Συμβολή στην διερεύνηση θερμικής άνεσης σε ψυχρά οδοστρώματα στην ευρύτερη περιοχή των Αθηνών

Abstract

This dissertation examines the impact of environmental and anthropogenic factors on thermal comfort in the greater Athens area, focusing on locations where cool pavements have been used. Thermal comfort refers to the level of satisfaction (or dissatisfaction) individuals express regarding the thermal environment in a particular area. This study investigates environmental microclimatic factors (such as air temperature and humidity, relative humidity, wind speed, and the surface temperature of objects) and anthropogenic factors (biological, physiological, and psychological parameters) that shape the perception of thermal comfort. The effect of the area’s morphology is examined, which significantly affects all the above factors in an outdoor space. The study areas in Athens include Marina Flisvos Park (Palaio Faliro Municipality), Filadelfias Avenue 87 & Bosda, Acharnes Town Hall and Square (Acharnes Municipality), parts of Agios Thomas, Paradeisos, and Polydroso districts (Marousi Municipality), Faneromeni Avenue (Cholargos Municipality), Konstantopoulou Avenue (Kaisariani Municipality), Mesolongiou Square (Athens Municipality), Agios Thomas Square (Athens Municipality), and Agamemnonos Square (Ilion Municipality). The methodology involved the development of a questionnaire incorporating all the parameters influencing thermal comfort, aiming to accurately capture the conditions in areas with cool pavements and users’ activities in these spaces. Data was collected from participants who voluntarily responded to the survey. The results indicate that thermal comfort is influenced by environmental factors, such as solar radiation, shading, and the presence of cool pavements, which contribute to reducing ground temperature and improving comfort. Urban morphology (shading from buildings or trees) plays a significant role in regulating thermal conditions. Anthropogenic factors, such as individual characteristics (weight, physical condition, clothing, and activity), impact on the perception of thermal comfort. Physical activity was associated with greater satisfaction, while poor physical activity with lower comfort. Clothing type and material significantly affected thermal perception, with lightweight summer clothing linked to higher satisfaction. Psychological factors, such as stress and noise disturbance, also influenced thermal comfort perception, with participants who did not experience anxiety reporting greater satisfaction. The time of the visit was crucial, as visitors between 12:01 and 18:00 reported the highest levels of thermal comfort. A principal component analysis (PCA) was performed, which resulted in four factors: ‘Thermal Comfort’, ‘Artificial Lighting’, ‘Natural Lighting’ and ‘Vegetation, Urban Identification and Thermal Discomfort’. The first factor showed a strong correlation with subjective thermal satisfaction, demonstrating the importance of psychological and environmental parameters in the microclimate. Through multiple regression with the stepwise method, 11 variables emerged as significant predictors of satisfaction with the thermal environment. Among them, the most significant positive coefficients resulted from the sense of comfort, temperature preference and sense of security, while a negative effect was found for intense physical activity and work as a reason for visiting. Finally, the analysis of the Universal Thermal Climate Index (UTCI) using secondary data from METEO (2021-2023) revealed that all months fall within the ‘No Thermal Stress’ category (9°C - 26°C), indicating that temperatures are comfortable for the human body and do not induce thermal stress. The average UTCI values range from 10.08°C (January 2022) to 13.45°C (December 2022), with January being recorded as the coolest month and December as the mildest. The lowest UTCI values are mainly observed in mid-January and mid-February, whereas the highest values are recorded at the beginning and end of each month. This dissertation contributes to a better understanding of the factors influencing thermal comfort in outdoor environments and suggests future interventions to improve the urban microclimate in Athens.

Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής εξετάζει την επίδραση περιβαλλοντικών και ανθρωπογενών παραγόντων στη θερμική άνεση στην ευρύτερη περιοχή της Αθήνας, με έμφαση σε περιοχές όπου έχουν χρησιμοποιηθεί ψυχρά οδοστρώματα. Η θερμική άνεση αναφέρεται στον βαθμό ικανοποίησης (ή δυσαρέσκειας) που δείχνουν οι άνθρωποι στο θερμικό περιβάλλον ενός χώρου. Η διατριβή αυτή διερευνά τους περιβαλλοντικούς παράγοντες του μικροκλίματος (όπως η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα, η σχετική υγρασία, η ταχύτητα του αέρα, η θερμοκρασία των επιφανειών των αντικειμένων που υπάρχουν σε έναν χώρο) καθώς και ανθρωπογενείς παράγοντες (βιολογικές, φυσιολογικές και ψυχολογικές παραμέτρους) που διαμορφώνουν την αίσθηση της θερμικής άνεσης. Εξετάζεται η επίδραση της μορφολογίας της περιοχής, η οποία επηρεάζει όλους τους αναφερόμενους παράγοντες. Οι περιοχές της Αθήνας που εξετάστηκαν ήταν το Πάρκο Μαρίνας Φλοίσβου (Δήμος Παλαιoύ Φαλήρου), Λεωφόρος Φιλαδέλφειας 87 & Μπόσδα, Αχαρνές-Δημαρχείο και Πλατεία (Δήμος Αχαρνών), Τμήματα των πολεοδομικών ενοτήτων Αγίου Θωμά, Παραδείσου και Πολυδρόσου (Δήμος Αμαρουσίου), Λεωφόρος Φανερωμένης (Δήμος Χολαργού), Λεωφόρος Κωνσταντοπούλου (Δήμος Καισαριανής), Πλατεία Μεσολογγίου (Δήμος Αθηναίων), Πλατεία Αγίου Θωμά (Δήμος Αθηναίων), Πλατεία Αγαμέμνονος (Δήμος Ιλίου). Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε ήταν η κατασκευή του ερωτηματολογίου που περιλάμβανε όλες τις παραμέτρους που επηρεάζουν την θερμική άνεση αποτυπώνοντας όσο το δυνατόν καλύτερα το περιβάλλον όπου έχουν χρησιμοποιηθεί ψυχρά οδοστρώματα, αλλά και τις δραστηριότητες που επιτελούν οι χρήστες των χώρων αυτών. Συλλέχθηκαν όσο το δυνατόν περισσότερα δεδομένα από τους συμμετέχοντες, που απάντησαν το ερωτηματολόγιο εθελοντικά. Τα αποτελέσματα της διατριβής έδειξαν ότι η θερμική άνεση επηρεάζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως η ηλιακή ακτινοβολία, η σκίαση και η παρουσία ψυχρών οδοστρωμάτων, που συμβάλλουν στη μείωση της θερμοκρασίας του εδάφους και στη βελτίωση της άνεσης. Η αστική μορφολογία (όπως η σκίαση από κτίρια ή δέντρα) συμβάλλει στη βελτίωση της θερμικής άνεσης μειώνοντας την έκθεση στον ήλιο. Από τους ανθρωπογενείς παράγοντες, τα ατομικά χαρακτηριστικά (όπως το βάρος, η φυσική κατάσταση, η ένδυση και η δραστηριότητα) επηρεάζουν την αντίληψη της θερμικής άνεσης. Η φυσική δραστηριότητα σχετίστηκε με μεγαλύτερη ικανοποίηση, ενώ ο καθιστικός τρόπος ζωής συνδέθηκε με χαμηλότερη άνεση. Ο τύπος και το υλικό ένδυσης επηρεάζουν σημαντικά την αντίληψη της θερμικής άνεσης, με τα ελαφριά καλοκαιρινά ρούχα να σχετίζονται με υψηλότερη ικανοποίηση. Οι ψυχολογικοί παράγοντες, όπως το στρες και η ενόχληση από τον θόρυβο, επηρεάζουν την αντίληψη της θερμικής άνεσης, με τους συμμετέχοντες που δεν βίωναν άγχος να αναφέρουν μεγαλύτερη ικανοποίηση. Επιπλέον, η ώρα της επίσκεψης διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο, καθώς οι επισκέπτες μεταξύ 12:01 και 18:00 παρουσίασαν τα υψηλότερα επίπεδα ικανοποίησης. Πραγματοποιήθηκε παραγοντική ανάλυση κύριων συνιστωσών (PCA) με την οποία προέκυψαν τέσσερις κύριες συνιστώσες: «Θερμική Άνεση», «Τεχνητός Φωτισμός», «Φυσικός Φωτισμός» και «Βλάστηση, Αστική Ταύτιση και Θερμική Δυσφορία». Η πρώτη κύρια συνιστώσα παρουσίασε ισχυρή συσχέτιση με την θερμική ικανοποίηση, αποδεικνύοντας τη σημαντικότητα των ψυχολογικών και περιβαλλοντικών παραμέτρων στο μικροκλίμα. Μέσω πολλαπλής παλινδρόμησης αναδείχθηκαν 11 μεταβλητές ως σημαντικοί προβλεπτικοί δείκτες της ικανοποίησης από το θερμικό περιβάλλον. Μεταξύ αυτών, οι σημαντικότεροι θετικοί συντελεστές προέκυψαν από την αίσθηση άνεσης, την προτίμηση θερμοκρασίας και το αίσθημα ασφάλειας, ενώ αρνητική επίδραση διαπιστώθηκε για την έντονη φυσική δραστηριότητα και την εργασία ως αιτία επίσκεψης. Τέλος, η ανάλυση του θερμικού δείκτη UTCI χρησιμοποιώντας δευτερογενή δεδομένα από το ΜΕΤΕΟ (2021-2023) έδειξε όλοι οι μήνες βρίσκονται εντός της κατηγορίας «No Thermal Stress» (9°C - 26°C), γεγονός που δείχνει ότι οι θερμοκρασίες είναι άνετες για τον ανθρώπινο οργανισμό και δεν προκαλούν θερμικό στρες. Οι μέσες τιμές UTCI κυμαίνονται από 10,08°C (Ιανουάριος 2022) έως 13,45°C (Δεκέμβριος 2022), με τον Ιανουάριο να καταγράφεται ως ο πιο δροσερός μήνας και τον Δεκέμβριο ως τον πιο ήπιο. Οι χαμηλότερες τιμές UTCI εμφανίζονται κυρίως στα μέσα Ιανουαρίου και Φεβρουαρίου, ενώ οι υψηλότερες τιμές καταγράφονται στις αρχές και το τέλος του εκάστοτε μήνα. Η διδακτορική αυτή διατριβή συμβάλλει στην κατανόηση των παραγόντων που διαμορφώνουν τη θερμική άνεση σε εξωτερικούς χώρους και προτείνει μελλοντικές παρεμβάσεις για τη βελτίωση του αστικού μικροκλίματος στην Αθήνα.