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wiki:klimaanalyse_freiburg [2014/08/06 10:18] h8frau |
wiki:klimaanalyse_freiburg [2018/02/15 14:30] |
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- | =====Planungsrelevante Bewertung des Stadtklimas am Beispiel von Freiburg im Breisgau (MATZARAKIS, A. ET AL.)===== | ||
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- | **Eine Zusammenfassung und Erläuterung der Analysen, die im oben genanntenArtikel vorgenommen wurden; und eine Vertiefung in das Thema Kaltluftwinde und | ||
- | ihre Bedeutung für das Stadtklima.** | ||
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- | Autorin: Lisa Cory | ||
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- | ====Einleitung==== | ||
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- | Im Sinne des Studienprojektes Grundlagenprojekt Ökologie: Stadt, Land... Klima! (SS14), | ||
- | in dem sich mit dem Phänomen der städtischen Wärmeinsel befasst wird, wurde im Mai | ||
- | 2014 eine Reihe an Referaten zu diversen Themen der Stadtökologie gehalten. Darunter | ||
- | befand sich eine Zusammenfassung des Artikels „Planungsrelevante Bewertung des | ||
- | Stadtklimas am Beispiel von Freiburg im Breisgau“ von A. MATZARAKIS ET AL. , erschienen | ||
- | in Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft (Ausg. 68, 7/8 2008). | ||
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- | //Motivation der Stadt Freiburg// | ||
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- | Der Artikel befasst sich mit der Stadtklimaanalyse der Stadt Freiburg im Breisgau. Es wird | ||
- | besonders auf die Lufthygiene und den thermischen Wirkungskomplex der Stadt Wert | ||
- | gelegt. Die Analyse mitsamt Messungen, Verarbeitung und Auswertung wurde im Auftrag | ||
- | der Stadt vorgenommen u.a. vom Meteorologischen Institut der Albert-Ludwigs-Universität | ||
- | Freiburg, iMA Richter & Röckle (Freiburg) und Umweltuntersuchungen GbR (Freiburg). | ||
- | Der Zweck der Untersuchungen ist die Einbindung der Ergebnisse in die | ||
- | Planungsgrundlage 2020 der Stadt Freiburg, um eine Verbesserung des Humanbioklimas | ||
- | der Stadt zu ermöglichen. | ||
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- | Die Stadt Freiburg liegt im Südwesten Baden-Württembergs, nahe der Grenze zu | ||
- | Frankreich. Sie befindet sich in einem hügeligen Relief mit Höhenunterschieden von bis zu | ||
- | 1000 Metern innerhalb der Stadtgrenzen. Die Lage bewirkt eine überdurchschnittliche | ||
- | Temperatur, verglichen mit dem Mittel Deutschlands, und lokale Kaltluftphänomene. | ||
- | Da es das Ziel Freiburgs ist, das Humanbioklima der Stadt aufzuwerten, wird im | ||
- | Folgenden der Begriff der Humanbioklimatologie nach MATZARAKIS erklärt. | ||
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- | //Humanbioklimatologie// | ||
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- | „Humanbiometeorologie ist die Analyse der Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen der | ||
- | atmosphärischen Umwelt und der Gesundheit, beziehungsweise dem Wohlbefinden von | ||
- | Menschen, hauptsächlich unter Berücksichtigung der thermischen und lufthygienischen | ||
- | Wirkungskomplexe." [nach MATZARAKIS ET AL., 2008] | ||
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- | Ebenfalls wichtig bei der Stadtklimaanalyse ist es, auf die geographischen Besonderheiten | ||
- | und die durch sie verursachten, wichtigen Phänomene einzugehen. | ||
- | Im Falle Freiburg handelt es sich bei den lokalen Phänomenen um Kaltluftabflüsse. | ||
- | Die Voraussetzungen zur Entstehung von Kaltluft sind wolkenarme, windschwache | ||
- | Nächte, da sich aufgrund der nächtlichen negativen Strahlungsbilanz der Erdboden | ||
- | abkühlt. Die darüber liegende Luftschicht wird somit ebenfalls abgekühlt. Mit fallender | ||
