Paris, Musée du quai Branly - Vertikaler Garten an der Fassade
Das Konzept der „Grünen Wand“ des Botaniker Patrick Blanc besteht aus Pflanzenwänden bzw. senkrechten Beeten. Hierfür werden an das Lokalklima angepassten Pflanzen mit ausgeklügeltem Bewässerungssystem auf einer Gitterkonstruktion installiert. Durch die Verdunstung der Pflanzen wird die Luftfeuchtigkeit erhöht und die Lufttemperatur während Hitzeperioden verringert, wodurch sich die Aufenthaltsqualität insgesamt verbessert. Im engen Straßenraum ohne ausreichenden Wuchsraum für Straßenbäume kann durch die Fassadenbegrünung ohne weiteren Platzbedarf ein klimatisch positiver Effekt erreicht werden.
Projekt StaKliBo
Eine Möglichkeit, der durch den Klimawandel zunehmenden städtischen Überwärmung entgegenzuwirken, ist die gezielte Nutzung der Kühlfunktion des Bodens. Die natürliche Kühlleistung der Böden ist durch Versiegelung, Grundwasserabsenkungen und Bodenveränderungen in vielen Städten in großem Umfang stark reduziert. Die empirische Erfassung (Messungen, Modellierungen, GIS-Analysen) der Zusammenhänge zwischen Bodenzustand, Wasserverfügbarkeit und Vegetationsbestand und dem Kaltluftbildungspotential (Kühlleistung) soll im Projekt StaKliBo (BMUB gefördert) die Grundlage bilden für ein klimatisches Bodenkonzept und ein Bodenmanagementsystem.
Paris, Jardin des Plantes
Urbane Grünflächen haben eine hohe Bedeutung für das Lokalklima, da von ihnen eine kühlende Wirkung ausgeht. Tagsüber führt eine Freifläche, die idealerweise aus Wiese mit Sträuchern und lockerem Baumbestand besteht, durch Schattenwurf und Energieverbrauch aufgrund von Evapotranspiration zu einem thermisch ausgleichenden Bereich für die bebaute Umgebung. Nachts können Freiflächen durch Kaltluftbildung und Luftaustausch kühlend auf die Umgebung wirken. Parkanlagen führen zu einer Abschwächung und Begrenzung der innerstädtischen Wärmeinsel ebenso wie sie Rückzugsorte an heißen Tagen darstellen.
Paris, Boulevard Victor - Begrünung von innerstädtischen Gleisanlagen
Urbane Grünflächen haben eine hohe Bedeutung für das Lokalklima, da von Ihnen eine kühlende Wirkung ausgeht. Auch sehr schmale Grünflächen wie beispielsweise begrünte Gleisanlagen haben positive Auswirkungen auf das thermische, lufthygienische und energetische Potential des Straßenraums. Rasenflächen heizen sich zwar tagsüber bei Sonnenschein schnell auf, kühlen nachts aber auch sehr schnell wieder ab. In einem größeren Verbund beispielsweise mit Parkanlagen können sich auch Auswirkungen über den Straßenraum hinaus auf das Mikroklima eines Stadtviertels ergeben
Einsatz des Klimamessbusses während einer sommerlichen Strahlungsnacht
Mit einem Klimamessfahrzeug werden während sommerlicher Strahlungswetterlagen verschiedene Messrouten im Untersuchungsgebiet befahren. Dabei werden mit einer hohen räumlichen Auflösung Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Oberflächentemperatur kontinuierlich und Wind punktuell erfasst. Ziel der Messfahrten ist es, die durch Bebauung, Flächennutzung und Relief verursachten kleinklimatischen Abweichungen vom großräumigen Mittel zu erfassen und darzustellen. Diese Phänomene bilden sich in klaren Nächten besonders deutlich heraus, weshalb die Messfahrten überwiegend nachts durchgeführt werden.
Paris, Esplanade Max Guedj - Parkanlage mit Wasserspielen
Städte sind im Allgemeinen durch eine niedrigere relative und absolute Luftfeuchtigkeit im Vergleich zum nicht bebauten Umland charakterisiert. Durch die Anlage von mehr Wasser- und Grünflächen in Städten wird die Evapotranspiration erhöht und damit der latente Wärmestrom auf Kosten des sensiblen Wärmestroms verstärkt. Dadurch wird erreicht, dass der für die Verdunstung von Wasser aufzuwendende Energiebetrag der Lufterwärmung nicht zur Verfügung steht und sich die aufgeheizte Innenstadtluft abkühlt. Über eine Steigerung des Anteils von Wasser- und Grünflächen kann damit ein Abkühlungseffekt erzielt werden.
Paris, Parc André Citroën - Parkanlage mit temporärer Sprühanlage
Im innerstädtischen Bereich kann eine Aufheizung der Luft durch Begrünung mit Bäumen und Sträuchern vermindert werden. Der Schattenwurf der Vegetation sowie Verdunstung und Transpiration der Pflanzen reduzieren die Hitzebelastung in Innenstadtbereichen. Eine Bewässerung durch temporäre Wassersprengler hält diese Funktion der Vegetation aufrecht. Gleichzeitig wird über den feuchten Oberflächen eine zusätzliche Luftabkühlung durch Verdunstungskälte erreicht. Als Nebeneffekt können sich Parkbesucher bei Bedarf aktiv unter der Wasserdusche abkühlen.
