Designing Sponge Cities for multiple benefits: integrating nature-based solutions to create sustainable places

Klimaendringene vil forsterke urbane og globale problemer som flom, dårlig vannkvalitet, heteepisoder om sommeren, luftforurensning og redusert biologisk mangfold. I Kina og Europa forsøker man å motvirke disse negative trendene ved å ta i bruk naturbaserte løsninger (NbS), som kan bidra til å redusere de ovennevnte problemene, og samtidig føre til økt trivsel og rekreasjonsmuligheter for mennesker. Prosjektet "Designing Sponge Cities for multiple benefits: integrating NBS to create sustainable places - through Innovation, Policy, Health and Environmental Research (DeSCIPHER)" brukte ideen om svampebyer der NbS brukes til å håndtere overvann (nedbør som renner av fra ugjennomtrengelige overflater), redusere vann- og luftforurensning, senke temperatur- og støynivåene, og forbedre rekreasjonsmulighetene og folkehelsen. På grunn av covid-19-pandemien førte ikke prosjektet til et like tett samarbeid mellom norske, britiske og kinesiske forskere som opprinnelig tenkt. Det ble for eksempel bare avholdt ett fysisk prosjektmøte i Storbritannia, mens andre reiseplaner ikke lot seg realisere. De involverte forskerne forsøkte imidlertid å samarbeide så godt som mulig ved hjelp av digitale verktøy og ved å involvere lokale partnere. For de norske prosjektaktivitetene, det vil si spørreundersøkelser og intervjuer, inngikk NIVA derfor et nytt samarbeid med Duke-Kunshan University og engasjerte NIVAs Kina-kontor til å utføre feltarbeid. DeSCIPHER-prosjektet har gjennom hele prosjektperioden (2019-2023) gitt noen interessante innsikter: 1) De naturbaserte løsningenes effektivitet til å løse urbane utfordringer er svært steds-, skala- og størrelsesavhengig. Fordelene med NbS øker i stor grad med størrelsen på NbS-intervensjonen, selv om det kan være øvre grenser, f.eks. at fordelene for folkehelsen ikke øker, eller bare øker langsomt, når en viss størrelse på parkområdet er nådd. De fleste fordelene ved NbS avtar med avstanden til NbS-tiltaket, men i ulik grad. I byer der plass er et verdifullt og svært knapt gode, bør byplanleggere tenke i en større romlig sammenheng når de planlegger NbS, og også ta hensyn til områder utenfor byens grenser. Spesielt større NbS kan gjennom naturlige bevegelser av vann, luft, dyr og planter og gjennom menneskelig transport av ressurser, avfall og mennesker utfolde sine effekter på steder langt fra det opprinnelige NbS-lokaliteten. En lokal forbedring av vannkvaliteten gjennom NbS vil altså også ha en effekt lenger nedstrøms. For å utnytte fordelene ved NbS fullt i bysammenheng er det nødvendig å ta disse hensynene i betraktning. Selv om det er vanskelig å utvikle multifunksjonelle verktøy for å evaluere avveininger og sideeffekter av ulike typer naturbaserte løsninger, er det et stort behov for slike verktøy. 2) Nedbør-avløpsmodeller og vannkvalitetsmodeller er nyttige verktøy for å vurdere løsningenes effekt med tanke på overvannshåndtering og vannkvalitet i urbane vannforekomster. Ved hjelp av hydrologiske modeller som ble utviklet i DeSCIPHER, så vi at implementering av små NbS-tiltak (regnbed, grønne tak, vadier og andre infiltrasjonstiltak) kan redusere både flomdybde og avrenning i flomutsatte områder i et urbant nedbørfelt i Oslo (Norge). Et annet modelleringsverktøy utviklet i DeSCIPHER gjorde det mulig å få en viss innsikt i hvordan beplantning av trær langs elvebredden påvirker vannkvaliteten. Det viste at treplanting langs en 10 km lang strekning kan forbedre vannkvaliteten betydelig under sommerstid. Vannkvaliteten ble målt ved hjelp av indikatorene vanntemperatur, klorofyll-a (en indikator for algevekst) og oppløst oksygen. 3) Et økonomisk eksperiment (valgeksperiment) avslørte at respondentene i Kina var villige til å bidra til å etablere flere grønne områder og NbS-løsninger i byene når disse løsningene fører til færre oversvømmelser og lavere temperatur om sommeren. Respondentene var villige til å bidra med penger, frivillig arbeid eller ved å omdanne private tomter til grønne områder eller små NbS. Den samme studien viste også at innbyggerne var positive til grøntområder som ser litt villere ut, dvs. der vegetasjonen vokser opp til knehøyde i stedet for å være kortklippet. De foretrekker imidlertid ikke hoftehøy vegetasjon. Dette betyr at det er et potensial for byene til å la vegetasjonen vokse litt høyere, noe som er positivt for det biologiske mangfoldet, men også for å spare penger ved å redusere kostnader til vedlikehold av grøntområdene. Det gjenstår å teste om valgeksperimentet ville gitt tilsvarende resultater i en europeisk eller norsk kontekst. 4) Det er vanskelig å vurdere nytteverdien til naturbaserte løsninger, men det er nødvendig for å avdekke det fulle potensialet til slike løsninger. Dette er også viktig for å kunne sammenligne NbS med tradisjonelle og tekniske løsninger.

The principles of multi-benefit assessment that has been developed in DeSCIPHER can be taken forward by other researchers that work in the field of nature-based solutions (NbS) and ecosystem service assessment. Research cooperations started in this project, will hopefully extend to new projects and funding. The successfully testing of the new payment vehicle “willingness to contribute space” in a choice-experiment survey in China offers a possibility for economists to use this payment vehicle in cases where space is a scarce and highly contested resource. NIVA aims to acquire new funds in order to refine this methodology and test it in an European and/or Norwegian context. DeSCIPHER results are also of importance for non-academics, especially for urban planners. The multi-assessment framework helps to enable them to optimise planning of future urban NbS. However, the results from the modelling exercises indicated once more that the performance of NbS is context and location dependent, thus NbS performance may vary from place to place, and careful consideration of local conditions is necessary. Especially for growing Norwegian municipalities with the need to densify (i.e. the Oslo metropolitan area) it is important to find enough space for NbS and greenspaces. Access to private space for this purpose is therefore very important and using the payment vehicle “willingness to contribute space” would therefore be very interesting. Even though the choice experiment was run in China, it has shown that there is a potential for saving money when rolling out more NbS through involvement of citizens – not only by using their willingness to pay, but also by engaging them in the maintenance of NbS or by accessing private space for NbS. If this finding can be confirmed for Norway/Europe, it opens up for new ways of public engagement.

Climate change will intensify current urban problems like flooding, water quality, high temperatures and air pollution. In China, where cities are expanding rapidly, and Europe, there are opportunities to better manage the greenspace (parks, trees, woodland) and bluespace (rivers, lakes) to provide multiple benefits to people. The project "Designing Sponge Cities for multiple benefits: integrating nature-based solutions to create sustainable places - through Innovation, Policy, Health and Environmental Research (DeSCIPHER)” project uses the idea of ‘Sponge Cities’ where nature-based solutions’ soak up high rainfall, reduce water and air pollution, high temperatures and noise, and improve recreation and health opportunities. We will work with businesses to design and finance innovative solutions in Chinese and European cities, which can be followed around the world. New and existing case studies will provide an evidence base for the design principles of long-term successful interventions; and the effective involvement of the public and business in sustainable urbanization. Development of successful solutions will be driven by joint initiatives with the business sector, planners and scientists, in turn sustaining further innovation.