Der Klimawandel und seine Folgen für die Stadt

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1 Deutscher Wetterdienst Der Klimawandel und seine Folgen für die Stadt Kommunalkongress Niedersachsen Stadt & Klima Städtebauliche Fachtagung in Hannover Dr. Paul Becker Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes

2 Städte haben ein eigenes Klima WIND REGEN TEMPERATUR

3 2000 ANPASSUNG 2100 Demographischer Wandel Energiewende Bewusstseinsänderung 2000 KLIMAWANDEL 2100

4 Temperatur Die Wärmeinsel: Beispiel KÖLN_21 Temperaturmessungen des DWD in der Innenstadt und im Umland im Mai 2012 Lufttemperatur C und Temperaturdifferenz in K City, dichte Bebauung Umland, Freifläche Temperaturdifferenz Temperaturdifferenz: bis 10 Kelvin Folie 4

5 Temperatur Die Wärmeinsel: Beispiel Hamburg, Berlin Hamburg: 2 m Höhe, Temperaturdifferenz URB STD, Mittel 2009 Berlin: Wärmebelastung 2 m Höhe, URB STD, Mittel 2009 Mittlere Anzahl der Tage Quelle: DWD, COSMO-CLM +TEB im 2,8 km-raster Quelle: Behrens u. Grätz, DWD 2009 Folie 5

6 Temperatur Empirischer städtischer Wärmeinselindex = UHI Bei geringer Windgeschwindigkeit und Bewölkung reduziert sich die Abhängigkeit auf die Einwohnerzahl und der UHI erreicht folgende Maximalwerte Großstädte > , ab 6 K Frankfurt 7,7 Hamburg 8,9 München 8,3 Berlin 9,1 Zunahme mit steigender Einwohnerzahl 5 Annaberg 4, Mittelstädte < , 4,5-6 K Einwohner in Millionen * Quelle: U. Wienert (2013) Folie 6

7 Maßnahmen zur Reduktion der Wärmebelastung Bebauungsstrukturen verändern (s. virtuelle Stadt) helle und reflektierende Oberflächen Folie 7

8 Maßnahmen zur Reduktion der Wärmebelastung mehr Dach- und Fassadenbegrünung mehr Schatten (Bäume, Alleen, Arkaden) mehr Dach- und Fassadenbegrünung mehr Schatten (Bäume, Alleen, Arkaden) Folie 8

9 Maßnahmen zur Reduktion der Wärmebelastung Frischluftschneisen regional planen und ausbauen Vernetzung von Grünflächen und Grünflächenanteil erhöhen Vermeidung sekundärer Wärmequellen, z.b. bessere Wärmeisolation und natürliche Belüftung von Gebäuden statt Klimaanlagen Folie 9

10 Anpassungsmaßnahmen an Starkniederschläge mehr Verdunstung ermöglichen und weniger Abfluss in die Kanalisation, wie z.b. durch mehr Dachbegrünung weniger versiegelte Flächen mehr Rückhaltebecken Anpassung der Kanalnetzbemessung Folie 10

11 Temperatur Risikoverteilung Wärmebelastung und Demographischer Wandel Grünflächenanteil in den Städten (%) kein Wert Demographie (Altersstruktur), Bevölkerung über 65 Jahre (%) kein Wert 0,0 18,0 18,1 20,0 20,1 22,0 22,1 24,8 Temperatur mind. 25 C Zahl der Sommertage, Folie 11

