Der Klimawandel, eine Herausforderung an eine klimagerechte Stadt- und Gebäudeplanung

Transkript

1 15. Schweizerisches Status-Seminar «Energie- und Umweltforschung im Bauwesen» Der Klimawandel, eine Herausforderung an eine klimagerechte Stadt- und Gebäudeplanung Jürgen Baumüller Landeshauptstadt Stuttgart, Amt für Umweltschutz, Abteilung Stadtklimatologie Zusammenfassung Vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels und der Tatsache, dass immer mehr Menschen in der Zukunft in Städten leben werden, gewinnt die Einbindung klimatischer Aspekte in der Stadtplanung immer mehr am Bedeutung. Am Beispiel der Stadt Stuttgart, mit einer siebzigjährigen Erfahrung auf dem Gebiet der angewandten Stadtklimatologie, wird gezeigt wie klimatische Aspekte in der Stadtplanung berücksichtigt werden kann. Stuttgart die Landeshauptstadt von Baden-Württemberg im Süden von Deutschland mit ca Einwohnern ist das Zentrum der Region Stuttgart mit 2,6 Millionen Einwohnern. Die Siedlungsfläche beträgt 50%, 25% des Stadtgebietes (207 km²) sind Wald. Trotz des Wachstumsdruckes ist es in Stuttgart gelungen eine grüne Stadt zu erhalten. Der Flächennutzungsplan 2010 hat deshalb auch das Ziel der Innenentwicklung vor der Außenentwicklung. Der Rahmenplan Halbhöhenlagen von Stuttgart dient dabei der Sicherung von Grünflächen am City-Rand auch als ein wichtiges Gebiet zur Belüftung des Stadtgebietes. Abstract Considering the global climatic change and the fact that more and more humans will live in cities in the future world-wide, the implementation of climatic aspects in city planning gains more significance. By the example of the city of Stuttgart, which has already over 70 years experience in this field, it will be pointed out how climatic aspects can be integrated in city planning. Stuttgart is a metropolitan city with 590,000 inhabitants and is the centre of a region with 2.6 million inhabitants. Stuttgart is the capital of the federal state of Baden-Wuerttemberg in South Germany. The total area of Stuttgart is 207 km² with a settlement part of 102 km², which is about 50%.The forest areas cover about 25%. The region has one of the highest growth levels in Germany and has to deal with continual pressure in terms of settlement areas. In order to preserve one of its key characteristics as a city in the green the land use plan to 2010 focuses primarily on inner urban development. Therefore the priority for current urban development is to support large and small projects which contribute to a structural transformation within the city area. The urban framework plan Hillsides of Stuttgart was developed to protect the green areas on the hillsides near the city centre as a important part for the city ventilation. 11./12. September 2008 ETH Zürich 17

2 1. Ausgangslage Das Klima ist im Wandel, so war der Winter 2006/07 der wärmste Winter seit Messungen vorliegen und der Januar 2007 war 5,1 Grad zu warm. Nach den Angaben des IPCC (2007) ist der Klimawandel eine Folge der vom Menschen verursachten Treibhausgase, wobei die CO 2 -Emissionen im Vordergrund stehen. Nach der Prognose des IPCC wird sich die mittlere Globale Temperatur bis Ende des Jahrhunderts je nach Szenario um bis zu 4 Grad erhöhen [1]. In der Schweiz ist die Klimaveränderung auch schon deutlich spürbar [2] (Abb. 1). Abb. 1: Abweichung der Jahrestemperaturen in der Schweiz ( ) vom Durchschnitt Ein weiteres Indiz für den Klimawandel ist das rasche Abschmelzen der Alpengletscher. Der Schneeferner Gletscher auf der Zugspitze (2962 m) verliert ca. 10 cm an Dicke täglich und hat in den letzten 100 Jahren ca. 90% seines Volumens verloren. Aber nicht nur die Mittelwerte von Temperatur und Niederschlag werden sich zukünftig verändern sondern auch Extremereignisse (Hitze, Starkregen) nehmen zu. Der Hitzesommer 2003 war ein Vorbote dessen, was in den nächsten Jahren in Bezug auf die Temperatur auf uns zukommen kann. In Europa starben ca Menschen infolge der Hitzewelle, wobei in Deutschland besonders der Süden betroffen war (Abb. 2). In Stuttgart wurde im August 2003 eine Rekordtemperatur von 38,8 C in der Innenstadt gemessen. 18