Projekt StaKliBo
Eine Möglichkeit, der durch den Klimawandel zunehmenden städtischen Überwärmung entgegenzuwirken, ist die gezielte Nutzung der Kühlfunktion des Bodens. Die natürliche Kühlleistung der Böden ist durch Versiegelung, Grundwasserabsenkungen und Bodenveränderungen in vielen Städten in großem Umfang stark reduziert. Die empirische Erfassung (Messungen, Modellierungen, GIS-Analysen) der Zusammenhänge zwischen Bodenzustand, Wasserverfügbarkeit und Vegetationsbestand und dem Kaltluftbildungspotential (Kühlleistung) soll im Projekt StaKliBo (BMUB gefördert) die Grundlage bilden für ein klimatisches Bodenkonzept und ein Bodenmanagementsystem.
Bochum, Westpark
Auf einem ehemals durch ein Stahlwerk und Gießereien genutzten Gelände entstand ein ca. 38 ha großer Park mit dynamischer Geländestruktur. Die angepflanzten Bäume sind in den letzten zwanzig Jahren zu einem Industriewald gewachsen. Das Gelände wurde vollständig gegen den Grundwasserkörper abgedichtet da die standörtlichen Voraussetzungen (Altlasten) keine Versickerung der Niederschläge erlauben. Die Niederschläge werden in offenen Kanälen zusammengeführt, dort verdunstet bzw. zeitverzögert in einen kleinen Bach abgeleitet. Das städtische Kanalnetz wird entlastet und die großflächige Verdunstung des Wassers sorgt für eine Abkühlung der Umgebung.
Emmerich, Haus mit Fassadenbegrünung
Die Begrünung von Hausfassaden wirkt ähnlich wie die Dachbegrünung positiv auf das thermische, lufthygienische und energetische Potential eines Gebäudes. Fassadenbegrünungen verbessern in erster Linie die mikroklimatischen Verhältnisse am Gebäude selbst, ohne eine Fernwirkung zu erzielen. Die thermischen Effekte von Fassadenbegrünungen bestehen in der Abmilderung von Temperaturextremen im Jahresverlauf. Um die Wärme der winterlichen Sonneneinstrahlung nutzen zu können, kann eine Fassade mit laubabwerfenden Pflanzen (z. B. wilder Wein) begrünt werden.
Paris, Parc de Bercy - Wassertreppe
Bewegtes Wasser trägt insgesamt in größerem Maß zur Abkühlung bei als stehende Wasserflächen, da durch die Verwirbelungen mehr Wasser verdunstet. Gleichzeitig wird in der meist relativ trockenen sommerlichen Stadtatmosphäre die Luftfeuchtigkeit erhöht. Dabei wiegt in der Regel die positive Wirkung des Abkühlungseffektes durch die Verdunstung von Wasser die Nachteile einer eventuell häufiger auftretenden Schwüle im urbanen Gebiet auf. Wassertreppen wie die im Parc de Bercy sind außerdem ein markantes gestalterisches Element und erhöhen die Aufenthaltsqualität für Stadtbewohner.
Neuss, Wasserspielplatz an der „Südlichen Furth“
Vor allem in den verdichteten Innenstadtbereichen, die gleichzeitig das höchste Schadenspotenzial gegenüber Extremwettern verzeichnen, stehen kaum Flächen für die Abkopplung oder zur Retention von Niederschlagswasser zur Verfügung. Lösungen dafür sind die Schaffung von Flächen oder Orten, wo Niederschlagswasser zeitweise gespeichert werden kann. Wasserplätze können Aufenthalts- oder Erholungsflächen (Spiel- oder Sportplätze, Parkanlagen, Parkplätze etc.) sein. Sie sind den Großteil des Jahres trocken und übernehmen nur bei Starkniederschlägen kurzzeitig die Funktion einer Retentionsfläche.
Paris, Parc de Bercy - Wassertreppe
Bewegtes Wasser trägt insgesamt in größerem Maß zur Abkühlung bei als stehende Wasserflächen, da durch die Verwirbelungen mehr Wasser verdunstet. Gleichzeitig wird in der meist relativ trockenen sommerlichen Stadtatmosphäre die Luftfeuchtigkeit erhöht. Dabei wiegt in der Regel die positive Wirkung des Abkühlungseffektes durch die Verdunstung von Wasser die Nachteile einer eventuell häufiger auftretenden Schwüle im urbanen Gebiet auf. Wassertreppen wie die im Parc de Bercy sind außerdem ein markantes gestalterisches Element und erhöhen die Aufenthaltsqualität für Stadtbewohner.
