Handlungsmöglichkeiten für Städte und Ballungsräume zur Anpassung an den Klimawandel

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1 Handlungsmöglichkeiten für Städte und Ballungsräume zur Anpassung an den Klimawandel Regionalverband Ruhr Astrid Mahnke Stadtklima: Ursachen und Auswirkungen - hoher Versiegelungsgrad und wenig Grün führen zu einer stark reduzierten Verdunstung -die während des Tages in den Baumaterialien gespeicherte Wärme wird in den Nachtstunden langsam freigesetzt und vermindert somit die Abkühlung der Luft (Temperaturunterschiede zwischen Innenstadt und Umland bis zu 9 K möglich) - in Kombination mit geringen Windgeschwindigkeiten wird die Schwüle- und Hitzebelastung in den Städten während windschwacher Strahlungswetterlagen im Sommer erhöht Abbildung: städtische Wärmeinsel 2 1

2 Stadtklima: Klimaanalyse Metropole Ruhr 3 Stadtklima: regionale Untersuchung der Wärmeinselintensitäten 9,0 8,0 Oberhausen Dortmund Essen 7,0 Hattingen Kamp-Lintfort Moers Gelsenkirchen Duisburg Wärmeinselintensität 6,0 5,0 4,0 3,0 Wesel Dorsten Hamm Oer-Erkenschwick Werne Hagen Abhängigkeit der Wärmeinselintensität von der Stadtgröße 2,0 Ennepetal (Einwohner, Fläche) 1,0 0, Einwohnerzahl Quelle: Messdaten RVR; Zeitpunkt: , 4:00 Uhr Vergleichsstation: Freiland Datteln 4 2

3 Essen Werne Einwohner, dichte, hohe Bebauung: Einwohner, niedrigere Bebauung: 37 Sommertage (Beschattung am Tage) 46 Grillpartytage (langsame Abkühlung nachts) 45 Sommertage (keine Beschattung am Tage) 26 Grillpartytage (rasche Abkühlung nachts) Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung. Klimawandel: Projektionen des IPCC Bis zum Zeitraum wird die Erdatmosphäre in jedem Fall wahrscheinlich Klimawandel-Ursachen um weitere 0,3 und bis Wirkungen 0,7 Grad Celsius wärmer. Bis zum Ende des Jahrhunderts (Zeitraum 2081 bis 2100) hängt die Erderwärmung vom gewählten Szenario ab (siehe Abb.): Im besten Fall: 0,3 bis 1,7 C (so beim "Klimaschutz-Szenario" RCP 2.6), im ungünstigsten Fall: 2,6 bis 4,8 Grad Celsius betragen (bei zukünftig hohen Treibhausgas-Emissionen, Szenario RCP 8.5). Wahrscheinliche zukünftige Entwicklung der Temperatur der Erdoberfläche Quelle der Abbildung: IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers 6 3

4 Klimawandel: Veränderungen in der Metropole Ruhr 13,0 12,5 Verlauf der jährlich gemittelten Lufttemperatur [ C] an der Ludger-Mintrop-Klimamessstation der Universität Bochum Zeitraum: y = 0,017x + 9,552 R² = 0, ,0 11,5 Lufttemperatur [ C] 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8, Jahr Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung Klimawandel: Anzahl der Sommertage auf der Grundlage der Klimatope in der Metropole Ruhr Daten: berechnet nach und Handbuch Stadtklima Teil II, unveröffentlicht. 8 4

5 Problemgebiete Gebiete mit erhöhten Anpassungsbedarf Gegenwärtige Problemgebiete (2015): Innenstadtklimatope Stadtklimatope Zukünftige Problemgebiete (2100): Innenstadtklimatope Stadtklimatope Stadtrandklimatope innerhalb der Kernzone und des Übergangsbereichs zum Umland 9 Klimawandel: Problemgebiete und sensible Bevölkerungsgruppen Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung 5

