Stadtentwicklung und ihre Folgen für das Klima in Norddeutschland. Schulprojekt Klimawandel: Projekt-Workshop Dr. Anja Hermans 30.

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1 Stadtentwicklung und ihre Folgen für das Klima in Norddeutschland Schulprojekt Klimawandel: Projekt-Workshop Dr. Anja Hermans 30. März 2017

2 Bedeutung der Landbedeckung Der Mensch nimmt Einfluss auf seine Umgebung Manhattan Eigenschaften von Städten: Karlsruhe Köln Größe der Stadt Bebauungsdichte Gebäudehöhen Anteil des Stadtgrüns Abb. 1: oben: Quelle: By Hakilon(Own work) [GFDL ( or CC BY-SA 3.0 ( via Wikimedia Commons Abb. 2 unten: Quelle: Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons), 2

3 Die Bedeutung der Landbedeckung Abb. 1: Holger Vanselow für Universität Hohenheim Bedeutung der Landbedeckung Feedbacks der Landoberfläche auf die Atmosphäre Einfluss auf den Strahlungshaushalt Einfluss auf den Wasserhaushalt Wirkung ist von verschiedenen Faktoren abhängig: z.b. geographische Lage, Art und Ausdehnung der Landbedeckung oder Bodeneigenschaften 3

4 Klimawandel Fortschreitender Klimawandel Klimawandel findet statt große Spannbreite an möglichen Entwicklungsszenarien Große regionale Unterschiede Anthropogene Einflüsse spielen die Hauptrolle Abb. 2.: IPCC, AR5 4

5 Forschungsfrage dieses Vortrags Landbedeckungs- und Klimaänderungen Welche Folgen könnten mögliche Stadtentwicklungen auf das Klima von Norddeutschland haben? Wo und in welcher Größenordnung treten Klimaeffekte durch die Kombination aus Stadtentwicklung- und Treibhausgasänderungen auf? 5

6 Gliederung 1. Entwicklungstrends der Landbedeckung von Norddeutschland Stadtentwicklungsszenarien Das regionale Klimamodell COSMO-CLM 2. Regionale Klimaeffekte: Auswirkungen auf den Strahlungshaushalt Auswirkungen auf den Wasserhaushalt Lokale Klimaeffekte: Städtische Wärmeinsel 3. 6

7 Landbedeckungsänderungen in Norddeutschland Entwicklungstrends der Landbedeckung ( ) Tägliche Veränderung der Hauptnutzungsarten in ha im Bundesgebiet: Zunahme der Siedlungsund Verkehrsflächen Abnahme von landwirtschaftlich genutzten Flächen Abb. 3: Bundesinstitut für Bau-Stadt-und Raumforschung,

8 Landbedeckungsänderungen in Norddeutschland Entwicklungstrends der Landbedeckung ( ) Voranschreitende Urbanisierung Wohnraumbedarf pro Person nimmt weiter zu Momentan Zuzug durch Zuwanderung Abb. 4: Bundesinstitut für Bau- Stadt- und Raumforschung,

9 Stadtentwicklungsszenarien Stadtentwicklungsszenarien Gestreute Stadt Horizontales Wachstum: Stadtfläche Norddeutschlands nimmt um 50% zu. Bezahlbarer Wohnraum im Umland der Stadt. Eine gute Infrastruktur erleichtert das Pendeln zwischen Stadtkern und Stadtrand. heutige Stadtpunkte Erweiterungen: gestreute Stadt versiegelte Erweiterungen: kompakte Stadt Versiegelte Flächen Kompakte Stadt Stadt der kurzen Wege Ausdehnung der Stadt: die Stadtfläche Norddeutschlands nimmt um 25% zu. Stadtverdichtung mit Bodenversiegelung verstärkt sich: 50% der Stadtfläche wird versiegelt. Zunahme der Gebäudehöhen 9

10 COSMO-CLM (CCLM) COSMO-CLM Auswertungsgebiet Regionales Klimamodell Auswertungsgebiet: Norddeutschland Horizontale Auflösung: Gitterweite =2.8 km, 200 x 275 Gitterpunkte (ca. 770x560 km²) 10-jahres Zeitscheiben: : heutiges Referenzklima : A1B Treibhausgasemissionen : A1B + gestreute Stadt : A1B + kompakte Stadt Höhe über NN in m 10

11 Regionale Klimaeffekte Mittlere Temperaturänderungen Temperaturänderungen im Jahresgang Effekt der Treibhausgasemissionen dominiert Stadtszenarien spielen keine Rolle für das Klima Norddeutschlands Lokal, am Ort der Änderungen, deutliche Temperaturänderungen Stärksten Effekte im Sommer 13

