Mikro- und mesoskalige Modellierungen / Feldmessungen
Ausgangssituation
Das Klima in Städten unterscheidet sich meist deutlich von den durchschnittlichen lokalen Witterungsbedingungen. Typische Merkmale des Stadtklimas sind beispielsweise eine nächtliche Wärmeinsel, ein stark modifizierter Strahlungshaushalt und veränderte Windströmungen. Eine stationäre Erfassung des Klimas an verschiedenen Standorten erfolgt in der Regel für die Dauer eines Jahres und kann durch mobile Messungen ergänzt werden. Messfahrten dienen dazu, alle relevanten Flächennutzungstypen im Stadtgebiet zu berücksichtigen und klimatisch zu erfassen. Bei der Messung mit Thermographie-Systemen können Oberflächentemperaturen erfasst werde. Diese geben Aufschluss über stark erwärmte Oberflächen oder Kaltluftbildungsgebiete und ermöglichen die Analyse von Kaltluftentstehung und –strömung.
Da das Stadtklima in einem direkten Zusammenhang zur Gestaltung der Umwelt steht, kann durch Veränderungen der Stadtstruktur das lokale Klima sowohl zum Positiven als auch zum Negativen verändert werden. Die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Klimaelementen und der Stadt sind jedoch zu komplex, als dass man sie ohne weiteres abschätzen könnte. Sollen die Auswirkungen einer beabsichtigten Veränderung der Stadtstruktur vorhergesagt werden, so ist der Einsatz von numerischen Simulationsmodellen unumgänglich.
Ziel
Um einen Vergleich zwischen Ist-Zustand und Planvariante(n) zu ermöglichen, ist der Einsatz eines mikroskaligen Klimamodells erforderlich. Hierzu wird das Modell ENVI-met® (www.envi-met.com) eingesetzt. ENVI-met® ist ein dreidimensionales prognostisches numerisches Strömungs-Energiebilanzmodell. Das Modell dient zur Simulation der Wind-, Temperatur- und Feuchteverteilung in städtischen Strukturen. Es erfasst urbane Strukturen als Gesamtsystem und beschreibt dynamische klimatologische Vorgänge. Mit diesem mikroskaligen Modell werden die Wechselwirkungen zwischen Oberflächen, Pflanzen und der Atmosphäre in einer städtischen Umgebung simuliert. Es werden Parameter wie Gebäudeoberflächen, Bodenversiegelungsgrad, Bodeneigenschaften, Vegetation und Sonneneinstrahlung einbezogen.
Beispiele aus der Praxis
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mikroklimatische Modellierung der verringerten Durchlüftung in verschiedenen Planszenarien
Für einen geplanten Bauabschnitt an einer nahe gelegenen Schnellstraße wurden die Unterschiede bei der Abnahme der Windgeschwindigkeiten für zwei Szenarien untersucht. Die nächtliche Durchlüftung während Hitzeperioden ist für eine Abkühlung der Baustrukturen und eine erholsame Nachtruhe für den Menschen von maßgeblicher Bedeutung.
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stadtklimatische Untersuchung - Mikroskalige Modellierung einer Belüftungssituation
Mikroklimatische Modellierung der potentiellen Veränderungen einer Luftleitbahn durch eine geplante Bebauung. Für eine ausgewiesene Frischluftschneise wurde die nächtliche Belüftungssituation in der IST-Situation und für ein Szenario mit erweiterter Bebauung modelliert.
Bausteine
- Stationäres Messnetz
- Messfahrten
- Sonderuntersuchungen zu Kaltluftentstehung und –strömung
- Thermographie
- Mikroskalige Modellierungen zum Vergleich von Ist-Zustand, Planvarianten und Zukunftsszenarien
- Mesoskalige Modellierungen
Referenz-Projekte
- Verschiedene kleinräumige Untersuchungen und Gutachten