This document discusses the benefits of green roofs and opportunities for urban interventions. It notes that as cities and populations grow, more land becomes sealed which impacts the urban water cycle. Green roofs can help address this by attenuating stormwater, providing thermal insulation, reducing the heat island effect, and supporting biodiversity. Decentralizing stormwater management through natural techniques like green roofs, rain gardens, permeable pavements, and runoff dispersion can help cities become more resilient systems that are redundant, diverse, efficient, and adaptive.

1. Coberturas Verdes
Benefícios e Oportunidades de
Intervenção na Cidade
Helena Farrall

2. URBAN AREAS – Cities & Population Dynamics
Location of the 100 bigest cities in 2005
3.1 Million inhabitants - 35.2 Million inhabitants
20 Megacities ( > 10 Million inhabitants )
Source: Duh et al., 2008
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Workshop COBERTURAS MEDITERRÂNICAS VERDES E PRODUTIVAS, 24Feb2011

3. THE URBAN WATER CYCLE
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4. THE URBAN WATER CYCLE
Soil sealing
Before Urban Development
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5. THE URBAN WATER CYCLE
Soil sealing
After Urban Development
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6. THE URBAN WATER CYCLE
Soil sealing
UMZ - Urban Morphological Zones Source: EEA, 2010
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7. THE URBAN WATER CYCLE
Soil sealing in Lisbon
UMZ - Urban Morphological Zones
Source: Farrall & Joaquim, 2011 (on data from EEA, 2010)
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8. THE URBAN WATER CYCLE
IMPACTS OF UNMANAGED STORMWATER
• Inundations in urban areas
property damages
• Changes in watershed hydrology
• Changes in infiltration to ground water
• Changes in stream hydrology
morphology
• Changes in riparian zone habitat
• Changes in water quality
• Changes in aquatic habitat / ecosystem
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9. THE URBAN WATER CYCLE
UMZ - Urban Morphological Zones
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10. THE URBAN WATER CYCLE - WHY TALK ABOUT RESILIENCE
Natural catastrophes – a portrait of the last 50 years
Source: MunichRe, 2002
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11. THE URBAN WATER CYCLE - WHY TALK ABOUT RESILIENCE
Natural catastrophes – resulting economical losses
Source: MunichRe, 2002
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12. THE HEAT ISLAND EFFECT - WHY TALK ABOUT RESILIENCE
Stored heat flux (QG) of Lisbon (From: LOPES, 2003)
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13. THE HEAT ISLAND EFFECT - WHY TALK ABOUT RESILIENCE
Available energy (QG/Q*), surface temperature (Ts) and albedo – Liisbon W/E (From: LOPES, 2003)
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14. WHY TALK ABOUT RESILIENCE - COMPLEX SYSTEMS
System with a high number of elements, dynamically and mutually
interacting.
CHARACTERISTICS
• Open systems
• Boundaries difficult to establish
• Have memory
• Integrates different scales (time, space) in a nested way
• Non linear relationships
integrating + and/or - “feedback loops”
• Integrates dynamic relational networks
multiplicity of hubs and connections
• produce emergent phenomena
Source: Rouse, 2007
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15. WHY TALK ABOUT RESILIENCE - COMPLEX SYSTEMS
The City - Elements e Processes
Fonte: Rouse., 2007
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16. WHY TALK ABOUT RESILIENCE - COMPLEX SYSTEMS
The Tipping Point Effect
Fonte: Scheffer, 2010
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17. WHY TALK ABOUT RESILIENCE - COMPLEX SYSTEMS
Chain of Events
Fonte: Dyer 2001 in Real, 2009
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18. THE CONCEPT OF RESILIENCE
2 DIFFERENT PERSPECTIVES
• Rate and speed of return to pre-existing conditions after
perturbation.
• Magnitude of disturbance that can be absorbed before the
system changes its structure by changing the variables and
processes that control the system’s behavior.
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19. THE CONCEPT OF RESILIENT SYSTEM
A SYSTEM that has
• the capacity to absorb the consequences of a disrupting
