Wie zersiedelt ist noch nachhaltig? Erfassung und Bewertung urbaner Flächennutzungsdynamik im Widerstreit unterschiedlicher Nachhaltigkeitsziele

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1 Institut für Raumordnung und Entwicklungsplanung Universität Stuttgart Erfassung und Bewertung urbaner Flächennutzungsdynamik im Widerstreit unterschiedlicher Nachhaltigkeitsziele, Dr. rer. nat.

2 Inhaltsübersicht 1. Einleitung: (Landschafts-) Zersiedlung 2. Nachhaltigkeitsziele Verhinderung von Störungen des Naturhaushalts Erhalt landwirtschaftlicher Produktionsflächen / Wald Nutzungseffizienz - kompakte Siedlungsentwicklung Energiepotenziale und Energienutzungsplanung 3. Operationalisierung von Messmethoden Landschaftszerschneidung / -fragmentierung Quantifizierung des Landnutzungswandels Dispersion und funktionale Nutzungsentmischung 4. Fazit und Ausblick Folie 2

3 Einleitung: Landschaftszersiedlung Zersiedlung ist die ungeordnete Streuung von Einzelgebäuden, Industriebetrieben, Einkaufszentren, Wohngebieten in der freien Landschaft mit der Folge der Zerstörung des Landschaftsbildes. (Evert, 2001, S.755) - Ausgangspunkt: Aktuelle Flächeninanspruchnahme (SuV) - Triebkräfte: Suburbanisierung und Dekonzentration (Glaeser et. al. 2001, uva.), aber auch Schrumpfung - Vielfältige Auswirkungen Unterschied zur Flächeninanspruchnahme: Lage- und Nutzungsmerkmale von Siedlungs- und Verkehrsfläche sind im Monitoring zu berücksichtigen! Folie 3

4 Ableitung von Indikator und Indikandum aus den Nachhaltigkeitszielen Indikatoren zur Landschaftszersiedlung und Flächeninanspruchnahme informieren über verschiedene Nachhaltigkeitsziele Essentiell: klare und eindeutige Definition des Indikandums - Fragmentierung und Zerschneidung von Naturräumen - Verlust landwirtschaftlicher Produktionsflächen - Nutzungseffizienz von Siedlungssystemen Folie 4

5 Fragmentierung und Zerschneidung Bildnachweis: Google Earth, Ausschnitt Campus Universität Stuttgart-Vaihingen, Schattenring Folie 5

6 Operationalisierung von Fragmentierung und Zerschneidung Barriere für und Rückgang von Tier- und Pflanzen- arten Rückgang der biologischen Vielfalt Auswirkung auf Kleinklima, z.b. Trennen von Kalt- und Frischluft- schneisen Auswirkung auf Wasserhaushalt, Landschaftsqualität, Erholungswert Folie 6 aus: Esswein, H. (2007): Der Landschaftszerschneidungsgrad als Indikator für Biodiversität? In: Treffpunkt Biologische Vielfalt 7, S

7 Fragmentierung und Zerschneidung Mecklenburg-Vorpommern 1 Sachsen 2 Krakow am See Schmiedeberg Berlin 6 Niedersachsen 3 Rhauderfehn Berlin Nordrhein-Westfalen 5 Gelsenkirchen Baden-Württemberg 4 Filderstadt Ergänzt nach: Esswein, H. (2007): Der Landschaftszerschneidungsgrad als Indikator für Biodiversität? In: Treffpunkt Biologische Vielfalt 7, S Folie 7

8 Fragmentierung und Zerschneidung Folie 8

9 Ableitung von Indikator und Indikandum aus den Nachhaltigkeitszielen Indikatoren zur Landschaftszersiedlung und Flächeninanspruchnahme informieren über verschiedene Nachhaltigkeitsziele Essentiell: klare und eindeutige Definition des Indikandums - Fragmentierung und Zerschneidung von Naturräumen - Verlust landwirtschaftlicher Produktionsflächen - Nutzungseffizienz von Siedlungssystemen Folie 9

10 Landwirtschaftliche Produktionfläche (Verlust agrarischer Nutzflächen nach Entfernung vom Stadtzentrum, m 2 /Jahr/Einwohner) 0,0-0,2-0,4-0,5-0,6-0,8-0,8-1,0-1,2-1,4-1,4-1,4-1, STUTTGART -0,5-0,8-1,4-1,4 0: Stadtzentrum, 1: erster Ring an Gemeindenachbarn vom Zentrum, 2: 2. Ring an benachbarten Gemeinden, etc. Folie 10

11 Landwirtschaftliche Produktionfläche FINA, S., PILERI, P., SIEDENTOP, S. & MAGGI, M. (2012). Strategies to reduce land consumption - a comparison between Italian and German city regions. Archivo Studi Urbani, accepted. Folie 11

12 Landwirtschaftliche Produktionfläche Prime farmland loss in Baden-Württemberg ( ) Bewertung der Eignung von Böden für den Kulturpflanzenanbau (KUPFLA 1 und 2) aus der Bodenschätzung (ALK-Basis) Ableitung des Verlustes hochwertiger Böden durch Verschneidung von ATKIS-Flächen verschiedener Zeitstände Ergebnis: Prozentualer Verlust hochwertiger Böden durch Siedlungsentwicklung KUHN, S Inwertsetzung und Plausibilität von ATKIS-Basis-DLM und ALK-Bodenschätzung für ein Monitoring des Agrarflächenverlustes in Baden-Württemberg: Trendanalyse von 2004 bis Diplomarbeit, Institut für Raumordnung und Entwicklungsplanung der Universität Stuttgart. Folie 12

