Stadtklima

Klimaveränderungen sind besonders in Ballungsräumen und innerstädtischen Gebieten zu spüren. Die Zunahme an austauscharmen Strahlungswetterlagen vermehrt den Hitzestress vor allem innerhalb windschwacher Stadträume. Es entsteht ein Wärmeinseleffekt und die Belüftung kann unzureichend sein, was sich auf die Lufthygiene und den thermischen Komfort in der Stadt auswirkt. Hitzewellen der letzten Jahre (z. B. in den Jahren 2003, 2006, 2018 und 2019) mit Tausenden Todesopfern in Europa und einem hohen volkswirtschaftlichen Schaden zeigen eindrucksvoll, welche Folgen Hitzestress haben kann.

Schematische Darstellung der Wärmeinsel Stadt: Erhöhung der mittleren Lufttemperatur,  gleichzeitig Reduktion der mittleren Windgeschwindigkeit.

Damit Gesundheit, Wohlbefinden und Leistungsfähigkeit von Menschen in Städten gesichert bleiben, müssen städtebauliche Planungen so optimiert werden, dass die thermischen Belastungen auch unter extremen Hitzebedingungen erträglich sind - im Freien wie in Innenräumen. Diese Notwendigkeit ist rechtlich insbesondere im Baugesetzbuch (BauGB) verankert: Gemäß BauGB § 1 Absatz 5 Satz 2 sollen Bauleitpläne u. a. dazu beitragen, eine menschenwürdige Umwelt zu sichern, sowie den Klimaschutz und die Klimaanpassung, insbesondere auch in der Stadtentwicklung, zu fördern. Unsere Klimaanalysekarten und Planungshinweiskarten können die Grundlage für eine entsprechende Optimierung bilden.

Klimaanalyse-/Klimafunktionskarten und Planungshinweiskarten

Klimaanalysekarten, früher als Klimafunktionskarten bezeichnet, werden von uns nach der VDI Richtlinie 3787 Blatt 1 erstellt. Dabei wird das Gebiet auf verschiedene Eigenschaften hin untersucht:

• Aspekte, die die Erwärmung beeinflussen (z.B. Landnutzung, Gebäudedichte, Vegetation)
• Aspekte, die die Kalt- und Frischluftzufuhr beeinflussen (z.B. Hangneigung, Belüftungsbahnen, Windstatistik)

Durch Kombination dieser Erkenntnisse lassen sich Klimatope identifizieren, d.h. räumliche Einheiten, in denen das Mikroklima relativ homogen ist. Diese werden in der Klimaanalysekarte (Klimafunktionskarte) dargestellt. Die oben genannte VDI-Richtlinie definiert folgende Klimatope und deren Bedeutung: Freilandklima (Frisch- und Kaltluftentstehungsgebiet), Waldklima (Frischluftentstehungsgebiet), Klima innerstädtischer Grünflächen (Misch- und Übergangsklimate), Vorstadtklima (Überwärmungspotenzial), Stadtklima (Moderate Überwärmung), Innenstadtklima (starke Überwärmung).

Erstellung der Klimafunktionskarte aus thermischen und dynamischen Komponenten des Untersuchungsgebiets.

Damit die gewonnenen Informationen unmittelbar in der Planung genutzt werden können, erstellen wir zusätzlich zur Klimafunktionskarte eine Planungshinweiskarte. Sie gibt direkte Planungsempfehlungen, welche Flächen schützenswert sind und wie empfindlich ihre mikroklimatischen Funktionen gegenüber Nutzungsänderungen sind. Zudem zeigt sie sanierungsbedürftige Flächen, auf denen Anstrengungen zur Verbesserung des Mikroklimas unternommen werden sollten.

Zukunftszenarien

Um eine zukunftsgewandte Stadtplanung zu ermöglichen, können bei Bedarf zusätzlich zum Ist-Zustand zukünftige Zustände analysiert werden. So können wir etwa geplante Bebauungsvorhaben wie ausgewiesene Neubaugebiete in einem Szenario der nahen Zukunft berücksichtigen. Auch projizierte Klimaänderungen aus Klimamodellen können bei Bedarf als Szenario der ferneren Zukunft in die Stadtklimaanalyse miteinfließen.

