Hesaplamalı araştırma makalesi incelemesi

DOI: 10.30897/ijegeo.1342287

Sürdürülebilir Kent Planlamasında Yeşil Alanların Mikroklima Üzerindeki Etkileri: Tarsus Yeşilyurt Mahallesi ENVI-met Simülasyon Analizi

Hızlı ve düzensiz kentleşme, kentlerdeki doğal bitki örtüsünün ve yeşil alanların azalmasına, sert yüzeylerin ve yapı yoğunluğunun artmasına yol açarak mikroklimatik iklim dengesini bozmaktadır.

Makalenin anahtar kelimeleri

Yazar
Fatih Adıgüzel
Yayın
International Journal of Environment and Geoinformatics
Tarih
2023-09-10
01

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Günümüz kentleşme süreçlerinde kontrolsüz yapılaşma, asfalt ve beton gibi geçirimsiz sert yüzeylerin yaygınlaşması ve yeşil alanların kademeli olarak azalması, kent içi mikroklimatik dengelerin bozulmasına sebep olmaktadır. Özellikle küresel iklim değişikliğinin getirdiği sıcaklık artışlarıyla birleştiğinde, Akdeniz iklim kuşağındaki yerleşimlerde kentsel ısı adası etkisi daha belirgin hale gelmekte ve dış mekân termal konforu ciddi şekilde düşmektedir. Bu durum, yerel yönetimlerin ve kent plancılarının iklim dayanıklı şehirler tasarlamak için mikroklimatik verilere dayalı sürdürülebilir modeller ve senaryolar geliştirmesini zorunlu kılmaktadır. Mevcut alan kullanımının termal davranışını belirlemek ve yeşil alan müdahalelerinin serinletici potansiyelini nicel olarak ortaya koymak, sürdürülebilir kentsel planlama stratejilerinin temelini oluşturmaktadır.

Bu araştırma, Mersin ilinin Tarsus ilçesinde yer alan Yeşilyurt Mahallesi'ndeki yaklaşık 22.200 m2'lik bir konut alanında yeşil alan miktarının artırılmasının mikroklima koşulları ve hava sıcaklığı üzerindeki etkisini ENVI-met 5.1.1 simülasyon yazılımı aracılığıyla değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Çalışma kapsamında öncelikle alana ait mevcut durum verileri ArcGIS ortamında sayısal hale getirilmiş ve 15 Ağustos 2022 tarihinde saat 14:00'te 1,5 metre yükseklikte ölçülen sıcaklık, bağıl nem, rüzgâr hızı ve yönü gibi meteorolojik veriler simülasyon modeline girdi olarak aktarılmıştır. Mevcut durumdaki 1.911 m2'lik yeşil alana karşılık, planlanan senaryoda yeşil alan miktarı 2.487 m2 artırılarak toplam 4.398 m2'ye çıkarılmış ve her iki durumun mikroklimatik çıktıları ENVI-met Monde ve Leonardo arayüzleri üzerinden karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir.

Simülasyon sonuçları, mevcut alandaki yapı yoğunluğunun ve beton/asfalt gibi sert yüzeylerin sıcaklık artışını belirgin şekilde tetiklediğini göstermektedir. Mevcut durumda hava sıcaklıkları 31,56°C ile 33,12°C arasında değişirken, özellikle sert yüzeylerin yoğun olduğu alanlarda sıcaklık 33°C'ye ulaşmakta, mevcut yeşil alanlarda ise 31,5°C civarına düşmektedir. Yeşil alanın 4.398 m2'ye çıkarıldığı iklim senaryosunda ise hava sıcaklıklarının 31,11°C ile 33,04°C arasında seyrettiği ve tüm inceleme alanı genelinde ortalama 0,45°C'lik net bir sıcaklık düşüşü sağlandığı tespit edilmiştir. Elde edilen bu sayısal bulgular, yeşil alanların niceliksel olarak genişletilmesinin kentsel ısı yükünü hafifletmede ve mikroklimatik serinleme sağlamada etkili bir mekânsal müdahale olduğunu doğrulamaktadır.