3 Abb. 2: Abweichungen der Sommertemperaturen 2003 in Deutschland vom langjährigen Mittewert (DWD 2007) Als eine Folge dieser Hitzewelle wurde in Deutschland und anderen europäischen Ländern ein Hitzewarnsystem eingeführt, das bei hohen Außentemperaturen bestimmte Gruppen (Pflegedienste etc.) aber auch die Öffentlichkeit informiert. Derzeit gibt es Überlegungen ein Warnsystem für die Temperaturen in den Häusern zu entwickeln, was jedoch schwierig ist. Ein Grund für die hohe Anzahl der Toten im Sommer 2003 war, dass bei uns üblicherweise Wohnungen meist noch nicht klimatisiert sind. Ein Trend zur Klimatisierung z.t. noch mit mobilen Geräten ist jedoch schon erkennbar. Der Klimawandel wird uns aber auch finanziell belasten. Untersuchungen des Instituts für Wirtschaftsforschung in Berlin (2008) zeigen dass allein in Baden-Württemberg mit ca. 130 Mrd. Euro an Kosten bis 2050 zu rechnen ist (Abb.3) Die Berechnungen basierten auf der Basis des WETTREG A1B Szenario [3]. Abb. 3: Kosten durch Klimaschäden bis 2050 in den Bundesländern Deutschlands.(DIW Berlin 2008) 19

4 Der Trend zu höheren Temperaturen ist weltweit feststellbar. Dabei wird die Temperaturzunahme in den rasch wachsenden Ballungsräumen durch den Stadtklimaeffekt (Wärmeinsel) noch verstärkt. Während der globale Temperaturanstieg derzeit bei ca. 0,6 Grad liegt, stieg die mittlere jährliche Lufttemperatur in Tokyo seit 1900 um 3 Grad (Abb.4). Abb. 4: Temperaturtrend in Tokio seit 1900 [10] Der Wärmeinseleffekt der Städte ergibt sich aus der veränderten Energiebilanz (Abb. 5) und ist von der Stadtgröße abhängig. Da die veränderte Oberfläche in Städten die Rauigkeit erhöht, nimmt die mittlere Windgeschwindigkeit dort stark ab, was für die gefühlte Temperatur aber auch für den Luftaustausch Auswirkungen hat. Abb. 5: Einflussgrößen des urbanen Wärmehaushalts 20

5 Den Klimawandel zu stoppen wird uns nicht mehr gelingen, dazu ist schon zu viel an Treibhausgasen im System Atmosphäre, Ozeansphäre und Biosphäre angelegt. Eine Reduktion der Emission von Treibhausgasen kann jedoch die Zunahme des Temperaturanstiegs bremsen. Auf der anderen Seite ist eine Anpassung an neue Umgebungsbedingungen insbesondere in den Städten erforderlich. Dazu gehört auch eine verstärkte Berücksichtigung von Klimaaspekten bei der Stadtplanung und im Städtebau. 2. Vorgehen In der Bundesrepublik Deutschland ist die Raumplanung in verschiedenen Stufen aufgebaut (Abb. 6). Auf regionaler Ebene (Regionalplan) sind spezielle planungsbezogene Klimauntersuchungen eher noch die Ausnahme. In Baden Württemberg gibt es in den 12 Regionen bisher nur zwei solcher Klimauntersuchungen (Klimauntersuchung Südlicher Oberrhein (2007) [4], Klimaatlas Region Stuttgart (2008) [5]). In größeren Städten Deutschlands sind Stadtklimauntersuchungen weiter verbreitet, da konkrete Planungen in der Regel auf kommunaler Ebene stattfinden und bei den Städten die Planungshoheit liegt. Das Baugesetzbuch [6] erfordert zudem die Belange von Luft und Klima in der Bauleitplanung zu berücksichtigen und diese Belange sachgerecht mit anderen abzuwägen. Seit 2004 ist es erforderlich bei bedeutsamen räumlichen Planungen strategische Umweltprüfungen durchzuführen und separate Umweltberichte zu erstellen. Um klimatische Aspekte in der Planung berücksichtigen zu können ist es erforderlich, das Klima einer Stadt gründlich zu untersuchen. Hierbei stehen im Vordergrund die Hauptprobleme der Stadt wie Wärmeinsel, Luftverschmutzung, Ventilation und das Bioklima. Die Anforderung an die klimatische Bestandsaufnahme hängt stark von der Planungsebene [7] und z. T. von der jeweiligen Fragestellung ab. Die Vorgehensweise soll am Beispiel der Landeshauptstadt Stuttgart gezeigt werden, die vor 70 Jahren begonnen hat, eine Abteilung Stadtklimatologie aufzubauen. Abb. 6: Stufen der räumlichen Planung in der Bundesrepublik Deutschland [7] 21

