Abteilung Siedlungswasserwirtschaft

Multifunktionelles blau-grünes Design

Die Klima- und Biodiversitätskrise wird tiefgreifende Auswirkungen auf Städte haben, die bereits mit zahlreichen Herausforderungen wie Siedlungswasserwirtschaft, städtischer Hitze und Bevölkerungswachstum konfrontiert sind. Der Ruf nach naturbasierten Lösungen (Nature-based Solutions, NbS), d. h. Maßnahmen zum Schutz, zur Bewirtschaftung und zur Wiederherstellung von Ökosystemen, wird immer lauter, um Städte in Zeiten der Urbanisierung und des Klimawandels ganzheitlich im Hinblick auf das menschliche Wohlbefinden, die biologische Vielfalt und eine Reihe von Umweltproblemen zu unterstützen. Trotz der zunehmenden akademischen Diskussion über multifunktionale NbS bleibt ihre ganzheitliche Umsetzung in der bebauten Umwelt als verteilte blau-grüne Regenwasserinfrastruktursysteme (BGI) schwer fassbar.

Trotz umfassender Planungsbemühungen werden diese strukturellen NbS oder BGI, die aus einer Reihe von Elementen wie begrünten Becken, Gründächern oder Pflanzenkläranlagen bestehen, häufig für einen einzigen Zweck (z. B. Regenwasserbewirtschaftung) umgesetzt, wobei Synergien und Herausforderungen im Zusammenhang mit anderen Ökosystemleistungen nur begrenzt berücksichtigt werden. In einem wechselhafteren und sehr unsicheren Klima müssen wir sicherstellen, dass BGI-Elemente in der Lage sind, ihre Leistung aufrechtzuerhalten, um eine Reihe von Funktionen zu erfüllen, von denen angenommen wird, dass sie auf der Grundlage ökologischer Prinzipien auftreten. Um von diesen isolierten und Ad-hoc-Methoden wegzukommen, ist ein Übergang zur multifunktionalen Gestaltung von blau-grüner Infrastruktur erforderlich, um BGI-Systeme systematisch als Teil des städtischen Übergangs zu nachhaltigen, lebenswerten und widerstandsfähigen Städten zu gestalten.

Die Eawag-Gruppe "Multifunktionales Blaugrünes Design" konzentriert sich auf die Entwicklung integrierter, ingenieurtechnischer Design- und Entscheidungsfindungsstrategien für blaugrüne Infrastrukturen auf Quartiersebene. Wir kombinieren Laboranalysen, Felds Kampagnen, statistische Analysen und Simulationsmodelle, um die Leistung verschiedener BGI-Elemente und -Konfigurationen in der Umwelt für zahlreiche Gestaltungsziele zu quantifizieren. Wir berücksichtigen zahlreiche Gestaltungsziele, darunter Regenwassermanagement, Wärmeschutz und Artenvielfalt in einer Reihe von zukünftigen Klimaszenarien. 

Diese Forschung bringt den Stand der Technik voran, indem sie komplexe Modelle und Informationen in einen systematischen Rahmen einbindet und sich so von den traditionellen siloartigen und Ad-hoc-Methoden hin zu einem besseren, interdisziplinären Ansatz bewegt. Wir bewerten auch, wie BGI in einem zukünftigen Klima unter Verwendung hochauflösender Klimaszenarien funktionieren würden. Diese Forschung bringt den Stand der Technik voran, indem sie komplexe Modelle und Informationen in einen systematischen Rahmen einbindet und sich so von den traditionellen siloartigen und Ad-hoc-Methoden hin zu einem besseren, interdisziplinären Ansatz bewegt.

Gruppenleitung

Dr. Lauren Cook Gruppenleiterin Tel. +41 58 765 5474 E-Mail senden

Projekte

Wie können blau-grüne Infrastrukturen (BGI) zur Förderung der Biodiversität in Städten gestaltet werden
Entwicklung einer integrierten Strategie zur Unterstützung der technischen Konzeption und Entscheidungsfindung für blau-grüne Stadtviertel in einer unsicheren Zukunft
Zukünftige synthetische Regenzeitreihen für die Schweiz in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung
Optimierung der Umweltvorteile von Gründächern durch systemorientierte Experimente und Modellierung
Auswirkungen der Urbanisierung beobachten und ein urbanes Reallabor vorbereiten
Wie menschliche und biophysikalische Faktoren gemeinsam die biologische Vielfalt und den menschlichen Nutzen in Städten formen