- | Temperatur, steigt die Dichte von Luft, sodass Kaltluft sich gegenüber der darüber | ||
- | liegenden, wärmeren Luftschicht absetzt. [VAN DER PÜTTEN, 2011] | ||
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- | In der o.g. Entstehung von Kaltluft ist der Erdboden eben. Entsteht Kaltluft über geneigten | ||
- | Flächen, fließt sie auf Grund ihrer Dichte hangabwärts. In Abhängigkeit von der | ||
- | Beschaffenheit des Hanges kann der Kaltluftabfluss mehr oder weniger stark gebremst | ||
- | werden, dies bestimmt über die Geschwindigkeit, mit der er in das Tal fließt. Die im Tal | ||
- | gesammelte Kaltluft kann entweder als Kaltluftsee im Tal verweilen, oder als Talwind | ||
- | entlang des Gefälles abfließen. [VAN DER PÜTTEN, 2011] | ||
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- | Untersucht wurden die Kaltluftentstehung und die Kaltluftabflüsse mittels Kaltlufftmodelle, | ||
- | Durchlüftungsanalysen und Tracergasversuchen. | ||
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- | Ein Kaltluftmodell ist ein physikalisches Strömungsmodell zur Berechnung von | ||
- | Kaltluftentstehung und -strömung. Da es auf physikalischen Grundlagen basiert, ist es | ||
- | zuverlässig berechenbar und vielseitig anwendbar, sowie übertragbar und vergleichbar. | ||
- | (WICHMANN-FIEBIG, 1999) | ||
- | In diesem Fall wurde eine Simulation für eine für Freiburg typische Strahlungswetterlage | ||
- | erzeugt. Die Ergebnisse zeigen, dass der bereits bekannte 'Höllentäler', der in 60% aller | ||
- | Nächte auftritt, die Umgebung Freiburgs und den Nord-Westen des Tals beeinflusst. | ||
- | Obwohl er an manchen Orten erst später spürbar wird, gibt es im gesamten Umland | ||
- | Kaltluftabflüsse, die ab den Abendstunden auftreten, der bedeutendste bleibt aber der | ||
- | 'Höllentäler'. | ||
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- | Ähnlich wie das Kaltluftmodell wurde die Durchlüftungsanalyse anhand eines numerischen | ||
- | Strömungsmodells durchgeführt. Als Grundlage wurde ein Gebäudekataster der Stadt | ||
- | Freiburg gewählt und die Hauptwindrichtung verwendet. Anhand des Modells wird | ||
- | analysiert, wie das Relief der Stadt Winde passieren lässt, oder abbremst. | ||
- | Die Analyse zeigt, dass durch die städtische Struktur, wie hohe und starke Bebauung die | ||
- | Belüftung stark gehemmt wird. Ausnahmen gibt es an Belüftungsbahnen, wie | ||
- | Gleisanlagen, an denen der Wind nur schwach abgebremst wird. Allgemein wird die Stadt | ||
- | als eher schlecht belüftet bewertet. | ||
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- | Ein Verfahren zur Ermittlung von Luftbewegungen sind Tracergasversuche mit | ||
- | Schwefelhexafluorid (SF6). Eine Menge des unsichtbaren, geruchsneutralen, ungiftigen | ||
- | Gases wird in die Atmosphäre freigegeben. Anschließend wird an umliegenden Orten die | ||
- | Konzentration des Gases gemessen, um Luftströmungen zu ermitteln. | ||
- | In Freiburg wurde das Experiment in den Abend- und Nachtstunden durchgeführt, da | ||
- | während dieser Zeit häufig Kaltluftabflüsse in Form eines Talwindes auftreten, demsogenannten 'Höllentäler'. Die Ergebnisse dieser Messung stimmen mit denen der | ||
- | Kaltluftmodelle größtenteils über ein. | ||
- | Ergänzende Methoden, die bei der Klimaanalyse Freiburg angewandt wurden, um auf die | ||
- | Temperaturen inner- und außerhalb der Stadt einzugehen, sind | ||
- | Thermalscannerbefliegungen, eine Bodenmesskampagne und eine Durchlüftungsanalyse. | ||
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- | Bei einer Thermalscannerbefliegung wird die Strahlungstemperatur des Boden von der | ||
- | Luft aus aufgenommen. Mit dieser Methode wird die langwellige Bodenstrahlung | ||
- | bemessen. | ||
- | Die Flüge fanden einmal nachmittags am 08. Juli 2001, dem Zeitpunkt der größten | ||