Projekte auf Stadtklima-Ebene

Stadtklimaanalyse Wien (2020-2021) Für die Stadt Wien haben wir eine gesamtstädtische Klimaanalysekarte und die zugehörige Planungshinweiskarte nach VDI-Richtlinie 3787 Blatt 1 erstellt, aus der Planungsempfehlungen ableitbar sind. Um zukunftsgewandte Planungsprozesse zu ermöglichen, sind zudem Szenarien für die Stadtentwicklung in der nahen Zukunft sowie für die Auswirkungen des Klimawandels in der fernen Zukunft erstellt worden. Die Auftragsbearbeitung erfolgt in Kooperation mit den österreichischen KollegInnen von Weatherpark (Unterauftrag).
Stadtklimaanalyse Linz (Sommer 2021) Für die an der Donau gelegene Stadt Linz haben wir eine Klimaanalysekarte und die entsprechende Planungshinweiskarte erstellt. Daraus können direkt Empfehlungen für die Stadtplanung abgeleitet werden. Um die Planung auf zukünftige Veränderungen auszurichten, wurde zudem ein Szenario für die Stadtentwicklung in der nahen Zukunft sowie ein Szenario für die Auswirkungen der Klimakrise in der fernen Zukunft erstellt. Der Auftrag wurde in Kooperation mit den KollegInnen von Weatherpark (Unterauftrag) ausgeführt. Weitere Informationen zum Projekt finden sich auf der Website der Stadt Linz.
Klimaanalyse Stadt Überlingen (2020) Der stadtklimatische Umgebung von Überlingen am Bodensee mit den Alpen im Hintergrund stellt eine besondere Herausforderung dar. Da in diesem Bereich durch die Topografie ein besonders intensiver Austausch von Luftmassen zu erwarten ist, muss auch der umliegende Bereich des Untersuchungsgebietes berücksichtigt werden. Nur so können Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Bereichen sinnvoll betrachtet und in Bezug gesetzt werden. Zusätzlich zur Klimafunktionskarte der Ist-Situation wurde ein Szenario der möglichen stadtklimatischen Veränderungen in den nächsten Dekaden entwickelt. Dazu wurde neben einer Veränderung der Bebauungssituation (Flächennutzung), auch auf die Auswirkungen des projizierten Klimawandels eingegangen.
Klimaanalyse Zweckverband Raum Kassel (2019) Zu den Mitgliedern des Zweckverbands Raum Kassel gehören die Städte und Gemeinden Ahnatal, Baunatal, Calden, Fuldabrück, Fuldatal, Kassel, Kaufungen, Lohfelden, Niestetal, Schauenburg und Vellmar sowie der Landkreis Kassel, das Verbandgebiet umfasst eine Gesamtfläche von 379km² mit insgesamt ca. 330.000 Einwohnern. Die klimatische Ausgangssituation für den Raum Kassel ist geprägt durch die Kessellage des Kasseler Beckens mit den umgebenden Randhöhen des Habichtswaldes im Westen, sowie dem Kaufunger Wald und der Söhre im Osten. Diese Orografie kann zu einer Reduzierung des Luftaustausches führen, wodurch bei austauscharmen Wetterlagen im Sommer eine potenzielles Überwärmungsrisiko für das gesamte Kasseler Becken besteht. Die Klimaanalyse 2019 untersucht das Gefährdungspotenzial sowie Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel im Zweckverband und stellt eine Aktualisierung und Erweiterung bestehender Klimauntersuchungen im Raum Kassel dar.
Klimaanalysekarte Kreuzlingen (2019) Die Region Kreuzlingen befindet sich direkt am Bodensee und profitiert vom Land-See-Windeffekt. Zudem bilden sich auf den Nordhängen nächtliche Kaltluftabflüsse, die die Stadt Kreuzlingen zusätzlich belüften.
Stadtklimaanalyse Fulda (2016) Klimaanalyse mit Planungsempfehlungen und Integration der zukünftigen baulichen sowie klimatischen Veränderungen der Stadt Fulda und der Gemeinden Eichenzell, Künzell, Petersberg und Großenlüder (Gewerbegebiet).
