Coole Städte Das Zusammenspiel von Energie, Wasser und Grünräumen in einer klimabewussten Stadtentwicklung

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1 Coole Städte Das Zusammenspiel von Energie, Wasser und Grünräumen in einer klimabewussten Stadtentwicklung Dipl.-Ing. Armin Bobsien, fesa e.v.

2 Inhalt Was erwartet Sie? 1. Herausforderung Klimawandel und Klimaanpassung 2. Funktionale Beziehungen Wasser - Energie Vegetation 3. Herausforderung: Schaffung dissipativer Kühlflächen 4. Nachhaltige Stadt: ein ökosystemarer Ansatz 5. Erste Gehversuche im Themenfeld Klimaanpassung 6. Ein Ausflug in die Klimaangepaßte Stadt am Beispiel Xiamen, China

3 Herausforderung Klimawandel und Klimaanpassung

4 Statistik des Klimawandels Klimaentwicklung Baden-Württemberg Das Klima wird heißer insbesondere in der Oberrheinregion Das Klima wird im Sommer trockener Gefahr von Hitzeperioden/Dürre

5 Klimawandel und Klimafolgen am Oberrhein - Temperatur Problem: Ab 2030/40 wird der Hitzesommer 2003 bereits zum Normalsommer Anstieg der Hitzetage (>30 C) z.b. in Karlsruhe von 6 ( ) auf ( ) und Tage ( ) ohne Berücksichtigung städtischer Hitzeinseleffekte An Tagen mit starker Wärmebelastung zusätzliche Sterberate von ca. + 13%

6 Klimawandel und Klimafolgen am Oberrhein - Niederschlag Weniger Regen in der Vegetationsperiode Mai Oktober Die Wahrscheinlichkeit einer ausgeprägt trockenen Vegetationsperiode hat sich seit 1985 versechsfacht. Ausgeprägte Trockenheit (Dürre!!) im Sommer 2015 in Mittel- / Süddeutschland Niederschlagsregime im Sommer hat sich bereits merklich verändert lokale Starkniederschlagsereignisse Das UM weißt auf das Risiko größerer Beeinträchtigungen des Wasserhaushaltes hin

7 Wie betrifft uns der Klimawandel?

8 Funktionale Zusammenhang zwischen Wasser Energie - Vegetation

9 Funktion des Wassers in Lebensprozessen und Ökosystemen Wasser durch seinen Kreislauf als bestimmende Größe für Energieverteilung und Stoffflüsse in Ökosystemen Wasser als Kühl-, Transport- und Reaktionsmittel Energiedissipation als Aufteilung (Partitionierung) der Energie in physikalische, chemische und biologische Prozesse. Dämpfungsmechanismen für Temperatur.

10 Temperaturausgleich durch kurzgeschlossenen Wasserkreislauf in einem Urwald Quelle: Ripl, 2007

11 nach Pokorny 2007 AKKlima-Oberrhein Klimafunktion Acker-Wald

12 Thermischer Wirkungsgrad der Landschaft Offene Ackerflächen: hohe Oberflächentemperaturen im Sommer, geringe Kühlwirkung, geringe Energieflussdichteabsenkung, geringer energetischer Wirkungsgrad Grünflächen: höhere Verdunstung, daher höhere Kühlwirkung, höherer energetischer Wirkungsgrad Thermischer Wirkungsgrad: Maß der Energieflußdichteabsenkung (Energiedissipation) in der Landschaft

13 Frage: Wie schaffen wir dauerhafte Kühlstrukturen in Stadt und Landschaft wenn die derzeitigen Strukturen darauf ausgerichtet sind Niederschläge schnell abzuführen?

14 Siedlungsstrukturen als Hotspots in der Landschaft Beispiel Emmendingen

15 Hitzeentwicklung im urbanen Raum

16 Herausforderung: Schaffung dissipativer Kühlflächen

17 Straßenbäume als effektives Mittel zur Reduzierung der Energieflussdichte Für Sommertag ohne Bewölkung 13 Uhr in Karlsruhe: Straße ohne Grün liefert die höchsten thermischen Belastungen (Mittelwert: 31 C hohe bis extreme Hitzebelastung in windstillen Bereichen direkter Einstrahlung Straße mit Fassadengrün: etwas geringere Wärmebelastung (-1.4 C ), aber Vergrößerung der Bereiche mit kleinen Hitzestress Straße mit Bäumen: deutlich kühler (27.4 C) durch Verschattung und Verdunstung. Wirksame Absenkung der Energieflußdichte D. Fröhlich, A. Matzarakis, 2014 Klimopass

