Auswirkungen des Klimawandels auf das Stadtklima in Karlsruhe

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1 Ideen und Kooperationsbörse Karlsruhe Hitze in der Stadt Auswirkungen des Klimawandels auf das Stadtklima in Karlsruhe Karlsburg Durlach, Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 1

2 Ablauf 1. Urban Heat -Phänomen 2. Prozessorientierte Klimaanalyse 3. Modell-gestützte Analysen der Auswirkungen des Klimawandels 4. Wie wirksam sind Massnahmen zur Minderung/Vermeidung der negativen Auswirkungen des Klimawandels? 5. Fazit Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 2

3 Basis Klimagutachten für den Nachbarschaftsverband Karlsruhe: Klimaanalyse und deren planungsrelevanter Inwertsetzung Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 3

4 Karlsruhe im Klimawandel Zentrales Problemfeld: Urban Heat - Phänomen Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 4

5 Karlsruhe im Klimawandel Zentrales Problemfeld: Urban Heat - Phänomen Arbeitsansätze: Ermittlung der heutigen und der zukünftigen bioklimatischen Belastungssituation Herausarbeiten der räumlichen Belastungsschwerpunkte Entwicklung von Massnahmen zur Minderung/Vermeidung der negativen Auswirkungen des Klimawandels Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 5

6 Phase I: Modellgestützte Klimaanalyse Basis : FITNAH-3D GEO-Daten -Höhenmodell - Bebauungsstruktur... Klimaanalyse Informationslayer zu stadtklimatologischen Parametern Karte der Klima- Immissionsökologischen Funktionen Planungskarte Klima/Luft Fachdaten - Bsp. DWD-Messnetz... Phase II: ENVELOPE Regionalisierung Klimawandel Deutschlanddaten CLM-Modell Szenario A1B ENVELOPE Modellierung Gegenwart Thermischer Wirkungskomplex Mittelfrist-Prognose Langfrist-Prognose Regionalisierung Klimawandel Wärmebelastung Hitzetage... Räumliche Strukturen Tropennächte Prozessgeschehen Luftaustausch... Aufzeigen von Hot-Spots Ableitung von Maßnahmen Vermeidung / Minderung der negativen Auswirkungen Klimawandel Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 6

7 Prozessorientierte Klimaanalyse Austauscharme Strahlungswetterlage Reichweite Stand der Technik: VDI 3785 Blatt1 Stand 2012: Wird gerade aktualisiert Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 7

8 Klimafunktionskarte: Darstellung der klimaökologischen Zusammenhänge im NVK-Gebiet Klimafunktionskarte Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 8

9 Klimafunktionskarte: Darstellung der klimaökologischen Zusammenhänge im NVK-Gebiet Klimafunktionskarte Strukturen: Landwirtschaftliche Flächen im Umland Wälder Grüngeprägte Flussauen Kleingärten Freiflächen in der Stadt: Parks, Friedhöfe, Sportanlagen Aber auch: Siedlungsflächen mit hohem Grünanteil Identifizierung von Leitbahnen Darstellung Luftaustauschbereiche Einwirkbereiche und KPR Hauptströmungsrichtungen Einzugsgebiete Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 9

10 Austauschströmungen Flurwind im Bereich Durlacher Tor Reichweite : ca. 250 m Klimatische Entlastung für den Wirkungsraum: Etwa 40 % der Siedlungsflächen werden mit Kalt-/Frischluft versorgt! Kaltluftabfluss in Höhe Wolfahrtsweier Reichweite : ca m Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 10

11 Hot-Spots Wärmebelastung Bereiche mit > 50 Tage mit PMV-Wert > 2.5 1) Ettlingen Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt

12 Sommerliche Wärmebelastung Nutzungsstrukturen NVK Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 12 12

13 Grün in der Stadt + Verringert die Tageshöchsttemperatur + Verkleinert die Tagesamplitude der Temperatur + Erhöht die relative Luftfeuchte + Verändert den Wasserhaushalt + zeigt Filterwirkung für Luftschadstoffe - Verbraucht Wasser - Setzt biogene Kohlenwasserstoffe frei Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 13

