Micro-climatic effects of green roof applications in dense urban areas

Son dönemde dünyada yaşanan hızlı nüfus artışı ve kentleşme ile birlikte, açık araziler kentsel alanlara dönüştürülmekte ve yeşil alanlar her geçen gün azalmaktadır. Teknolojik gelişmelerdeki baş döndüren gelişmeler, buna paralel olarak insan ihtiyaçlarında da bir takım değişikliklere neden olmuş ve bu ihtiyaçların giderilmesi istenirken bazı ekolojik sorunlar ortaya çıkmıştır. İnsanların yaşam kalitesini artırabilmek için bir taraftan yüksek ticari binalar, konut, alışveriş merkezleri ve sosyal yaşam alanları gibi yapılar inşa edilirken, diğer taraftan insan yaşamına birçok yönden olumsuz etki yaptığı herkes tarafından bilinen ormanların ve yeşil alanların azalmasına neden olunmaktadır. Bu çelişkiyi giderebilmek için, kentleşme ve refah arasındaki dengeyi gözetmek ve insan yaşamı açısından hayati öneme sahip kentsel sürdürülebilirliğin sağlanabilmesi önem arz etmektedir. Kentsel alanlardaki yetersiz yeşil alan ve bitki örtüsü, genel olarak çevresel, ekonomik ve sosyal sorunlara neden olmaktadır. Yaşam bölgelerindeki yeşil alan eksikliği, sadece küresel ısınmanın artması, CO2 emisyonunun yoğunlaşması gibi çevresel sorunların değil, aynı zamanda insan sağlığını olumsuz etkilemesi ve kentsel ısınmada etkisi dediğimiz sıcaklık artışına neden olması açısından, insan refahını ve yaşam kalitesini olumsuz etkileyen temel sorunlardan biridir. Bu bağlamda, dünyada hala yeni diye kabul edebileceğimiz yeşil çatı uygulamaları, söz konusu bu temel soruna alternatif bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çerçevede, özellikle peyzajın çevreye olan etkisinin araştırılması üzerinde durulmuştur. Yeşil alanlar doğal çevreyi ve biyolojik çeşitliliği korumakta ve kent ısınmadalarının etkilerinin azaltılmasına yardımcı olmakta, havadan savrulan parçacıkların filtre edilmesini kolaylaştırmakta, ortamdaki oksijen-karbondioksit dengesini sağlamakta, özellikle şehirlerdeki gürültünün azalmasında adeta bir gürültü emici gibi vazife görmekte ve genel olarak da insan sağlığı açısından birçok fayda sağlamaktadır. Bu nedenle, yeşil alanlara olan ihtiyacın her geçen gün artması yadsınamaz bir gerçeklik olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, dünyada kullanımı gittikçe yaygınlaşan yeşil çatı uygulamalarının kentsel sürdürülebilirlik açısından üstlendiği rolü ortaya koymaktır. Bu kapsamda bu tez çalışmasında, yeşil çatıların yoğun kentsel alanlar üzerindeki mikro iklimsel etkileri incelenmiştir. Şehirlerde artık yeterince boşalan olmaması nedeniyle, binaların çatılarının boş kısımlarının yeşil alanlarla kaplanması, son dönemde revaçta olan yeni bir uygulamadır. Bu maksatla özellikle dünyanın dört bir yanında uygulanan bu yaklaşım irdelenirken, maliyet-getiri dengesi gözetilerek çalışmalar yapılmaktadır. Yeşil çatıların çevreye sağladığı pozitif etkiler bu bağlamda uygulayıcı ülkeler tarafından değerlendirilmekte ve özellikle üç tip yeşil çatı üzerinde durulmaktadır. Bunlar geniş yeşil çatılar, yoğun yeşil çatılar ve yarı geniş yeşil çatılardır. Bu çeşitler arasından bazı parametreler dikkate alınarak bir tercih yapılabilmektedir. Bunlar arasında; enerji performansını artırmaları, yağmur suyunu bir seviyeye kadar toplayabilmeleri, sel baskını zararlarını minimize edebilmeleri, estetik bir konfor sağlamaları ve özellikle de farklı canlı türlerinin yetiştirilmesine sağladıkları olanaklar sayılabilir. Bu yeşil çatı türlerinin kullanım maksatları birbirinden tamamen farklıdır. Geniş yeşil çatılar, ekolojik bir çatı türüdür ve bu çatılarda ekim için daha çok sedum bitkisi tercih edilir. Çünkü sedum, susuzluğa ve sert iklim koşullarına dayanıklı bir bitki türüdür. Bu tarz çatılar gezmek için tercih edilmez, sadece estetik güzellik sağlaması açısından ön plandadır. Diğer çatı türlerine göre katmanları daha hafiftir ve binaya fazla ağırlık yapmazlar. Yoğun çatılarda ise park, bahçe ve seralar vardır. Bu çatılar insanların peyzaj ihtiyaçlarına yöneliktir. Bu tip yeşil çatılar ağırdır ve binaların kuvvetli olmasını gerektir. Ayrıca bu çatılarda, sulama imkanı olması ve toprak katmanlarının elverişli olması nedeniyle ağaçlar, çiçekler yetiştirilebilmekte ve hatta havuzlar yerleştirilebilmektedir. Yeşil çatı uygulamaları ilk olarak Almanya'da yapılmıştır, sonrasında tüm dünyaya yayılmıştır. Bu