6 Stadtklimauntersuchungen: Messungen Messstationen Messfahrten 11 Stadtklimauntersuchungen: Klimaanalyse Klimaanalysekarte: Klimatope Spezifische Klimaeigenschaften (z.b. Tallagen, warme Kuppenzonen) Spezielle Klimafunktionen (z.b. Filterfunktion des Waldes, Windfeldveränderungen) Luftaustausch 12 6

7 Stadtklimauntersuchungen: Klimaanalyse Planungshinweise Klimawandel-Ursachen Sicherung von und Wirkungen Ausgleichsräumen und Luftleitbahnen: keine weitere Verdichtung, Bebauungsgrenzen Verbesserung der klimatischen Verhältnisse in den Lasträumen: Innenhofbegrünung; Dach- und Fassadenbegrünung Begrünung im Straßenraum Öffnen von Bebauungsrändern Grünvernetzung 13 Regionalklima: Fachbeitrag Klimaanpassung zum Regionalplan Ruhr Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung 7

8 Regionalklima: Bewertung Freiflächen Verfahren zur Bewertung der Freiflächen - Hinweise für den Regionalplan - Voraussetzung für eine Bewertung ist eine Analyse der Wirkungszusammenhänge zwischen den Lasträumen und den angrenzenden Ausgleichsräumen. Zur Bewertung wurden daher die für Siedlungsräume relevanten Kaltlufteinzugsgebiete herangezogen. Bewertet wurden die Kriterien: Nähe zu Siedlungen, abgestuft in Abhängigkeit von der bioklimatischen Belastung der Klimatope Höhe des Kaltluftvolumenstroms Höhe der Kaltluftproduktionsrate 15 Regionalklima: Bewertung Freiflächen 16 8

9 Anpassungsstrategien: Klimaqualität der Klimatoptypen 17 Klimatische Gunst- und Ungunstfaktoren Wald Waldklima klimatische Gunstfaktoren klimatische Ungunstfaktoren Mildes ausgeglichenes Stammraumklima aufgrund des gedämpften Tagesgangs der Lufttemperaturen bei allgemein tiefen Temperaturen Sehr geringe thermische und bioklimatische Belastung (geringe Aufheizung tagsüber durch Beschattung; Kühlung durch Verdunstung) Keine Emissionen Frischluft- und Reinluftgebiete Filter für gas- und staubförmige Luftschadstoffe Wertvolle Regenerations- und Erholungsräume Lärmschutz Aufgrund der hohen Oberflächenrauhigkeit keine Luftleitfunktion Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung 9

10 Anpassungsstrategien Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung Anpassungsstrategien: Verbesserung/Erhalt der Belüftungsfunktion Erhalt von Kaltluftproduktionsflächen und von Frischluftschneisen zur Sicherung der städtischen Belüftung (u.a. Entstehung von Flurwinden) 20 10

11 Anpassungsstrategien: Straßenbäume in Straßenschluchten Queranströmung Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung Anpassungstrategien: Klimawirksamkeit von Straßenbäumen Recklinghausen, Station 6 (1998/99; Klimawandel-Ursachen mit Straßenbäumen) und Wirkungen vor 2010 Uhrzeit [MEZ] Monate Recklinghausen, Station 6 (2010/2011; ohne Straßenbäume) 2011 Uhrzeit [MEZ] Innerstädtische oder stadtnahe Grünflächen tragen durch den Ausgleich städtischer Umweltfaktoren entscheidend zu Gesundheitsvorsorge und -erhalt bei. So bewirken beispielsweise Pflanzen und Bäume durch die Blatttranspiration einen klimatischen Ausgleich der als Wärmeinseln fungierenden Stadtgebiete (Kuttler 1997). Monate 22 11