Klimaplanatlas Frankfurt am Main (2016) Gesamtstädtische Klimaanalyse mit Bewertungskatalog, Planungsempfehlungen, Vulnerabilitätsanalyse, Mikroklimastudien und Integration der zukünftigen baulichen sowie klimatischen Veränderungen. Auch die Stadt Frankfurt am Main ist mit klimatischen Veränderungen konfrontiert. Ihre Lage im nördlichen Oberrheingraben ist durch vergleichsweise niedrige Windgeschwindigkeiten und relativ hohe Lufttemperaturen gekennzeichnet (HMUELV 2011). Daher besteht Anlass, das lokale Belüftungssystem detailliert zu untersuchen. Zusätzlich wurden Szenarien der möglichen klimatischen Veränderungen in den nächsten Dekaden entwickelt: Die geplanten Veränderungen der Bebauungssituation (Flächennutzung) sowie die Auswirkungen des projizierten Klimawandels. Als abschließendes Produkt steht der Stadt ein Klimaplanatlas zur Verfügung, in dem planungsrelevante Aufgaben, Maßnahmen und Empfehlungen für eine klimabewusste Entwicklung bereitstehen. Ein Teil davon ist die rechts gezeigte Klimafunktionskarte/Klimaanalysekarte. Link  zur Website des Umweltamtes Frankfurt am Main.
Klimafunktionskarte Wissenschaftsstadt Darmstadt (2016) Um eine umfassende Datengrundlage für planerische Entscheidungen zu erhalten, wurde das Institut für Klima- und Energiekonzepte beauftragt, eine Klimaanalyse für die Stadt Darmstadt zu erstellen. Ziel war die Entwicklung eines Konzepts auf Grundlage des lokalen und regionalen Klimas und der Auswirkungen des projizierten Klimawandels und der baulichen Entwicklung. Daraus wurden Planungshinweise und Anpassungsmaßnahmen abgeleitet. Von klimatischer Bedeutung ist die Lage der Stadt Darmstadt im "Rhein-Main-Tiefland". Der Taunus im Norden, der Spessart im Osten und der Odenwald in südlicher Richtung schaffen eine annähernde Kessellage.
Klimafunktionskarte Konstanz (2015) Die Klimafunktionskarte der Stadt Konstanz am Bodensee wurde nach der VDI Richtlinie 3787 Blatt 1 erstellt und beinhaltet die Ebene der Klimatope und die Ebene der Planungshinweise in einem Planwerk. Mit Hilfe unterschiedlicher Bewertungskategorien konnten die analysierten Klimatope generalisiert aufgearbeitet werden und mit entsprechenden Planungshinweisen als Unterstützung für die Bauleitplanung versehen werden. Auf der Klimafunktionskarte treten deutlich große Kalt- und Frischluftentstehungsgebiete hervor. Diese Bereiche haben eine sehr hohe Klimaaktivität und sind in der Lage, die verdichteten Belastungsbereiche in Innenstadtnähe mit kühler Luft zu versorgen, wenn entsprechende Luftkorridore vorliegen. Zudem profitiert die Stadt Konstanz durch die Lage am Bodensee vom Land-See-Wind-Phänomen, welches eine zusätzliche Belüftung induzieren kann.
Klimagerechtes Flächenmanagement der thüringischen Landeshauptstadt Erfurt (2015) Klimaschutz-Teilprojekt im Rahmen der nationalen Klimaschutzinitiative des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit. Gesamtstädtische Klimaanalyse mit Bewertungskatalog, Planungsempfehlungen und Integration der zukünftigen baulichen sowie klimatischen Veränderungen. Solche praxistauglichen Planungsleitfäden werden auf den unterschiedlichen Ebenen in Bundesländern (z.B. "Handbuch Stadtklima" vom MUNLV NRW 2010) und in der Forschung (z.B. "Regionale Klimaanpassung", Universität Kassel 2013) entwickelt. Sie stellen Konzepte zur Minimierung des Hitzestresses in bestehenden städtischen Strukturen dar, damit der thermische Komfort der Menschen so wenig wie möglich beeinträchtigt ist.