- | Aufheizung, und ein weiteres Mal kurz vor Sonnenaufgang am 09. Juli 2001, dem | ||
- | Zeitpunkt der größten Abkühlung, statt. | ||
- | Die Messungen ergaben, dass der innerstädtische Raum im Vergleich mit der Umgebung | ||
- | der Stadt sowohl tags, als auch nachts eine deutlich höhere Strahlungstemperatur | ||
- | aufweist. Im städtischen Raum selbst sind die Strahlungstemperaturen der Dächer | ||
- | geringer, als die der Straßen, was auf eine stärkere Streuung der langwelligen Strahlung | ||
- | auf den Dächern, als in den Straßenschluchten hinweist. | ||
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- | //Bodenmesskampagne// | ||
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- | Die Bodenmesskampagne wurde parallel zu den Thermalscannerbefliegungen in einer 24- | ||
- | stündigen Messung durchgeführt. Es wurden die Lufttemperatur, Luftfeuchte, die | ||
- | Windrichtung und die Windstärke ermittelt. Die Ergebnisse bilden eine Datengrundlage der | ||
- | humanbioklimatischen Verhältnisse des Stadtgebiets. Zum Beispiel wurde ermittelt, dass | ||
- | der Stadtkern am Tage ca. 2,5°C wärmer ist, als die Wiesenflächen des ruralen Gebiets. | ||
- | Bei Nacht steigt die Temperaturdifferenz auf 5,5°C. | ||
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- | //Lufthygieneuntersuchung// | ||
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- | Für die Feststellung der Lufthygiene wurde eine Berechnung der Luftschadstoffbelastung | ||
- | durch den Hauptemittenten, Kfz-Verkehr, durchgeführt. Die Belastung wird besonders an | ||
- | den Hauptverkehrsstraßen als 'schwer' eingestuft, ansonsten ist die Belastung eher | ||
- | gering, Tendenz sinkend, auf Grund modernerer Fahrzeugtechnik. | ||
- | Die Auswertung erfolge mittels einer bioklimatischen Kartierung, die auf Grundlage der | ||
- | Basisdaten, wie z.B. Stadtrelief, Oberflächenbeschaffenheit, und der Mess- und | ||
- | Analyseergebnisse erstellt wurde. | ||
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- | [1] Kartierung der PET von Freiburg (MATZARAKIS ET AL. 2008) | ||
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- | Die Karte vermittelt die Hitzebelastung der Stadt und des Umlandes mit Hilfe der | ||
- | Physiologisch Äquivalenten Temperatur (PET). | ||
- | „Die […] Physiologisch Äquivalente Temperatur PET ist für eine beliebige Stelle im Freien | ||
- | definiert als diejenige Lufttemperatur, bei der in einem typischen Innenraum die | ||
- | Wärmebilanz eines Menschen bei gleichen Werten der Haut- und Kerntemperatur | ||
- | ausgeglichen ist wie die Bedingungen im Freien.“ [VDI 3787 Blatt 2] | ||
- | Die Kartierung zeigt, dass im innerstädtischen Raum die PET hoch ist, was einen starken | ||
- | bis sehr starken Hitzestress zur Folge hat. Die PET-Werte steigen mit dem Grad der | ||
- | Versiegelung von Flächen und ist besonders gering im Süd-Osten, wo es überwiegend | ||
- | Waldflächen gibt und der 'Höllentäler' den stärksten Einflussbereich hat. | ||
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- | Die Bewertung der Hitzebelastung ist nicht nur abhängig von der PET, sondern auch vom | ||
- | Grad der Betroffenheit von Menschen. Da die Innenstadt besonders dicht besiedelt ist, | ||
- | wird die Situation als „stark“ bis „sehr stark“ eingestuft. | ||
- | Die Ergebnisse der thermischen Stadtanalyse wurden in der Auswertung mit denen der | ||
- | Lufthygieneuntersuchung und der Strömungsmodelle in einer Klimafunktionskarte | ||
- | zusammengeführt. | ||
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- | {{:wiki:cory2.jpg?700|}} | ||
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- | [2] Klimafunktionskarte, Legende siehe unten [MATZARAKIS ET AL.] | ||
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- | {{:wiki:cory3.jpg?700|}} | ||