Çalışmanın tartışma ve sonuç bölümünde yazar, elde edilen bulguları Smith ve diğerleri (2018), Johnson ve diğerleri (2020) ile Scott ve diğerleri (2017) gibi uluslararası literatürdeki benzer mikroklima çalışmalarıyla ilişkilendirmekte; yeşil alanların gölgeleme, rüzgâr hızı düzenleme ve bağıl nem yükseltme mekanizmalarıyla termal konforu artırdığını vurgulamaktadır. İnceleme, kentsel yatay düzlemdeki mekânsal kısıtlamalar nedeniyle yeşil çatı, yeşil cephe ve yansıtıcı yüzey malzemeleri gibi alternatif ekolojik uygulamaların da yerel yönetimler tarafından iklim politikalarına entegre edilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır. Literatür taraması açısından bu çalışma, Akdeniz iklim bölgesindeki ikincil kentlerde ENVI-met tabanlı mikroklimatik senaryo modellemesinin kent planlama kararlarına nasıl veri sağladığını somut olarak gösteren nitelikli bir ampirik referans sunmaktadır.

Araştırmanın amacı

Bu çalışmanın temel amacı, Mersin ili Tarsus ilçesi Yeşilyurt Mahallesi örneğinde ENVI-met simülasyon yazılımını kullanarak yeşil alan miktarındaki artışın kentsel mikroklima ve hava sıcaklıkları üzerindeki düşürücü etkisini nicel ve mekânsal olarak değerlendirmektir(Adıgüzel, 2023).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Çalışma, Mersin ili Tarsus ilçesi Yeşilyurt Mahallesi'nde bulunan kentsel alanın mevcut durumunu ArcGIS ve ENVI-met 5.1.1 mikroiklim simülasyon yazılımı kullanarak modellemeyi ve yeşil alan miktarının artırıldığı bir senaryo ile hava sıcaklığı, nem ve rüzgar üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak analiz etmeyi hedefleyen nicel-simülasyon tabanlı bir yaklaşıma sahiptir(Adıgüzel, 2023).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, kentsel ekoloji, kentsel ısı adası etkisi ve biyoklimatik konfor kuramsal çerçevelerine dayanmaktadır. Yeşil alanların gölgeleme, evapotranspirasyon, rüzgâr hızını düzenleme ve nem artırma işlevlerinin kent mikroklilması üzerindeki serinletici etkileri mikroklimatik modelleme ilkeleriyle açıklanmaktadır.

Makalenin ele aldığı literatür

Araştırma, kentsel yeşil alanların mikroklima ve termal konfor üzerindeki olumlu etkilerini inceleyen Çetin ve diğerleri (2010-2023), Smith ve diğerleri (2018), Johnson ve diğerleri (2020) ile Scott ve diğerleri (2017) gibi ulusal ve uluslararası literatürle ilişki kurmaktadır. Ayrıca kentsel yüzey malzemelerinin sıcaklık artışına etkisi ve ENVI-met simülasyon modellemesinin kent planlama kararlarındaki kullanımı üzerine inşa edilmiştir.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı
Mersin ili Tarsus ilçesi Yeşilyurt Mahallesi kentsel yerleşimi
Örneklem veya araştırma materyali
22.238,7 metrekarelik toplam kentsel alan ve bu alandaki mevcut binalar ile yeşil alanlar
Veri toplama süreci
15 Ağustos 2022 günü saat 14:00'te 1.5 metre yükseklikte gerçekleştirilen sıcaklık, bağıl nem, rüzgar hızı ve rüzgar yönü ölçümleri
Veri analiz yöntemi
ArcGIS ile mekânsal verilerin hazırlanması, Monde arayüzü ile raster dönüştürme ve ENVI-met 5.1.1 ile Leonardo arayüzünde mikroklimatik karşılaştırma simülasyonları
Kentsel Yeşil AlanMikroklimatik KonforHava SıcaklığıIsı Adası EtkisiENVI-met SimülasyonuSert Zemin Malzemeleri

Araştırmanın Bulguları

01

Mevcut yapılaşma koşullarında 15 Ağustos 2022 saat 14:00'te ölçülen hava sıcaklıklarının 31.56°C ile 33.12°C arasında değiştiği ve beton ile asfalt gibi sert yüzeylerin yoğun olduğu bölgelerde sıcaklığın 33°C'ye ulaştığı tespit edilmiştir(Adıgüzel, 2023).

02

Yeşilyurt Mahallesi'ndeki mevcut yeşil alan miktarının 2.487 m2 artırılarak toplamda 4.398 m2'ye çıkarılması durumunda, kentsel alandaki hava sıcaklıklarının 31.11°C ile 33.04°C arasında değişeceği simüle edilmiştir(Adıgüzel, 2023).

03

Yeşil alan miktarının artırılmasına dayanan planlama senaryosu, tüm çalışma alanının genelinde ortalama hava sıcaklığında yaklaşık 0.45°C'lik belirgin bir düşüş sağlamaktadır(Adıgüzel, 2023).

