Impact assessment of climate change on tangible cultural heritage

Sammendrag

I denne doktorgradsavhandlingen presenteres en kvantitativ undersøkelse av klimaendringers påvirkning på spesifikke kulturminner. Det som undersøkes er to historiske trebygninger, to møbler, samt teglsteinsvegger i Tønsberg i Sør-Norge. Eksperimentelle forsøk utføres for å vurdere forringelsen av nevnte aktivum, og numeriske simuleringer implementeres for å vurdere forringelsesrisikoer og foreslå tilpasningstiltak. Avhandlingen bidrar til den eksisterende litteraturen om kvantifisering av forringelse av materiell kulturarv i forbindelse med klimaendringer, gjennom flere viktige fremskritt. For det første undersøkes case-studier som ikke tidligere har blitt studert. For det andre har den til hensikt å simulere forringelsen av kulturminner med høy nøyaktighet, ved å ta hensyn til temperatur- og fuktighetsforhold på materialnivå, materialegenskaper og andre unike egenskaper ved de aktuelle gjenstandene. Dette oppnås ved å kombinere hygrotermiske modeller med forringelsesmodeller. Med hensikt å bedre nøyaktigheten til simuleringer av historiske trebygg, introduseres også en metodikk som benytter seg av materialegenskaper fra en eksisterende database, samt målinger og simuleringer av den hygrotermiske ytelsen til spesifikke bygningselementer og en statistisk indeks for å til slutt velge materialegenskaper for trebygningene. For det tredje anvendes data fra en klimareanalyse for å vurdere nøyaktigheten av klimamodellresultater. Til slutt sammenlignes resultatene fra klimabaserte og materialresponsbaserte risikovurderingsmetoder i forbindelse med klimaendringer. Avhandlingen gir en omfattende oversikt over underliggende konsepter og teori, detaljer om programvaren som ble anvendt for simulering av varme-, luft- og fuktighetsoverføring, globale og regionale klimamodeller, representative konsentrasjonsbaner og den femte generasjonen av European Centre for Medium-Range Weather Forecasts atmosfæriske reanalyse. Den delen av avhandlingen som omfatter eksperimentelle forsøk, dokumenterer mønstre og mekanismer for forringelse av de aktuelle kulturminnene. Her inngår prøveanalyser av sopp som er samlet inn fra de to trebygningene. Observasjoner av varme-, luft- og fuktighetsoverføring fra de to case-studiene brukes så for å fastslå materialparametere som inngår i de numeriske modellene. Helbygnings hygrotermiske modeller brukes til å beregne temperatur og relativ fuktighet for materialer eller inneluft under klimaendringsscenarier. Resultatene benyttes videre i skademodeller og forringelsesmodeller. I trebygningene vurderes risikoen for muggvekst på bygningskomponenter, mens møbelundersøkelsen omfatter vurdering av risiko for muggvekst vii og insektangrep, samt kjemisk og mekanisk forringelse. Teglsteinsveggene vurderes for frostskaderisiko. Videre utføres simuleringer basert på klimareanalysedata for å vurdere nøyaktigheten av klimamodellresultater. Avhandlingen tar også for seg sammenligning av materialresponsbasert (for tre- og teglsteinskomponenter) og klimabasert risikovurdering. Undersøkelsene viser betydelig risiko for soppforringelse i trebygningene, med størst forekomst på horisontale og nordvendte treoverflater. Videre viser møblene tydelig mekanisk forringelse, falming og malingssprøhet. Til slutt viser teglsteinveggene oppløsning og sprekkdannelse, hovedsakelig med forekomst på sørøst-, sør- og sørvestvendte fasader. Simuleringsresultatene viser økende risiko for mugg på ubehandlede treoverflater som følge av klimaendringer, spesielt på vannrette og nordvendte flater. Derimot viser behandlede flater ingen risiko for mugg. Basert på dette anbefales utskifting av råteskadede bygningsdeler, rengjøring og behandling av forringede utendørsområder, innvendig rengjøring, fjerning av organiske materialer, samt forbedring av naturlig ventilasjon ved å åpne dører i arbeidstiden. Økt mekanisk og kjemisk forringelsesrisiko av møblene beregnes under nåværende og fremtidige forhold, med mulighet for temperaturavhengig insektvekst i ett av møbelrommene. Det anbefales sterkt at disse flyttes til et klimatisert rom. Når det gjelder teglsteinveggene, er det en nedadgående trend i risiko for frostskade grunnet klimaendringer. Ikke-klimatiserte rom med sørøstvendte vegger har høyest risiko, mens klimatiserte rom med nordvest- og vestvending har lavest risiko. Sammenligningen mellom klimabaserte og materialresponsbaserte tilnærminger indikerer at sistnevnte er bedre egnet for å gjøre innsiktsbaserte vurderinger av forringelsesrisiko, ved at også mikroklima og materialegenskaper for bygningskomponentene tas i betraktning. Avhandlingen konkluderer med å oppfordre til videre forskning der denne studien har sine begrensninger, og å inkludere et økonomisk perspektiv i vurderingen av forringelsesrisiko.