KLIMAATLAS REGION STUTTGART

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1 KLIMAATLAS REGION STUTTGART Kaltluft-Volumenstrom (B2.5, B2.6) Die Belüftung der Siedlungsgebiete hat eine wesentliche Funktion, insbesondere während austauscharmer Wetterlagen. Deshalb sind die Kaltluftentstehungs- und Kaltluftsammelgebiete, die die nächtliche Frischluftzufuhr bewirken, wichtig. Kaltluft-Geschwindigkeit (B2.7) Die Karte mit den Kaltluftgeschwindigkeiten zeigt hohe Werte an den steileren Hanglagen aber auch in den Tälern, in denen die Kaltluft sich zu größern Flüssen sammelt. Die Geschwindigkeit sagt jedoch noch nichts über die fließende Menge aus, dies ist in den Karten für die Volumenströme ablesbar. Dargestellt ist die Situation vier Stunden nach Beginn der Kaltluftproduktion. Kaltluft-Mächtigkeit (B2.8, B2.9) Das Kaltluftsammelgebiet bezeichnet ein größeres, räumlich zusammenhängendes Gebiet, in dem sich durch Kaltluftfluss aus Kaltlufteinzugsgebieten und/oder durch Kaltluftbildung vor Ort deutlich tiefere Lufttemperaturen als in der Umgebung bilden; dort besteht eine erhöhte Gefahr der Nachtfrostbildung. Im Laufe der Nacht steigt in diesen Gebieten die Kaltluftmächtigkeit an. Die Kaltluftsammelgebiete haben eine dynamische Komponente, indem sie sich an relativen topographische Tieflagen orientieren, da eine feste Obergrenze nicht eindeutig ableitbar ist. Die entsprechenden Informationen sind der topographischen Karte und den Thermalkarten entnommen. Die thermische Wirkung verdichteter Siedlungsbereiche in Talzonen und Mulden hebt dort eine bodennahe Kaltluftsammlung zum Teil auf. Als Kaltluftsammelgebiete sind alle eingeschnittenen Täler aufzufassen, wie z.b. die Täler folgender Flüsse: Glems, Würm, Enz, Murr, Rems, Körsch, Fils und Aich sowie Feuerbacher Tal, Nesenbachtal und Siebenmühlental. Die Kaltluftsammlung im Neckartal wird vor allem im Bereich von Plochingen bis Stuttgart durch die dichte Bebauung aufgehoben. Im Bereich der Kaltluftströme führen quer zur Strömungsrichtung angeordnete Gebäude, Dämme oder Waldriegel zu einem Kaltluftstau. Damit ist sowohl eine erhöhte Gefahr der Nachtfrostbildung als auch eine Behinderung des Kalt- und Frischluftflusses verbunden. Erst mit zunehmender Mächtigkeit der Kaltluft können Hindernisse überströmt werden. Als Beispiele für Kaltluftseen, die durch Bauwerke oder Waldriegel verursacht werden, sind folgende Gebiete zu nennen: südlich von Winnenden, westlich von Hemmingen, südlich von Flacht/Weissach, südlich von Gerlingen, südlich von Möglingen, in Ludwigsburg-Eglosheim und um Affalterbach. Hindernisse in Tälern, die mit zunehmender Mächtigkeit der Kaltluft überströmt werden, finden sich z.b. in folgenden Gebieten: östlich von Sindelfingen, östlich von Magstadt, in Waldenbuch, in Uhlbach/ Untertürkheim, Stuttgart-Heslach, Waiblingen-Bitterfeld und Stuttgart- Plieningen. Verengungen im Talquerschnitt wirken ähnlich wie ein Kaltluftstau und führen zu Behinderungen der Kaltluftströme. Verengungen durch Bauwerke oder spezielle topographische Gegebenheiten sind z.b. in folgenden Gebieten anzutreffen: Waiblingen (Remstal), Leonberg-Höfingen (Glemstal), Musberg (Siebenmühlental) und in Münchingen. Luftaustausch Die während der Nacht gebildete Kaltluft fließt bei entsprechender- Geländeneigung hangabwärts. Der bis zu wenigen Metern mächtige Hangabwind tritt verstärkt in Hangeinschnitten und Klingen auf; er wird allerdings schon durch Hindernisse wie Gebäude oder Dämme stark behindert. 88

