[Back]

M. Vuckovic:
"A framework for the representation of the urban environment and the assessment of its microclimatic variation";
Supervisor, Reviewer: A. Mahdavi, R. Stiles, C. Kühn; Institut f. Architekturwissenschaften, Abteilung Bauphysik und Bauökologie, 2015; oral examination: 2015-03-25.

A number of recent challenges in the realm of microclimatic studies are set
on a better understanding of the Urban Heat Island (UHI) phenomenon.
Particularly, UHI is believed to be a characteristic consequence of urban
microclimate evolution. Changes in urban microclimate, and corresponding
higher air temperatures within urban domains, are believed to have
cardinal consequences on the issues such as the thermal comfort of the city
dwellers, mortality rate, local air quality, and energy demand of buildings.
Generally speaking, the undesired thermal circumstances in the urban
environment are caused in part by human‐induced changes introduced in
land use and land cover (building agglomeration density, presence and
extent of green areas and bodies of water), and corresponding
environmental emissions (anthropogenic heat production). Currently, there
is a lack of practical assessment approaches focusing on the formation of
UHI while considering a relatively comprehensive range of factors of the
built environment.
In this context, the present contribution summarizes the results of a multiyear
effort concerned with the extent and implications of the UHI
phenomena in the city of Vienna, Austria. For this purpose, high‐resolution
data streams across five key locations are obtained, structured, and
analyzed. This allowed for an objective assessment of the locationdependent
manifestations of microclimatic circumstances across distinct
low‐density suburban and high‐density urban typologies in Vienna.
Subsequently, a systematic framework is developed to identify essential
properties of the urban environment that are hypothesized to influence UHI
and the urban microclimate variation. These properties pertain to both
geometric (morphological) and semantic (material‐related) urban features.
Once these features are derived, the existence and extent of the
correlations between urban microclimate variation and the urban features
are explored. These statistically significant correlations further provided a
useful basis toward developing empirically‐based predictive models. These
models are expected to support the understanding and prediction of local
differences in the urban climate.
The contribution presented in this dissertation was developed within the
framework of a - recently completed - European project (Central Europe
Program, No 3CE292P3). The framework was developed in part through
extensive collaboration among the project team members and represents a
valuable resource of scientific information on the links between the urban
microclimate variation and essential driving factors to this variation.

Im Moment steht die Forschung im Bereich der urbanen Hitzeinsel‐Effekt
(UHI‐Phänomen) vor einer ganzen Reihe von Herausforderungen. So sind
beispielsweise vertiefende Messreihen des Mikroklimas zum besseren
Verständnis der beeinflussenden Faktoren erforderlich. In der bestehenden
Forschung wird weitgehend konsensual davon ausgegangen, dass
Veränderungen des urbanen Mikroklimas weitreichende Auswirkungen auf
den thermischen Komfort der Stadtbewohner, die lokale Luftqualität, den
Energiebedarf der Gebäude und sogar auf die Mortalitätsrate in Städten
haben können. Das UHI‐Phänomen wird als zu einem Teil anthropogen
verschuldet betrachtet, vor allem durch die Veränderungen in der Nutzung
von Flächen (Städtische Dichte, Versiegelung, Verringerung des Anteils and
Grünflächen und freien Wasseroberflächen) und durch Emissionen (in Folge
von Raumheizung, Verkehr, etc.). Problematisch ist, dass es kaum valide
Daten und Studien über den Zusammenhang dieser beeinflussenden
Faktoren und den Auswirkungen in Form von urbanen Hitzeinseln gibt.
In diesem Kontext befasst sich die vorliegende Arbeit mit dem Ausmaß und
den Implikationen des UHI‐Phänomens in der österreichischen
Bundeshauptstadt Wien. Es werden die Ergebnisse von mehrjährigen
Bemühungen zur Fassung und Ursachenforschung des Phänomens
präsentiert. Für 5 unterschiedliche Messbereiche in Wien (vorstädtische
und dicht‐verbaute innerstädtische Bereiche) wurden hochauflösende
Daten erhoben, strukturiert und analysiert. Aus der Datenbasis wurden
methodisch Parameter identifiziert, die einen potentiellen Einfluss auf das
UHI‐Phänomen haben könnten. Dabei handelt es sich sowohl um
geometrische (morphologische) wie auch semantische (material‐bedingt)
Faktoren der urbanen Umgebung. Nach der Identifikation der Parameter
wurden diese auf Korrelation mit dem Auftreten von UHI‐Effekten
untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit können für die Entwicklung von
generellen Einfluss‐ und Vorhersagemodellen für den urbanen Hitze‐Insel‐
Effekt verwendet werden.
Diese dieser Dissertation zugrunde liegenden Ergebnisse wurden im
Rahmen eines - kürzlich abgeschlossenen - EU‐Projektes (Central Europe
Program, No 3CE292P3) ermittelt. Die methodische Identifikation
potentieller Einflussfaktoren aud das UHI‐Phänomen kann als Resultat der
in dem Forschungskonsortium durchgeführten internationalen und im
Team durchgeführten Bemühungen betrachtet werden.