12 Regionale Klimaeffekte Räumliche Temperaturänderungen Änderungen der Sommertemperaturen (JJA) A1B Simulation Gestreute Stadt Kompakte Stadt T2m [K] Hamburg T2m [K] Berlin A1B-C20 A1Bspr-A1B A1Bcom-A1B 12

13 Regionale Klimaeffekte Änderungen im Wasserkreislauf Änderungen im Wasserkreislauf Stadtszenarien spielen keine Rolle für das Klima Norddeutschlands Effekt der Treibhausgasemissionen dominiert beim Niederschlag Bei der Verdunstung zeigen die Stadtszenarien stärkere Effekte 16

14 Regionale Klimaeffekte Räumliche Niederschlagsänderungen Änderungen des Sommerniederschlags (JJA) A1B Simulation Gestreute Stadt Kompakte Stadt P [mm/mon] Berlin Hamburg P [mm/mon] A1B-C20 A1Bspr-A1B A1Bcom-A1B 14

15 Lokale Klimaeffekte Städtische Wärmeinsel Städtischer Wärmeinseleffekt von Hamburg So ist es heute (im Modell) Mittlere monatliche Temperaturdifferenz ( Turb-rur) zwischen dem Stadtkern und dem ländlichen Umland. C20/A1B Stadtpunkte 50 km Radius ohne Stadtpunkte 18

16 Lokale Klimaeffekte Städtische Wärmeinsel Städtischer Wärmeinseleffekt von Hamburg So könnte es am Ende des Jahrhunderts sein Mittlere monatliche Temperaturdifferenz ( Turb-rur) zwischen dem Stadtkern und dem ländlichen Umland. C20/A1B Stadtpunkte 50 km Radius ohne Stadtpunkte 18

17 Lokale Klimaeffekte Städtische Wärmeinsel Städtischer Wärmeinseleffekt von Hamburg So könnte es am Ende des Jahrhunderts bei einer gestreuten Stadt sein Mittlere monatliche Temperaturdifferenz ( Turb-rur) zwischen dem Stadtkern und dem ländlichen Umland. C20/A1B Stadtpunkte 50 km Radius ohne Stadtpunkte 18

18 Lokale Klimaeffekte Städtische Wärmeinsel Städtischer Wärmeinseleffekt von Hamburg So könnte es am Ende des Jahrhunderts bei einer kompakten Stadt sein Mittlere monatliche Temperaturdifferenz ( Turb-rur) zwischen dem Stadtkern und dem ländlichen Umland. C20/A1B Stadtpunkte 50 km Radius ohne Stadtpunkte 18

19 Lokale Klimaeffekte Städtische Wärmeinsel Städtischer Wärmeinseleffekt von Hamburg Nur UHI (urban heat island) begünstigende Tage: o mittlere Windgeschwindigkeit < 2m/s o Wolkenbedeckungsgrad < 50% o 2m Temperaturen am Abend Nur Zukunft: Städtischer Wärmeinsel Effekt (UHI, ( Turb-rur) für Hamburg für Aufgeschlüsselt in verschiedene Bereiche der Stadt 19

20 Welche Folgen könnten mögliche Stadtentwicklungsszenarien für das Klima von Norddeutschland haben? Weniger Vegetation weniger Verdunstung geringere Abkühlung schnelleres Aufheizen Die Stadt wirkt als Hindernis auch im Lee der Stadt treten Klimaeffekte auf Versiegelung: Niederschlagswasser fließt schnell ab, wird nicht gespeichert kaum Verdunstung geringer Kühlungseffekt 20

21 Wo und in welcher Größenordnung treten Klimaeffekte durch die Kombination aus Stadtentwicklung-und Treibhausgasänderungen auf? Lokal am Ort der Landbedeckungsänderungen K/mon Im Lee der Stadt: Wärmefahne K/mon Städtische Wärmeinseleffekte verstärken sich K ( Turb-rur) 21

22 Abbildungsnachweis Abb. 1: By Hakilon(Own work) [GFDL ( or CC BY- SA 3.0 ( via Wikimedia Commons Abb. 2: Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons), Abb. 3: Holger Vanselowfür Universität Hohenheim; Genehmigung zur Veröffentli- chung: Andreas Berendt, Mail vom Abb. 4 und 5: Dosch und Beckmann (2011). Auf dem Weg, aber noch nicht am Ziel Trends der Siedlungsflächenentwicklung. Bundesinstitut für Bau-, Stadtund Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR). 22

23 Vielen Dank für Ihre/Eure Aufmerksamkeit! 22