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| Ziel dieser Arbeit ist es, die Auswirkungen der mikroklimatischen Standorteigenschaften auf die Oberflächentemperatur (TS; engl. surface temperature) an ausgewählten Standorten des TU-Campus zu untersuchen. Es gibt bereits einige Untersuchungen, die den Einfluss der Vegetation auf die Oberflächentemperatur behandeln (ALEXANDRI, JONES 2008). Für den TU-Campus sind jedoch noch keine vergleichbaren Studien der angewandten Klimatologie öffentlich zugänglich (vgl. SENATSVERWALTUNG FÜR STADTENTWICKLUNG UND UMWELT 2001). Das Vorgehen dieser Arbeit zeichnet sich durch die Kombination von Kurzzeitmessungen, Modellierung sowie einer humanbioklimatischen Bewertung aus. | Ziel dieser Arbeit ist es, die Auswirkungen der mikroklimatischen Standorteigenschaften auf die Oberflächentemperatur (TS; engl. surface temperature) an ausgewählten Standorten des TU-Campus zu untersuchen. Es gibt bereits einige Untersuchungen, die den Einfluss der Vegetation auf die Oberflächentemperatur behandeln (ALEXANDRI, JONES 2008). Für den TU-Campus sind jedoch noch keine vergleichbaren Studien der angewandten Klimatologie öffentlich zugänglich (vgl. SENATSVERWALTUNG FÜR STADTENTWICKLUNG UND UMWELT 2001). Das Vorgehen dieser Arbeit zeichnet sich durch die Kombination von Kurzzeitmessungen, Modellierung sowie einer humanbioklimatischen Bewertung aus. | ||
| - | Dieser Artikel beschäftigt sich genauer mit der Frage, wie die TS des Bodenbelags auf mikroklimatischer Ebene durch Vegetation als Standorteigenschaft beeinflusst wird. Die mikroklimatische Ebene ist auf einer horizontalen Skala zwischen 1 cm und 100 m und auf einer vertikalen Skala zwischen 1 cm und 10 m anzuordnen (WEISCHET, ENDLICHER 2008: 19). Die TS steht im physikalischen Zusammenhang mit der Strahlungsbilanz (ZMARLY, KUTTLER, PETHE 2007, 30 ff.). Daraus ergibt sich, dass durch Absorption die TS erhöht wird, während sie durch Emission verringert wird. Weiterhin werden die Auswirkungen der Standorteigenschaften auf das Humanbioklima behandelt. Humanbioklimatologie beschäftigt sich mit dem Einfluss des Klimas auf den Menschen (SUKOPP, WITTIG 1998: 126). Wohlbefinden, Leistungsfähigkeit sowie Gesundheit des Menschen hängen von der Anpassung an die atmosphärischen Umgebungsbedingungen ab. Um die Anpassungsleistung an die Umgebungsbedingungen zu berechnen, werden sogenannte Energiebilanzmodelle verwendet. Ein solches Energiebilanzmodell ist das Klima-Michel-Modell, welches auf der Behaglichkeitsgleichung von Fanger (1972) basiert und alle für den menschlichen Wärmehaushalt relevanten Größen verknüpft. Das Klima-Michel-Modell arbeitet mit einem Durchschnittsmenschen, der 35 Jahre alt ist, 1,75 m groß ist und 75 Kg wiegt. Die Berechnung liefert eine Aussage über das durchschnittliche subjektive Empfinden des Menschen, wozu Behaglichkeit, Wärmebelastung und Kältestress gehören (HESSISCHES LANDESAMT FÜR UMWELT UND GEOLOGIE 2013). Wärmebelastung empfindet der Mensch an Tagen mit hohen Temperaturen, einer hohen Luftfeuchte und einem schwachen Windvorkommen. Diese Wetterbedingungen wirken belastend und werden als Hitzestress empfunden. Kältestress hingegen empfindet der Mensch bei niedrigen Temperaturen, verbunden mit hoher Windgeschwindigkeit und starker Bewölkung (LANDESAMT FÜR NATUR, UMWELT UND VERBRAUCHERSCHUTZ NORDRHEIN-WESTFALEN 2010). | + | Dieser Artikel beschäftigt sich genauer mit der Frage, wie die TS des Bodenbelags auf mikroklimatischer Ebene durch Vegetation als Standorteigenschaft beeinflusst wird. Die mikroklimatische Ebene ist auf einer horizontalen