaktadır. Bunun yanı sıra, kentsel doku temelli ısı formasyonunun analizine yönelik analitik modeller incelenmekte; ısı adası etkisi azaltımında kentsel doku modifikasyonuna dayalı yaklaşımlar, minör iyileştirmeler ve yapısal müdahaleler olarak sınıflandırılarak aktarılmaktadır. Söz konusu yaklaşımların uygulamalarına yönelik kentsel yenileme ve dönüşüm temelli müdahale biçimleri değerlendirilmektedir. Çalışmanın dördüncü bölümünde, Kentsel Dokuda Isı Adası Etki Değerlendirme ve Azaltım Stratejileri Geliştirme Modeli kapsamında geliştirilen iki alt model ve bir uygulama aracına ilişkin metodolojik detaylara yer verilmektedir. Bu doğrultuda, model değişkenleri tanımlanarak, örneklem seçim prosedürleri açıklanmış; SUHI tespiti, değişkenlerin ölçümü ve kentsel doku-SUHI arasındaki ilişkiyi belirleyen istatistiki analizlerin yöntem detayları aktarılmıştır. SUHI etki değerlendirme ve tahmin modelinin coğrafi bilgi teknolojileri (CBT) tabanlı SEET (SUHI Effect Evaluation Tool) uygulama aracı geliştirilmiş ve çalışma prensipleri sunulmuştur. Beşinci bölümde ise, ilgili modelin İstanbul örneklemi üzerinde uygulamasından elde edilen bulgular sunulmakta; kentsel doku bileşenleri ve sıcaklık anomalileri arasındaki etkileşim ortaya koyularak, ısı adası azaltım potansiyelleri, stratejileri ve tasarım standartları belirtilmektedir. Bu doğrultuda, kentte belirgin bir ısınma eğilimi tespit edilmiş; 2013-2021 arası dörder yıllık periyotlar halinde incelendiğinde, sıcaklıkların minimum ve maksimum düzeylerde artış gösterdiği gözlenmiştir. 25 Temmuz 2017 tarihine ait yüzey sıcaklıkları üzerinden yapılan detaylı incelemelerde, SUHI formasyonunun 4.29 °C düzeyinde olduğu, ızgara hücre tabanlı kentsel dokular özelinde ise sıcaklık anomalilerinin yaklaşık 5 °C'ye kadar yükseldiği belirlenmiştir. Yüksek sıcaklık düzeyi ve 'son derece yüksek' SUHI etkisine sahip İstanbul kentsel alanında, SUHI etkisini azaltmak ve hatta minimize etmek için planlama ve tasarım stratejilerine dayalı bütünsel bir yaklaşıma ihtiyaç olduğu nicel olarak anlaşılmıştır. İstatistiki analizler, kentsel doku metriklerinin, SUHI oluşumundan sorumlu sıcaklık anomalileri ile yaklaşık %71 oranında ilişkili olduğunu göstermiştir. Özellikle bitki örtüsü indeksi (NDVI) ve taban alanı katsayısı (TAKS), sıcaklık anomalileri (LSTa) üzerinde en fazla etki gösteren metrikler olmuş; NDVI oranındaki artışın LSTa'da güçlü bir azalma eğilimi, TAKS değerindeki artışın ise LSTa'da belli oranlarda artış eğilimi yarattığı anlaşılmıştır. Bulgular aynı zamanda, kentsel dokuya ilişkin metriklerin modifikasyonu yoluyla ısı adası azaltım potansiyelini ortaya koymakta; özellikle kentsel bitki örtüsü yoğunluğunu temsil eden NDVI değerinin arttırılması ve kentsel dokulardaki yatay yoğunluk seviyesini gösteren TAKS değerinin azaltılması ile sıcaklık anomalilerinin kent ortalamasına indirilebileceği kantitatif olarak anlaşılmıştır. Etki değerlendirme modelinin çıktılarından biri de, kentsel doku metriklerinin, İstanbul'a özgü, yerel etki değerlerini içeren