Publikationen

Cavadini, G. B., Mutzner, L., Cook, L., Rodriguez, M., & Poggioli, M. (2024). BGI reduzieren Gewässerbelastung. Modellstudien zu Entlastungen und Wasserqualität sowie Auswirkungen des Klimawandels. Aqua & Gas, 104(10), 46-52. , Institutional Repository
Cavadini, G. B., Rodriguez, M., Nguyen, T., & Cook, L. M. (2024). Can blue-green infrastructure counteract the effects of climate change on combined sewer overflows? Study of a swiss catchment. Environmental Research Letters, 19(9), 094025 (12 pp.). doi:10.1088/1748-9326/ad6462, Institutional Repository
Cavadini, G. B., Rodriguez, M., & Cook, L. M. (2024). Connecting blue-green infrastructure elements to reduce combined sewer overflows. Journal of Environmental Management, 365, 121465 (15 pp.). doi:10.1016/j.jenvman.2024.121465, Institutional Repository
Cook, L. M., Good, K. D., Moretti, M., Kremer, P., Wadzuk, B., Traver, R., & Smith, V. (2024). Towards the intentional multifunctionality of urban green infrastructure: a paradox of choice?. npj Urban Sustainability, 4(1), 12 (13 pp.). doi:10.1038/s42949-024-00145-0, Institutional Repository
Dietzel, A., Moretti, M., & Cook, L. M. (2024). Shrinkage-based Bayesian variable selection for species distribution modelling in complex environments: an application to urban biodiversity. Ecological Informatics, 81, 102561 (9 pp.). doi:10.1016/j.ecoinf.2024.102561, Institutional Repository
Hassoun, L., & Cook, L. M. (2024). Global analysis of combined photovoltaic green and cool roofs under climate change. Advanced Sustainable Systems. doi:10.1002/adsu.202400097, Institutional Repository
Liu, H., Kong, F., Yin, H., Cook, L. M., Huang, J., Lensky, I. M., & Tan, T. (2024). Substrate microorganisms can be an ideal tool for improving green roof sustainability. Urban Forestry and Urban Greening, 91, 128179 (11 pp.). doi:10.1016/j.ufug.2023.128179, Institutional Repository
Perrelet, K., Moretti, M., Dietzel, A., Altermatt, F., & Cook, L. M. (2024). Engineering blue-green infrastructure for and with biodiversity in cities. npj Urban Sustainability, 4(1), 27. doi:10.1038/s42949-024-00163-y, Institutional Repository
Rodriguez, M., Cavadini, G. B., & Cook, L. M. (2024). Do baseline assumptions alter the efficacy of green stormwater infrastructure to reduce combined sewer overflows?. Water Research, 253, 121284 (12 pp.). doi:10.1016/j.watres.2024.121284, Institutional Repository
Rodriguez, M., Fu, G., Butler, D., Yuan, Z., & Cook, L. (2024). The effect of green infrastructure on resilience performance in combined sewer systems under climate change. Journal of Environmental Management, 353, 120229 (12 pp.). doi:10.1016/j.jenvman.2024.120229, Institutional Repository
Maurer, B., Lienert, J., & Cook, L. M. (2023). Comparing PV-green and PV-cool roofs to diverse rooftop options using decision analysis. Building and Environment, 245, 110922 (15 pp.). doi:10.1016/j.buildenv.2023.110922, Institutional Repository
Perrelet, K., Moretti, M., Dietzel, A., Maurer, M., & Cook, L. (2023). Schwammstädte - Für und mit Biodiversität gestalten. Hotspot, 48, 24-25. , Institutional Repository
Perrelet, K., Moretti, M., Dietzel, A., Maurer, M., & Cook, L. (2023). Villes éponges: pour et avec la biodiversité. Hotspot, 48, 22-23. , Institutional Repository
Rodriguez, M., Fu, G., Butler, D., Yuan, Z., & Cook, L. (2023). Global resilience analysis of combined sewer systems under continuous hydrologic simulation. Journal of Environmental Management, 344, 118607 (11 pp.). doi:10.1016/j.jenvman.2023.118607, Institutional Repository
Smith, V., Cook, L. M., & Oppliger, S. (2023). Umsetzung blau-grüner Infrastruktur weltweit. Was kann die Schweiz daraus lernen?. Aqua & Gas, 103(9), 16-24. , Institutional Repository
Tan, T., Kong, F., Yin, H., Cook, L. M., Middel, A., & Yang, S. (2023). Carbon dioxide reduction from green roofs: a comprehensive review of processes, factors, and quantitative methods. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 182, 113412 (12 pp.). doi:10.1016/j.rser.2023.113412, Institutional Repository
Probst, N., Bach, P. M., Cook, L. M., Maurer, M., & Leitão, J. P. (2022). Blue Green Systems for urban heat mitigation: mechanisms, effectiveness and research directions. Blue-Green Systems, 4(2), 348-376. doi:10.2166/bgs.2022.028, Institutional Repository
Schnorf, H., Bergamini, A., Cook, L., & Moretti, M. (2022). Revitalisierte Bäche leisten einen Beitrag zur städtischen Pflanzenvielfalt. Les ruisseaux revitalisés favorisent la diversité spécifique de la flore urbaine. Nature et Paysage. Natur und Landschaft: Inside (4), 35-39. , Institutional Repository
Cavadini, G. B., & Cook, L. M. (2021). Green and cool roof choices integrated into rooftop solar energy modelling. Applied Energy, 296, 117082 (13 pp.). doi:10.1016/j.apenergy.2021.117082, Institutional Repository
Cook, L. M., & Larsen, T. A. (2021). Towards a performance-based approach for multifunctional green roofs: an interdisciplinary review. Building and Environment, 188, 107489 (14 pp.). doi:10.1016/j.buildenv.2020.107489, Institutional Repository
Cook, L. M., VanBriesen, J. M., & Samaras, C. (2021). Using rainfall measures to evaluate hydrologic performance of green infrastructure systems under climate change. Sustainable and Resilient Infrastructure, 6(3-4), 156-180. doi:10.1080/23789689.2019.1681819, Institutional Repository
Cook, L. M., McGinnis, S., & Samaras, C. (2020). The effect of modeling choices on updating intensity-duration-frequency curves and stormwater infrastructure designs for climate change. Climatic Change, 159, 289-308. doi:10.1007/s10584-019-02649-6, Institutional Repository