04

Bölgedeki 3 ila 8 katlı konut binaları ile yoğun geçirimsiz sert yüzeyler sıcaklık artışını tetiklerken, yeşil alan miktarının artırılması mikroklimatik konfor koşullarını ve kentsel ekolojik sürdürülebilirliği olumlu yönde etkilemektedir(Adıgüzel, 2023).

02

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Tarsus Yeşilyurt Mahallesi'nde gerçekleştirilen simülasyon analizi, kentsel dokuyu oluşturan sert zeminlerin ve yüksek binaların hava sıcaklıklarını belirgin şekilde yükselttiğini ortaya koymaktadır. Yazara göre, asfalt ve beton gibi geçirimsiz yüzeylerin yoğunluğu yeşil alanların serinletici etkisini baskılamakta ve sıcaklıkların 33 santigrat derece seviyelerine ulaşmasına neden olmaktadır.

Çalışmada önerilen senaryo kapsamında yeşil alan miktarı artırıldığında, tüm çalışma alanında ortalama 0,45 santigrat derecelik bir sıcaklık düşüşü elde edilmiştir. Bu bulgu, yeşil alanların yalnızca kendi sınırları içinde değil, çevrelerindeki kentsel yapı adalarında da mikroklimatik iyileşme sağlayabileceğini ve sıcaklık dalgalanmalarını sönümleyebileceğini kanıtlamaktadır.

Elde edilen bu sonuçlar, literatürdeki önceki çalışmalarla büyük ölçüde paralellik göstermektedir; örneğin Smith ve diğerlerinin New York City'de ya da Scott ve diğerlerinin kentsel parklarda tespit ettiği sıcaklık azaltıcı ve gölgeleme odaklı rüzgar hızı düşürücü etkiler bu çalışmayla doğrulanmıştır. Kentsel yeşil dokunun artırılması, ağaçların gölgeleme performansı sayesinde doğrudan güneş radyasyonunu engelleyerek yüzey sıcaklığını kontrol altında tutmaktadır.

Araştırmanın sunduğu bir diğer önemli boyut ise yerel yönetimlerin sadece yatay düzlemde değil, dikey düzlemde de yeşil yüzey tasarımlarına (yeşil cephe ve çatılar) yönelmesi gerekliliğidir. Yatay alan kısıtlılığı bulunan yoğun yapılaşmış kentlerde, bu dikey entegrasyonlar ve gölet gibi su yüzeylerinin sirkülasyon alanlarıyla birleştirilmesi, sürdürülebilir mikroklimatik konfor alanları yaratmak için elzem birer planlama aracı haline gelmektedir.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

New York kentinde yapılan bu çalışma, yeşil alanların kentsel ısınmayı ve sıcaklık seviyelerini düşürmedeki somut rolünü ortaya koymuş; yüzey sıcaklıklarında düşüş sağlarken ağaçların gölgeleme etkisiyle rüzgar hızını azalttığını saptamıştır. Tarsus Yeşilyurt Mahallesi simülasyonunda elde edilen sıcaklık düşüşü ve mikroklimatik iyileşme bulguları, Smith ve diğerlerinin yeşil alanların sıcaklık düzenleme kapasitesine dair ulaştığı bu sonuçlarla doğrudan uyuşmaktadır(Adıgüzel, 2023).

Johnson ve diğerleri tarafından yürütülen araştırma, yeşil alanların kentsel mikroklima üzerinde sıcaklığı düşürücü, rüzgar hızını kesici ve bağıl nem oranını artırıcı etkiler barındırdığını göstermektedir. Tarsus çalışmasında ENVI-met ile modellenen yeşil alan artış senaryosunun mikroklima üzerindeki olumlu etkileri, Johnson ve meslektaşlarının nem artışı ve rüzgar sönümleme yönündeki literatür bulgularını destekleyen niteliktedir(Adıgüzel, 2023).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Yeşilyurt Mahallesi özelinde gerçekleştirilen simülasyon analizleri, yeşil alan miktarındaki artışın kentsel ısı adası etkisini hafifletmede ve hava sıcaklığını düşürmede son derece etkili olduğunu kanıtlamaktadır. Kentsel planlama ve tasarım süreçlerinde yeşil alanların korunması ve artırılmasının yanı sıra, yatay alan kısıtlılıkları bulunduğunda yeşil cepheler, yeşil çatılar, göletler, sirkülasyon alanları ve güneş radyasyonunu yansıtan sert zemin malzemelerinin tercih edilmesi sürdürülebilir kentler için elzemdir. ENVI-met gibi simülasyon araçları, yerel yönetimlerin iklim dirençli planlama kararları almasında güçlü ve bilimsel bir karar destek aracı sunmaktadır(Adıgüzel, 2023).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu çalışma, kentsel morfoloji ve planlama kararlarının mikroklima üzerindeki etkilerini ampirik ve simülatif düzeyde test ederek literatürde önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Özellikle Akdeniz iklim kuşağında yer alan orta ölçekli kentlerde, hızlı yapılaşma ve geçirimsiz yüzeylerin yarattığı kentsel ısı adası etkilerini azaltmada yeşil alan miktarının nicel karşılığını ENVI-met simülasyon aracı yardımıyla somutlaştırmaktadır. Araştırma, teorik sürdürülebilir kentsel tasarım ilkelerini uygulamalı bir senaryo analiziyle birleştirerek yerel yönetimlerin karar destek mekanizmaları için bilimsel bir altlık vazifesi görmektedir.

