Targeted Design and Integrated Evaluation of Land Use Alternatives for Sustainable Brownfield Redevelopment

Abstract

In the last 50 years the conversion of greenfield land to settlement and traffic areas in Germany has greatly increased. Over the last several years the average land consumption has exceeded 115 ha per day – a trend which can not be sustained on the long run. While new residential and industrial areas are being built on ever decreasing green space, approximately 140,000 ha of previously used land in Germany lie idle today. Reusing this land could thus play a key role in the reduction of land consumption. But many of these areas are characterized by little available data and by a presumably contaminated subsurface due to previous industrial use. The resulting fear that extensive investigation efforts, costly cleanup, and long-winded stakeholder negotiations may impede redevelopment of these so-called brownfield sites leads to the fact that many brownfields remain undeveloped to date. It is generally recognized that successful brownfield revitalization (BR) strategies need to optimize the trade-off between the partly conflicting goals of maximizing both economic revenues and sustainable development while minimizing the expenditures for the revitalization. The evaluation of these complex interdisciplinary interrelations for large numbers of redevelopment options calls for computer-based decision support systems (DSS). However, recent reviews report a lack in DSS which provide an adequate integrated assessment of planning alternatives at early stages of the redevelopment process when land use planning is still flexible but data availability is limited. Aiming to close this gap, this thesis describes the development of a DSS that supports the interdisciplinary evaluation of BR alternatives. It includes the development and integration of methods for the estimation of (i) subsurface remediation and site preparation costs, (ii) the expected economic value including the quantification of perceived economic risks, and (iii) the spatially explicit quantification of the future land use’s contribution to a sustainable development. In three studies these methods are applied for the assessment of BR options in terms of the spatial allocation of different land use types at a model site. The iterative re-planning of these planning options is facilitated by the evaluation and visualization of the interdisciplinary consequences to spatial land use planning, whereby the focus is increasingly set on standardized and spatially explicit evaluation procedures. The results suggest that on the one hand BR is not automatically in line with sustainable development, and that on the other hand additional contributions to sustainability are not intrinsically tied to increased costs. The targeted identification of beneficial planning alternatives improves the basis for stakeholder discussions at early development stages. Thereby, decision making processes for sustainable BR can be initiated and streamlined. As a conclusion from the studies, key needs for future research are identified with respect to the single disciplines and to their integration.

Im Laufe der letzten 50 Jahre ist der Zuwachs an Siedlungs- und Verkehrsflächen in Deutschland stark angestiegen. Seit 1992 fielen im Schnitt täglich 115 ha Grünflächen und Ackerland diesem sogenannt Flächenverbrauch zum Opfer, während derzeit in Deutschland ungefähr 140,000 ha vormals genutzter Flächen brach liegen. Die erneute Nutzung dieser Flächen könnte über Jahre hinweg einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung des Flächenverbrauchs leisten. Häufig stehen diesem so genannten Flächenrecycling jedoch die mit Altlasten verbundenen Risiken – z.B. erhöhte Kosten und Verzögerungen der Nachnutzung – sowie das Negativimage von Brachflächen im Wege. Angesichts der Vielzahl der beteiligten Akteure aus unterschiedlichen Interessensgruppen scheitert die Wiedernutzung häufig an mangelnder Kommunikation und Kompromissbereit¬schaft. So genannte Entscheidungs-Unterstützungs-Systeme (engl. decision support systems, DSS) können die Analyse und Diskussion der komplexen Sachlage auf Brachflächen fördern und dadurch Entscheidungsprozesse bei der Planung geeigneter Nutzungskonzepte entscheidend erleichtern. Aktuellen Studien zufolge mangelt es jedoch an geeigneten Werkzeugen, welche bereits früh im Planungsprozess – also bei größtmöglichem Planungsspielraum und gleichzeitig geringer Datenlage – eine interdisziplinäre Bewertung der ökonomischen, ökologischen und sozio-ökonomischen Konsequenzen von Landnutzungsoptionen auf Brachflächen ermöglichen. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Anwendung eines solchen Systems beschrieben. Die darin implementierten Methoden integrieren neu entwickelte Ansätze für die frühzeitige und räumlich differenzierte Quantifizierung (i) der Kosten der Altlastensanierung, (ii) des zu erwartenden Marktwerts der Fläche unter Berücksichtigung der am Markt wahrgenommenen Risiken, und (iii) des Beitrags der Nachnutzung zu einer nachhaltigen Siedlungsentwicklung. In drei Studien an einem Modellstandort werden die Methoden mit einem zunehmenden Fokus auf standardisierte Bewertung angewandt und weiterentwickelt. Die vergleichende Bewertung von Planungsalternativen, der vereinfachte deterministische Entwurf vorteilhafter Landnutzung sowie die automatische räumliche Bewertung der Nachhaltigkeit von Nutzungsentwürfen unterstützen dabei die interdisziplinäre Planung. Die Ergebnisse am Modellstandort lassen darauf schließen, dass zwar nicht jede Wiedernutzung von Brachflächen automatisch nachhaltig ist, dass sich aber nachhaltige und ökonomisch attraktive Nachnutzung keinesfalls ausschließen. Abschließend wird der abgeleitete Entwicklungsbedarf sowohl für die einzelnen Bewertungsmethoden aus den unterschiedlichen Disziplinen als auch für deren interdisziplinäre Integration skizziert.