13 Ableitung von Indikator und Indikandum aus den Nachhaltigkeitszielen Indikatoren zur Landschaftszersiedlung und Flächeninanspruchnahme informieren über verschiedene Nachhaltigkeitsziele Essentiell: klare und eindeutige Definition des Indikandums - Fragmentierung und Zerschneidung von Naturräumen - Verlust landwirtschaftlicher Produktionsflächen - Nutzungseffizienz von Siedlungssystemen Folie 13

14 Nutzungseffizienz von Siedlungssystemen Klassischer Indikator zur Nutzungseffizienz: Dichte = Anzahl von Nutzern für bestimmte Infrastrukturen / Einrichtungen Nachteil: gibt keine Auskunft über raumstrukturelle Vorprägungen und tatsächlich zu überwindende Distanzen im Raum Bedarf nach einem Kernindikator zur Messung der Streuung von urbanen Funktionen im Raum (= Dispersion) Folie 14

15 Von der Dispersion in den landscape metrics Ursprünglich zur Messung von Funktionen des Landschaftshaushalts (Ökologie, Biodiversität, etc.) Verschiedene Ansätze: am häufigsten Messung von Luftliniendistanzen zwischen nächsten Nachbarn Operieren im leeren Raum Abhängigkeit vom Maßstab Folie 15

16 zur Dispersionsmessung in der Landschaftszersiedlung Konzeptionelle Vorüberlegungen Wer sind die nearest neighbors? Haushalte, Wohngebäude, Bauflächen, Ortslagen Welche Nachbarn streuen, welche konzentrieren urbane Funktionen im Raum? Berücksichtigung der zentralörtlichen Funktion Was verbindet die nächsten Nachbarn? Netzwerkdistanzen Was ist die Messrichtung? Tatsächliche Verteilung vs. worst case scenario Folie 16

17 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Simulation Dispersionsindex - Anforderung 1: Dispersion steigt bei isolierterm Siedlungsflächenwachstum auf der grünen Wiese (greenfield development) Var. 1: small town (n=4, DI=0,8) Var. 2: disconnected (n=8, DI=1,14) Folie 17

18 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Simulation Dispersionsindex - Anforderung 2: Dispersion sinkt bei Innenentwicklung (innerhalb von Ortslagen mit substantieller Eigenversorgung = zentralörtlicher Bedeutung von Unterzentren) Var. 3: greenfield (n=16, DI=3,2) Var. 4: infill (n=20, SR=1,75) Folie 18

19 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Simulation Dispersionsindex - Anforderung 3: Dispersion sinkt bei Berücksichtigung von Flächenschutz und Topografie (= Entwicklungsgrenzen) Var. 5: dispersed (n=24, DI=2,78) Var. 6: restricted (n=24, DI =2,9) Folie 19

20 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Simulation Dispersionsindex - Anforderung 4: Dispersion berücksichtigt unterschiedliche Bedeutung von Bauflächen, hier: Einwohnerzahl pro Zelle Var. 7: equal entities (n=32, DI=0,95) Var. 8: weighted (n=32, DI=0,51) Folie 20

21 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Simulation Dispersionsindex - Anforderung 5: Dispersion reagiert auf die Konzentration urbaner Funktionen, z.b. beim Zusammenwachsen von Siedlungskörpern Var. 9: leapfrogging (n=36, DI=5,17) Var. 9: amalgamation (n=36, DI=1,48) Folie 21

22 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Workflow Dispersionsindex - (1) Orte mit zentralörtlichem Status verfügen über lokale Grundversorgung Unterzentrum oder größer isolierte Siedlung / Streusiedlung Folie 22

23 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Workflow Dispersionsindex - (2) Berücksichtigung von Flächenschutz und Topographie Folie 23

24 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Workflow Dispersionsindex - (3) Worst-Case Szenario der Zersiedlung im Untersuchungsraum verteilte Bauflächenzentroide Folie 24

25 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Workflow Dispersionsindex - (4) Nearest-Neighbor-Distanzen im Worst-Case-Szenario "Nearest neighbour" Distanzen (verteilt) durschnittl. Distanz: 550 Meter Folie 25

26 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Workflow Dispersionsindex - (5) (Einwohner-gewichtete) Nearest-Neighbor-Distanzen für die echte Verteilung Nearest neighbour Distanzen (real) Durchschnittl. Distanz: 150 Meter Folie 26

27 Ressourceneffizienz von Siedlungssystemen - Workflow Dispersionsindex - (6) Indikatorberechnung und Normalisierung über Distanzen im zentralen Ort Zentralörtlicher Status 6 Bauflächen im zentralen Ort 16 Bauflächen außerhalb des zentralen Ortes DI = i ae=0 i de=0 min ae i ae n min de i de n acp ae = de = n = acp = echte Bauflächenzentroide, verteilte Bauflächenzentroide, nächstgelegene Baufläche Punkte im zentralen Ort Folie 27

28 Ergebnis des Dispersionsindex für die Region Stuttgart Implementierung Dispersion Index - Region Stuttgart - ALK-Gebäude - Infas Wohnquartiere - Regionalplan lower than 1 1,1-1,5 1,6-2,0 2,1-3,0 higher than 3 Folie 28

29 Fazit und Ausblick Indikatoren können nur Zeigerwirkung für ein eindeutiges Indikandum haben Landschaftszersiedlung muss inhaltlich in die Bereiche (a) Zerschneidung, (b) Flächenverlust, und (c) Dispersion getrennt werden - Indikatoren zur Zerschneidung / Flächenverlust sind verfügbar - Indikatoren zur Dispersion sind konzeptionell und analytisch schwieriger umzusetzen, bislang keine praxistauglichen Ansätze Methoden der landscape metrics und nearest neighbor vielversprechend Adaption auf Zielbezug nachhaltige Siedlungsentwicklung notwendig Folie 29

30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Folie 30