2 KLIMAATLAS REGION STUTTGART Sofern sich die Hangabwinde eines größeren Einzugsgebietes in Talzügen sammeln, entsteht dort ein bis zu mehrere Dekameter mächtiges Berg-/Talwindsystem. Während der nächtlichen Abkühlung weht der Kaltluftstrom talabwärts (Bergwind); bei einer raschen Erwärmung der Hangbereiche nach Sonnenaufgang kann sich ein Luftstrom talaufwärts entwickeln (Talwind). Entsprechend des Ausmaßes und der Bedeutung der Berg-/Talwindsysteme fanden zwei Pfeilgrößen in der Klimaanalysenkarte Verwendung (C 6.1/2). Besonders ausgeprägte Berg-/Talwindsysteme sind z.b. in folgenden Tälern anzutreffen: Glemstal, Würmtal, Siebenmühlental, Aichtal, Nesenbachtal, Neckartal westlich Nürtingen etc. Zudem weisen eingeschnittene Täler mit größeren Kaltlufteinzugsgebieten diese Winde auf, wie z.b.: Feuerbacher Tal, Strümpfelbach, Beutelsbach, Buchenbach, Körsch, Rohrackertal etc.. Kaltluftproduktionsflächen (B2.10) Die Kaltlufteinzugsgebiete zeichnen sich durch eine hohe Kalt- und Frischluftproduktion aufgrund der negativen nächtlichen Energiebilanz aus. Dies trifft auf größere zusammenhängende Freiflächen zu, während bebaute Gebiete und Wasserflächen aufgrund geringerer Kaltluftproduktion von diesen Bereichen ausgenommen werden. Die mittlere Kaltluftproduktionsrate über Freiflächen beläuft sich auf ca. 12 m 3 pro m 2 und Stunde, wobei dieser Wert mit größerer Hangneigung zunimmt (King,1973). Obwohl der Wald insgesamt wärmer erscheint, ist seine Kaltluftproduktionsrate der der Freiflächen vergleichbar; der erzielte Abkühlungsgrad ist aber über Freiflächen höher, d.h. die Luft kühlt über Freiflächen stärker ab als über Wäldern (Gossmann,1987). Dementsprechend liegt der Schwerpunkt der Kaltlufteinzugsgebiete am Rand des Untersuchungsgebietes mit den ausgedehnten Wiesen und Ackerflächen. In der Nähe von Stuttgart sind vor allem das Lange Feld westlich von Kornwestheim und die Filderhochfläche als dominante Kaltlufteinzugsgebiete zu nennen. Kaltlufttrajektorien (B2.11) Im GIS ist es durch ein Modul möglich, in einer Karte für einen Ort die Kaltlufttajektorien zu erzeugen. Die Grundlage hierfür sind die Kaltluftberechnungen. Die Kaltlufttajektorien (B2.11) zeigen prinzipiell die Fließrichtung der abfließenden Kaltluft aber auch den Bereich aus dem die Kaltluft kommt. Windfelder (B2.12- B2.17) In den mit METRAS berechneten Windfeldern zeigt sich der Einfluss des Reliefs und der Landnutzung bei unterschiedlicher Anströmung und unterschiedlicher Stabilität der Atmosphäre. So kommt es zum einen zu Kanalisationseffekten in Tälern zum anderen aber auch zur Abschwächung der Windgeschwindigkeit in den bebauten Gebieten. Die Karten B2.12 bis B2.14 zeigen drei Beispiele der 72 Windfeldkarten, die durch 12 Anströmrichtungen bei zwei Anströmgeschwindigkeiten (3 m/s und 10 m/s) und drei Stabilitätsklassen (sehr stabil, stabil und neutral-labil) erzeugt wurden In den Karten B2.15 bis B2.17 wurde die Windsituation für einen Sommertag für verschiedene Termine am Tag und in der Nacht dargestellt (6 Uhr, 15 Uhr, 24 Uhr). Während am Tag Hangauf- und Talwinde vorherschen, kommt es in der Nacht zu Hangab- und Bergwinden infolge von nächtlichen Kaltluftflüssen. Synthetische Windrosen (B2.18) Die Berechnung der Windfelder für 12 verschiedene Anströmrichtungen in Verbindung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Stabilitäten erlaubt es, durch ein im GIS integriertes Modul für jeden Ort in der Region Stuttgart synthetische mittlere jährliche Windrosen zu berechnen. Die Windrosen verdeutlichen die komplexe Windsituation in der Region Stuttgart. Nur eine lokale Betrachtung der Windsituation wird z.b. der Ausbreitung von Schadstoffen gerecht. 89