14 Vergleichende Analyse von städtebaulichen Entwürfen Variante 1: Blockentkernung + Hybride im Grünen Variante 2: Pocketparks + Gewerbequartier im Park Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 14

15 Beurteilung der Maßnahmen: Oststadt - Teilfläche 2 Vergleichende Analyse: Sommerliche Wärmebelastung Tag Anzahl der Tage mit PMV-Wert > 2.5 In der Teilfläche 2 führt die Entkernung des Blocks in Variante 1 zu einem deutlichen Rückgang der Wärmebelastung. Wie die Grafik zeigt, nimmt die Werteklasse bis 10 Tage/Jahr um etwa 13 Prozentpunkte zu (grüne Farbe). In der Variante 2 ist dagegen die Veränderung gegenüber dem Istzustand gering. Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 15

16 Wirksamkeit von Maßnahmen Baublockebenene Referenzgebiet Charlottenburg Blockbebauung der Gründerzeit mit Seitenflügeln und Hinterhäusern Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 16

17 Wirksamkeit von Maßnahmen Baublockebene Modellierung von Einzelmaßnahmen zur Reduzierung der bioklimatischen Belastung Dachbegrünung Fassadenbegrünung Bäume Entsiegelung Erhöhung der Albedo Reduzierung der Wärmespeicherkapazität Legende Schnittachsen Blickrichtung Nord-Südbzw. West-Ost-Transekt Dachbegrünung Fassadenbegrünung Baumstandort Entsiegelung Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 17

18 Wirksamkeit von Maßnahmen Baublockebene Basisszenario: Sommertag, 12 Uhr Ost-West-Traverse Straßenbäume: bodennah bis minus 12 K Dachbegrünung: im Dachniveau bis minus 10 K Szenario Bäume Szenario Dachbegrünung Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 18

19 Vergleichende Analyse: Gewerbestandorte Istzustand Planzustand Plan-Variante: 50 % der Dachfläche (= 24,9 ha!) begrünt und die Südfassaden mit zusätzlichen Baumreihen verschattet. Effekt: Große Dachflächen = 4 bis -5 K Nahes Umfeld der Gebäude = bis -4 K Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 19

20 Vergleichende Analyse: Gewerbestandorte Istzustand Planzustand Problem Wasser: Verdunstung = Q / L L=Verdunstungswärme Q= turb. latenter Wärmestrom Bei Q =100 W/m2 sind das etwa 3 l /m2/tag = mm/monat (Sommer) Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 20

21 Wirksamkeit von Einzelmaßnahmen: Dachbegrünung 06 Uhr 14 Uhr 40 C 59 C 28 C konventionell 06 Uhr 14 Uhr 22 C 25 C 20 C begrünt Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 21

22 Fazit Basisinformationen zur heutigen und zukünftigen klimaökologischen Situation liegen vor. Grundlage für die Berücksichtigung des Schutzguts Klima/Luft in Planungsprozessen. Grün- und Freiflächen erbringen im urban geprägten Umfeld eine wichtige klimaökologische Ausgleichsleistung Als Kaltluftproduzenten bzw. rauigkeitsarme Leitbahnen leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Kalt-/Frischluftversorgung von Städten. Vielgestaltige Grünflächen ( Klimaoase ) in den Städten können die klimaökologische Wohnumfeldsituation verbessern. Über Grünelemente (Dachgrün, Fassadenbegrünung, Baum ) können passgenau Maßnahmenbündel zur Verbesserung der klimaökologischen Situation auf Baublock/Quartiersebene entwickelt werden. Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 22

23 Kontakt: Peter Trute (CEO) GEO-NET Umweltconsulting GmbH Große Pfahlstraße 5a D Hannover Telefon: Mobil: Klimaökologie: Funktion von Grün und Wasser in der Stadt 23