Farklı kentsel dokularda yapılı çevre parametrelerinin mikroklimaya ve dış ortamda termal konfora etkisi: Konya kenti örneği

Abstract

Yoğun sanayileşme ve kentleşme sonucunda artan sera gazı salınımı nedeniyle kent merkezlerinde sıcaklıklar artmakta ve kırsal alanlara kıyasla farklılıklar meydana gelmektedir. Bu durum kentsel ısı adası etkisi olarak tanımlanmaktadır. Kentsel ısı adası etkisi kentlerde olumsuz birçok duruma neden olmakta ve bunların başında da konforsuz dış ortamlar gelmekte ve bunun sonucunda sağlık sorunları ortaya çıkmaktadır. Olumsuz birçok sonucundan dolayı kentsel ısı adası etkisi özellikle son yıllarda azaltılmaya çalışılmış ve birçok strateji geliştirilmiştir. Bunların başında, kentsel bitki örtüsünün arttırılması ve albedonun yükseltilmesi gelmektedir. Kentsel ısı adası etkisi, nüfus yoğunluğu, kent morfolojisi, kentsel yüzey malzemelerinin termal özellikleri, kentsel alanlardaki bitki örtüsü yoğunluğu, antropojenik ısı salınımı, evapotranspirasyon, rüzgâr hızı, bulutlanma ve kentsel enerji dengesi gibi birçok durumdan etkilenebilmektedir. Bu nedenle kent merkezi içinde farklı karakteristiğe sahip bölgelerde de farklılıklar görülmektedir. Bu farklılıklar kent içindeki kullanıcıları da farklı boyutlarda etkilemektedir. Bu çalışmada ise BSk (soğuk-yarı kurak) iklimine sahip Konya kentinde 6 farklı yerel iklim bölgesinde (LCZ) kentsel ısı adası etkisinin yaz ve kış aylarında dış ortamda termal konfora olan etkisinin tespit edilmesi, kent içindeki termal açıdan en konforlu bölgelerin bulunması amaçlanmıştır. Yapılan analizler için tipik bir yaz günü olan 10 Temmuz ve tipik bir kış günü olan 10 Ocak tarihleri belirlenmiş ve bu tarihlerin 10 yıllık (2012-2021) saatlik hava sıcaklığı, rüzgâr hızı ve bağıl nem değerleri "Konya Bölge İstasyonu"ndan temin edilmiştir. Alınan ortalama saatlik veriler ile ENVI-met simülasyon programı kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen iklim parametreleri (Ta, Ws, RH, TMRT) ile aynı simülasyon programında yer alan BIO-met modülü kullanılarak bir termal konfor indisi olan PET (Fizyolojik eşdeğer sıcaklık) değerleri yaz ve kış mevsimi için ortalama olarak bulunmuştur. Bu değerler tüm yerel iklim bölgesi içinden 10 farklı noktanın ortalaması hesaplanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular ile parametreler arasındaki genel ilişkiler sorgulanmış, gün içindeki iklim parametreleri değişimleri gözlenmiş, maksimum, minimum ve ortalama değerler tespit edilmiştir. Referans meteoroloji istasyonu (RMI) ile farklı yerel iklim bölgeleri arasındaki karşılaştırmalar değerlendirilmiştir. Diğer aşamalarda ise kentsel ısı adası etkisi ve dış ortamda termal konfor düzeyleri tüm yerel iklim bölgelerinde tespit edilmiş, yapılı çevre parametreleri ile arasındaki ilişkiler sorgulanmıştır. Son olarak bir yerel iklim bölgesi içindeki farklı karakteristiğe sahip noktalar karşılaştırılmıştır. Ulaşılan sonuçlara göre yaz mevsimi için SVF-PET ve SVF-MRT arasında güçlü ilişkilerin olduğu, kış mevsiminde ise hiçbir ilişkinin bulunmadığı tespit edilmiştir. Tüm iklim parametrelerinin yerel iklim bölgesi içindeki farklı noktalarda ve farklı saat aralıklarında yaz ve kış mevsiminde sürekli değişim gösterdikleri bulunmuştur. Referans meteoroloji istasyonu ile gerçekleştirilen karşılaştırmalar sonucunda kent merkezinde yer alan 6 farklı yerel iklim bölgesinin tümünde yaz ve kış mevsimleri için kentsel ısı adası etkisinin varlığı tespit edilmiştir. Yaz ve kış mevsiminde bu etki en fazla LCZ-1, en az LCZ-6 bölgesindedir. Dış ortamda termal konfor analizleri sonucunda ise, yaz mevsiminde en konforlu bölgenin LCZ-1, en konforsuz bölgenin ise LCZ-4 olduğu; kış mevsiminde ise en konforlu bölgenin LCZ-3, en konforsuz bölgenin ise LCZ-4 olduğu görülmüştür. Yapılı çevre parametrelerinden kat alanları toplamı oranı, toplam bina hacmi ve bina yüzey alanının yaz ve kış mevsimlerinde kentsel ısı adası etkisi ve dış ortamda termal konfor ile güçlü ilişkili olduğu bulunmuştur. Yapılı çevre parametrelerinden h/W oranı ve bina taban alanı oranı ise her iki mevsim için de anlamlı ilişkili bulunmamıştır.

