Vulnerability screening and adaptation assets for building climate resilience in Madrid

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1 Vulnerability screening and adaptation assets for building climate resilience in Madrid Efrén Feliu C. Tapia / B. Abajo / M. Mendizabal (TECNALIA Research and Innovation) Javier Castaño (Madrid Municipality) Session F3 Resilient Cities /06/15 Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY

2 Madrid city Area: ha. Population: inhab. Heterogeneous district typologies (and within the districts): - Central area with high density (> inhab./km2) - Architectural and historic Heritage. - High ecological value areas in the north (Monte de El Pardo being 26% of the municipal area). - Low density development areas in the southeast. Participation in international networks and initiatives (C40, CoM, MA, FP7, etc.) Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY

3 Public transport 630 million 426 million Aprox million passengers Private transport cars 42 cars /100 inhabitants Daily entrance of cars Air pollutant emissions Road transport is the main source of NOx and particulate matter Monitoring network 24 automatic stations Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY

4 Climate profile Climate change trends (detailed hazard not available): Heatwaves increase (20% days - 3,5º-4º max.) Longer drought periods (5-10 days/year) More days with extreme precipitation. Increase average T (2,5-3) decrease average P. (100mm) Climate change effects: pluvial flooding. Water supply. Human health. Green areas and biodiversity. Building and public space use patterns.

5 Adaptation assets Recycled Water system Green areas

6 Main Environmental challenges: air quality, noise, climate change Environment as a crosscutting issue Urban planning & Environment Public Health & Environment Environment & Engineering Environment & Mobility Area Nature based solutions through urban acupuncture as potential approach of the Master Plan revision Energy Agency Sustainable energy and climate change Plan Water resources Quality Regenerated water use Flooding prevention Nature Biodiversity Vulnerability assessment Green spaces increase Carbon compensation capture Health Heat waves plan Monitoring health effects Built environment Design criteria (regeneration and Buildings) What to do and where doing it?

7 Methodological approach Risk = f (hazard, exposure, vulnerability) Vulnerability = f (sensitivity, adaptive capacity) Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. (C. B. Field, V. R. Barros, D. J. Dokken, K. J. Mach, M. D. Mastrandrea, T. E. Bilir, L. L. White, Eds.) (p. 1132). Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press.

8 Methodology (repeated for the 4 impact chains) 1. Definition of the vulnerable system Development of impact chains linking hazards with receptors 2. Development of a data model Scoping of potential indicators mainly though an extensive literature review 3. Data collection Produce some indicators (hazards and, partially, exposure ) and obtain others (vulnerability) 4. Data preparation Transform and standardise 5. Internal consistency check Perform statistical test 6. Simplification and weighting factors vulnerability factors through PCA 7. Vulnerability ranking Combine vulnerability factors and assign to units of analysis 8. Analysis of results Sensitivity analysis and interpretation

9 1. Impact chains definition For defining impact chains we combined 3 hazards (floods, heat waves, drought and forest fires), with 5 impact receptor domains (environment, population, infrastructures, economy and institutions). Vulnerability of human health to heatwaves of economic activity to drought and water availability of buildings and infrastructures to flooding of ecosystems to change in temperature and precipitation regime

10 2. Development of a data model: vulnerability indicators literature review Hazard Total number of papers reviewed Multi-hazard 81 UHI 11 Floods (fluvial and pluvial) Forest Fires 3 Droughts 4 8

11 Factores de vulnerabilidad 2. Data Model: vulnerability indicators references No. de artículos Demographic structure, dynamics, health status (life expectancy, age dependency ratios, fertility rates, population growth, family and household structure, nutrition, special needs populations, etc.) 36 Race and/or ethnicity (immigration rates, community cohesion, language barriers, etc.) 6 Gender issues (gender ratios, gender income equality, entitlement and participation of women in public life) 10 Human rights (including minorities and press freedom) 2 Education, skills and knowledge (Training, literacy, enrolment ratios, knowledge of foreign language, community knowledge, etc.) 24 Risk perception and behaviour (e.g. recycling rates, awareness, risk training, etc.) 11 Socio-economic conditions and entitlement (GDP per capita, income, rent per capita, inequality, poverty, social cohesion, homeless, occupation in low-income activities, unemployment and related indicators) Macro-economic indicators (GDP, budget surplus, financial assets, debt payments, investments, international trade, business rates, economic structure, economic diversity, etc.) Infrastructures (availability, quality or lack thereof, including characteristics of building stock and networks, medical facilities, etc.) 28 Technology (including R&D expenditure, patents, human resources in R&D, etc.) 11 Ecosystem services (land use, resource productivity, agricultural production, fishing resources, etc.) 25 Environmental status (environmental degradation, emissions, endangered species, etc.) 9 Housing and land tenure systems (ownership, renters, median home loan repayment, etc.) 3 Governance and quality of government (including participation of citizens, social organizations and institutions, community values, political stability, corruption, trust in authorities, volunteering, etc.) 25 Insurance schemes (including social security systems, social transfers, insurance and social-oriented expenditures) 10 Plans, policies and instruments (policies, tools, incentives and disincentives, zoning and building standards, conservation programmes, adaptation measures/plans, environment expenses, disaster relief systems, early warning systems, etc.) Exposed assets (climate indexes, pop. density, transport density, km of coastline, exposed population, location of hot spots, accessibility 24 indexes, isolation of communities, etc.) 11 15