çalışma kapsamında dünyanın farklı bölgelerinde uygulanan yeşil çatı uygulamalarına değinilmiştir. Yeşil çatı uygulamalarının kullanım maksatlarına baktığımızda, Avrupa'da daha çok çevre sürdürülebilirliğine katkı sağlaması bağlamında tercih edildiğini görmekteyiz. Örneğin yeşil çatılar İngiltere'de özellikle, biyolojik çeşitliliği artırmak ve insan sağlığına sağladığı faydalar ve kent ısınmadalarının etkilerinin azaltılmasına katkıları bakımından yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada bir araştırma aracı olarak, yeşil çatıların yoğun kentsel alanlar üzerindeki mikro iklimsel etkilerini incelemek maksadıyla ENVI-met bilgisayar yazılımı kullanılmıştır. Bu yazılımı kullanabilmek için, araştırma yapılan alanın büyüklüğü, binaların kat durumu ve konumu gibi bazı parametrelere ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca ENVI-met yazılımı; bitki örtüsü, bina durumu, zemin yüzeyi özellikleri, toprak, iklim koşulları gibi değerleri girdi olarak kullanmakta, müteakiben üzerinde çalışılması hedeflenen bina simüle edilerek sonuçlar elde edilmektedir. Bu yazılım, her türlü güneş ışınımını dikkate almakta ve çevredeki ortalama radyan sıcaklığını hesaplayabilmektedir. Grid çözünürlüğü 0.5- 10 metrede 10 saniye olan bu yazılım sayesinde ve çalışma 24-48 saate kadar analiz edilebilmektedir. Bu kapsamında, yeşil çatıların kentsel sürdürülebilirlik açısından mikro iklimsel etkilerini ortaya koyabilmek maksadıyla, iki farklı senaryo geliştirilmiş ve yoğun bir kentsel alan olan Çeliktepe'de bir alt bölge araştırma bölgesi olarak seçilmiştir. Her iki senaryoda; kullanılan konum, araştırma alanı büyüklüğü, bina kat durumu, yol inşa malzemelerine ilişkin bilgiler aynı olmalarına karşın, fark çatı malzemeleri kullanılarak ve farklı zaman dilimlerinde yapılan ölçümlerle simülasyon uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu çerçevede ilk senaryoda, standart çatı uygulaması, ikinci senaryoda ise yeşil çatı uygulaması yapılmıştır. Her iki senaryoda da mikro iklimlendirme parametreleri olarak ortam hava sıcaklığı, CO2 miktarı ve rüzgar hızı değişiklikleri incelenmiştir. Bu parametrelere ilişkin değerler standart ve yeşil çatı uygulamasının her ikisi içinde güneş ışınlarının en yoğun olduğu belirli zaman dilimlerinde (Saat 10 .00, 12.00 ve 21 .00) ölçülmüş ve müteakiben bu değerler karşılaştırılmıştır. Her iki senaryoda sıcaklık değişim değerlerinin ölçülmesi neticesinde sabah saat 10.00 da standart çatı uygulamasında hava sıcaklığı 23 _24 C aralığındadır ve yeşil çatı uygulamasında hava sıcaklığı 23_23. 75 aralığında bulunmuştur. Yani yeşil çatının hava sıcaklığını 0 ,25 C düşürdüğü gözlenmiştir, öğlen saat 12 .00' de standart çatı uygulamasında hava sıcaklığı 22 .25_24.25 C aralığında iken, yeşil çatının uygulamasında hava sıcaklığı 22 .25_24 C aralığında bulunmuş, yeşil çatının hava sıcaklığını 0 ,25 C düşürdüğü gözlemlenmiştir. Akşam saat 21 .00' de yeşil çatı uygulaması hava sıcaklığını bazı bölgelerde 0 ,25 C düşürdüğü bazi bölgelerde ise 0 ,25 C artırdığı gözlenmiştir. CO2 seviyeleri de ölçüldüğünde, sabah saat 10 .00' de standard çatının CO2 seviyesi 401.25_402. 65 PPM, yeşil çatı uygulamasında ise 400.20_401. 25 PPM aralığında; öğlen saat 12 .00' de standart çatı uygulamasında 403.69_406. 82 PPM, yeşil çatı uygulamasında 402.65_403. 7 PPM aralığında; akşam saat 21 .00' de yeşil çatı uygulamasında 393.75_396. 58 PPM, yeşil çatı uygulamasında 396.58_397. 71 PPM aralığında bulunmuştur. Yeşil çatı uygulamasının, akşam gün batıktan sonra atmosferik CO2 değerini 1,08 PPM artirdığı tespit edilmiştir. Yeşil çatının rüzgar hızı değerleri üzerinde herhangi değerlendirildiğinde ise, çatıda uygulanan çimlerin rüzgar hızı değişikliği üzerinde herhangi bir etkisinin olmadığı ve rüzgar hızının her iki senaryoda da aynı olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, dünya çapında her geçen gün kullanımı yaygınlaşan yeşil çatı uygulamalarının kentsel sürdürülebilirlik açısından sağladığı faydalara yönelik araştırma ve çalışmalar halen sürmektedir. Bu çalışma sonucunda da, yeşil çatıların özellikle ortam sıcaklığını düşürme ve çevreye salınan CO2 miktarının sabah saatlerinde düşürülmesinde önemli bir etken olduğu ve bu sayede insanların refah seviyesi ve yaşam kalitesinin iyileştirilmesine kayda değer bir katkıda bulunduğu ortaya çıkmıştır.