6 3. Resultate Flächennutzungsplan (FNP) Der Flächennutzungsplan von Stuttgart (FNP 2010) als vorbereitender Bauleitplanung trägt klimatischen Aspekten Rechnung mit den Leitzielen kompakt, urban, grün und der Maßgabe der Innenentwicklung vor Außenentwicklung. Klimatische Grundlagen waren ein Klimaatlas mit den entsprechenden Untersuchungen zur Thermal- und Windsituation in der durch das Relief geprägten Stadt. Wichtig für die Belüftung von Stuttgart sind u.a. nächtliche Kaltluftflüsse, die zur Luftverbesserung und zur nächtlichen Abkühlung beitragen (Abb.7). Abb. 7: Skizze der nächtlichen Zirkulation in Stuttgart 22

7 Für die Planung ist das Wissen über die Entstehungsgebiete und Abflussbahnen (Frischluftschneisen) der Kaltluft (Abb. 8) notwendig. Die Kaltluftbildung und die Wirkung der Kaltluftflüsse ist auch in den Thermalkarten einer Befliegung im Jahr 2005 gut erkennbar. Abb. 8: Karte mit nächtlichen Kaltluftflüssen in Stuttgart 23

8 Für die Ventilation insgesamt ist die Veränderung des Windfeldes bei großräumiger Anströmung von Bedeutung (Abb. 9). Die aktuelle Windsituation (flächenhaft) wird im Computer simuliert und im Internet alle 1/2 Stunde aktualisiert ( Abb. 9: Windfeld in Stuttgart bei großräumiger Anströmung 24

9 Da die Solarenergienutzung immer mehr fortschreitet ist auch ein Solaratlas der das Relief berücksichtigt sinnvoll, ergänzt durch lokale Verschattungsuntersuchungen (Abb. 10). Abb. 10: Verschattungseffekt an einem Standort mit Sonnenbahnen in Stuttgart Städtebaulicher Rahmenplan Rahmenpläne sind informelle Pläne, die vom Gesetzgeber nicht vorgeschrieben sind. In der Praxis haben sich solche städtebaulichen Rahmenpläne insbesondere bei der Innentwicklung schon bebauter größerer Gebiete als gutes Instrument gezeigt. Die Wohngebiete der Stuttgarter Halbhöhenlage sind wertvoller Bestandteil der unverwechselbaren Stadtlandschaft von Stuttgart. Das Stadtbild, die hohe Wohnqualität in Innenstadtnähe und die Klimafunktionen dieser grünen Wohnlagen sind ein unwiederbringlicher Schatz, der sorgfältig zu hüten ist. Der Rahmenplan Halbhöhenlagen [8] eröffnet auch Spielräume für individuelle, zeitgemäße und qualitätsvolle Architektur und Gartengestaltung an den Hängen der Innenstadt von Stuttgart. Drei klimatisch bedeutsame Umweltzonen wurden im Rahmenplan definiert. In Umwelt- 25