12 Klimawandel in Raumplanung und Stadtentwicklung - Gesetzlicher Auftrag - Quelle Raumordnungsgesetz ROG 2(2) Kernaussage (Auswahl) Den räumlichen Erfordernissen des Klimaschutzes ist Rechnung zu tragen durch Maßnahmen die dem Klimawandel entgegenwirken, als auch durch solche, die der Anpassung an den Klimawandel dienen Baugesetzbuch BauGB 1(5) Baugesetzbuch BauGB 1a (nahezu gleichlautend zu ROG 2(2)) Die Bauleitpläne sollen dazu beitragen, eine menschenwürdige Umwelt zu sichern, die natürlichen Lebensgrundlagen zu schützen und zu entwickeln sowie den Klimaschutz und die Klimaanpassung, insbesondere auch in der Stadtentwicklung, zu fördern, Den Erfordernissen des Klimaschutzes ist Rechnung zu tragen durch Maßnahmen die dem Klimawandel entgegenwirken, als auch durch solche, die der Anpassung an den Klimawandel dienen Folie 12

13 Temperatur Klimawandel Städte sind betroffen Wiedergabe der Simulation im PDF nicht möglich. SOMMERTAGE Frankfurt am Main B-Zellen bilden IgE- Antikörper (Sensibilisierung) Entwicklung von Wirkmodell MUKLIMO_3 Antrieb durch CLM (A1B) Quelle: Deutscher Wetterdienst, Abteilung Klima- und Umweltberatung Stand 09/2011 Folie 13

14 Temperatur Einfluss von Landnutzungsänderungen auf Sommertage in Frankfurt/Main Geplante Landnutzung Änderung Sommertage Nordosten Frankfurts Neue Grünflächen reduzieren, Bebauungsverdichtungen erhöhen das sommerliche Temperaturniveau. Geeignete Stadtplanung ist eine Möglichkeit zur Anpassung an den Klimawandel Wald Park Ein-, Mehrfam.haussiedl. Reihenhaussiedl. Zeilenbebauung Blockbebauung Gewerbe (dicht) Zeilenbeb. + Hochhäuser Güter- Bahnhof Tage pro Jahr Folie 14

15 Stadtgröße Gebäudegeometrie Oberflächenund Materialbeschaffenheit Lufttemperatur Feuchte Wind Virtuelle Stadt Vegetation Dachbegrünung Gewässer Gefühlte Temperatur Wärmebelastung Sensitivitätsstudien für virtuelle Städte Stadtklimamodellierung MUKLIMO_3 Klima-Michel Modell Vergleich mit realen Städten Nutzung von GMES Urban Atlas und Ergebnissen aus DWD Stadtklimastudien Ergebnisanalyse 5 Handlungsempfehlungen (DAS) Folie 15

16 Informationsportal Klimaanpassung in Städten INKAS INKAS Folie 16

17 Kriterien-Auswahl Fläche in km 2 Art der Bebauung 100 Blockbebauung Bebauungsumgebung Freiland Kategorie Siedlungsraum und Stadtentwicklung Auswahl der Anpassungsmaßnahmen Gebäudegrundflächenanteil Gebäudehöhe Wandflächenindex Versiegelungsgrad zw. Gebäuden Folie 17

18 Ergebnis 13 m Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz(19m) Gebäudehöhe 13 m 16 m 19 m 22 m 25 m 28m 31 m Gebäudehöhe Folie 18

19 Ergebnis 16 m Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz(19m) Gebäudehöhe 13 m 16 m 19 m 22 m 25 m 28m 31 m Gebäudehöhe Folie 19

20 Ergebnis 19 m Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz(19m) Gebäudehöhe 13 m 16 m 19 m 22 m 25 m 28m 31 m Gebäudehöhe Folie 20

21 Ergebnis 22 m Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz(19m) Gebäudehöhe 13 m 16 m 19 m 22 m 25 m 28m 31 m Gebäudehöhe Folie 21

22 Ergebnis 25 m Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz(19m) Gebäudehöhe 13 m 16 m 19 m 22 m 25 m 28m 31 m Gebäudehöhe Folie 22

23 Ergebnis 28 m Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz(19m) Gebäudehöhe 13 m 16 m 19 m 22 m 25 m 28m 31 m Gebäudehöhe Folie 23

24 Ergebnis 31 m Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz(19m) Gebäudehöhe 13 m 16 m 19 m 22 m 25 m 28m 31 m Gebäudehöhe Folie 24

