Stadt, Land…Klima! - Untersuchung und Bewertung des Einflusses von Stadtklimaeffekten auf das Humanbioklima

am Beispiel des Campus der Technischen Universität Berlin.


Projektbericht des Orientierungsprojektes in den Studiengängen Ökologie und Umweltplanung und Landschaftsarchitektur (2. Semester SoSe 2014)

Planungsbezogene Empfehlungen zur Klimaanpassung auf Basis des Stadtklimalotsen

Autorin: Pia Kräft

Einleitung

In dieser Ausarbeitung wird der „Stadtklimalotse“, ein Werkzeug zur Auswahl geeigneter Klimaanpassungsmaßnahmen /-strategien vorgestellt und diskutiert.Dieser wurde von dem Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) sowie dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) vorwiegend aufgrund der globalen Erderwärmung in Auftrag gegeben. Da der Effekt der „Städtischen Wärmeinsel“ (Urban Heat Island, UHI) (vgl. HUPFER & 8 KUTTLER 2006: 389) an den Klimawandel gekoppelt ist, erhöht sich somit das Risiko von Hitzestress in der Stadt (ENDLICHER 2012: 232f). Dieser ist durch den thermischen Wirkungskomplex des Humanbioklimas bedingt, welcher in Kapitel 1.1 näher erläutert wird. Das BMVBS und BBSR verfolgen die Motivation, Städte und Gemeinden besser gegen die negativen Folgen des Klimawandels zu wappnen und durch Strategien und Tools Hitzestress in der Stadt vorzubeugen (BBSR 2014a).

Definition Humanbioklima

Die Wirkfaktoren des Wetters können einen großen Einfluss auf das menschliche Wohlbefinden und seine Gesundheit haben, „die Human-Biometeorologie befasst sich daher mit der Wirkung des Wetters auf den Menschen als einen natürlichen, physikalisch-chemischen Umweltfaktor“ (HUPFER & KUTTLER 2006: 491). Der Deutsche Wetterdienst (DWD) definiert das (Human)-Bioklima wie folgt: „Das Bioklima beschreibt die Gesamtheit aller atmosphärischen Einflussgrößen auf den menschlichen Organismus. Entsprechend ihrer Ausprägung und Wirkung werden sie als belastend, schonend oder als Reiz empfunden. Zu den bioklimatischen Belastungsfaktoren zählen insbesondere Wärmebelastung, Strahlungsarmut und schadstoffhaltige Luft. Als Schonfaktoren gelten ausgeglichene thermische Bedingungen, ein leicht erhöhtes Strahlungsangebot sowie weitgehende Luftreinheit inklusive Allergenarmut.“ DWD 2014

Die Wirkungskomplexe

Nach HUPFER & KUTTLER (2006: 492ff) umfasst das Humanbioklima vier Wirkungsbereiche:

Der thermische Wirkungskomplex

Der thermische Wirkungskomplex ist der Wichtigste in Hinblick auf Hitzestress, denn er befasst sich mit der Wärmebilanz des menschlichen Körpers. Wichtige Einflussgrößen sind hierbei die Globalstrahlung, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit,Windgeschwindigkeit sowie die Kleidung und Aktivität. Die thermischen Belastungen können mit verschiedenen Methoden bestimmt und bewertet werden, wie bspw. mit folgenden Wärmebilanzmodellen (HUPFER & KUTTLER 2006:44 494f):

  • „Komfortgleichung“ nach Fanger (1972)
  • „Klima-Michel-Modell“ von Jendritzky et al. (1979, 1990)
  • „Münchner Energiebilanzmodell für Individuen“ (MEMI) nach Höppe (1984)
  • „Instationäre Münchner Energiebilanz-Modell (IMEM), (Weiterentwicklung von MEMI)

Der fotoaktinische Wirkungskomplex

Dieser Wirkungskomplex beschäftigt sich sowohl mit der Wirkung der sichtbaren Strahlung auf die Psyche des Menschen, als auch mit den physischen Folgen der UV-Strahlung wie Sonnenbrand oder Hautkrebs (HUPFER & KUTTLER 2006).

Der luftchemische Wirkungskomplex

Dieser Bereich beinhaltet die Wirkung der natürlichen und anthropogenen Luftbeimengungen, wie Spurengase und Aerosole, auf den Menschen (ebd.).

Der neurotrope Wirkungskomplex

Dieser Wirkungskomplex beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Wetterverhältnisse auf den menschlichen Organismus, der je nach Wetterfühligkeit variiert.

