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Global Ideas

Stadtklimaforschung in Deutschland

Deutschland gilt in der Stadtklimaforschung als Vorreiter. Die Universitäten nähern sich dem Thema auf ganz unterschiedliche Weise: bei den einen stehen Daten im Mittelpunkt, bei den anderen menschliche Empfindungen.

Foto: Modellstadt im Windkanal (Foto: UHH/KlimaCampus/Huppertz)

Windkanal

Versinkende Inseln, schmelzende Gletscher, überflutete Küstenregionen oder ausgetrocknete Böden - der Klimawandel ist in Schwellen- und Entwicklungsländern schon längst angekommen.

Städte in Industrienationen sehen wir dagegen selten im Zusammenhang mit Klimawandel. Und wenn doch, dann als Verantwortliche der Erderwärmung: Denn rund zwei Drittel der weltweit verbrauchten Energie, 60 Prozent des Wasserverbrauchs und 70 Prozent der Treibhausgase entfallen auf Städte.

Eine Messstation des Hamburger KlimaCampus vor einer Hecke (Foto: UHH/KlimaCampus)

Viele Hamburger haben eine solche Messstation in ihrem Garten

Dabei sind Städte vor allem auch Leidtragende der Erderwärmung: „Dicht bebaute Städte heizen sich auf, weil sich zwischen den Gebäuden Sonnenwärme und Abwärme von Haushalten und Industrie stauen. Das kann Wärmestress verursachen: Mehr als 20 Grad nächtliche Temperatur lässt viele Menschen schlechter schlafen”, sagt Heinke Schlünzen, Professorin am Meteorologischen Institut des KlimaCampus in Hamburg.

Ein engmaschiges Netz aus Messstationen macht ganz Hamburg zum Versuchslabor

Schlünzen und ihre Kollegen haben die Großstadt Hamburg zu einem Zentrum der Stadtklimaforschung gemacht. An unterschiedlichen Orten im Hamburger Stadtgebiet stehen deshalb Messstationen, die permanent Lufttemperatur und -feuchte, Niederschlag, Wind sowie Bodenwassergehalt und -temperatur aufzeichnen. Die Stationen übermitteln die Daten in regelmäßigen Abständen an einen Computer am KlimaCampus. Ziel ist es herauszufinden, inwiefern sich das jeweilige Grundwasserniveau und die Bodeneigenschaften auf Verdunstung, Kühlung und das lokale Stadtklima auswirken. Die daraus entstehenden urbanen Modelle sind exakt genug, um die Effekte einzelner Gebäude, Parks, ja sogar von einzelnen Baumgruppen nachweisen zu können.

Hamburg als Modellstadt (Foto: UHH/KlimaCampus/Huppertz)

Im Windkanal stehen komplette Modelle von realen Städten. Damit wird zum Beispiel die Ausbreitung von Autoabgasen in Städten oder die Entstehung von Extremwind an Bauwerken untersucht. Im Kleinen kann man hier sehen, wie sich das Stadtklima durch neue Bebauung verändert.

Mit ihren Ergebnissen hoffen die Forscher, der nächtlichen Überwärmung im Zuge des Klimawandels entgegenwirken zu können. Beispielsweise überlegte die Hamburger Stadtregierung, die Außenalster zu überbauen - die Forscher widersprachen: Eine größere Steinfläche würde dafür sorgen, dass weniger Wasser verdunsten kann. Dieser kühlende Effekt würde damit ausbleiben und die Gegend würde sich stattdessen aufwärmen. Das überzeugte die Stadtregierung die Bebauungspläne zu streichen.

