Urban heat islands and nature-based solutions: insights into health impacts and urban planning determinants

Abstract

The current and projected rapid urbanization rates underscore the critical role of cities and the urgent need to prioritize the development of healthy and sustainable urban environments. Rising temperatures, intensified by the urban heat island (UHI) effect, pose a significant health threat, particularly in European cities where they have been linked to a notable rise in mortality. This thesis investigates the health impacts of UHIs and examines the effectiveness of Nature-based Solutions (NbS) in mitigating these effects across European cities. It also explores which urban configurations types are most associated with UHI intensity, CO2 emissions, and health. The findings indicate that UHIs significantly contribute to mortality in European cities, and that increasing the urban tree cover density (TC) can mitigate some of these effects by cooling the urban environment. The evaluation of Barcelona’s “Green Corridors” plan as a case study revealed significant health benefits from increased green exposure, underscoring the multifaceted advantages of NbS and contributing to the debate on optimal heat mitigation strategies. Moreover, this thesis found that while present-compact cities have poorer environmental and health outcomes, they are more efficient in terms of CO2 emissions compared to their greener, less dense counterparts. To counteract these negative impacts, potential strategies include integrating NbS strategically, diversifying local destinations, promoting active transport, and redesigning urban areas to encourage walking and cycling while reducing motorized traffic. These measures should be customized to the specific contexts of each city, with a focus on collaboration among various stakeholders to effectively tackle challenges and promote healthier, more sustainable urban development.

Las actuales y proyectadas tasas de urbanización destacan el papel crucial de las ciudades y la urgente necesidad de priorizar el desarrollo de entornos urbanos saludables y sostenibles. El incremento de temperaturas, agravado por el efecto de isla de calor urbano (ICU), es reconocido como una amenaza significativa para la salud, especialmente en ciudades europeas donde se asocia con un aumento significativo en las tasas de mortalidad. Esta tesis tuvo como objetivo investigar los impactos en la salud de las ICUs y evaluar la eficacia de las Soluciones Basadas en la Naturaleza (SbN) para mitigar estos efectos en las ciudades Europeas. También buscó identificar qué tipos de configuraciones urbanas están más asociadas con la intensidad de las ICUs, las emisiones de CO2 y la salud. Los resultados de la investigación indican que las ICUs contribuyen significativamente a la mortalidad en las ciudades Europeas, y que aumentar la cobertura arbórea urbana puede mitigar algunos de estos efectos al enfriar el entorno urbano. La evaluación del plan "Ejes Verdes" de Barcelona, como estudio de caso reveló beneficios significativos para la salud asociados con la exposición a áreas verdes, resaltando los múltiples beneficios de las SbN y contribuyendo al debate sobre las mejores estrategias de mitigación del calor. Además, se observó que las ciudades compactas actuales tienen peores resultados en términos de exposiciones ambientales y salud, aunque tienen un mejor desempeño en emisiones de CO2 en comparación con sus contrapartes más verdes y de menor densidad. Las estrategias potenciales para contrarrestar estos impactos adversos incluyen la integración estratégica de NbS, la diversificación de destinos locales, la promoción del transporte activo y cambios en el diseño urbano para incrcementar áreas peatonales y ciclistas, y otras medidas para reducir el tráfico motorizado. Estas medidas deben adaptarse al contexto específico de cada ciudad, enfatizando la colaboración entre diversos actores para abordar efectivamente los desafíos y fomentar un desarrollo urbano más saludable y sostenible.