Stadtklima - Simulationen und Messungen

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Jens Kohl
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1 Stadtklima - Simulationen und Messungen Gabriele Krugmann Deutscher Wetterdienst, Hamburg 4. Regionalkonferenz Klimawandel Norddeutschland, Hannover, Städte haben ein eigenes Klima WIND REGEN TEMPERATUR

Einfluss von Bebauung und Versiegelung Im Vergleich zum Umland stellen

bebaute Flächen Geringere Verdunstung (= geringere Abkühlung) durch

Zunahme Versiegelungsgrad steigt die Lufttemperatur im Sommer um 0.3 0.

Vorlesung Hamburg 09/2010 Model chain Urban Climate Projections Global

Global Climate Model (ECHAM/MPI- OM+RCP4.

2 Einfluss von Bebauung und Versiegelung Im Vergleich zum Umland stellen sich in der Stadt ein: Höhere Wärmespeicherung durch versiegelte und bebaute Flächen Geringere Verdunstung (= geringere Abkühlung) durch hohen Abfluss in Kanalisation und zu wenig Bäume und Grünflächen Pro 10% Zunahme Versiegelungsgrad steigt die Lufttemperatur im Sommer um Grad. Der Grünflächenanteil in Städten sollte mindestens 25 % betragen. Vorlesung Hamburg 09/2010 Model chain Urban Climate Projections Global Regional Local Dynamic downscaling Dynamic or statistical downscaling Global Climate Model (ECHAM/MPI- OM+RCP4.5) Regional Climate Model (COSMO-CLM) COSMO-CLM model at fine spatial resolution < 1km (unresolved buildings) 4 2

Evaluation Mean temperature 1989-2008 Model results: spatial resolution ~3 km urban parameterization TEB circles show observation stations and measured values

temperature change till 2050 winter Model results: mean 1971-2000 (reference) mean 2021-2050 (projection) +0.

3 Evaluation Mean temperature Model results: spatial resolution ~3 km urban parameterization TEB circles show observation stations and measured values (color) winter: model is colder spring: good match summer:model is warmer autumn: good match winter summer spring autumn mean temperature [ C ] 5 Results Mean temperature change till 2050 winter Model results: mean (reference) mean (projection) +0.4 C spatial resolution ~3 km urban parameterization TEB spring +0.2 C autumn: strongest warming over land Winter, spring: strongest warming over water summer +0.8 C autumn +1.2 C temperature difference [ C ] 6 3

4 Results Future change of number of summer days T max 25 C hot days T max 30 C tropical nights T min 20 C Hamburg: 31 Hamburg: 6 Hamburg: number of days per year 7 Temperatur Reale Stadt Komplexe Landnutzung Vereinfachung Virtuelle Stadt Einfache Landnutzung Komplexe Orografie Keine Orografie Lokale und mesoskalige Windsysteme Höhe Wind München Höhe Alpen Wind München Alpen Keine Berücksichtigung lokaler und mesoskaliger Windsysteme 8 4

Wetterstation Langjährige Reihen DWD-Messnetz Temporäres Messnetz mehrere Standorte Fremdmessnetze TT, RH, SD, DD,

Messwagen Variable Routen Fahrten Frühmorgens, Nachmittags, Abends Spitze 30 km/h : ca.

5 Fläche in km 2 Art der Bebauung Bebauungsumgebung Kategorie 9 Messtechnik zur Erfassung des Stadtklimas Wetterstation Langjährige Reihen DWD-Messnetz Temporäres Messnetz mehrere Standorte Fremdmessnetze TT, RH, SD, DD, FF, RR SODAR Akustisches Fernmesssystem + 10-m-Mast Vertikales Windprofil DD, FF, 300 m ü. G. Messwagen Variable Routen Fahrten Frühmorgens, Nachmittags, Abends Spitze 30 km/h : ca. alle 8 m ein Messwert Horizontalprofile: TT, RH Geländehöhenschnitt Videodokumentation Trams TT, RH außen TT, RH, TG innen Horizontalprofile Feste Routen nach Fahrplan Fahrgastraum: Messung Wärmebelastung Tempogrenzen: 2,5 km/h -> 70 km/h Messwerte alle 0,7 m -> 20 m 10 5

6 11 Profilmessfahrten am in Bremerhaven Nordroute, 17 km, ca. 45 min Start/Endpunkt 1,7 C - 0,3 C Τ (Wst Route) 3,7 C : Tn 19,9 C / Tx 31,8 C / SE 2 4 Bft 12 6

Profilmessfahrten am 25.08.2016 in Bremerhaven Start/Endpunkt Südroute, 15,6 km, ca.

2016: Tn 19,9 C / Tx 31,8 C / SE 2 4 Bft 13 Mobile Messungen mit Straßenbahnen Vorteile:

typische städtische Flächennutzungsstrukturen Messungen, wenn die Stadtbewohner unterwegs

7 Profilmessfahrten am in Bremerhaven Start/Endpunkt Südroute, 15,6 km, ca. 45 min Wetterstation 0,5 C - 0,4 C Τ (Wst Route) 2,5 C : Tn 19,9 C / Tx 31,8 C / SE 2 4 Bft 13 Mobile Messungen mit Straßenbahnen Vorteile: Mobile Messungen auf festen Routen Langfristige Messungen meteorologische Parameter für typische städtische Flächennutzungsstrukturen Messungen, wenn die Stadtbewohner unterwegs sind Nachteile: Zeitlicher Einsatz an Fahrplan gebunden, nicht spontan Fehlende Messungen bei Ausfall der Tram Messtechnik fest eingebaut 14 7

8 Temperatur Die Wärmeinsel: Beispiel Offenbach Temperaturmessungen des DWD in der Innenstadt und im Umland im August 2012 Quelle: Stadt Offenbach Lufttemperatur C und Temperaturdifferenz in K City, dichte Bebauung Umland, Freifläche Temperaturdifferenz Temperaturdifferenz: bis 7 Kelvin 15 Wärmebelastung in Fußgängerzonen mit und ohne Beschattung Frankfurt: Roßmarkt/ Hauptwache/ Zeil im Vergleich Messungen am , nachmittags wärmster Tag im Sommer 2006: Tx = 35,8 C am Flughafen Gefühlte Temperaturen 33.6 C 40.2 C 37.4 C 8

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