18 Kühlungswirkung von Vegetation auf Parkfläche Für Sommertag ohne Bewölkung 13 Uhr in Karlsruhe: Park mit Rasen liefert geringe Energieflußdichteabsenkung von 0.5 C gegenüber Straße ohne Grün Park mit Bäumen: geringere Wärme-belastung (- 2.4 C ) als Park mit Rasen und um 4 C kühler als Straße ohne Grün Park mit vielen Bäumen: nicht viel besser durch Unterbrechung der Windströmung Fazit: Eine weitreichende Verbesserung für größere Bereiche kann nur durch den flächendeckenden Einsatz von städtischem Grün erreicht werden. D. Fröhlich, A. Matzarakis, 2014 Klimopass

19 Energieflussdichteabsenkung durch innerstädtische Begrünungsmaßnahmen Wir haben seit 2000 eine Entwicklung zu immer heißeren Sommern, Saisonaler Temperaturanstieg in den Hitzemonaten Juni-August ca. 3-4 K für im Vergleich zum langjährigen Mittel seit 1900

20 Nachhaltige Stadt: ein ökosystemarer Ansatz Quelle: Shutterstock/Violet Kaipa

21 Zukünftig Ökosystemarer Ansatz beim klimagerechten Umbau der Stadt Ripl, W. & Hildmann, C. (1996)

22 Stadt und Umland müssen grüner und feuchter werden

23 Zukünftig: Prinzip der Kühlstruktur der zwei Wasserkreisläufe Grosser Wasserkreislauf Meer Kontinente Meer. Steuerung der Wasserbilanz auf den Kontinenten durch Baumvegetation. Kleiner kurzgeschlossener Wasserkreislauf Verdunstung Taubildung lokale Primärkühlung durch Vegetation Dachbegrünung Fassadenbegrünung Grünstrukturen (mehr Straßenbäume, Parkanlagen) Umliegende periurbane Flächen mit Wald aufforsten Retentionsflächen schaffen (Wasserflächen, Schilf-kläranlagen, multifunktionale Flächen) Entschiedenes Vorgehen gegen Bodenversiegelung

24 Erste Gehversuche im Themenfeld Klimaanpassung

25 Beispiel: Karlsruhe

26 Beispiel: Karlsruhe

27 Zukünftig: Deutlich mehr Grün- und Wasserflächen in der Stadt Regenwassernutzung & -rückhalt Freiraum als natürlicher Speicher Zuführen von Regenwasser (Dachflächen)

28 Zukünftig: Deutlich mehr Dach- und Fassadenbegrünung in der Stadt

29 Ein Ausflug in die Klimaangepaßte Stadt Beispiel Xiamen, China Dissipative großflächige Kühlstrukturen im periurbanen Raum Wasserflächen

30 Satellitenstadtteile sind einbettet in großflächige Dissipative Kühlstrukturen im periurbanen Raum

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33 Fließender Übergang zw. periurbanen und städtische Grünstukturen AKKlima-Oberrhein

34 Energieflußdichteabsenkende Grünstukturen auch im innerstädtischen Raum AKKlima-Oberrhein

35 Großflächige Fassadenbegrünung in der Innenstadt AKKlima-Oberrhein

36 Zusammendenken von nachhaltiger Mobilität und urbanen Grünstrukturen

37 Xiamen University Vorrang von Fußgänger- und Fahrradverkehr inmitten einer innerstädtischen Grünzone (Campus)

38 Xiamen University großzügige Wasser- Flächen ergänzen die Grünflächen und sorgen so für max. Verdunstung (Kühlung) im urbanen Raum

39 Xiamen University

40 Xiamen University Baumalleen schützen Fahrradund Fußgänger vor direkter Sonneneinstrahlung und schaffen gleichzeitig ein angenehmes Mikroklima

41 Xiamen University Beispiele von Umwandlung hitzeabsorbierender Betonflächen in Kühlstrukturen durch Vorpflanzung mit Bambus

42 Xiamen auch in alten dörflichen Strukturen in der Peripherie (hier Gulangyu Island) sind Grünstrukturen intensiv verwoben mit baulicher Infrastruktur

43 Wer Fahrrad- und Fußgängerverkehr im urbanen Raum fördern will muss gleichzeitig für Beschattung durch hitzeabsorbierende Kühlflächen sorgen

44 Beispiel Integration urbaner nachhaltiger Verkehrsund Grünflächeplanung: Hauptarterie zur Innenstadt (4 spurig PkW-Verkehr) gesäumt von breiten zweispurigen beschatten Fahrradwegen (Grüngürtel)

45 Zusammendenken von nachhaltiger Mobilität und urbanen Grünstrukturen: Hybrid-und Elektrobusse verkehren in hoher Taktfrequenz, Bushaltestellen sind immer von Bäumen beschattet und auch die Zuwegung erfolgt im Schatten von großen Straßenbäumen.

46 Weitere Beispiele von Bushaltestellen mit integrierten Kühlstrukturen AKKlima-Oberrhein

47 Beispiele von urbanen Grün in privatem innerstädtischen Raum AKKlima-Oberrhein

48 Blick in die Zukunft bereits heute: Nachhaltige klimaangepaßte Stadtentwicklung in China AKKlima-Oberrhein