Vorstellung des Projektes

Auftraggeber des Stadtklimalotsen

Das BMVBS leitet das Forschungsprogramm „Experimenteller Wohnungs- und Städtebau“ (ExWoSt), welches vom BBSR betreut wird. Das ExWoSt entwickelt in verschiedenen Forschungsfeldern und Modellvorhaben Maßnahmen für den Städtebau und die Wohnungspolitik, die zu einer klimawandelgerechten Stadt-entwicklung beitragen (BBR 2014). Eines der vier ExWoSt-Forschungsprojekte ist das „StadtKlimaExWoSt“, welches sich speziell mit der Klimaanpassung von Städten und Gemeinden befasst. Dieses Forschungsprojekt entwickelte den Stadtklimalotsen (s. Kapitel 2.2.) sowie neun Modellregionen, in denen erforderlichen Maßnahmen und Strategien erprobt wurden (s. BBSR 2014b). 68 Weitere ExWoSt-Forschungsfelder sind:

KlimaMORO

Bei KlimaMORO („Raumentwicklungsstrategie zum Klimawandel“) werden in acht Modellregionen Instrumente der Raumordnung integriert und erweitert (s. KLIMAMORO 2010).

ImmoKlimaExWoSt

Die Motivation bei diesem Forschungsvorhaben ist es, für die Immobilienbranche Klimaschutz und -anpassung durch die Entwicklung von planerischen Maßnahmenkonzepten zu betreiben (s. BBSR 2014c).

ImmoRiskExWoSt

„ImmoRisk“ („Risikoabschätzung der zukünftigen Klimafolgen in der Immobilien- und Wohnungswirtschaft“) ist eine Weiterentwicklung von ImmoKlima, die es ermöglicht, Risiken des Klimawandels zu quantifizieren und zu bewerten (BBSR 2014d).

Stadtklimalotse – Was ist das?

Der Stadtklimalotse ist ein kostenloses Werkzeug, das Kommunen auf einer Internetplattform eine Übersicht und Entscheidungshilfe für geeignete Klimaanpassungsmaßnahmen bietet (s. BBSR 2013b). Ziel ist es, Klimaschutz und -anpassung leichter in die kommunale Stadtentwicklung zu integrieren. Die Nutzerzielgruppe bezieht sich auf die Kommunalpolitik und -verwaltung, der Stadtklimalotse ist jedoch dank einem Testaccount für Jedermann kostenlos anwendbar. Das Tool besitzt eine Datenbank von 142 Maßnahmen (s. BBSR 2013d), welche mit einem jeweiligen Steckbrief mit näheren Informationen versehen sind (s. BMVBS 2013a). Die Maßnahmen sind in zehn Aufgabenfelder unterteilt und mit einer ID versehen (s. BMVBS: 33ff). Anhand des ID-Kürzels am Anfang ist das Aufgabenfeld abzulesen, bspw.:

  • Fre-A-01 Freiräume und Grünflächen
  • Men-A-01 Menschliche Gesundheit

Zusätzlich werden Synergien und Konflikte zu anderen Maßnahmen aufgeführt, sodass sie leichter miteinander kombiniert werden können.

Methodik

Durch verschiedene themeneingrenzende Fragestellungen werden dem Anwender geeignete Maßnahmen aus dem Katalog herausgefiltert, wie die Beispielabfrage der Abbildung 1 zeigt. Die Anwendung des Lotsen verläuft in folgenden vier 104 Schritten (BBSR 2013b): 1. Auswahl des Anwendungsbereichs, bspw.:

  • Unterstützung bei der Stadtentwicklungs- oder Flächennutzungsplanung
  • Unterstützung bei der Erstellung einer Klimaanpassungsstrategie
  • Einschätzung der Betroffenheit durch den Klimawandel

2. Auswahl der konkreten Handlungsfelder, u.a.:

  • Siedlungsflächenentwicklung
  • Grün-, Frei- und Landschaftsraum
  • Verkehr und Mobilität

3. Analyse der potenziellen Maßnahmen

  • Nutzung der Steckbriefe und angegebenen Wechselwirkungen

4. Erstellung einer Liste mit eigenen Maßnahmen

Abbildung 1, Screenshot: Beispielabfrage des Stadtklimalotsen (BBSR 2013b)

