De Cruciale Rol van Monitoring
Interview met Burcu Zijlstra, R&D-ingenieur bij IMEC Nederland
Burcu Zijlstra is projectleider luchtkwaliteit bij het OnePlanet Research Centre. Met een masterdiploma in materiaalkunde en engineering van de Zwitserse Federale Technische Hochschule Lausanne, heeft ze meerdere jaren gewerkt in R&D van luchtkwaliteitsensoren in Zwitserland en Nederland. In dit interview legt ze het lopende monitoringwerk in LIFE CRITICAL uit.
Kunt u ons wat achtergrondinformatie geven over uzelf, IMEC en OnePlanet?
In 2020 trad ik toe tot OnePlanet, een unieke samenwerking die de unieke expertise van imec op het gebied van digitale technologieën combineert met de domeinexpertise van ondersteunende universiteiten om oplossingen te ontwikkelen op het gebied van gezondheid, landbouw-voedsel en milieusensing. Ons milieusensingteam bij OnePlanet richt zich op verschillende onderwerpen: het ontwikkelen van nieuwe sensortechnologieën, het integreren van sensoren in fijnmazige meetnetwerken en direct inzetbare algoritmen voor sensorcalibratie om de gegevenskwaliteit van goedkope sensoren te verbeteren.
OnePlanet werd opgericht in 2019 toen stikstofemissies een hot topic werden in Nederland en er een groeiend besef was dat verspreid opgestelde geavanceerde meetstations een onvolledig beeld geven van de uitstootbronnen. Daarom heeft ons team voor milieumeting een sterke focus op het monitoren van stikstofverbindingen, die niet alleen schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid, maar waarvan de afzetting in de natuur ook een negatieve invloed heeft op het ecologisch evenwicht en de biodiversiteit.
Wat is de rol van IMEC in LIFE Critical?
In LIFE Critical leidt IMEC de inzet en monitoring van sensoren in het Wielwijk Park in Dordrecht en kwantificeert de effecten van stedelijke transformatie in het gebied met behulp van sensorgegevens. Aan het begin van het project hebben we meetbare parameters met betrekking tot klimaatresistentie in de wijk geïdentificeerd, en vervolgens de sensoren gevalideerd en ingezet.
NO2, een verontreinigende stof van belang, had geen commercieel verkrijgbare geïntegreerde sensoren die aan onze behoeften voldeden, dus ontwikkelde ons team een op zonne-energie werkend sensoorprototype om het gat te vullen. Nu de sensoren zijn geïmplementeerd, monitoren we de effecten van stedelijke transformatie met behulp van sensordata, evenals de prestaties van de sensoren en de datakwaliteit.
Welke waarde voegt datamonitoring toe aan klimaatadaptatiemaatregelen?
Aangezien de klimaatomstandigheden niet statisch zijn, is kwantificering van klimaatadaptatie alleen mogelijk door de lokale klimaatomstandigheden (die veranderen door stedelijke transformatie) te vergelijken met een referentie, wat een vaste referentiesensor kan zijn. Gegevensmonitoring kan ook helpen bij het beantwoorden van specifieke vragen – bijvoorbeeld de dichtheid en het type bomen dat we zouden moeten planten om de zomerpiektemperaturen met 3°C te verlagen. Dit soort kennis kan vervolgens worden doorgegeven aan toekomstige projecten.
Hoe versterken burgerwetenschappelijke sensoren het werk van LIFE Critical?
Stedelijke transformatie moedigt burgers aan om te profiteren van de voordelen die voortkomen uit verbeteringen in openbare ruimtes. Het betrekken van burgerwetenschap-sensoren is een uitbreiding hiervan, waarbij we burgers helpen met het verstrekken van hulpmiddelen om de klimaatresistentie van hun dagelijkse ruimtes te kwantificeren. Dit stelt hen in staat hun zorgen om te zetten in vragen en deel te nemen aan het ontdekkingsproces, waardoor ze gemotiveerd worden om actief hun eigen ruimtes en buurten te verbeteren. Een extra voordeel is dat het uitvoeren van een kleine veldstudie echt leuk is, en deze betrokkenheid bouwt vertrouwen op tussen alle partijen en vergroot de interesse van burgers in wetenschap!
Wat is het belang van het delen van sensorgegevens op een openbaar platform dat toegankelijk is voor alle burgers?
Het delen van sensorgegevens met burgers legt de basis voor burgerbetrokkenheid. Het vergroot de transparantie tussen de gemeente en de lokale bevolking, zodat ze van elkaar kunnen profiteren en hun gezamenlijke manier van werken kunnen verbeteren. Burgers gaan ook vaker interactie aan met het gebied waarin de sensoren zijn geplaatst en kunnen feedback geven aan technische partners die helpt bij het interpreteren van de waargenomen gegevens.
Hoe vergemakkelijkt monitoring de replicatie van LIFE Critical in andere stadsparken?