Skala zwischen 1 cm und 100 m und auf einer vertikalen Skala zwischen 1 cm und 10 m anzuordnen (WEISCHET, ENDLICHER 2008: 19). Die TS steht im physikalischen Zusammenhang mit der Strahlungsbilanz (ZMARSLY, KUTTLER, PETHE 2007, 30 ff.). Daraus ergibt sich, dass durch Absorption die TS erhöht wird, während sie durch Emission verringert wird. Weiterhin werden die Auswirkungen der Standorteigenschaften auf das Humanbioklima behandelt. Humanbioklimatologie beschäftigt sich mit dem Einfluss des Klimas auf den Menschen (SUKOPP, WITTIG 1998: 126). Wohlbefinden, Leistungsfähigkeit sowie Gesundheit des Menschen hängen von der Anpassung an die atmosphärischen Umgebungsbedingungen ab. Um die Anpassungsleistung an die Umgebungsbedingungen zu berechnen, werden sogenannte Energiebilanzmodelle verwendet. Ein solches Energiebilanzmodell ist das Klima-Michel-Modell, welches auf der Behaglichkeitsgleichung von Fanger (1972) basiert und alle für den menschlichen Wärmehaushalt relevanten Größen verknüpft. Das Klima-Michel-Modell arbeitet mit einem Durchschnittsmenschen, der 35 Jahre alt ist, 1,75 m groß ist und 75 Kg wiegt. Die Berechnung liefert eine Aussage über das durchschnittliche subjektive Empfinden des Menschen, wozu Behaglichkeit, Wärmebelastung und Kältestress gehören (HESSISCHES LANDESAMT FÜR UMWELT UND GEOLOGIE 2013). Wärmebelastung empfindet der Mensch an Tagen mit hohen Temperaturen, einer hohen Luftfeuchte und einem schwachen Windvorkommen. Diese Wetterbedingungen wirken belastend und werden als Hitzestress empfunden. Kältestress hingegen empfindet der Mensch bei niedrigen Temperaturen, verbunden mit hoher Windgeschwindigkeit und starker Bewölkung (LANDESAMT FÜR NATUR, UMWELT UND VERBRAUCHERSCHUTZ NORDRHEIN-WESTFALEN 2010). |
| Vor allem in der Stadt ist die Adaption des Menschen an die Umgebungstemperatur von Bedeutung, da es im städtischen Raum wärmer als im Umland ist. Dieses Phänomen liegt in der städtischen Wärmeinsel (UHI, engl. Urban Heat Island) begründet. Der Entstehungsprozess der UHI beginnt am Tag, da die urbanen Oberflächen die kurzwellige Strahlung speichern, diese am Abend wieder freigesetzt werden und so ein Abkühlen der Nacht verhindern (LAUE 2009: 40 f.). Die UHI erzeugt im Sommer Hitzestress¬, der zu Folge hat, dass sich der Mensch unbehaglich fühlt (FEZER 1995: 33 ff.). Da die Anpassungsmöglichkeiten an eine Wärmebelastung begrenzt sind, ist es wichtig ebenfalls den Faktor Wärmebelastung bei Planungsfragen in allen Maßstäben einzubeziehen (HESSISCHES LANDESAMT FÜR UMWELT UND GEOLOGIE 2013). Die Oberflächentemperatur wird durch Vegetation beeinflusst, indem sie die kurzwellige Einstrahlung auf die Bodenoberflächen verringern (LAUE 2009: 60). Die Auswirkungen der Oberflächengestaltung auf das Humanbioklima am konkreten Beispiel des Campus der TU Berlin werden in diesem Artikel durch den Vergleich anhand von zwei Szenarien modelliert und anschließend bewertet; Szenario 1 bildet die Oberflächengestaltung mit Bestandsvegetation ab und Szenario 2 die Oberflächengestaltung ohne Vegetation. In dem Untersuchungsgebiet ist sowohl Wiesen-, Strauch- als auch Baumvegetation vorhanden. Die Modellierung liefert u.a. standortspezifische Zeitreihen der Strahlungstemperatur (Tmrt – eng. mean radiant temperature), die die Summe aller kurz- und langwelligen Strahlungsflüsse ist, denen der menschliche Körper ausgesetzt ist (LINDBERG, HOLMER, THORSSON 2008: 1). Mithilfe der Tmrt lässt sich der Predicted Mean Vote (PMV) berechnen, der als Grundlage zur Bewertung des Humanbioklimas in diesem Artikel dient. Daraus folgend wird der Zusammenhang zwischen der TS und dem PMV untersucht. Es wird folgende Hypothese geprüft: Vegetation bewirkt eine geringere TS im Sommer und wirkt sich deshalb positiv auf das Humanbioklima aus.