Beispiel: Maßnahme Fre-A-03

Nachfolgend wird die Vorgehensweise am Beispiel der Maßnahme Fre-A-03 (s.BBSR 2013e) genauer erläutert. Es ist eine Maßnahme zur thermischen Entlastung, aus dem Aufgabenfeld Freiräume und Grünflächen. Sie besitzt acht Synergien und einen Konflikt zu anderen Maßnahmen (vgl. Abbildung 1). Der Steckbrief verdeutlicht, dass die planerische Maßnahme kurzfristig mit geringem Kostenaufwand durchgeführt werden kann. Es werden sieben Umsetzungsansätze vorgeschlagen, u.a. durch den einfachen Bebauungsplan oder das indikatorengestütztes Monitoring. Letzteres basiert auf festgelegten Indikatoren, mit denen die zuvor entwickelten Qualitäts- und Handlungsziele einer Kommune quantifizierbar werden. Je nach Handlungsbedarf werden die Maßnahmen festgelegt. Nach der Umsetzung wird die Zielerreichung kontrolliert und ggf. neue Maßnahmen festgelegt (BBSR 2013e). Der Ablauf ist in Abbildung 2 verdeutlicht. Der Stadtklimalotse gibt keine Vorschläge für einzelne Indikatoren, das indikatorengestützte Monitoring wird lediglich als ein Umsetzungsansatz bei bestimmten Maßnahmen genannt und näher erläutert. 4. Erstellung einer Liste mit eigenen Maßnahmen

Abbildung 2, Ablauf d. indikatorengestütztes Monitoring (Eigene Darstellung n. BBSR 2013b)

Bewertung der Vulnerabilität durch Klimawandel

Wählt der User auf der Website eingangs den Anwendungsbereich „Einschätzung der Betroffenheit durch den Klimawandel“, so bewertet der Stadtklimalotse die Vulnerabilität der Kommune anhand der Ausprägung bestimmter Klimasignale und -sensivitäten mit einer Ordinalskala (gering bis hoch). Der Fragenkatalog besteht aus zehn Faktoren bzgl. des Ist-Zustands und dem des Jahres 2050 (s. Abbildung 3). Bei den anderen Anwendungsbereichen kommt es zu keiner humanbio-klimatischen Bewertung, da Ausmaß und Effektivität der Maßnahmen nicht festgelegt werden können.

Abbildung 3, Screenshot: Modul Betroffenheitseinschätzung durch Klimawandel (BBSR 2013c)

Verbindlichkeit

Es handelt sich bei den vorgeschlagenen Maßnahmen durch den Stadtklimalotsen lediglich um planungsbezogene Empfehlungen. Sie dienen der Entscheidungshilfe und besitzen keinen rechtsverbindlichen Charakter. Auch die Betroffenheitseinschätzung ist als grober Richtwert zu verstehen, da die Auswahlmöglichkeiten begrenzt und die Angaben für 2050 nur Schätzwerte sind.

Diskussion

In diesem Kapitel werden die Maßnahmen zur thermischer Entlastung des Stadtklimalotsen mit denen aus der Fachliteratur (ENDLICHER 2012: 240, HUPFER & KUTTLER (2006:422ff) verglichen. Anschließend werden die Stärken und Schwächen des Werkzeuges sowie Anwendungsgrenzen in der Praxis augezeigt.

Fachliteratur-Maßnahmenkatalog vs. Stadtklimalotse

Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, dass der Stadtklimalotse alle Maßnahmen zur thermischen Entlastung aus ENDLICHER (2012) enthält, bis auf zwei. Zusätzlich weist der Lotse Maßnahmen für andere Zwecke auf, bspw. Lufthygiene, welche Synergieeffekte zur thermischen Entlastung erzielen (BBSR 2013b).

Tabelle 1, Fachliteratur (ENDLICHER 2012) vs. STADTKLIMALOTSE (Eigene Darstellung)

Auch HUPFER & KUTTLER (2006:422ff) thematisieren die Gefahr der städtischen Wärmeinsel und erklären, wie das Stadtklima planerisch beeinflusst werden kann. Zur Optimum-Erreichung werden die Schaffung und Erhaltung von folgenden Elementen vorgeschlagen:

  • Rasenflächen, Baum- und strauchbestandene Flächen
  • Straßenbegleitendes Grün
  • Fassaden- und Dachbegrünung
  • Ausgleichszirkulation
  • Gewässer

Pflanzen tragen durch Transpiration und ggf. Schattenwurf zu einer deutlichen Kühlung des Mikroklimas bei, während die Ausgleichszirkulation Kaltluft in die wärmere Umgebung transportiert. Gewässer erzielen u.a. durch Entstehung von Luftfeuchtigkeitsfeldern einen hohen Kühlungseffekt. Diese Erfolge können durch klimaangepasstes Bauen unterstützt werden. (ebd.)Da auch diese Maßnahmen mit denen von ENDLICHER und dem Stadtklimalotsen übereinstimmen, ist der Maßnahmenkatalog des Lotsen als fachlich kompetent anzusehen.