Elke regio heeft zijn eigen uitdagingen met betrekking tot de lokale luchtkwaliteit en het klimaat, dus de stedelijke transformatie zou geen 1-op-1 kopie zijn. Als we echter de zorgen van een regio opdelen in vragen en maatregelen die worden genomen om deze zorgen te verminderen, stelt monitoring ons in staat om precies te bepalen welke maatregelen effectief zijn en om hun effectiviteit te kwantificeren.
In de tijd sinds het plaatsen van sensoren rond Wielwijk (1,5 jaar voor het microklimaat en 1 jaar voor luchtkwaliteit), hebt u enige verbeteringen opgemerkt als gevolg van klimaatadaptatiemaatregelen?
De baseline monitoring die we met de sensoren hebben uitgevoerd, laat ons al zien dat er in de zomer van 2021 een gemiddelde temperatuurverschil overdag van +1°C en een verschil in relatieve luchtvochtigheid van -6% was tussen de stedelijke en parkgebieden, en dat op de warmste zomerdag de piektemperatuur in een stedelijk gebied 4,7°C hoger was dan in het parkgebied. Wanneer we kijken naar de NO2-vervuilingsconcentraties, zien we een gemiddelde stijging van 33% tussen de woon- en parkgebieden, en tot 66% stijging op wegen die aan snelwegen grenzen. Naarmate de eerste fasen van de renovaties worden afgerond, zijn we benieuwd naar de effecten van de klimaatadaptatiemaatregelen en willen we leren of de milde microklimatologische, laag-vervuilde gebieden hierdoor worden uitgebreid.
Naarmate er meer gegevens van deze sensoren worden verzameld, zijn er trends die je verwacht te zien?
Stedelijke gebieden lijden aan een stedelijk hitte-eilandeffect. Door warmteretentie van de infrastructuur en hogere NO2-concentraties door het verkeer zijn stedelijke gebieden heter en hebben ze een lagere relatieve luchtvochtigheid. We verwachten dat naarmate blauw-groene ruimtes rondom Wielwijk Park worden uitgebreid, sensoren dalende piektemperaturen en hogere luchtvochtigheid in de zomer zullen laten zien, wat leidt tot een betere ervaring voor burgers die het park gebruiken. We verwachten ook een daling van de NO2-concentratie als gevolg van verminderd autoverkeer in het gebied, en een verdere vermindering als de verontreinigende stof door het groene bladerdak wordt geabsorbeerd.
Zijn de metingen die u momenteel volgt voldoende, of zou u ze willen uitbreiden? Wat zou verder waardevol zijn om te meten en waarom? Welke andere benaderingen voor het gebruik van deze gegevens voorziet u naarmate het project vordert?
Om de effecten van klimaatbestendigheidsmaatregelen te kwantificeren, moeten we sensorgegevens voor en na de stedelijke transformatie vergelijken. Voor de regio Wielwijk geven we er dus de voorkeur aan onze huidige monitoringsmaatregelen te behouden. Renovaties in Horton Park in Bradford zijn nog niet begonnen, dus het onderzoeken van verschillende monitorsensoren is een optie. Er zijn tal van sensoren en milieuparameters die gemeten zouden kunnen worden, maar we willen ons concentreren op de unieke use case van dit gebied. Uiteindelijk zullen we deze sensoren kiezen op basis van hun relevantie voor de klimaatbestendigheidsmaatregelen die door de renovatie worden nagestreefd, de vereisten van de sensorunit (bijv. energie, connectiviteit), en de nauwkeurigheid en langdurige betrouwbaarheid.
Welke lessen van Wielwijk Park zult u repliceren in Horton Park?
Hoewel de prestaties op lange termijn van temperatuur-vochtigheidssensoren goed zijn gekenmerkt, is het monitoren van NO2 met goedkope sensoren een uitdaging. Het is het beste wanneer sensoren, die kruissensitief zijn voor hun omgeving, continu worden geëvalueerd. In dit project hebben we NO2-sensorprototypes naast meetstations geplaatst, tegelijkertijd met de veldinzet in Wielwijk, om de prestaties van de sensoren onder de huidige klimaatcondities te evalueren. Dit is iets dat we ook in Horton Park willen repliceren.
We merken ook dat goede communicatie tussen de gemeente en de technische partner essentieel is. Dit vormt een basis om de onderzoeksvragen met betrekking tot de kwantificering van klimaatbestendigheid te helpen vaststellen, die kunnen worden beantwoord door de data-monitoringanalyse.
Wat is de volgende stap voor IMEC in LIFE Critical?
We zullen de stedelijke transformatie in Wielwijk nauwlettend volgen om de onderzoeksvragen die we met de verzamelde gegevens willen beantwoorden, te verfijnen. Bovendien zullen we de gemeente Bradford ondersteunen bij het inzetten van sensoren om hun plannen voor stedelijke transformatie te monitoren. Tegelijkertijd blijven we werken aan de ontwikkeling en verbetering van het OnePlanet-netwerk van stikstofsamenstellingssensoren en het kalibratie-algoritme. We zijn ook van plan de gemeente Dordrecht te ondersteunen bij hun citizen science-campagne, zodat burgers zelf de regie kunnen nemen in het beantwoorden van hun vragen over klimaatresistentie.