ısı adası formasyonu tahmin denklemidir. Amaç fonksiyonu olarak da adlandırılabilecek bu denklem, İstanbul'un mevcut kentleşme dinamiklerinden hareketle, hem mevcut hem de öneri kentsel dokularda, modele dahil kentsel doku bileşenleri doğrultusunda, ısı adası formasyonunu ve seviyesini belirlemek yönünde katkı sağlamaktadır. Nitekim, ısı adası azaltım stratejileri geliştirme modeli kapsamında da, etki değerlendirme aşamasından elde edilen amaç fonksiyonundan faydalanılmış; tez çalışması kapsamında önerilen kentsel yoğunluk matrisine ait doku tipolojileri (9 adet) bazında ısı adası tahminleri yapılarak azaltım ve SUHI minimizasyon stratejileri geliştirilmiştir. İstanbul'da kentsel yoğunluk tipolojilerinin mekânsal çözümlemesinde, yedi adet tipolojiye rastlanmış; tipolojilerinin sıcaklık varyasyonları incelendiğinde, en yüksek sıcaklık düzeyi HCMR (yüksek TAKS-orta katlı bina) tipolojisinde, en düşük sıcaklık düzeyi ise LCHR (düşük TAKS-yüksek katlı bina) tipolojisinde görülmüştür. Amaç fonksiyonu yardımıyla, her bir yoğunluk tipolojisi özelinde seçilen örnek alanlarda, model değişkenlerinin parametrik değerleri üzerinden azaltım stratejileri uygulanmış, stratejilerin azaltım etkinliği tartışılmıştır. Tez çalışmasının altıncı ve son bölümünde ise, araştırmaya ilişkin genel sonuçlar paylaşılmakta; kentsel dokuda ısı adası etkilerinin azaltılmasına yönelik öneriler ve kentsel tasarım standartları sunulmaktadır. Bu kapsamda, yeşil alanlar ve/veya yeşil unsurlar ile kentsel dokudaki bitki örtüsü oranının arttırılması, kentsel dokuda zemin seviyesindeki bina yoğunluğunun kontrol edilmesi, kentsel dokuda gökyüzü görünürlüğünün arttırılması, kent dokusunda karmaşık şekilli bina zarfları oluşturmaktan kaçınılması, kentsel doku metriklerinin parametrik değerleri arasında denge gözetilmesi, sürdürülebilir kentsel tasarıma doğru, bilişim teknolojilerine dayalı SEET yaklaşımının kent planlama sürecine entegrasyonunun sağlanması, kentsel yoğunluk politikaları ve mekânsal dağılımlarının yeniden düzenlenmesi, kentsel aşırı ısınma olgusuna duyarlı stratejik mekânsal planlama anlayışının benimsenmesi ve SUHI azaltım stratejilerinin kentsel yenileme/dönüşüm gibi müdahale biçimlerinin gündemine alınmasına dair stratejiler belirlenmiştir. Bunun yanı sıra, araştırma yöntem ve bulgularının akademiye ve uygulama alanına olan katkıları aktarılmakta; geleceğe dönük stratejik vizyon ortaya koyulmaktadır. Sonuç olarak, Birleşmiş Milletler tarafından belirlenen küresel sürdürülebilir gelişme hedeflerinden, sürdürülebilir şehirler ve topluluklar (SDG.11) ve iklim eylemi (SDG.13) hedefleri çerçevesinde, İstanbul'daki kentsel aşırı ısınma eğilimini ve SUHI-kentsel doku ilişkisini açıklayarak, ısı adası azaltımı yoluyla mikro iklimin iyileştirilmesine yönelik bir yol haritası arayışı içerisinde olan tez çalışması, kentsel iklim ve kentsel tasarım arasındaki sinerjinin önemini vurgulamakta; iklime duyarlı kent formlarının üretimine yönelik akademik ve kurumsal kapasitenin geliştirilmesine katkı sunmaktadır.