Nature-based solutions for heat mitigation in urban context, Bolzano, Italy

Cities contribute over 70% of CO2 emissions, primarily from urban activities, and face intensified climate impacts like heat waves, floods, and droughts. Urban areas are especially vulnerable due to a high concentration of impervious surfaces, which worsen the urban heat island (UHI) effect and air pollution, posing health risks. Nature-based solutions (NbS) have emerged as effective strategies to tackle these issues by enhancing climate resilience, promoting biodiversity, and benefiting urban communities. This thesis examines the feasibility of integrating NbS to mitigate heat stress in Bolzano, focusing on improving thermal comfort and expanding ecosystem services (ES). Two case studies in Bolzano—a residential neighborhood and an industrial area—investigate the potential scenarios of urban greening for thermal comfort enhancement. In both cases, green strategies are tailored separately for buildings and open spaces, responding to each area’s unique urban context. Additionally, the designs aim to enhance various ES beyond thermal comfort by incorporating stakeholder expectations into the development of these solutions. Utilizing 3D modeling in Grasshopper and microclimate analysis in ENVI-met, the thesis assesses the thermal impact of these designs on the urban microclimate. The goal is to identify effective NbS strategies for improving thermal comfort across different urban environments. The findings will provide insights for policymakers, architects, and urban planners, supporting sustainable urban design and ecologically sound landscapes that enhance climate resilience and mitigate urban environmental challenges.

Le città contribuiscono a oltre il 70% delle emissioni di CO2, principalmente dalle attività urbane, e affrontano impatti climatici intensificati come ondate di calore, inondazioni e siccità. Le aree urbane sono particolarmente vulnerabili a causa di un'elevata concentrazione di superfici impermeabili, che peggiorano l'effetto isola di calore urbano (UHI) e l'inquinamento atmosferico, ponendo rischi per la salute. Le soluzioni basate sulla natura (NbS) sono emerse come strategie efficaci per affrontare questi problemi migliorando la resilienza climatica, promuovendo la biodiversità e beneficiando le comunità urbane. Questa tesi esamina la fattibilità dell'integrazione di NbS per mitigare lo stress da calore a Bolzano, concentrandosi sul miglioramento del comfort termico e sull'espansione dei servizi ecosistemici (ES). Due casi di studio a Bolzano, un quartiere residenziale e un'area industriale, esaminano i potenziali scenari di inverdimento urbano per il miglioramento del comfort termico. In entrambi i casi, le strategie verdi sono personalizzate separatamente per edifici e spazi aperti, rispondendo al contesto urbano unico di ciascuna area. Inoltre, i progetti mirano a migliorare vari ES oltre al comfort termico incorporando le aspettative delle parti interessate nello sviluppo di queste soluzioni. Utilizzando la modellazione 3D in Grasshopper e l'analisi del microclima in ENVI-met, la tesi valuta l'impatto termico di questi progetti sul microclima urbano. L'obiettivo è identificare strategie NbS efficaci per migliorare il comfort termico in diversi ambienti urbani. I risultati forniranno spunti per decisori politici, architetti e urbanisti, supportando una progettazione urbana sostenibile e paesaggi ecologicamente sani che migliorino la resilienza climatica e mitighino le sfide ambientali urbane.