aalto1 untyped-item.component.html
Green capture - Enhancing carbon sinks within urban residential green spaces
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Arts, Design and Architecture |
Doctoral thesis (article-based)
| Defence date: 2025-11-14
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
106 + app. 82
Series
Aalto University publication series Doctoral Theses, 201/2025
Abstract
Urban green spaces are envisioned as key solutions for making cities more sustainable and resilient. However, knowledge about the climate and biodiversity impacts of green space construction, management, and maintenance throughout their life cycle is still limited. This research aims to build understanding of how landscape design influences the biogenic carbon cycle and to identify solutions that enhance carbon sinks in urban areas, while also considering biodiversity outcomes. The focus is on residential green spaces, which form a substantial component of urban green infrastructure. A significant portion of new urban development is dedicated to residential land use, making these landscapes key contributors to urban carbon and biodiversity dynamics. Despite this, few studies have examined urban yards and their potential to contribute to goals such as carbon neutrality and no-net-loss of biodiversity. This dissertation addresses these research gaps by integrating theoretical frameworks from urban ecology and landscape sustainability with a mixed methods approach and empirical insights drawn from landscape architecture practice.
The dissertation comprises three peer-reviewed articles that form the core of the research, along with a compiling section that synthesises the results and proposes practical implications based on the findings. In addition, practice-oriented supplementary studies, including a case example, have been incorporated to further elaborate on the results of the peer-reviewed papers. The research primarily employs qualitative analysis methods, supplemented with quantitative data and outcomes. The results of the articles and supplementary studies are further elaborated according to four themes: first, the carbon sequestration and storage (CSS) capacity of the most common urban vegetation types in residential yards is analysed; second, the research estimates the carbon sink potential of urban residential landscapes; third, the co-benefits of carbon-smart urban green are identified; and finally, the possibilities of enhancing CSS capacity across residential landscapes are summarised. The research highlights that urban carbon sinks can be significantly enhanced through strategic planning, diverse vegetation, and optimal maintenance practices. Large old trees and multilayered vegetation communities provide significant carbon–biodiversity co-benefits, while improving growth conditions can further boost carbon sinks in urban environments.
This dissertation proposes more sustainable approaches to designing and managing greenery in urban living environments, with consideration for both climate impacts and biodiversity. It contributes to the development of regenerative urban residential landscapes by emphasising the importance of carbon sinks and biodiversity. A regenerative urban land use strategy should focus on creating positive effects, rather than merely preventing biodiversity loss and emissions. The results highlight both the possibilities and limitations of nature-based solutions to mitigate climate change within urban residential courtyards and the dynamic nature of urban carbon sinks. By enhancing carbon–biodiversity co-benefits, urban courtyards can significantly address environmental challenges and enhance urban ecosystem services. The research outlines key actions for future planning and design of urban landscapes and contributes to discussions on the role of the landscape industry in achieving climate targets.
Kaupunkien viheralueet nähdään keskeisinä ratkaisuina kestävän ja resilientin kaupunkiympäristön rakentamisessa. Tieto viheralueiden suunnittelun, rakentamisen, hoidon ja ylläpidon ilmasto- ja monimuotoisuusvaikutuksista koko niiden elinkaaren ajalta on kuitenkin edelleen rajallista. Tämän tutkimuksen tavoitteena on lisätä ymmärrystä siitä, miten maisemasuunnittelu vaikuttaa eloperäisen hiilen kiertoon, sekä tunnistaa ratkaisuja, jotka vahvistavat kaupunkialueiden hiilinieluja ottaen samalla huomioon vaikutukset luonnon monimuotoisuuteen. Tutkimus keskittyy erityisesti asuinalueiden pihoihin, jotka muodostavat merkittävän osan kaupunkien viherrakenteesta. Koska suuri osa kaupunkikehittämisestä kohdistuu asuinrakentamiseen, asumiseen osoitetulla maankäytöllä on keskeinen rooli kaupunkien ilmasto- ja luontotavoitteiden saavuttamisessa. Tästä huolimatta kaupunkipihojen roolia ja niiden potentiaalia edistää hiilineutraaliutta sekä ehkäistä luonnon monimuotoisuuden nettomenetyksiä on toistaiseksi tutkittu vain vähän. Tämä väitöskirja vastaa tietotarpeisiin yhdistämällä kaupunkiekologian ja maisemien kestävyyden tutkimuksen monimenetelmälliseen lähestymistapaan sekä maisema-arkkitehtuurin käytännön asiantuntemukseen.