Araştırma, kentsel mikroklima ve açık alan termal konforu üzerine odaklanan öncü çalışmaların teorik kabullerine dayanmaktadır. Literatürde yer alan ve sert zemin malzemelerinin kentsel sıcaklık artışına neden olduğunu savunan araştırmaları referans alırken, bu olumsuzluğu gidermede yeşil alanların serinletici ve gölgeleyici rollerini doğrulamaktadır. Yılmaz ve diğerlerinin kentsel yeşil dokuların sıcaklık düşürücü, rüzgar hızını sönümleyici ve nem artırıcı işlevlerine yönelik ampirik bulgularını, Tarsus Yeşilyurt Mahallesi özelinde elde ettiği nicel simülasyon verileriyle destekleyerek Akdeniz mikrokliması bağlamında genişletmektedir.

Bu çalışma, sürdürülebilir kent planlama literatürüne kentsel tasarım kararlarının mikroklimatik etkilerini sayısal senaryolarla tahmin edebilme kabiliyeti kazandırarak katkı sağlamaktadır. Geleneksel yeşil alan planlama yaklaşımlarının ötesine geçerek, yeşil alan metrekare artışının hava sıcaklığı üzerinde yaratacağı net düşüş payını (0.45 derece) matematiksel bir modelle sunmaktadır. Ayrıca, kısıtlı yatay alanlarda dikey yeşil altyapı alternatiflerinin (yeşil çatı ve cephe) önemini vurgulayarak kentsel dönüşüm ve restorasyon odaklı literatür taramalarında sentezleyici bir rol üstlenmektedir.

Kaynakça

  1. Smith, J., et al. (2018). Role of green spaces in temperature regulation within New York City. Environmental Research Letters.
  2. Johnson, R., et al. (2020). Influence of green spaces on urban microclimates. Journal of Environmental Management.
03

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

01

Tez veya makalede kullanım · literatüre-review

Kentsel alanlardaki beton ve asfalt gibi geçirimsiz sert zemin malzemeleri, güneş radyasyonunu soğurarak çevre hava sıcaklıklarının belirgin bir şekilde yükselmesine neden olmaktadır.

Bu makalede Yeşilyurt Mahallesi mevcut durum analizinde asfalt ve beton zeminlerin yoğun olduğu bölgelerde sıcaklığın 33 dereceye ulaştığının saptanmış olması, kentsel sert yüzeylerin ısı adası etkisini tetiklediği iddiasına somut bir Akdeniz kenti ampirik kanıtı olarak sunulabilir(Adıgüzel, 2023).

Yoğun Yapılaşmış Kentsel Sokak Kanyonlarında Dikey Yeşil Cephelerin Mikroklima Üzerine Etkilerinin ENVI-met ile Modellenmesi

Araştırma sorusu
Yatay alan kısıtlılığı bulunan yoğun konut dokularında dikey yeşil cephe uygulamaları sokak kanyonu hava sıcaklığını ne ölçüde düşürmektedir?
Yöntem taslağı
Çalışmada, yoğun yapılaşmış bir mahallede seçilen sokak kanyonları ArcGIS ile sayısallaştırılacaktır. Mevcut durum ile binaların güney ve batı cephelerinin sarılıcı bitkilerle kaplandığı dikey yeşil cephe senaryoları ENVI-met 5.1.1 ile simüle edilerek sıcaklık, bağıl nem ve rüzgar hızı değişimleri karşılaştırılacaktır. Örneklem seçimi veri doygunluğu ilkesine göre belirlenen 3 farklı sokak kanyonu ile sınırlandırılacaktır.