Projekt StaKliBo
Eine Möglichkeit, der durch den Klimawandel zunehmenden städtischen Überwärmung entgegenzuwirken, ist die gezielte Nutzung der Kühlfunktion des Bodens. Die natürliche Kühlleistung der Böden ist durch Versiegelung, Grundwasserabsenkungen und Bodenveränderungen in vielen Städten in großem Umfang stark reduziert. Die empirische Erfassung (Messungen, Modellierungen, GIS-Analysen) der Zusammenhänge zwischen Bodenzustand, Wasserverfügbarkeit und Vegetationsbestand und dem Kaltluftbildungspotential (Kühlleistung) soll im Projekt StaKliBo (BMUB gefördert) die Grundlage bilden für ein klimatisches Bodenkonzept und ein Bodenmanagementsystem.
Paris, Ablauf und Speicherung von Niederschlagswasser in einer Zisterne
Das Regenwasser wird in der schmalen Gasse in einer zentralen Rinne oberirdisch entlang dem Gefälle abgeleitet. Auf dem runden Sammelplatz am Ende der Straße läuft das Wasser in eine unterirdische Zisterne und wird dort zur weiteren Verwendung gespeichert. Hierdurch wird das Kanalnetz bei Starkregenereignissen erheblich entlastet. In trockenen Perioden steht ausreichend Wasser aus der Zisterne für die nahe gelegenen Grünanlagen zur Verfügung. Die permanente Abgabe von Wasser an das tiefer gelegene Straßenbegleitgrün kühlt die Umgebung und verbessert die Aufenthaltsqualität bei Hitzeperioden.
Projekt StaKliBo
Eine Möglichkeit, der durch den Klimawandel zunehmenden städtischen Überwärmung entgegenzuwirken, ist die gezielte Nutzung der Kühlfunktion des Bodens. Die natürliche Kühlleistung der Böden ist durch Versiegelung, Grundwasserabsenkungen und Bodenveränderungen in vielen Städten in großem Umfang stark reduziert. Die empirische Erfassung (Messungen, Modellierungen, GIS-Analysen) der Zusammenhänge zwischen Bodenzustand, Wasserverfügbarkeit und Vegetationsbestand und dem Kaltluftbildungspotential (Kühlleistung) soll im Projekt StaKliBo (BMUB gefördert) die Grundlage bilden für ein klimatisches Bodenkonzept und ein Bodenmanagementsystem.
Emmerich, Haus mit Fassadenbegrünung
Die Begrünung von Hausfassaden wirkt ähnlich wie die Dachbegrünung positiv auf das thermische, lufthygienische und energetische Potential eines Gebäudes. Fassadenbegrünungen verbessern in erster Linie die mikroklimatischen Verhältnisse am Gebäude selbst, ohne eine Fernwirkung zu erzielen. Die thermischen Effekte von Fassadenbegrünungen bestehen in der Abmilderung von Temperaturextremen im Jahresverlauf. Um die Wärme der winterlichen Sonneneinstrahlung nutzen zu können, kann eine Fassade mit laubabwerfenden Pflanzen (z. B. wilder Wein) begrünt werden.
Einsatz des Klimamessbusses während einer sommerlichen Strahlungsnacht
Mit einem Klimamessfahrzeug werden während sommerlicher Strahlungswetterlagen verschiedene Messrouten im Untersuchungsgebiet befahren. Dabei werden mit einer hohen räumlichen Auflösung Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Oberflächentemperatur kontinuierlich und Wind punktuell erfasst. Ziel der Messfahrten ist es, die durch Bebauung, Flächennutzung und Relief verursachten kleinklimatischen Abweichungen vom großräumigen Mittel zu erfassen und darzustellen. Diese Phänomene bilden sich in klaren Nächten besonders deutlich heraus, weshalb die Messfahrten überwiegend nachts durchgeführt werden.
Einsatz des Klimamessbusses während einer sommerlichen Strahlungsnacht
Mit einem Klimamessfahrzeug werden während sommerlicher Strahlungswetterlagen verschiedene Messrouten im Untersuchungsgebiet befahren. Dabei werden mit einer hohen räumlichen Auflösung Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Oberflächentemperatur kontinuierlich und Wind punktuell erfasst. Ziel der Messfahrten ist es, die durch Bebauung, Flächennutzung und Relief verursachten kleinklimatischen Abweichungen vom großräumigen Mittel zu erfassen und darzustellen. Diese Phänomene bilden sich in klaren Nächten besonders deutlich heraus, weshalb die Messfahrten überwiegend nachts durchgeführt werden.
Projekt StaKliBo
Eine Möglichkeit, der durch den Klimawandel zunehmenden städtischen Überwärmung entgegenzuwirken, ist die gezielte Nutzung der Kühlfunktion des Bodens. Die natürliche Kühlleistung der Böden ist durch Versiegelung, Grundwasserabsenkungen und Bodenveränderungen in vielen Städten in großem Umfang stark reduziert. Die empirische Erfassung (Messungen, Modellierungen, GIS-Analysen) der Zusammenhänge zwischen Bodenzustand, Wasserverfügbarkeit und Vegetationsbestand und dem Kaltluftbildungspotential (Kühlleistung) soll im Projekt StaKliBo (BMUB gefördert) die Grundlage bilden für ein klimatisches Bodenkonzept und ein Bodenmanagementsystem.

 

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

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