Väitöskirja koostuu kolmesta vertaisarvioidusta artikkelista, jotka muodostavat tutkimuksen ytimen, sekä kokoavasta osasta, jossa tulokset yhdistetään ja niistä johdetaan käytännön suosituksia. Artikkeleita täydentävät kaksi käytännönläheistä lisätutkimusta, joista toisessa tarkastellaan esimerkkikohdetta. Tutkimus perustuu ensisijaisesti laadullisiin analyysimenetelmiin, joita täydennetään määrällisellä aineistolla. Tutkimuksessa tarkastellaan kaupunkiympäristön kasvillisuuden kykyä sitoa ja varastoida hiiltä, arvioidaan asuinalueiden viherrakenteen hiilinielupotentiaalia, tunnistetaan hiiliviisaiden viheralueiden yhteishyötyjä sekä kootaan keinoja, joilla hiilen sitomis- ja varastointikykyä voidaan parantaa asuinympäristöissä. Tulokset osoittavat, että kaupunkien hiilinieluja voidaan vahvistaa strategisella suunnittelulla, monipuolisella kasvillisuudella ja optimaalisilla hoitokäytännöillä. Erityisesti suuret vanhat puut ja kerrokselliset kasviyhteisöt tarjoavat merkittäviä hiili–monimuotoisuushyötyjä, ja kasvuedellytysten parantaminen voi edelleen vahvistaa kaupunkien hiilinieluja.
Tämä väitöskirja esittää kestävämpiä lähestymistapoja viherrakenteen suunnitteluun ja hoitoon rakennetussa ympäristössä, huomioiden sekä ilmastovaikutukset että luonnon monimuotoisuuden. Strategisella tasolla tutkimus edistää uudistavien asuinympäristöjen kehittämistä korostamalla hiilinielujen ja biodiversiteetin keskeistä merkitystä. Uudistavan kaupunki- ja maisemasuunnittelun tulisi tähdätä positiivisiin vaikutuksiin pelkän luontokadon ja päästöjen ehkäisyn sijaan. Tutkimuksen tulokset tuovat esiin sekä luontopohjaisten ratkaisujen mahdollisuudet että niiden rajoitteet ilmastonmuutoksen hillitsemisessä kaupunkipihoilla, ja korostavat hiilinielujen dynaamista luonnetta. Hiilinielujen ja biodiversiteetin yhteishyötyjen vahvistaminen voi merkittävästi auttaa kaupunkipihoja vastaamaan ympäristöhaasteisiin ja parantamaan kaupunkien ekosysteemipalveluita. Väitöskirja esittää keskeisiä toimenpiteitä tulevaisuuden kaupunkimaiseman suunnitteluun ja tuo uutta tietoa maisema-arkkitehtuurin roolista ilmastotavoitteiden saavuttamisessa.
Description
Supervising professor
Hautamäki, Ranja, Assoc. Prof., Aalto University, Department of Architecture, FinlandThesis advisor
Hautamäki, Ranja, Assoc. Prof., Aalto University, Department of Architecture, FinlandOttelin, Juudit, Assoc. Prof., Norwegian University of Science and Technology, Norway
Other note
Parts
- [Publication 1]: Ariluoma, M., Leppänen, P.-K., Tahvonen, O., Hautamäki, R., Ryymin, A., 2023. A framework for a carbon-based urban vegetation typology - A thematic review. Environmental Development 47, 100899.
Full text in Acris/Aaltodoc: https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202308164818DOI: 10.1016/j.envdev.2023.100899 View at publisher
- [Publication 2]: Ariluoma, M., Ottelin, J., Hautamäki, R., Tuhkanen, E.-M., Mänttäri, M., 2021. Carbon sequestration and storage potential of urban green in residential yards: A case study from Helsinki. Urban Forestry & Urban Greening 57.
Full text in Acris/Aaltodoc: https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202101251469DOI: 10.1016/j.ufug.2020.126939 View at publisher
- [Publication 3]: Ariluoma, M., Kinnunen, A., Lampinen, J., Hautamäki, R., Ottelin, J., 2024. Optimizing the co-benefits of biodiversity and carbon sinks in urban residential yards. Frontiers in Sustainable Cities 6.
Full text in Acris/Aaltodoc: https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202405293916DOI: 10.3389/frsc.2024.1327614 View at publisher
- [Publication 4]: Ariluoma, M. & Kulmala, L. 2024. Assessing the carbon sink potentials of urban vegetation types. The study was conducted during 2023-2024 as part of the CO-CARBON project
- [Publication 5]: Ariluoma, M. 2024. Demonstrating the carbon sink potential of urban yards – Case Hiedanranta. The study was conducted during 2023-2024 as part of the CO-CARBON project