Due to the increased greenhouse gas emissions as a result of intensive industrialization and urbanization, temperatures increase in urban centers and differences occur compared to rural areas. This is known as the urban heat island effect. The urban heat island effect causes many negative conditions in cities, the most important of which is uncomfortable outdoor environments, resulting in health problems. Due to its many negative consequences, the urban heat island effect has been tried to be reduced especially in recent years and many strategies have been developed. Chief among these are increasing urban vegetation and raising albedo. The urban heat island effect can be affected by many conditions such as population density, urban morphology, thermal properties of urban surface materials, vegetation density in urban areas, anthropogenic heat release, evapotranspiration, wind speed, cloud cover and urban energy balance. For this reason, it also shows differences in regions with different characteristics within the city center. These differences also affect the users within the city in different dimensions. In this study, it is aimed to determine the effect of urban heat island effect on outdoor thermal comfort in summer and winter seasons for different areas in 6 different local climate zones (LCZ) in Konya city with BSk (cold-semi-arid) climate and to find the most thermally comfortable areas in the city. For the analyses, the dates of July 10, a typical summer day, and January 10, a typical winter day, were determined and 10-year (2012-2021) hourly air temperature, wind speed and relative humidity values of these dates were obtained from "Konya Regional Station". Analyses were carried out using ENVI-met simulation program with the average hourly data. Using the obtained climate parameters (Ta, Ws, RH, MRT) and the BIO-met module in the same simulation program, PET (Physiological equivalent temperature) values, which is a thermal comfort index, were found as average for summer and winter seasons. These values were used by calculating the average of 10 different points within the whole local climate zone. With the findings obtained, the general relationships between the parameters were questioned, changes in climate parameters during the day were observed, maximum, minimum and average values were determined. Comparisons between the reference meteorological station (RMI) and different local climate zones were evaluated. In other stages, the urban heat island effect and outdoor thermal comfort levels were determined in all local climate zones, and the relationships between them and built environment parameters were questioned. Finally, points with different characteristics within a local climate zone were compared. According to the results, it was found that there were strong correlations between SVF-PET and SVF-MRT for the summer season, while no correlation was found in the winter season. All climate parameters were found to vary continuously in summer and winter at different points within the local climate zone and at different time intervals. As a result of the comparisons with the reference meteorological station, the existence of the urban heat island effect for summer and winter seasons in all 6 different local climate zones located in the city center is determined. In summer and winter seasons, this effect is highest in LCZ-1 and lowest in LCZ-6. As a result of outdoor thermal comfort analysis, it was observed that the most comfortable zone in summer was LCZ-1 and the least comfortable zone was LCZ-4. In winter season, the most comfortable zone is LCZ-3 and the least comfortable zone is LCZ-4. Among the built environment parameters, total plan area to total area ratio, total building volume and building surface area are found to be strongly related to the urban heat island effect and outdoor thermal comfort in summer and winter seasons. Among the built environment parameters, h/W ratio and building floor area ratio were not found to be correlated for both seasons.