10 zone 1 sollen Baulücken mit gültigem Planungsrecht aus Gründen des Umweltschutzes grundsätzlich nicht geschlossen werden. Im Einzelfall ist ggf. zu prüfen, ob und inwieweit das Planungsrecht zu ändern ist oder eine Bebauung vertretbar erscheint. Ergibt die Prüfung, dass unter Würdigung der Gegebenheiten der konkreten Situation eine Planungsrechtsänderung nicht erforderlich ist und eine Baulücke geschlossen werden kann, können Befreiungen unter angemessener Berücksichtigung der Ergebnisse des Rahmenplans erteilt werden. Änderungen von Bebauungsplänen in Umweltzone 1, die der Verbesserung der Umweltqualität dienen, sollen rechtzeitig durchgeführt werden, insbesondere wenn ein Verlust von Umweltqualitäten zu befürchten ist. Bei der Aufstellung von Bebauungsplänen ist der Rahmenplan Halbhöhenlagen als sonstige städtebauliche Planung gemäß 1 Abs. 6 Nr. 11 zu berücksichtigen. Vorhandene Baumöglichkeiten können nach wie vor im Rahmen des geltenden Planungsrechts in Umweltzone 2 realisiert werden. Bebauungsplanänderungen sollen zu einer Verbesserung der Umweltqualität beitragen. Eine Umweltprüfung gem. 2 Abs. 4 BauGB ist durchzuführen. Bei der Aufstellung von Bebauungsplänen ist der Rahmenplan Halbhöhenlagen als sonstige städtebauliche Planung gemäß 1 Abs. 6 Nr. 11 zu berücksichtigen. Baumöglichkeiten sollen im Rahmen des geltenden Planungsrechts in der Umweltzone 3 realisiert werden. Bebauungsplanänderungen sollen nur dann durchgeführt werden, wenn damit keine Verminderung der Umweltqualitäten verbunden ist. Chancen zur Verbesserung der Umweltqualität sollen genutzt werden. Bei der Aufstellung von Bebauungsplänen ist der Rahmenplan Halbhöhenlagen als sonstige städtebauliche Planung gemäß 1 Abs. 6 Nr. 11 zu berücksichtigen. Bebauungsplan (B-Plan) Der Bebauungsplan (B-Plan) oder die verbindliche Bauleitplanung bildet die zweite Stufe der Bauleitplanung. Er ist aus dem Flächennutzungsplan zu entwickeln und soll eine nachhaltige städtebauliche Entwicklung und eine dem Wohl der Allgemeinheit entsprechende sozialgerechte Bodennutzung gewährleisten. Während der Flächennutzungsplan auf der ersten Stufe die allgemeinen Entwicklungsabsichten der Gemeinde fixiert, konkretisiert der B-Plan in rechtlich verbindlicher Form und parzellenscharf die Planung. Der B-Plan wird als Satzung beschlossen und als Ortsrecht rechtskräftig. Für die Belange des Umweltschutzes wird nach den Vorschriften des Baugesetzbuchs eine Umweltprüfung (UP) durchgeführt. Dabei werden die voraussichtlich erheblichen Umweltauswirkungen z.b. auf die Luft und das Klima ermittelt und in einem Umweltbericht beschrieben und bewertet. Der Maßstab beträgt in der Regel 1:500 bis 1:1000. Der Plan ist zeitlich nicht befristete und bindet sowohl den Grundstücksbesitzer als auch die Gemeinde. Auf dieser Planungsebene sind bei Bedarf spezielle klimatische Untersuchen notwendig, seien es Messungen oder mikroskalige Computersimulationen, die es auch ermöglichen Prognosen (z.b. Schadstoffentwicklungen) für die Zukunft abzugeben oder auch Windkanaluntersuchungen zur Bestimmung der Umströmung der Gebäude. Im Bebauungsplan können nach deutschem Planungsrecht sehr viele Festsetzungen getroffen werden, die der Bauherr einzuhalten hat. Beispielsweise sind Baufenster, Gebäudehöhen sowie Dachbegrünungen mit Pflanzzwang und Pflanzbindung für Flachdächer etc. gemäß 9 (1) 25 BauGB festsetzbar [9] Gebäude Die Landeshauptstadt Stuttgart hat mit der Abteilung Energiewirtschaft eine Institution, die für die Einsparung von Energie und CO 2 in den städtischen Liegenschaften zuständig ist. Jährlich wird in einem Energiebericht die Situation dargestellt. Über Contracting und Intracting wird versucht finanzielle Hilfe für energetische Modernisierungsmaßnahmen bereitzustellen. EU Projekte wie z. B. KORIAS oder AMICA unterstützen diese Arbeit. Ein Klimaschutzkonzept (KLIKS) [10] existiert seit 1997 in Stuttgart. 26