Ergänzt werden die Messdaten aus der realen Stadt durch Simulationen aus einem der größten Grenzschichtwindkanäle Europas. Die Grenzschicht, das sind die 100 bis 200 Meter über dem Erdboden, die der Mensch als Lebensraum nutzt, so der Leiter des Projekts, Bernd Leitl. Verschiedene Miniaturmodelle, beispielsweise von Hamburg oder auch Chicago zeigen, wie der Wind das Stadtklima aber auch den Transport von Schadstoffen beeinflusst. Eigentlich sind hohe Gebäude gut für die Belüftung einer Stadt, weil sie den Wind kanalisieren. Stehen sie aber falsch zueinander angeordnet, entstehen dabei sogenannte Fallwinde, die die Luft durchmischen und dabei die Temperatur senken. Allerdings kann eine falsche Anordnung von Gebäuden auch zu heftigen Böen führen, die das Entlanglaufen unten auf der Straße sehr unangenehm machen können. Deswegen testen die Wissenschaftler im Optimalfall vorab im Windkanal, wie sich ein neues Hochhaus auf die Luftzüge auswirkt.

Kräne vor einer Skyline (Foto: ddp images/AP Photo/Elizabeth Dalziel)

In 50 Jahren erneuert sich eine Stadt um die Hälfte.

Generell ginge es bei ihrer Forschung vor allem um das Wohlgefühl zukünftiger Generationen, sagt Schlünzen. „Wir bringen die Zahlen, mit denen man der Politik sagen kann: So und so muss eine Stadt gestaltet werden, damit sie auch in Zukunft lebenswert bleibt.“ Anpassungsmaßnahmen, die heute nicht passieren, können später viel höhere Kosten verursachen und außerdem zu privatem Unglück führen, wenn beispielsweise Eigenheime wieder abgerissen werden müssen, weil sie einem besseren Stadtklima im Wege stehen.

Perspektivenwechsel: Statt der Daten steht der Mensch im Mittelpunkt

Die Hamburger Messwerte und statistischen Grundlagen gehen dem Meteorologen Andreas Matzarakis vom Institut für Forst- und Umweltwissenschaften der Universität Freiburg nicht weit genug. Entscheidend sei, wie sich das Klima für den Menschen anfühlt. Damit befasst sich die Humanmeteorologie: Statt sich nur auf die Datenerhebung zu konzentrieren, müsse der Mensch als System betrachtet werden, das im steten Austausch mit seiner Umgebung steht, sagt Matzarakis. „Temperatur und Luftfeuchtigkeit kann man kaum beeinflussen und sie wirken sich viel weniger auf das Wohlbefinden eines Menschen aus, als man denkt.“ Eine frische Brise im Gesicht, oder ein schattenspendender Baum hätten tatsächlich Einfluss auf die Lebensqualität.

In einer der wärmsten Städte Deutschlands, in Freiburg, haben die Wissenschaftler so die Gestaltung eines Platzes mitbestimmt: Der Platz der alten Synagoge bestand bislang aus Rasenflächen mit Bäumen. Neue Pläne sahen statt Rasen Steinterrassen vor. Matzarakis und sein Team warnten: Das würde viel zu warm werden, da der Stein die Wärme speichert und den Platz so zusätzlich aufheizt - für Menschen würde es unerträglich warm werden.

Lokal forschen – Global handeln

Der Central Park in New York (Foto: ddp images/AP Photo/Susan Ragan)

Grünflächen sorgen für natürliche Kühlung

Unabhängig davon, ob nun Daten oder der Mensch im Mittelpunkt der Klimaforschung steht - wichtig sei vor allem, dass die Informationen zusammenfließen, sagt Lydia Dümenil Gates, die ein Pilotprojekt zur Vernetzung von Forschungseinrichtungen zum Stadtklima koordiniert. Von einem Austausch von Erfahrungen und Lösungen für Städte im Klimawandel sei man aber noch weit entfernt. Universitäten würden eine Zusammenarbeit zu wenig fördern und die Politik sie nicht einfordern. Auch wenn es Ansätze, wie etwa die Joint Programming Initiative (JPI), eine Plattform, die Klima-Informationen europaweit bündeln will, gibt. Denn ohne Zusammenarbeit und gegenseitige Unterstützung sind die Herausforderungen des Klimawandels kaum zu stemmen, weder in ländlichen Regionen in Schwellen- und Entwicklungsländern, noch in den Megacities der Zukunft.

Autorin: Wiebke Feuersenger
Redaktion: Gianna Grün/Klaus Esterluß