25 Ergebnis 0,1 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 25

26 Ergebnis 0,2 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 26

27 Ergebnis 0,3 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 27

28 Ergebnis 0,4 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 28

29 Ergebnis 0,5 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 29

30 Ergebnis 0,6 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 30

31 Ergebnis 0,7 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 31

32 Ergebnis 0,8 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 32

33 Ergebnis 0,9 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 33

34 Ergebnis 1,0 Lufttemperatur C MAX MIN Temperaturdifferenz zur Referenz (0,8) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Anteil der Versiegelung zw. Gebäuden 0,8 0,9 1,0 Folie 34

35 Niederschlag Unterschiedliche Niederschlagsmengen in der Stadt Beispiel Offenbach Lokaler Schauer nachmittags in Offenbach Wiedergabe im PDF nicht möglich. Folie 35

36 Niederschlag Unterschiedliche Niederschlagsmengen in der Stadt Beispiel Hamburg Tage mit mindestens 20 mm Niederschlag (Anzahl, ) Quelle: Rosenhagen u. Schatzmann, 2011 (nach Reidat,1971) Folie 36

37 Niederschlag Was wissen wir über den Niederschlag in Städten? Hamburg, : Lokales Starkniederschlagsereignis setzt u.a. Hamburger Hauptbahnhof unter Wasser REGNIE RADOLAN Stationsmeldungen zeigen nur relativ unbedeutende Niederschläge Mit RADOLAN-Verfahren ausgewertete Niederschlagshöhen z. T. über 50 mm/tag Folie 37

38 Niederschlag Mittlere Änderung des Niederschlags DWD-Simulationen mit COSMO-CLM Modellergebnisse Mittel (Referenz) Mittel (Projektion) Region Hamburg räumliche Auflösung 3 km mit Stadtparametrisierung HH Winter Frühling HH Änderungssignale Zukunft Im Winter und Frühling: Zunahme mit Lee-Effekt Im Sommer: Abnahme des Niederschlags (Trockenheit) Im Herbst: Zunahme über großen Flächen Sommer HH HH Herbst Folie 38

39 Niederschlag Erwartete Trends extremer Niederschläge Basis stündliche Niederschlagssummen des reg. Klimamodells HIRHAM 5, Szen. A1B an 9 Gitterpunkten im Raum Köln Beispiel Stadt Köln Jährlichkeit T=1 (ein Ereignis/Jahr) Entsprechend dem 99,99 %-Perzentil Ergebnis Niederschlagsereignisse die im Zeitraum nur einmal aufgetreten sind, können in der Mitte des Jahrhunderts zwischen 1,35 und 2,9 mal häufiger auftreten. Folie 39

40 Häufigkeit Klimatologische Informationen für die Anpassung Möglichkeit 1 1 Zuschläge Möglichkeit 2 Auswertung von Radarinformationen Möglichkeit 3 Klimamodellierung Gegenwart Zukunft 0 mm >10 Tagesmenge Folie 40

41 Niederschlag Anpassung der Kanalnetzbemessung an Starkniederschläge Modelle zu Überflutungsbetrachtungen Stadtgebietsweite Analysen der Topographie (Mulden und Fließwege) der Oberfläche (2D-Abflussberechnung) des Kanalnetzes (Überstauschächte) Beispiel Klimaanpassung Ergebnisse der Überstaubetrachtung für das Beispielgebiet Köln/Porz überstaute Schächte in Abhängigkeit der Niederschlagsbelastung (n = 0,5 a-1) Quellen: Dr. Pecher AG Klimawandelgerechte Metropole Köln, LANUV Folie 41

42 Quellen: Dr. Pecher AG Klimawandelgerechte Metropole Köln, LANUV Beispielgebiet KÖLN Porz

43 Deutscher Wetterdienst Vielen Dank! Dr. Paul Becker Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes