The impacts of urban nature-based solutions: An integrated spatial vulnerability perspective

Abstract

Aquesta tesi aborda la necessitat urgent de millorar la nostra comprensió de com les solucions basades en la natura (SBN) poden tenir una àmplia gamma d'impactes desitjats i indesitjats. Tot i que les SBN són promogudes en les agendes urbanes com a eines versàtils per abordar desafiaments urbans i globals, l'avaluació dels seus impactes segueix estant poc estudiada. Aquesta deficiència resulta en una comprensió incompleta de les sinergies i els compromisos potencials que les SBN podrien estar produint tant dins com fora dels espais urbans. Per aquest motiu, aquesta tesi examina críticament l'estat actual de les avaluacions dels impactes de les SBN urbanes i proposa un camí a seguir per a la seva millora.

Primer, presento l'abast dels impactes de les SBN en entorns urbans complexos, mostrant les seves connexions amb els desafiaments de sostenibilitat, resiliència i equitat. Il·lustro com les interaccions entre aquests desafiaments poden conduir a resultats tant desitjats com indesitjats, destacant la complexitat d'anticipar els impactes de les SBN. A més, reviso els enfocaments d'avaluació existents i identifico les principals limitacions entre ells. Basant-me en això, argumento a favor d'adoptar un enfocament centrat en la vulnerabilitat per millorar l'avaluació dels impactes de les SBN.

A continuació, introdueixo un marc per a l'avaluació dels impactes de les SBN que va més enllà dels enfocaments tradicionals centrats en els impactes ambientals i els serveis ecosistèmics. Aquest marc avalua fins a quin punt les SBN alteren les vulnerabilitats a escala local (dins les àrees urbanes), utilitzant indicadors espacials (exposició/sensibilitat) i anàlisi de decisió multicriteri per integrar-los. Per demostrar la seva efectivitat, aplico aquest marc a l'estudi de cas de l'Àrea Metropolitana de Barcelona, avaluant els impactes de l'augment de l'agricultura (peri-)urbana en vulnerabilitats crítiques. Els resultats revelen diversos resultats espacials i compromisos en les vulnerabilitats urbanes, influenciats tant per la quantitat com per la ubicació de l'agricultura (peri-)urbana.

Partint d'això, amplio el marc de vulnerabilitat per avaluar els impactes a diferents escales espacials. Això implica avaluar els impactes de les SBN en vulnerabilitats a escala local i a gran escala. Aquestes últimes es valoren considerant els seus efectes sobre els límits planetaris. Aplico aquest marc ampliat a l'estudi de cas de les cobertes verdes extenses a Oslo. Aquest enfocament ofereix una comprensió nova i integrada dels compromisos i sinergies de les SBN a escala transversal i permet produir resultats espacials explícits que mostren configuracions òptimes de SBN on els impactes desitjats de les SBN es maximitzen mentre els indesitjats es minimitzen.

Aquesta investigació contribueix a millorar les dinàmiques de planificació de les SBN oferint tant perspectives teòriques com pràctiques sobre com les SBN urbanes poden produir simultàniament efectes desitjats i indesitjats dins i fora dels entorns urbans. En vincular els impactes de les SBN a les vulnerabilitats, el marc provat presenta una metodologia versàtil i replicable per avaluar més a fons les SBN urbanes. Aquest enfocament novell té valor per a la política i la planificació urbana, ja que permet una avaluació integrada, a escala transversal i específica del lloc de les SBN alineada amb les agendes urbanes, reduint així les incerteses i tancant la bretxa entre els impactes a curt i llarg termini.

Esta tesis aborda la necesidad urgente de mejorar nuestra comprensión de cómo las soluciones basadas en la naturaleza (SBN) pueden tener una amplia gama de impactos deseados e indeseados. A pesar de que las SBN son promovidas en las agendas urbanas como herramientas versátiles para abordar desafíos urbanos y globales, la evaluación de sus impactos sigue estando poco estudiada. Esta deficiencia resulta en una comprensión incompleta de las sinergias y las compensaciones potenciales que las SBN podrían estar produciendo tanto dentro como fuera de los espacios urbanos. Por este motivo, esta tesis examina críticamente el estado actual de las evaluaciones de los impactos de las SBN urbanas y propone un camino a seguir para su mejora.

Primero, presento el alcance de los impactos de las SBN en entornos urbanos complejos, mostrando sus conexiones con los desafíos de sostenibilidad, resiliencia y equidad. Ilustro cómo las interacciones entre estos desafíos pueden conducir a resultados tanto deseados como indeseados, destacando la complejidad de anticipar los impactos de las SBN. Además, reviso los enfoques de evaluación existentes e identifico las principales limitaciones entre ellos. Basándome en esto, argumento a favor de adoptar un enfoque centrado en la vulnerabilidad para mejorar la evaluación de los impactos de las SBN.