12 2. Data model: approach A dichotomic classification: Indicators that increase vulnerability as their value/magnitude increase have been classified as sensitivity indicators Indicators that reduce vulnerability as their value/magnitude increase have been classified as adaptive capacity indicators Managing redundancy: those indicators describing the same pattern from opposite perspectives have been included in the model either as sensitivity or as adaptive capacity indicators. E.g. Urban Audit SA1007I - Proportion of households living in houses (adaptive capacity) vs SA1008I - Urban Audit Proportion of households living in apartments (sensitivity). The sum of both indexes is 1.

13 2. Data Model: indicators and sources selection

14 3. Data collection and production of indicators I_CODE ASPEC T DOMAIN DESCRIPTION HAB_KM2_2014 SE UHI Densidad (Hab./km2.) NDPs_20m2_2011 SE UHI Infravivienda. Porcentaje de "viviendas" con 20m2 o menos por habitante HabCMhab_2013 SE UHI,FL,DR,W F Infravivienda. Nº de informes que acreditan "deficientes condiciones de habitabilidad" emitidos por habitantes DEFUN_RESP_2007 SE UHI Defunciones de residentes en la Ciudad de Madrid clasificadas por Enfermedades del aparato respiratorio X 1000 HAB BOMB_AGU_X1000HAB_2000_201 SE FL Media de intervenciones anuales del cuerpo de bomberos por Distrito POR daños por agua POR 1000 hab ( ) 3 BOMB_AGU_PROP_2000_2014 SE FL Proporción de intervenciones anuales del cuerpo de bomberos por Distrito POR agua (media ) VALORMEDIO_2014 SE FL,WF Valores catastrales de las unidades urbanas (Bienes inmuebles-valor medio) Eur/m2 CONSUMOAGUA_2013 SE DR litros/habitante/dia AGU_COM_IND_2010 SE DR Proporción consumo agua estimado asimilado industrial+comercial 2010 sobre total consumo estimado distrito BOMB_FUE_X1000HAB_2000_201 3 SE WF Media de intervenciones anuales del cuerpo de bomberos por Distrito POR fuego POR 1000 hab ( ) BOMB_FUE_PROP_2000_2013 SE WF Proporción de intervenciones anuales del cuerpo de bomberos por Distrito POR fuego (media ) RESIDUOS_HAB_2013 Residuos sólidos B. Recogida domiciliaria por Distrito y Habitantes. Envases y resto (KG/HAB/AÑO) UHI,FL,DR,W Tasa de mortalidad general por distrito ajustada del período y estandariza con la poblacion estandar europea (11- MORT_EST_2009_2013 SE F 30 indicada en Eurostat), Tasa de endeudamiento hipotecario Duración media del crédito contratado (meses) para créditos hipotecarios DUR_MED_HIPOT_2013 SE UHI,FL concedidos para la adquisición de vivienda UHI,FL,DR,W Tasa de personas con algún grado de discapacidad (motriz o psíquica o sensorial). Personas por 1000 hab. Fuente: B. Datos: DISCAPACIDAD_2012 SE F 8.7. Personas con grado de discapacidad reconocido por Tipología y Distrito UHI,FL,DR,W 5.3. Media mensual de Llamadas telefónicas y Atenciones de Emergencias por Distrito desde la Central de Samur SOCIAL por LLAM_SAMUR_1000_2013 SE F 1000 hab UHI,FL,DR,W TASA_SOLOS_2014 SE Tasa de hogares integrados por un solo miembro (porcentaje) F UHI,FL,DR,W TASA_MAS70_SOLOS_2014 SE Porcentaje de personas con más de 70 años que viven solas F UHI,FL,DR,W TASA_MAYOR75_2014 SE % Población MAYOR DE 75 AÑOS por distrito y barrio F UHI,FL,DR,W TASA_MENOR4_2014 SE % Población MENOR DE 4 AÑOS por distrito y barrio F UHI,FL,DR,W PARO_2013 SE 1.1. Estimador de Tasa de Desempleo Registrado. Enero Tasa % F UHI,FL,DR,W INMIGRANTES_2014 SE Tasa de inmigración (% poblacion extranjera por distrito) 14 F