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- | [3] Legende der Planungshinweiskarte [RICHTER & RÖCKLE, STEINECKE & STREIFENEDER 2001] | ||
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- | Die Karte beinhaltet alle planungsrelevanten Aspekte des Freiburger Stadtklimas: | ||
- | thermisch-lufthygienische Belastung und Ausgleichsfunktion (in Grünabstufungen, dunkel | ||
- | 150 | ||
- | bedeutet günstig), besondere Schadstoffbelastung (rosafarbene Schraffur), sowie die | ||
- | Kaltluftabflüsse (blau dargestellte Pfeile). | ||
- | Es wird deutlich, dass der Freiburger Osten eine sehr gute klimatische Ausgleichsfunktion | ||
- | besitzt, hingegen in der Innenstadt thermischen und lufthygienischen Belastungen eher | ||
- | schlecht ausgeglichen werden. Die Belüftungsbahnen verlaufen in Nord-Süd-Richtung, | ||
- | orthogonal zur Hauptwindrichtung und liegen somit ungünstig, um Kaltluftabflüsse durch | ||
- | die Stadt leiten zu können. | ||
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- | ====Diskussion==== | ||
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- | Durch die Vertiefung in die humanbioklimatischen Analysen der Stadt Freiburg stellt sich | ||
- | nun die Frage, wie die Vorgehensweise der Analysten und die Schlussfolgerungen zu | ||
- | bewerten sind. | ||
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- | Zu Beginn wurde der Zweck der Untersuchungen festgelegt und die dafür geeigneten | ||
- | Methoden gewählt. Hierbei wurde ein weites Spektrum an Analysen ausgesucht. | ||
- | Die Menge an Methoden ist bei diesem Beispiel eine gute Wahl, da eine tiefgründige | ||
- | Untersuchung so ermöglicht wird, die auch Besonderheiten eines Gebietes, in dem Fall | ||
- | die lokalen Kaltluftabflüsse, hervorhebt und analysiert. Des Weiteren ergänzen und | ||
- | bestätigen sich die Methoden, da die Messergebnisse sich decken. | ||
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- | Ein Mängel könnte der Zeitpunkt der Messungen sein. Sie wurden auf einen Tag | ||
- | beschränkt und untersuchen nur eine Tag-Nacht-Folge eines Sommertages. Weitere | ||
- | Messungen wären sicherlich für tiefgründigere Untersuchungen von Vorteil gewesen, | ||
- | allerdings sind die Aussagen, die aus einer einzelnen Messung gezogen werden können, | ||
- | ausreichend für die Untersuchung. Sie bieten der Planung genügend Aufschluss über die | ||
- | allgemeine Hitzebelastung der Stadt und die Differenzen zum ruralen Gebiet. | ||
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- | Die Darstellung der Hitzebelastungskarte mittels der PET ist günstig. Sie ist einfach zu | ||
- | verstehen und ermöglicht Rückschlüsse auf lokale Klimaphänomene. Zudem ist sie mit | ||
- | anderen Humanbioklimakartierung vergleichbar, die ebenfalls mit der PET dargestellt | ||
- | werden. | ||
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- | Einer Verbesserung würdig ist die Klimafunktionskarte. Zwar bietet sie eine große | ||
- | Bandbreite an Informationen und umfasst die Ergebnisse und Bewertungen sämtlicher | ||
- | Analysen, allerdings ist sie durch die Menge an Informationen in ihrer Lesbarkeit | ||
- | eingeschränkt. Besonders im Bereich des Stadtzentrums überlagern sich viele Faktoren. | ||
- | Es hätte hierbei womöglich genügt, sich auf eine Auswahl an Informationen zu | ||
- | beschränken, oder sie vereinfacht darzustellen. | ||
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- | Ein Mangel besteht in den Vorschlägen zur Verbesserung des Stadtklimas. Es wurden | ||
- | lediglich zwei konkrete Maßnahmen genannt: das Pflanzen von Bäumen und die | ||
- | Freihaltung des Belüftungsbahnen. | ||
- | Weitere Möglichkeiten, die auf Freiburg übertragbar wären, sind die Planungsvorschläge | ||
- | der niederländischen Stadt Ondiep [KLEEREKOPER, 2012]. | ||
- | Für Ondiep wurde vorgeschlagen, dass jeder Wohnraum eine maximale Entfernung von | ||