A continuación, introduzco un marco para la evaluación de los impactos de las SBN que va más allá de los enfoques tradicionales centrados en los impactos ambientales y los servicios ecosistémicos. Este marco evalúa hasta qué punto las SBN alteran las vulnerabilidades a escala local (dentro de las áreas urbanas), utilizando indicadores espaciales (exposición/sensibilidad) y análisis de decisión multicriterio para integrarlos. Para demostrar su efectividad, aplico este marco al estudio de caso del Área Metropolitana de Barcelona, evaluando los impactos del aumento de la agricultura (peri-)urbana en vulnerabilidades críticas. Los resultados revelan diversos resultados espaciales y compensaciones en las vulnerabilidades urbanas, influenciados tanto por la cantidad como por la ubicación de la agricultura (peri-)urbana.

A partir de esto, amplío el marco de vulnerabilidad para evaluar los impactos a diferentes escalas espaciales. Esto implica evaluar los impactos de las SBN en vulnerabilidades a escala local y a gran escala. Estas últimas se valoran considerando sus efectos sobre los límites planetarios. Aplico este marco ampliado al estudio de caso de los techos verdes extensos en Oslo. Este enfoque ofrece una comprensión nueva e integrada de las compensaciones y sinergias de las SBN a escala transversal y permite producir resultados espaciales explícitos que muestran configuraciones óptimas de SBN donde los impactos deseados de las SBN se maximizan mientras los indeseados se minimizan.

Esta investigación contribuye a mejorar las dinámicas de planificación de las SBN ofreciendo tanto perspectivas teóricas como prácticas sobre cómo las SBN urbanas pueden producir simultáneamente efectos deseados e indeseados dentro y fuera de los entornos urbanos. Al vincular los impactos de las SBN a las vulnerabilidades, el marco de evaluación propuesto presenta una metodología versátil y replicable para evaluar más a fondo las SBN urbanas. Este enfoque novedoso tiene valor para la política y la planificación urbana, ya que permite una evaluación integrada, a escala transversal y específica del lugar de las SBN alineada con las agendas urbanas, reduciendo así las incertidumbres y cerrando la brecha entre los impactos a corto y largo plazo.

This thesis tackles the pressing need to enhance our comprehension of how urban nature-based solutions (NBS) can have a wide array of desired and undesired impacts. Despite NBS being promoted in urban agendas as versatile tools to address urban and global challenges, the assessment of their impacts remains understudied. This deficiency results in an incomplete understanding of the potential synergies and trade-offs that NBS could be producing both within and beyond urban spaces. For this matter, this thesis critically examines the current state of assessments of urban NBS impacts and proposes a path forward for their improvement. I first portray the scope of NBS impacts within complex urban environments, showing their connections to sustainability, resilience, and equity challenges. I illustrate how the interactions between these challenges can lead to both desired and undesired outcomes, highlighting the complexity of anticipating NBS impacts. Furthermore, I review existing evaluation approaches and identify the key limitations among them. Based on these, I argue for adopting a vulnerability-focused approach to enhance NBS impact evaluation. Next, I introduce a framework for assessing NBS impacts that go beyond traditional approaches centered on environmental impacts and ecosystem services. This framework evaluates the extent to which NBS alter local-scale vulnerabilities (within urban areas), employing spatial indicators (exposure/sensitivity) and multi-criteria decision analysis to integrate them. To demonstrate its effectiveness, I apply this framework to the case study of the Metropolitan Area of Barcelona, assessing the impacts of increasing (peri-)urban agriculture on critical vulnerabilities. The results reveal diverse spatial outcomes and trade-offs in urban vulnerabilities, influenced by both the quantity and location of (peri-)urban agriculture Building upon this, I extend the vulnerability framework to assess impacts across different spatial scales. This involves evaluating NBS impacts on local-scale vulnerabilities and on broad-scale vulnerabilities. The latter are assessed by considering their effects on planetary boundaries. I apply this extended framework to the case study of extensive green roofs in Oslo. This approach offers a novel and integrated understanding of NBS cross-scale trade-offs and synergies and allows to produce spatially explicit outcomes depicting optimal NBS configurations where the desired NBS impacts are maximized while undesired minimized. This research contributes to enhancing NBS planning dynamics by offering both theoretical and practical insights into how urban NBS can simultaneously produce desired and undesired effects within and beyond urban environments. Through linking NBS impacts to vulnerabilities, the tested NBS-vulnerability framework presents a versatile and replicable methodology for further assessing urban NBS. This novel approach holds value for urban policy and planning as it enables an integrated, cross-scale, and site-specific assessment of NBS aligned with urban agendas, thereby reducing uncertainties and bridging the gap between short-term and long-term impacts.