Stärken und Schwächen des Stadtklimalotsen

Nachfolgend sind die Stärken und Schwächen, die eine Anwendung des Stadtklimalotsen bieten, dargestellt

Tabelle 2, Stärken und Schwächen d. Stadtklimalotsen (Eigene Darstellung n. BBSR 2013a)

Tabelle 2 verschafft einen Überblick zu den Nutzungsvorteilen des Lotsen. Je nach Handlungsfeld können Planungsideen gesammelt und potenzielle Maßnahmen inkl. Wechselwirkungen herausgefiltert werden. Auf der anderen Seite ergeben sich die praktischen Nutzungsgrenzen: Da die Maßnahmen allgemein formuliert sind, können sie nicht auf eine konkrete Stadt/Kommune angewendet und keine quantitativen Bewertungen vorgenommen werden. Hierfür müssten bspw. Modelle entwickelt werden, die die Wirksamkeit von einzelnen Maßnahmen humanbioklimatisch bewerten und vergleichen. Der Stadtklimalotse dient dementsprechend als grobe Entscheidungshilfe für planerische Maßnahmen. Sind sich die Benutzer dessen bewusst, gilt das Instrument als ein nützliches Tool.

Schlussfolgerung

Der Vergleich mit Fachliteratur (vgl. Tabelle 1) bestätigt zum einen die fachliche Kompetenz des Maßnahmenkatalogs des Stadtklimalotsen. Die in Kapitel 3.2 aufgezeigten Stärken des Lotsen zeigen zum anderen, dass dieser ein guter Ratgeber bei planerischen Entscheidungen ist, der einen Überblick über die Klimaanpassungsmöglichkeiten verschafft. Städte und Gemeinden können sich auf der Internetplattform über die einzelnen Maßnahmen und Umsetzungsansätze informieren und dadurch besser dem Klimawandel entgegenwirken. Auch für Studenten des Studiengangs B.Sc. Ökologie und Umweltplanung und B.Sc. Landschaftsarchitektur bietet das Internetportal nützliche Informationen über Planungsmaßnahmen und ihre Wechselwirkungen.

Quellenverzeichnis

BBR (2014): Experimenteller Wohnungs- und Städtebau (ExWoSt). Online im Internet unter: http://www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/FP/ExWoSt/exwost_node.html;jsessionid=8B3A897AB29824F1D8179512AE32EF7A.live2051 [Stand 23.05.2014]

BBSR (2014a): Informationsportal zu Klimawandel und Raumentwicklung. Online im Internet unter: http://www.klimastadtraum.de/DE/Home/home_node.html [Stand 23.05.2014]

BBSR (2014b): StadtKlimaExWoSt. Modellregionen. Online im Internet unter: http://www.klimastadtraum.de/DE/Pilotprojekte/StadtKlimaExWoSt/klimaexwost_node.html [Stand 20.06.2014]

BBSR (2014c): Urbane Strategien zum Klimawandel: Immobilien- und wohnungswirtschaftliche Strategien und Potenziale zum Klimawandel. Online im Internet unter: http://www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/FP/ExWoSt/Forschungsfelder/2010/UrbaneStrategienKlimawandel/Forschungsschwerpunkt2/05_Pilotprojekte_II.html?nn=430172 [Stand 23.05.2014]

BBSR (2014d): Risikoabschätzung der zukünftigen Klimafolgen in der Immobilien- und Wohnungswirtschaft (ImmoRisk). Online im Internet unter: http://www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/FP/ExWoSt/Forschungsfelder/2011/ImmoRisk/01_Start.html?nn=430172 [Stand 23.05.2014]

BBSR (2013a): Stadtklimalotse. Online im Internet unter: http://www.stadtklimalotse.net/ [Stand 21.06.2014]

BBSR (2013b): Stadtklimalotse Version 5.0 beta. Lotsen nutzen. Online im Internet unter: http://www.stadtklimalotse.net/lotsen-nutzen/ [Stand: 20.06.2014]

BBSR (2013c): Stadtklimalotse Version 5.0 beta. Modul: Betroffenheitsabschätzung. Online im Internet unter: http://stadtklimalotse.net/betroffenheit?wirkfolge=1/ [Stand: 25.05.2014]

BBSR (2013d): Stadtklimalotse Version 5.0 beta. Maßnahmenkatalog. Online im Internet unter: http://www.stadtklimalotse.net/massnahmenkatalog/[Stand: 20.06.2014]

BBSR (2013e): Stadtklimalotse Version 5.0 beta. Maßnahme Fre-A-03. Online im Internet unter: http://www.stadtklimalotse.net/fre-a-3/ [Stand 21.06.2014]

BMVBS (Hrsg.) (2013): Planungsbezogenen Empfehlungen auf Basis der Maßnahmen des Stadtklimalotsen. BMVBS-Online-Publikation 25/2013.


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