- | 200 Metern zur nächsten Grünfläche haben soll. Ein weiterer Ondieper Vorschlag ist es, | ||
- | die Streufähigkeit der Straßen zu erhöhen, indem die Straßen geweitet werden. Zusätzlich | ||
- | zu dieser Maßnahme können Schrägdächer die Durchlüftung vom Dachniveau in die | ||
- | Straße leiten. | ||
- | In Freiburg könnten breitere Straßen mit intensivierter Luftzirkulation in Hauptwindrichtungdes 'Höllentälers' die Belüftung der Innenstadt verbessern, indem sie als zusätzliche | ||
- | Belüftungsbahnen agieren. Die Begrünung der Stadt kann nicht nur horizontal in Form von | ||
- | Bäumen stattfinden, sondern zusätzlich vertikal an Grünfassaden umgesetzt werden. | ||
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- | ====Schlussfolgerung==== | ||
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- | Da die Untersuchungen in Anlehnung an die Planungsgrundlage 2020 der Stadt Freiburg | ||
- | durchgeführt wurden, lässt sich aus ihnen eine Reihe an Planungsmaßnahmen | ||
- | schlussfolgern. | ||
- | Möglichkeiten zur klimatischen Entlastung der Stadt sind die Freihaltung der | ||
- | Belüftungsbahnen und kleinräumige Modifizierungen, die besonders auf die thermische | ||
- | Belastung eingehen sollen, wie Pflanzung schattenspendender Bäume, oder Erhöhung | ||
- | des Strahlungsreflexionsvermögens, der Albedo, durch Oberflächenmaterialien. Die Stadt | ||
- | soll kein eineitliches Klima besitzen, sondern eine breite Klimavielfalt bieten, um gute | ||
- | Bedingungen für Freizeitaktivitäten aller Art bieten zu können. | ||
- | Im Allgemeinen soll jedes zukünftige Bauvorhaben auf klimatische Relevanz oder auch | ||
- | mögliche Störfaktoren untersucht werden. | ||
- | Hervorgehoben wird die Relevanz der Stadtklimaanalyse für die Politik. Fachliches | ||
- | Wissen, auf denen zum Beispiel diese Studie basiert, sollte bei der Planung von | ||
- | Ballungsräumen stets vorhanden sein und auch genutzt werden und keinen Alibifaktor | ||
- | darstellen. | ||
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- | ====Quellenverzeichnis==== | ||
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- | KLEEREKOPER, VAN ESCH, SALCEDO (2012): How to make a city climate-proof, adressing the | ||
- | urban heat island effect; Resources, Conservation and Recycling (Ausg. 64, SS. 30-38) | ||
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- | MATZARAKIS ET. AL. (2008): Planungsrelevante Bewertung des Stadtklimas am Beispiel von | ||
- | Freiburg im Breisgau; Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft (Ausg. 68, 7/8 2008) | ||
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- | VAN DER PÜTTEN, N. (2011): Geruchsausbreitung in Kaltluftabflüssen; HLUG Jahresbericht | ||
- | 2011 | ||
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- | VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE (1998): VDI RICHTLINIE 3787 Blatt 2 Part 2 | ||
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- | WICHMAN-FIEBIG, M. (1999): Determing Annual Mean Concentration Values In Complex | ||
- | Terrain - An Inter-Comparison Of Modelling Methods | ||
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- | **Abbildungsverzeichnis** | ||
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- | [1] Kartierung der PET von Freiburg (MATZARAKIS ET AL. 2008) | ||
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- | [2] Klimafunktionskarte Freiburg (MATZARAKIS ET. AL., 2008: Planungsrelevante Bewertung | ||
- | des Stadtklimas am Beispiel von Freiburg im Breisgau; Gefahrstoffe – Reinhaltung der | ||
- | Luft (Ausg. 68, 7/8 2008)) | ||
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- | [3] Legende Klimafunktionskarte (RICHTER & RÖCKLE, STEINECKE & STREIFENEDER 2001, | ||
- | http://www.klima-luft.de/klima-luft/referenzen/beispiele/freiburg | ||
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