Mitigating the urban heat island effect in historic areas : a case study of ulus square and its surroundings in Ankara / İldem Çınar; thesis advisor Işıl Ruhi Sipahioğlu.

Tez (Yüksek Lisans)--TOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Temmuz 2025

Artan sıcaklıkların kültürel miras alanları için giderek büyüyen bir tehdit oluşturmasıyla birlikte, bu tez, kentsel alanlarda yer alan kültürel miras bölgelerinde uygulanabilir Kentsel Isı Adası (KIA) etkisini azaltmaya yönelik stratejileri incelemektedir. Özellikle koruma mevzuatları ve fiziksel müdahale kısıtlamalarının geçerli olduğu bağlamlarda, kültürel olarak koruma altındaki alanlarda KIA etkisinin değerlendirilmesine ilişkin uluslararası düzeyde yürütülen araştırmalara karşın, Türkiye'de bu konuda yapılan akademik çalışmalar sınırlı kalmaktadır. Bu durum, çevresel faktörlerin miras alanlarının korunmasına yönelik planlama süreçlerine entegre edilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu gibi hassas bağlamlarda UHI etkisinin değerlendirilmesine yönelik sağlam metodolojilerin geliştirilmesi, iklim duyarlı ve dirençli koruma uygulamalarının ilerletilebilmesi açısından yöntemlerin geliştirilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu doğrultuda, çalışma öncelikle kentsel miras bölgelerinde KIA etkisinin incelendiği mevcut araştırmaları belgelemekte, kullanılan değerlendirme yöntemlerini analiz etmekte ve ardından azaltma stratejilerini önermektedir. Araştırma hedefleri doğrultusunda bu çalışma şu soruları ele almaktadır: UHI etkisinin Ulus Meydanı ve çevresindeki kentsel mikroiklim üzerindeki etkisi nedir ve bu etki, bu alanlardaki insan termal konforunu nasıl etkilemektedir? Literatürde önerilen UHI azaltım stratejilerinden hangileri, tarihi Ulus Meydanı ve çevresinde uygulanabilir niteliktedir ve bunlardan hangileri en yüksek azaltım potansiyelini göstermektedir? Ayrıca, bu stratejiler Ankara'nın daha geniş kentsel alanı için önerilen stratejilerle nasıl karşılaştırılmaktadır? Son olarak, bu bölgelerde hangi çevresel ve morfolojik faktörler belgelenmelidir ve bu faktörler koruma analizinde nasıl temsil edilebilir? Bu araştırma sorularını ele almak amacıyla tezde örnek olay incelemesi yöntemi benimsenmiştir. Kültürel miras alanı olarak tescillenmiş olan Ankara'daki Ulus Meydanı, çalışma alanı olarak seçilmiştir. KIA etkisinin değerlendirilmesi için kırsal meteorolojik veriler, kentsel bağlama özgü parametreler altında simüle edilmiştir. Bu süreçte Urban Weather Generator (UWG), EnergyPlus Weather (EPW) dosyaları ve Grasshopper/Dragonfly eklentileri gibi kentsel iklim modelleme araçları kullanılmıştır. Simülasyonlar, kuru termometre sıcaklığı (Dry Bulb Temperature), ortalama ışınım sıcaklığı (MRT) ve Evrensel Termal İklim İndeksi (UTCI) gibi temel termal konfor göstergelerine odaklanmıştır. Literatürde tanımlanan azaltma stratejileri, Washington Tüzüğü (1987), Valletta İlkeleri (2011) ve Koruma Amaçlı İmar Planı Şartnamesi (2005) gibi ulusal ve uluslararası koruma ilkeleri çerçevesinde değerlendirilmiştir ve bu doğrultuda dört farklı müdahale senaryosu geliştirilmiştir. Katı yasal düzenlemeler ve fiziksel kısıtlamalar nedeniyle, önerilen senaryolar düşük yoğunluklu müdahalelerle sınırlandırılmıştır; bu müdahaleler yüzey albedosunun artırılması, trafik kaynaklı antropojenik ısı üretiminin azaltılması ve yeşil alanların artırılması gibi stratejileri içermektedir. Bulgular, küçük ölçekli müdahalelerin dahi KIA etkisinin azaltılmasında ve açık alan termal konforunun artırılmasında ölçülebilir düzeyde iyileşmeler sağladığını göstermektedir. Çalışma, koruma analizlerinde yalnızca malzeme ve enerji performansı değil, aynı zamanda kullanıcı konforu ve mekânsal bağlamın da dikkate alınmasının önemine dikkat çekmektedir. Bu çok boyutlu yaklaşım, özellikle tarihî açıdan hassas alanlarda tasarım kararlarının değerlendirilmesinde kritik öneme sahiptir. Önerilen stratejiler, iklime uyum sağlayan ilkelerin entegrasyonu yoluyla, koruma planlarının, alan yönetimi yaklaşımlarının ve ilgili mevzuat araçlarının gözden geçirilmesine katkı sunabilir. Bu bağlamda çalışma, iklim değişikliğinin artan etkileri karşısında kültürel miras alanlarının uzun vadeli dayanıklılığına ve sürdürülebilirliğine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