\\ | Vor allem in der Stadt ist die Adaption des Menschen an die Umgebungstemperatur von Bedeutung, da es im städtischen Raum wärmer als im Umland ist. Dieses Phänomen liegt in der städtischen Wärmeinsel (UHI, engl. Urban Heat Island) begründet. Der Entstehungsprozess der UHI beginnt am Tag, da die urbanen Oberflächen die kurzwellige Strahlung speichern, diese am Abend wieder freigesetzt werden und so ein Abkühlen der Nacht verhindern (LAUE 2009: 40 f.). Die UHI erzeugt im Sommer Hitzestress¬, der zu Folge hat, dass sich der Mensch unbehaglich fühlt (FEZER 1995: 33 ff.). Da die Anpassungsmöglichkeiten an eine Wärmebelastung begrenzt sind, ist es wichtig ebenfalls den Faktor Wärmebelastung bei Planungsfragen in allen Maßstäben einzubeziehen (HESSISCHES LANDESAMT FÜR UMWELT UND GEOLOGIE 2013). Die Oberflächentemperatur wird durch Vegetation beeinflusst, indem sie die kurzwellige Einstrahlung auf die Bodenoberflächen verringern (LAUE 2009: 60). Die Auswirkungen der Oberflächengestaltung auf das Humanbioklima am konkreten Beispiel des Campus der TU Berlin werden in diesem Artikel durch den Vergleich anhand von zwei Szenarien modelliert und anschließend bewertet; Szenario 1 bildet die Oberflächengestaltung mit Bestandsvegetation ab und Szenario 2 die Oberflächengestaltung ohne Vegetation. In dem Untersuchungsgebiet ist sowohl Wiesen-, Strauch- als auch Baumvegetation vorhanden. Die Modellierung liefert u.a. standortspezifische Zeitreihen der Strahlungstemperatur (Tmrt – eng. mean radiant temperature), die die Summe aller kurz- und langwelligen Strahlungsflüsse ist, denen der menschliche Körper ausgesetzt ist (LINDBERG, HOLMER, THORSSON 2008: 1). Mithilfe der Tmrt lässt sich der Predicted Mean Vote (PMV) berechnen, der als Grundlage zur Bewertung des Humanbioklimas in diesem Artikel dient. Daraus folgend wird der Zusammenhang zwischen der TS und dem PMV untersucht. Es wird folgende Hypothese geprüft: Vegetation bewirkt eine geringere TS im Sommer und wirkt sich deshalb positiv auf das Humanbioklima aus.\\ | ||
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| ====== Methodisches Vorgehen ====== | ====== Methodisches Vorgehen ====== | ||
| Die Datengrundlage beruht auf Messungen der klimatischen Bedingungen im Juni 2013 auf dem Campus TU Berlin und Modellierungen mit der Software SOLWEIG (SOlar and Long Wave Environmental Irradiance Geometry model). Die Daten der Messung wurden von einer anderen Projektgruppe (vgl. AN et al. 2013) erhoben und uns zur Verfügung gestellt. Mit den Modellierungen wurden Szenario 1 mit Bestandsvegetation und Szenario 2 ohne Vegetation dargestellt. Die Standorteigenschaften werden im folgenden Kapitel beschrieben und umfassen das Material der Bodenoberflächen, die umliegende Bebauung sowie die Bestandsvegetation. \\ | Die Datengrundlage beruht auf Messungen der klimatischen Bedingungen im Juni 2013 auf dem Campus TU Berlin und Modellierungen mit der Software SOLWEIG (SOlar and Long Wave Environmental Irradiance Geometry model). Die Daten der Messung wurden von einer anderen Projektgruppe (vgl. AN et al. 2013) erhoben und uns zur Verfügung gestellt. Mit den Modellierungen wurden Szenario 1 mit Bestandsvegetation und Szenario 2 ohne Vegetation dargestellt. Die Standorteigenschaften werden im folgenden Kapitel beschrieben und umfassen das Material der Bodenoberflächen, die umliegende Bebauung sowie die Bestandsvegetation. \\ | ||