12 Anpassungsstrategien: Auswahl geeigneter Baumarten für die Begrünung im innerstädtischen Raum Zu berücksichtigende Kriterien: Trockentoleranz (zunehmende Sommerhitze und damit verbundene Trockenperioden Klimaarten-Matrix KLAM nach Roloff & Gillner 2007, Einstufung von 250 Gehölzarten auf ihre Eignung als Stadtbäume bei einem prognostizierten Klimawandel; GALK-Straßenbaumliste) Ozonbildungspotential (viele Baumarten emittieren unterschiedlich große Mengen an flüchtigen organischen Stoffen, die zur Bildung von Ozon beitragen, z.b. Isoprene und Terpene. Diese Bäume können zu einer Erhöhung der Ozonbelastung beitragen und sollten nicht zur Straßenbegrünung genutzt werden (s. hierzu Kuttler, W sowie Benjamin & Winer 1998; sehr hohes Ozonbildungspotential und daher ungeeignet: u.a. Platane, Silberweide, Stieleiche) Winterhärte Klasseneinteilung für alle drei Kriterien : sehr geeignet, geeignet, problematisch, sehr eingeschränkt geeignet Beispiele für sehr geeignete Baumarten: Feldahorn, Vogelkirsche, Robinie, Sibirische Ulme 23 Anpassungsstrategien: Erhalt/Schaffung von Grünflächen Innenhofbegrünung an der Altendorfer Straße in Essen Uhrzeit [MEZ] Altendorf Innenhof (Station 3a) Temperatur- Differenz Messstation Außenraum Monate Altendorf (Station 3) Uhrzeit [MEZ] Monate 24 12

13 Anpassungsstrategien: Beispiel Gleisbegrünung Foto: Vortrag J. Baumüller, 2011: Stadt im Klimawandel Beispiel Stuttgart. Foto: A40, Essen Ästhetik Regenwasserspeicherung Klimatischer Gesichtspunkt Staubbindung Lärmreduktion Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung Anpassungsstrategien: Schaffung von offenen Wasserflächen Durch Verdunstung von Wasser Abkühlung der überhitzten Innenstädte Bewegtes Wasser oder Wasserzerstäuber tragen in größerem Maß zur Verdungstungskühlung bei als stehende Wasserflächen Offene Wasserflächen haben zudem eine ausgleichende Wirkung auf die Lufttemperaturen in der Umgebung (im Sommer rel. kühl; im Winter rel. warm) 26 13

14 Anpassungsstrategien: Fassadenbegrünung Thermische Wirkung von Fassadenbegrünung und Baumaterialien Oberflächentemperaturen einer Hauswand: Links: dunkle Wandfarbe, Mitte: Fassadenbegrünung, Rechts: helle Hauswand (oben), dunkle Backsteine (unten) Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung Anpassungsstrategien: Dachbegrünung Oberflächentemperatur (Frühjahr 2009): Gründach / normales Dach Astrid Mahnke - Team Klimaschutz, Klimaanpassung und Luftreinhaltung 14

15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 29 Anpassungsstrategien: Klimaqualität der Klimatoptypen Quelle: Kuttler, W. et al. (2013): Handlungsleitfaden Steuerungswerkzeut zur städtebaulichen Anpassung an thermische Belastungen im Klimawandel 30 15

16 Anpassungsstrategien: Qualität der Klimaindikatoren und der Klimaqualität KQ der Klimatoptypen Indikatoren: PET = Physiologische Äquivalenttemperatur UHI = nächtliche städtische Wärmeinsel VENT = Durchlüftung (z 0 in %) KLP = Kaltluftproduktivität LQ = Luftqualität Quelle: Kuttler, W. et al. (2013): Handlungsleitfaden Steuerungswerkzeug zur städtebaulichen Anpassung an thermische Belastungen im Klimawandel 31 Sonderuntersuchungen - Methoden a) Analogieschlüsse aus vorhandenen Daten und Untersuchungen: z. B. Regionalklimaanalyse, Stadtklimaanalyse, Auswertung von Geodaten, Erkenntnisse Stadtklimatologie b) Einsatz von Messgeräten und Rauchpatronen / Nebelmaschinen, Durchführung von mobilen Messungen zur flächendeckenden Untersuchung c) Einsatz von GIS-Modellen oder mikroskaligen Simulationsmodellen Ziel: Vergleich verschiedener Bauvarianten, Untersuchungen der Auswirkung von Maßnahmen auf das Temperaturfeld, die Belüftung, das Bioklima (Bildung von Differenzen Ist-/Sollzustand) 32 16