As rising temperatures pose an escalating threat to heritage sites, this thesis examines the Urban Heat Island (UHI) mitigation strategies applicable in cultural heritage areas located in urban areas. Although international research on the assessment of UHI impacts within culturally protected areas, particularly in contexts constrained by conservation regulations and physical intervention limitations, scholarly work in Turkey remains limited. This highlights the urgent need to identify and incorporate key environmental factors into heritage conservation planning processes. Developing robust methodologies to evaluate UHI effects within these sensitive contexts is essential for advancing climate-responsive and resilient conservation practices. In this sense, the study first documents existing research on the impact of UHI on urban heritage zones to analyze the methods used to assess the UHI effect and then proposes mitigation studies. In line with the research objectives, this study addresses the following questions: What is the impact of the UHI effect on the urban microclimate of Ulus Square and its surroundings, and how does the UHI effect influence human thermal comfort in these areas? Which mitigation strategies proposed in the literature can be applied to reduce the UHI effect on historic Ulus Square and its surroundings, and which of these strategies demonstrate the highest mitigation potential in this context? Furthermore, how do these strategies compare to those recommended for the broader urban area of Ankara? Finally, which environmental and morphological factors should be documented, and how can they be represented in the conservation analysis of these zones? To address these research questions, the thesis adopts a case study approach. Ulus Square in Ankara, designated as a cultural heritage site, was selected as the study area. To evaluate the UHI effect, rural meteorological data were simulated under urban-specific parameters using urban climate modeling tools. These include the Urban Weather Generator (UWG), EnergyPlus Weather files (EPW), and Grasshopper/Dragonfly plugins. The simulations focused on assessing key thermal comfort indicators such as Dry Bulb Temperature (°C), Mean Radiant Temperature (MRT), and the Universal Thermal Climate Index (UTCI). Mitigation strategies identified in the literature were evaluated within the framework of national and international conservation principles, such as the Washington Charter (1987), the Valletta Principles (2011), and the Regulation on Conservation Master Plans (2005). Accordingly, four distinct intervention scenarios were developed. Due to strict regulatory frameworks and physical constraints, the proposed scenarios were limited to low-intensity measures such as increasing surface albedo, reducing anthropogenic heat from traffic, and expanding green areas. The findings indicate that small-scale interventions can yield measurable improvements in mitigating the UHI effect and enhancing outdoor thermal comfort. The study highlights the importance of considering user comfort and spatial context alongside material and energy performance in conservation analyses. This multifaceted approach is particularly crucial in historically sensitive environments when evaluating design decisions. The proposed strategies can contribute to the revision of conservation plans, site management approaches, and relevant regulatory frameworks by integrating climate-adaptive principles. In this context, the study aims to support the long-term resilience and sustainability of cultural heritage sites in the face of the growing impacts of climate change.