11 4. Ausblick Immer mehr Menschen leben in den Städten, dadurch wird die Betroffenheit durch den Klimawandel dort besonders zunehmen [11]. Im Vordergrund stehen hier die bioklimatischen Auswirkungen, die sowohl bezüglich der Planung von Gebäuden aber auch der gesamten Stadt neue angepasste Konzepte erfordern. Städte stellen eine der Hauptquellen für CO 2 -Emissionen dar, weshalb hier Maßnahmen zur Reduktion von CO 2 besonders notwendig sind. Wirksamer Klimaschutz verlangt von allen Beteiligten Anstrengungen, auch in finanzieller Hinsicht, Maßnahmenkonzepte sind zu entwickeln und müssen auch umgesetzt werden. Hier besteht noch ein erheblicher Nachholbedarf. Aufgrund weltweiter Bemühungen zum Schutz der Erdatmosphäre ist von veränderten Wertvorstellungen zugunsten des Umweltschutzes, speziell zugunsten von Luft und Klima auszugehen, deren Stellenwert sich nicht mehr auf Aspekte der örtlichen Klimatologie und des Geländeklimas beschränkt. Der großräumige Klimaschutz ist als öffentlicher Belang bei der Bauleitplanung zu berücksichtigen. Dies ergibt sich nunmehr auch aus dem Grundgesetz, das mit Artikel 20 a den Umweltschutz als Staatsziel benennt. Danach müssen unbestimmte Rechtsbegriffe (z.b. "Allgemeinwohl") im Lichte dieses Staatsziels ausgelegt werden. Neue Untersuchungen [12] zeigen, dass sich das Klima schneller wandelt als bisher angenommen. 5. Literatur/Referenzen [1] IPCC, Vierter Sachstandsbericht des IPCC (AR4), 2007 [2] OcCC / ProClim Hrsg., Klimaänderung und die Schweiz 2050 Erwartete Auswirkungen auf die Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft, 2007 [3] WETTREG, Statistisches Regionalisierungsmodell zum Klimawandel Neue Ergebnisse zu regionalen Klimaänderungen, UBA,2007 [4] Regionale Klimaanalyse Südlicher Oberrhein (REKLISO), 2006 Hrsg.: Regionalverband Südlicher Oberrhein [5] Baumüller J., Reuter U., Hoffmann U., Esswein H., Klimaatlas Region Stuttgart, Hrsg. Verband Region Stuttgart 2008 [6] Baugesetzbuch (BauGB) Neufassung vom (BGBL. I S. 1359) [7] Stufen der räumlichen Planung in Stuttgart, Arbeitspapier zur Stadtentwicklung-, Hrsg.: Amt für Stadtplanung und Stadterneuerung, Landeshauptstadt Stuttgart [8] Landeshauptstadt Stuttgart, Rahmenplan Halbhöhenlagen, 2007 [9] Baumüller J.,Reuter U., Hoffmann U., Städtebauliche Klimafibel Hinweise für die Bauleitplanung-, Hrsg. Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg 2008, [10] KLIKS, Klimaschutzkonzept Stuttgart, [11] Baumüller J., Stadtklima im Klimawandel, in Warnsignal Klima Gesundheitsrisiken Gefahren für Pflanzen, Tiere und Menschen Hrsg. Lozán J. et al [12] KLIWA, Klimamonitoring im Rahmen des Kooperationsvorhabens KLIWA Klimawandel in Süddeutschland Veränderung der Kenngrößen Lufttemperatur, Niederschlag und Hochwasserabfluss, Monitoringbericht