I en ny studie presenteras en modellplattform som kopplar samman klimat-, byggnads- och energisystemmodeller för att möjliggöra simulering och utvärdering av städers energiomställning. Syftet är att säkerställa städernas motståndskraft mot framtida klimatförändringar samtidigt som det sker urban förtätning. Särskilt har forskarna tittat närmare på extrema väderhändelser (till exempel värmeböljor och köldknäppar) genom att göra simuleringar av mikroklimatet i städerna.
– Städernas framtida energisystem är nyckeln för att kunna hantera extremväder. Vår studie tar det första, och förmodligen det viktigaste, steget för att kunna skapa en hållbar framtid i Europas stora stadsområden, säger Deliang Chen, professor i fysikalisk meteorologi vid Göteborgs universitet.
Stora investeringar
Studien visar att det krävs stora investeringar för att hantera framtida extrema klimathändelser. Det kommer att krävas en extra kostnad på 20–60 procent under energiomställningen för att garantera att städerna klarar olika typer av extremklimat i framtiden.
– Våra resultat visar att städernas täta bebyggelse förstärker så kallade urbana värmeöar, vilket gör städerna mer sårbara för effekterna av extrema klimathändelser, särskilt i södra Europa. Till exempel ökar temperaturen i utomhusluften med 17 % medan vindhastigheten minskar med 61 %. Urban förtätning – som är en rekommenderad stadsutvecklingsstrategi för att uppfylla FN:s energi- och klimatmål – kan göra elnätet mer sårbart. Detta måste räknas in när man utformar urbana energisystem, säger Kavan Javanroodi, biträdande lektor i byggnadsfysik vid Lunds tekniska högskola.
I dag finns det fortfarande en stor klyfta mellan framtida klimatmodellering och byggnads- och energianalyser och deras inbördes koppling. Den modell som forskarna utvecklat bidrar i hög grad till att fylla denna lucka.
– Det ramverk som vi har utvecklat kopplar framtida klimatmodeller till byggnader och energisystem på stadsnivå, med hänsyn till mikroklimatet i städerna. För första gången tar vi itu med flera utmaningar i fråga om framtida klimatosäkerheter och extrema vädersituationer, med särskilt fokus på så kallade ”HILP events” – risker med hög inverkan och låg sannolikhet, säger Vahid Nik, professor i byggnadsfysik vid Lunds tekniska högskola och fortsätter:
– Våra resultat ger svar på frågor som ”hur stor kommer effekten av extrema väderhändelser att bli i framtiden med hänsyn till beräknad urbaniseringstakt och flera olika framtida klimatscenarier?”, ”hur ska vi ta hänsyn till dem och kopplingen dem emellan?” och "hur bidrar stadsbyggnadsbilden till att öka eller minska effekterna av extrema händelser på regional och kommunal nivå?”.
Ökad efterfrågan på kylning
Resultaten visar bland annat att topparna i energisystemen ökar mer än man tidigare har trott när man räknar in extrema mikroklimatförhållanden, med en ökad efterfrågan på kylning med 68 % i Stockholm och 43 % i Madrid under årets varmaste dag. Detta kan leda till felaktiga uppskattningar av energibehovet i städerna, vilket i sin tur kan få som konsekvens att energisystemen i städer inte klarar av att leverera tillräckligt.
– Det finns en markant avvikelse mellan de värme- och kylbehov som dagens stadsklimatmodeller visar, jämfört med hur det ser ut med våra beräkningar när stadsmorfologin – hur staden är utformad – är mer komplex. Om vi till exempel inte tar hänsyn till stadsklimatet i Madrid kan vi underskatta kylbehovet med cirka 28 %, säger Vahid Nik.
Det saknas i dag metoder för att kvantifiera effekterna av klimatförändringarna och planera för anpassning till dessa, särskilt när det gäller extrema väderhändelser och klimatvariationer som varierar beroende på tid och rum.
– Vårt arbete kan bidra till att göra samhällen mer motståndskraftiga mot klimatförändringar. Framtida forskning bör syfta till att utforska samspelet mellan stadstäthet och klimatförändringar i energiprognoser. Dessutom bör vi utveckla mer innovativa metoder för att öka energiflexibiliteten och klimatmotståndskraften i städerna, vilket är ett stort forskningsfokus för vår grupp just nu, säger Vahid Nik.
Vetenskaplig artikel i Nature Energy: Challenges resulting from urban density and climate change for the EU energy transition