15 4. Data preparation: transform with different methods, standardisation of values through z- scores and re-scale. 5. Internal consistency test: Cronbach alpha. 6. Assigning weights: Principal component Analysis. Vulnerability-risk dimensions Final contribution to scoring Exposure 1 Vulnerability Sensitivity 0.5 Adaptive Capacity 0.5

16 7: vulnerability scores (multiplicative) 8: results interpretation

17 Indicadores de EXPOSICIÓN Factores de vulnerabilidad urbana que influyen Indicadores de SENSIBILIDAD (un incremento en el valor del indicador implica un aumento en la vulnerabilidad) Indicadores de RESILIENCIA URBANA Y CAPACIDAD DE RESPUESTA (un incremento en el valor del indicador implica una reducción en la vulnerabilidad) Índice de exposición a las olas de calor: Media de temperatura nocturna (23 h). Elaboración propia sobre Información de Factores sociales: Composición de los hogares Fragilidad y cohesión social Pautas de consumo Factores comportamentales: concienciación Tasa estandarizada de mortalidad: Fuente: Madrid Salud Índice de envejecimiento. Personas de más de 75 años (Tasa por 1000 habitantes) Fuente: Banco de Datos Niños. Personas de menos de 4 años (Tasa por 1000 habitantes) Fuente: Banco de Datos Personas solas. Proporción de hogares integrados por un solo miembro. Fuente: Banco de Datos Ancianos solos. Porcentaje de personas con más de 70 años que viven solas. Fuente: Banco de Datos Discapacidades: Tasa de personas con algún grado de discapacidad motriz o psíquica o sensorial. (Personas por 1000 habitantes). Fuente: Banco de Datos Desempleo. Estimador de Tasa de Desempleo Registrado (porcentaje). Fuente: Banco de Datos Pobreza. Perceptores de prestación de la Renta Mínima de Inserción (RMI). Tasa por1000 habitantes. Fuente: Banco de Datos Emergencia social: Media mensual de Llamadas telefónicas y Atenciones de Emergencias por Distrito desde la Central de SAMUR social (Tasa por 1000 habitantes). Fuente: Banco de Datos Renta disponible. Renta Disponible Bruta per cápita ( ) Fuente: Banco de datos Nivel educativo. Proporción de población con 25 o más años con titulación de Licenciado Universitario, Arquitecto o Ingeniero. Fuente: Banco de Datos. Tasa de asociacionismo vecinal: Asociaciones de vecinos por habitantes. Factores económicos: Orientación económica: oportunidades vinculadas al turismo Vulnerability of human health to heatwaves Medio construido e infraestructuras: Morfología urbana (compacidad) Calidad constructiva Infravivienda: Porcentaje de "viviendas" con 20m2 o menos por habitante. Fuente: Madrid Salud Dotación de zonas verdes por habitante. Fuente: Banco de Datos Factor Verde. Fuente: Dpto. Urbanismo. Infraestructuras sanitarias. Centros de salud x hab. Fuente: Banco de Datos Need to update UHI and local climate map at meso-scale and micro-scale in Selected districts Otros factores: Tendencia histórica Instrumentos de prevención Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY

18 Indicadores de EXPOSICIÓN Factores de vulnerabilidad urbana que influyen Indicadores de SENSIBILIDAD (un incremento en el valor del indicador implica un aumento en la vulnerabilidad) Indicadores de RESILIENCIA URBANA Y CAPACIDAD DE RESPUESTA (un incremento en el valor del indicador implica una reducción en la vulnerabilidad) Factores sociales: Composición de los hogares Fragilidad y cohesión social Pautas de consumo Factores comportamentales: concienciación Consumo total de agua por habitante (litros/habitante/día). Fuente: Banco de Datos Densidad de piscinas por hectárea Fuente: elaboración propia sobre datos facilitados por el Área de Medio Ambiente del Ayto. de Madrid. Proporción consumo agua estimado doméstico sobre asimilado industrial+comercial 2014 Fuente: datos facilitados por el Área de Medio Ambiente del Ayto. de Madrid. ulnerability of economic activity to drought and water availability Need to specifically address detailed economic vulnerability analysis in selected districts Sin indicador específico: la exposición a sequías no muestra variabilidad distrital Factores económicos: Pautas de consumo de agua por actividades económicas Medio construido e infraestructuras: Estado de conservación de la red Diseño urbanístico Accesibilidad a servicios básicos Otros factores: Tendencia histórica Conectividad ecológica Instrumentos de prevención Oferta hotelera. Plazas hoteleras por 1000 habitantes Fuente: Fuente: Banco de Datos. Equilibrio entre actividad y residencia. Fuente: Departamento de Urbanismo. Intensidad económica. Fuente: Banco de Datos. Índice de diversidad de actividades industriales (Índice de Shannon) Fuente: elaboración propia sobre Banco de Datos Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY

19 Indicadores de EXPOSICIÓN Factores de vulnerabilidad urbana que influyen Factores sociales: Composición de los hogares Fragilidad y cohesión social Pautas de consumo Factores comportamentales: concienciación Indicadores de SENSIBILIDAD (un incremento en el valor del indicador implica un aumento en la vulnerabilidad) Proporción de superficie de asentamiento informal potencialmente expuesta a inundaciones. Fuente: elaboración propia mediante análisis GIS. Proporción de superficie construida potencialmente expuesta a inundaciones. Fuente: elaboración propia mediante análisis GIS. Indicadores de RESILIENCIA URBANA Y CAPACIDAD DE RESPUESTA (un incremento en el valor del indicador implica una reducción en la vulnerabilidad) Vulnerability of buildings and infrastructures to flooding Pluvial flooding modelling required in selected districts including interdependencies. Importance of NBS Proporción de superficie distrital potencialmente expuesta a inundaciones. Fuente: elaboración propia mediante análisis GIS sobre cartografía de zonas inundables del Ministerio de Medio Ambiente Factores económicos: Coste de reposición en caso de siniestro Medio construido e infraestructuras: Morfología urbana (compacidad) Calidad constructiva Otros factores: Tendencia histórica Instrumentos de prevención Valores catastrales de las unidades urbanas: bienes inmuebles ( /m2) Fuente: banco de datos Proporción de infraestructuras críticas localizadas en zonas inundables. Fuente: elaboración propia sobre datos del portal Nomecalles. Garajes y sótanos inundables: Porcentaje de viviendas que disponen de garaje por distrito. Intervenciones cuerpo de bomberos por daños por agua. Media de intervenciones anuales (Tasa por 1000 habitantes y proporción de intervenciones por daños por agua sobre total actuaciones. Periodo ). Porcentaje de superficie permeable: Elaboración propia sobre datos del Banco de datos Proximidad a equipamientos básicos. Población con acceso a más de 4 equipamientos a menos de 300 metros. Fuente: Departamento de Urbanismo. Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY

20 Vulnerability of ecosystems to change in temperature and precipitation regime Need to generate a coordination mechanism with National Parks for implementing adaptive management criteria Indicadores de EXPOSICIÓN Proporción de superficie con espacios verdes (incluyendo espacios forestales) Fuente: elaboración propia sobre análisis GIS Factores de vulnerabilidad urbana que influyen Factores sociales: Composición de los hogares Fragilidad y cohesión social Pautas de consumo Factores comportamentales: concienciación Factores económicos: Coste de reposición en caso de siniestro Medio construido e infraestructuras: Morfología urbana (compacidad) Calidad constructiva Accesibilidad a servicios básicos Otros factores: Tendencia histórica Conectividad ecológica Instrumentos de prevención Indicadores de SENSIBILIDAD (un incremento en el valor del indicador implica un aumento en la vulnerabilidad) Calidad de los ecosistemas. Variedad de clases Corine. Elaboración propia sobre datos Corine Land Cover Superficie No Urbanizable Protegida Fuente: datos facilitados por el Área de Medio Ambiente del Ayto. de Madrid. Superficie cubierta por Parques Históricos Fuente: datos facilitados por el Área de Medio Ambiente del Ayto. de Madrid. Indicadores de RESILIENCIA URBANA Y CAPACIDAD DE RESPUESTA (un incremento en el valor del indicador implica una reducción en la vulnerabilidad) Accesibilidad a parques de bomberos. Fuente: elaboración propia sobre análisis GIS Accesibilidad a la red de distribución de la red de agua regenerada Fuente: elaboración propia sobre datos facilitados por el Área de Medio Ambiente del Ayto. de Madrid. Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY

21 Conclusions Priorities ranking (considering manoeuvre margin and competences): heatwaves, flooding, ecosystems and droughts. Important to integrate in discourse short term co-benefits. Next steps / potential improvements Aggregated values per district. Internal communication and interaction with existing screening results. Integrate hazards quantification for proper risk assessment. Improve resolution through detailed studies and analysis in selected districts. Participation (external) and inter-institutional coordination (regional government). Success keys Iterative interaction between research team and municipality.

22 Thanks for your attention! Área de Gobierno ENERGY de Medio AGENCY Ambiente OF OF MADRID y Movilidad CITY