Makaleyle bağlantısı: Yazarın dikey düzlem kısıtlılıkları karşısında yeşil cephe ve çatı uygulamalarının kentsel ısı birikimini azaltmadaki potansiyeline yönelik gelecek önerisinden türetilmiştir(Adıgüzel, 2023).

02

Tez veya makalede kullanım · Kavramsal çerçeve

Kentsel açık alanlarda yeşil dokunun niceliksel olarak artırılması, yerel mikroklima koşullarını iyileştirerek genel sıcaklık seviyelerinde düşüş sağlamaktadır.

Makaledeki Yeşilyurt Mahallesi simülasyonunda yeşil alanın 2.487 metrekare artırılmasıyla bölge genelinde sağlanan 0.45 derecelik ortalama sıcaklık düşüşü, yeşil altyapı planlamasının mikroklimatik faydalarını nicel olarak kanıtlamak amacıyla kullanılabilir(Adıgüzel, 2023).

Kentsel Park Tasarımlarında Yapay Göletlerin ve Su Sirkülasyon Alanlarının Mikroklimatik Serinletme Etkisinin Analizi

Araştırma sorusu
Kentsel parklarda tasarlanan yapay göletler ve su sirkülasyon alanları buharlaşma yoluyla park içi ve yakın çevresindeki termal konforu nasıl etkilemektedir?
Yöntem taslağı
Seçilen bir kentsel park alanında mevcut yeşil alan dokusu ile bu dokuya entegre edilen yapay gölet ve su sirkülasyon senaryoları ArcGIS ortamında haritalandırılacaktır. ENVI-met simülasyonu ile yaz mevsimi ekstrem gün sıcaklıklarında su yüzeylerinin çevresel mikroklimatik serinletme menzili ve sıcaklık düşüş miktarı analiz edilecektir. Örneklem alanı, mikroklimatik etki alanının tam olarak saptanabilmesi için park sınırından itibaren 200 metrelik bir yarıçapı kapsayacaktır.

Makaleyle bağlantısı: Yazarın sonuç bölümünde kentsel ısı adası etkisini azaltmak amacıyla göletlerin ve su sirkülasyon alanlarının peyzaj tasarımlarına entegre edilmesi yönündeki somut tavsiyesine dayanmaktadır(Adıgüzel, 2023).

03

Tez veya makalede kullanım · Tartışma

Yatay kentsel büyüme kısıtlılıklarının bulunduğu yoğun yapılaşmış dokularda dikey yeşil altyapı uygulamaları mikroklimatik konfor sağlamada alternatif bir stratejidir.

Yazarın dikey düzlemde yeşil cephe ve çatı uygulamalarının yatay alan kısıtlılıklarına karşı kentsel ısı birikimini önleme potansiyeline yönelik sonuç çıkarımı, kentsel peyzaj rehabilitasyonu çalışmalarında dikey çözümlerin savunulmasında kaynak gösterilebilir(Adıgüzel, 2023).

Geçirimsiz Kentsel Sert Zemin Malzemelerinin Yüksek Yansıtıcılı Alternatiflerle Dönüştürülmesinin Mikroklimatik Isıl Konfor Etkileri

Araştırma sorusu
Kentsel yaya yolları ve meydanlardaki beton ve asfalt kaplamaların yüksek yansıtıcılık (albedo) değerine sahip malzemelerle değiştirilmesi açık alan termal konforunu nasıl etkilemektedir?
Yöntem taslağı
Belirli bir kentsel meydanda yer alan asfalt ve beton zemin kaplamaları tespit edilecektir. ArcGIS yardımıyla hazırlanan altlıklar üzerinde, mevcut kaplamaların yüksek yansıtıcılı alternatiflerle değiştirildiği senaryolar ENVI-met 5.1.1 üzerinde çalıştırılacak ve fizyolojik eşdeğer sıcaklık (PET) indeks değerlerindeki iyileşmeler modellenecektir. Örneklem alanı, kentsel meydan ve bu meydanı çevreleyen konut bloklarını içerecek şekilde kurgulanacaktır.

Makaleyle bağlantısı: Yazarın çalışmasında beton ve asfalt yüzeylerin sıcaklığı 33 dereceye ulaştırdığını saptaması ve sonuç kısmında yerel yönetimlerin yansıtıcı sert zemin malzemelerini tercih etmesi gerektiği önerisinden hareketle kurgulanmıştır(Adıgüzel, 2023).