Kuluvankin vuoden aikana useat suomalaiskaupungit ovat kasvaneet väestömäärällä mitattuna ja kaikki itseään kunnioittavat kaupungit myös tavoittelevat kasvua. Vaikka kasvuun liittyy monenlaisia haasteita ja lyhyen aikavälin kustannuksia – täytyy investoida kouluihin, päiväkoteihin ja infrastruktuuriin – siitä on myös monenlaisia hyötyjä. Yksi mielenkiintoinen näkökulma tarkastella kaupunkien kasvua ja siihen liittyviä hyötyjä ja haittoja ovat erilaisten ilmiöiden ja tekijöiden skaalautuvuus.

Parhaiten skaalaedut tunnetaan aluetaloustieteessä, jossa jo vuonna 1890 Alfrad Marshall esitti teoriansa agglomeraatio- eli kasautumishyödyistä. Urbaanien tekijöiden skaalautumista kokonaisvaltaisimmin lienee kuvannut Santa Fe Instituutin johtaja ja fyysikko Geoffrey West teoksessaan Scale vuodelta 2017 (suomennettu nimellä Skaala 2018). Samaan aihepiirin voidaan laskea erilaiset kaupunkivakiot, joita on avannut ainakin London University Collegen professori Michael Batty erinomaisessa Inventing Future Cities -teoksessaan.

Kaupungin koon kasvu lisää tuottavuutta

Nyt urbaanin skaalautumiseen ovat tarttuneet tutkijat Fabiano Ribeiro ja Vinicius Netto, aihepiiriä kattavasti käsittelevässä tuoreessa artikkelissaan Urban Scaling Laws. He toteavat, että yleisesti ottaen kaupungin kokoon suhteutetut tekijät skaalautuvat heidän ”voimalaiksi” kutsumansa yhtälön Y = Y₀N^β mukaisesti. Yhtälössä N on systeemin koko, Y riippuva muuttuja ja β skaalaava eksponentti. Jos β on suurempi kuin 1, skaalaus on superlineaarinen ja jos se on pienempi kuin 1, skaalaus on sublineaarinen.

Tyypillinen superlineaarisesti käyttäytyvä urbaani ilmiö on aluetalouden tuottavuuden suhde kaupungin kokoon. Empiirisesti on havaittu, että kaupungin koon kasvaessa väestömäärällä mitattuna kaksinkertaiseksi, aluetalouden tuottavuus kasvaa 3-8 prosenttia.

Ribeiro ja Netto tarkastelevat artikkelissaan kolmen eri urbaanin kategorian ilmiöitä ja niiden skaalauksen eksponentteja. Kategoriat ovat sosioekonomia, struktuuri ja infrastruktuuri sekä yksilölliset tarpeet. Sosioekonomiseen kategoriaan kuuluvat esimerkiksi tartuntataudit ja taloudelliset tekijät kuten palkat ja alue-BKT. Tässä kategoriassa eksponentti on empiirisissä tutkimuksissa ollut noin 1,15 eli systeemi skaalautuu superlineaarisesti. Jos siis kaupungin väestö kasvaa prosentilla, alueen bruttokansantuote kasvaa 1,15 prosentilla. Yksinkertaistettuna suurempi kaupunki on siis rikkaampi.

Struktuuri- ja infrastruktuurimuuttujien skaalaavan eksponentin on empiirisissä tutkimuksissa havaittu olevan luokkaa 0,85 eli ne skaalautuvat sublineaarisesti. Siis suhteessa väestön kasvuun katujen pituus, katujen pinta-ala tai kaapeleiden yhteenlaskettu pituus lisääntyy hitaammin kuin yhden suhteessa yhteen. Esimerkiksi Sipoossa on katukilometrejä kymmenen kertaa enemmän kerrosneliötä kohti kuin Helsingissä, mikä mainio hyvä esimerkki sublineaarisesta skaalautuvuudesta.

Yksilölliset tarpeet skaalautuvat tasaisesti kaikkialla

Kolmannessa kategoriassa, yksilölliset tarpeet, skaalaava eksponentti on noin 1 eli ilmiöt skaalautuvat yhden suhteessa yhteen. Esimerkiksi kaupungin kasvaessa 10 prosenttia vuokra-asuntojen, työpaikkojen tai vedenkulutuksen määrä kasvaa myös 10 prosenttia.

Mielenkiintoista on se, että monet kaupungin kasvuun suhteutetut tekijät näyttävän skaalautuvan universaalisti riippumatta kaupungista, sen sijainnista tai kulttuurista. Tiedeyhteisössä ei kuitenkaan tunneta tai olla yksimielisiä skaalautumisen taustalla olevista mekanismeista. Esimerkiksi infrastruktuurin skaalautumisen taustaselitykseksi on tarjottu verkostoteoriaa ja fraktaaliteoriaa.

Ensimmäisen kategorian sosio-ekonomisten tekijöiden superlineaarisen skaalautumisen osalta ollaan kuitenkin laajasti yksimielisiä siitä, että perimmäinen syy on ihmisten välisen kommunikaation intensiteetti ja taajuus. Empiria kertoo, että inhimilliset kontaktien määrä skaalautuu superlineaarisesti.

Kaupunkien kasvu on siis monin tavoin hyödyllinen ilmiö sekä taloudellisessa että energian ja materiaalien kulutuksen mielessä. Erityisesti kannattaa synnyttä professori Kim Doveyn sanoin urbaania intensiteettiä eli kohtaamisia pinta-alayksikköä kohti.