3 Klimaatlas 2.5 Kaltluft - Volumenstrom Dargestellt ist der jeweilige Volumenstrom nach Richtung und Betrag, 1 Stunde nach Beginn der Kaltluftbildung. Auflösung: 500m Raster Kaltluftvol.-str. nach 1h Volumenstromdichte [m³/(m s)] < 15 > > > > ,

4 Klimaatlas 2.6 Kaltluft Volumenstrom Dargestellt ist der jeweilige Volumenstrom nach Richtung und Betrag, 4 Stunden nach Beginn der Kaltluftbildung. Auflösung: 500m Raster Kaltluftvol.-str. nach 4h Volumenstromdichte [m³/(m s)] < 15 > > > > ,

5 Klimaatlas 2.7 Kaltluft - Geschwindigkeit Dargestellt ist die Richtung und die Geschwindigkeit des Kaltluftstroms, 4 Stunden nach Beginn der Kaltluftbildung. Auflösung: 500m Raster Kaltluftgeschw. nach 4h Windgeschwindigkeit [m/s] < 0,5 > 0,5-1,0 > 1,0-2,0 > 2,0-3,0 > 3,0-4,0 0 2,

6 Klimaatlas 2.8 Kaltluft Mächtigkeit Dargestellt ist die Mächtigkeit der Kaltluftschicht, 1 Stunde nach Beginn der Kaltluftbildung. Auflösung: 50m Raster Kaltluftschicht nach 1h Schichtdicke in m < 10 > > > > > > ,

7 Klimaatlas 2.9 Kaltluft - Mächtigkeit Dargestellt ist die Mächtigkeit der Kaltluftschicht, 4 Stunden nach Beginn der Kaltluftbildung. Auflösung: 50m Raster Kaltluftschicht nach 4h Schichtdicke in m < 10 > > > > > > ,

8 Klimaatlas 2.10 Kaltluftproduktion Dargestellt ist die Kaltluftproduktionsrate in Kubikmeter pro Sekunde bezogen auf den Quadratmeter. Kaltluftproduktion m³/(s m²) 0 >0-5 > 5-10 > > > 20 Daten zur Kaltluftproduktion; 0 2,

9 Backnang Klimaatlas 2.11 Kaltlufttrajektorien Dargestellt sind, der Volumenstrom nach Richtung und Betrag, die Kaltluftschichtmächtigkeit, sowie beispielhafte Trajektorien, 4 h nach Beginn der Kaltluftbildung. Auflösung: 500m Raster Waiblingen Winnenden Rudersberg Kaltluftvol.-str. nach 4h Volumenstromdichte [m³/(m s)] < 15,0 15,1-30,0 30,1-60,0 60,1-120,0 > 120 Kaltluftschicht nach 4h Schichtdicke in m < 10 > > > > > > Kaltluftabfluss Kaltlufteinzug Siedlungen Weinstadt Schorndorf 0 0,