event
• The capacity to reorganize during the transition period
so as to keep its functions, structure and feedback relations,
i.e. its identity
Source: Folke et al., 2002
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20. THE CONCEPT OF RESILIENCE
8 ASPECTS OF A RESILIENT SYSTEM (1-4)
REDUNDANT
with a number of functionally similar components so that the entire system
does not fail when one component fails;
DIVERSIFIED
with a number of functionally different components in order to protect the
system against various threats;
EFICIENT
with a positive ratio of energy supplied to energy delivered by a dynamic
system;
AUTONOMOUS
with the capability to operate independently of outside control.;
Fonte: Godschalk., 2003
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21. THE CONCEPT OF RESILIENCE
8 ASPECTS OF A RESILIENT SYSTEM (5-8)
RESISTANT
with the power to resist attack or other outside force.
INTERDEPENDENT
with system components connected so that they support each other;
ADAPTABLE
with the capacity to learn from experience and the flexibility to change;
COLLABORATIVE
with multiple opportunities and incentives for broad stakeholder
participation.
Source: Godschalk., 2003
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22. THE CONCEPT OF RESILIENCE
Qualities of people, communities, agencies and
infrastructure that reduce vulnerability through the capacity
to
[1] prevent, mitigate losses and then, if damage occurs,
[2] to mantain normal living conditions and to
[3] manage recovery from the impact.
Source:Buckle, Marsh and Smale (2000)
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23. RESILIENCE : RECOVERING AFTER A (MAJOR) EVENT
REGENERATION OF A CITY
4 Processes
1. Emergency Response
2. Restoration
3. Reconstruction
4. Development / Growth
Source: Haasetal, 1977
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24. RESILIENCE : RECOVERING AFTER A MAJOR EVENT (S.Francisco, 1906)
Fonte: Vale & Campanela, 2005
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25. RESILIENCE : RECOVERING AFTER A MAJOR EVENT
LOGARITMIC SCALE
1. Emergency response(TRE)
2. Restoration (TRES)
3. Reconstruction (TREC)
4. Development (TDES)
Time Period
1. TRE
2. 10 x TRE
3. 10 x TRES
4. TDES
Source: Vale & Campanela, 2005
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26. EVOLUTION OF STORMWATER MANAGEMENT (in 3 slides)
1. Drainage
• Problem - too much water
• Solution - flood control through managing /
treating storm water in large end-of-pipe
facilities located often at the bottom of drainage
areas
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27. EVOLUTION OF STORMWATER MANAGEMENT (in 3 lides)
2. Natural Water Cycle Emulation
• Problem - too much, too poor water quality
• Solution - manage rainfall by using design
techniques that infiltrate, filter, store,
evaporate, and detain runoff close to its source
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28. EVOLUTION OF STORMWATER MANAGEMENT (in 3 slides)
2. Natural Water Cycle Emulation
Replicates virtually all components of the natural water cycle by:
• Minimizing total runoff volume
RESILIENT SYSTEM
• Controlling peak rate of runoff
1. Redundant
• Maximizing infiltration and groundwater recharge
2. Diverse
• Maintaining stream baseflow, 3. Efficient
• Maximizing evapotranspiration, and 4. Autonomous
• Protecting water quality 5. Resistant
6. Interdependent
7. Adaptive
8. Collaborative
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29. NATURAL WATER CYCLE EMULATION
DECENTRALISED STORMWATER MANAGEMENT
1. Green Roofs
2. Impervious Runoff Dispersion
RESILIENT SYSTEM
3. Rain Gardens / Bioretention 1. Redundant
2. Diverse
4. Permeable Pavements
3. Efficient
4. Autonomous
5. Resistant
6. Interdependent
7. Adaptive
8. Collaborative
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30. GREEN ROOFS – MAIN ADVANTAGES (in a nutshell)
1. Increased thermal insulation
2. Increased roof lifespan
3. Storm water attenuation
4. Evaporative cooling
5. Reduced heat island effect
6. Support for biodiversity
7. Synergies with PV, solar heat
8. Amenity areas / use of space
9. Noise / air pollution reduction
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31. Coberturas Verdes
Benefícios e Oportunidades de
Intervenção na Cidade
OBRIGADA