Assessment of urban heat risks and valuation of adaptation measures within a decision-making framework

Abstract

Heat waves are among the most dangerous environmental hazards, particularly in cities. Climate change and rapid urbanization are exposing an increasing number of people to extreme summer heat, with vulnerable populations disproportionately affected. In light of these challenges, cities are called upon to implement effective measures to reduce urban heat and safeguard the health of their residents.This dissertation examines specific aspects of urban heat analysis and integrates them into a broader research agenda. At its core is an integrated decision-making framework that structures the work into three key steps: risk assessment, (e-)valuation of adaptation measures, and impact analysis. The scientific contributions of this dissertation enhance the understanding of urban heat as a risk and address conceptual and methodological challenges to support the assessment and implementation of adaptation measures.The first part of the dissertation analyzes the spatial and temporal dimensions of heat risk, which is shaped by hazard, exposure, and social vulnerability. Using Vienna as a case study, it identifies neighborhoods at particularly high risk and uses scenario techniques to explore how risk factors may evolve over time. The second part employs a choice experiment (CE) to investigate preferences and willingness to pay (WTP) for greening measures aimed at mitigating urban heat. The findings reveal strong public support for street trees as well as green roofs and façades, though significant differences emerge between social groups and depending on how heat-reducing effects are represented on the choice cards. The third part focuses on analyzing the positive and negative side effects of adaptation measures. It aims to maximize positive impacts while mitigating potential negative consequences, such as social inequities or displacement effects. Central to this is the integration of social considerations at every stage of adaptation planning.Overall, this dissertation provides a novel framework for analyzing urban heat adaptation and offers valuable insights for developing effective and socially equitable climate adaptation strategies in cities worldwide.

Hitzewellen zählen zu den gefährlichsten Umweltgefahren, insbesondere in Städten. Der Klimawandel und die fortschreitende Urbanisierung setzen immer mehr Menschen extremer Sommerhitze aus, wobei vor allem vulnerable Bevölkerungsgruppen überproportional betroffen sind. Angesichts dieser Herausforderungen sind Städte gefordert, effektive Maßnahmen zu ergreifen, um urbane Hitze zu mindern und die Gesundheit ihrer Bürgerinnen und Bürger zu schützen.Diese Dissertation untersucht spezifische Fragestellungen zur Analyse urbaner Hitze und ordnet sie in eine umfassendere Forschungsagenda ein. Im Mittelpunkt steht ein integrierter Entscheidungsrahmen, der die Arbeit strukturiert und aus drei Schritten besteht: Risikobewertung, Bewertung von Anpassungsmaßnahmen und Wirkungsanalyse. Die wissenschaftlichen Beiträge dieser Dissertation schaffen dabei ein differenziertes Verständnis von urbaner Hitze als Risiko und setzen sich mit konzeptionellen und methodischen Herausforderungen auseinander, um die Bewertung und Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen zu unterstützen.Der erste Teil der Arbeit analysiert die räumlichen und zeitlichen Dimensionen des Hitzerisikos, das sich aus Gefährdung (hazard), Exposition (exposure) und sozialer Vulnerabilität (social vulnerability) ergibt. Am Beispiel von Wien werden dafür besonders gefährdete Nachbarschaften identifiziert und mithilfe von Szenariotechniken untersucht, wie sich die Risikoelemente über die Zeit entwickeln können. Im zweiten Teil wird ein Choice Experiment (CE) eingesetzt, um Präferenzen und die Zahlungsbereitschaft für Begrünungsmaßnahmen zur Reduktion urbaner Hitze zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen eine starke Unterstützung für Straßenbäume sowie grüne Dächer und Fassaden. Dabei lassen sich jedoch deutliche Unterschiede zwischen sozialen Gruppen und in Abhängigkeit von der Darstellung der Kühlungseffekte in den Entscheidungssituationen feststellen. Der dritte Teil widmet sich der Analyse positiver und negativer Nebeneffekte von Anpassungsmaßnahmen. Ziel ist es, positive Wirkungen zu maximieren und potenzielle negative Folgen, wie soziale Ungleichheiten oder Verdrängungseffekte, zu minimieren. Besonders wichtig ist dabei soziale Belange in jeder Phase der Planung von Anpassungsmaßnahmen zu berücksichtigen.Insgesamt bietet diese Dissertation einen neuartigen Rahmen zur Analyse urbaner Hitzeanpassung und liefert wertvolle Impulse für die Entwicklung effektiver und sozial gerechter Klimaanpassungsstrategien in Städten weltweit.