Klimawandel: Erwärmung in Städten/Einführung Thema

Grundlagen des Klimawandels

"Klima wird beschrieben durch den mittleren Zustand, charakteristische Extremwerte und Häufigkeitsverteilungen meteorologischer Größen wie zum Beispiel Luftdruck, Wind, Temperatur, Bewölkung und Niederschlag, bezogen auf einen längeren Zeitraum und ein größeres Gebiet. Dabei spielt der Treibhauseffekt eine wichtige Rolle im Klimasystem."

Der Treibhauseffekt

Damit etwas wärmer wird, muss man Energie zuführen (erster Hauptsatz der Thermodynamik).

3 Möglichkeiten zur Veränderung der Strahlungsbilanz:

• Die Sonneneinstrahlung nimmt aufgrund der Sonnenaktivität oder der Erdbahnparameter zu (→ Widerlegt, da ankommende Sonnenstrahlung abgenommen hat).
• Der reflektierte Anteil der Sonnenstrahlung nimmt ab, weil die Helligkeit der Erdoberfläche oder der Wolkendecke abnimmt (→ als Ursache widerlegt, da die Erde (z.B. durch Rodungen) heller geworden ist).
• Die Abstrahlung von Wärme ins All nimmt ab (→ Ursache, da Ausschluss).

Treibhausgase

• Kohlendioxid

• Methan (21x wirksamer als CO2/100 Jahre)

• Lachgas (Distickstoffoxid) (298x wirksamer als CO2/100 Jahre)

• F-Gase (HFKW, FKW, SF6, NF3)

• Wasserdampf (nicht direkt vom Menschen beeinflussbar)

Prognostizierte Klimaerwärmung bis 2100

• Laut UN environment programme: 3,4° C - 3,9° C (ohne Maßnahmen)
• Laut IPCC: Bis zu 6° C (ohne Maßnahmen)
• Laut Climate Action Tracker: 2,7° C (mit aktuellen Maßnahmen) nach Joe Bidens Wahl: unter 2,7° C

• Angestrebtes Ziel Laut Pariser Klimaabkommen: 1,5° - 2°

Erwärmung in Städten

Sehr dichte Bebauung und fehlende Vegetation sowie die Emission von Abwärme können in Städten zu einer höheren Durchschnittstemperatur führen. Diese Wärmeinsel ist ein typisches Merkmal des Stadtklimas. Durch die starke Aufwärmung tagsüber und die eingeschränkte Abkühlung nachts werden die Städte im Vergleich zum Umland deutlich wärmer. Der Temperaturunterschied zwischen Städten und dem Umland kann bis zu 10 Grad betragen. Stadtklima kann gesundheitliche Schäden (erhöhte Sterblichkeit und Krankheiten) und Veränderungen der Flora und Fauna verursachen.

Faktoren, die die Wärme in der Stadt fördern

• Dichte Bebauung und versiegelte Oberflächen
• Gebäude, die nur wenig Sonnenstrahlung reflektieren
• Zusätzliche Wärmequellen wie Verkehr und Industrie
• Wenig Bäume und andere Pflanzen
• Wenig Wasserflächen
• Wenig Luftaustausch durch Wind
  

Maßnahmen zur Temperaturreduktion in Städten

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Maßnahmen zur Temperaturreduktion

1. Gebäude Geometrie

Wird gebaut, empfehlen Experten, bestehende Gebäude besser in der Höhe aufzustocken statt viele neue Gebäude zu errichten und damit mehr Fläche zu versiegeln. Hohe Gebäude haben auch den Vorteil, dass sie Schatten spenden. Ungenutzte Nebengebäude und Garagen sollte man besser abreißen, um Platz für Grünflächen zu schaffen und auch Innenhöfe sollte man begrünen.

2. Grünflächen

Zusätzlich zum Schatten nimmt die Verdunstung durch Bäume viel Energie auf und wirkt sich somit kühlend auf ihr Umfeld ab. Messungen ergaben, dass es meist um Grünflächen um rund drei Grad kühler war, als auf baum- und strauchlosen Plätzen. Der Platz für Grün in der Stadt ist zwar beschränkt, doch es gibt bereits Ideen und Maßnahmen, um Dachflächen und Fassaden zu begrünen.

3. Wasserflächen

Kleine Seen, Fluss- und Bachläufe, Springbrunnen, Wasserspiele und andere Wasserspender tragen aktiv zu ihrer Abkühlung bei. Wo es möglich ist, sollten auch versiegelte Böden aufgelockert werden. Im Moment fließt der Regen von der Straße direkt in die Kanalisation. Würde er jedoch langsam auf durchlässigen Belägen, Kopfsteinpflaster oder Rasen fließen, kann er verdunsten und kühlen. In größerem Maßstab gedacht, fungiert Regenwasser als Klimaanlage und Bewässerungssystem der Erde, wenn es verdunstet, kondensiert und sich wieder abregnet.

4. Albedoeffekt

Selbst die Farben in einer Stadt können zum Aufheizen beitragen: Dunkle Fassaden heizen sich mehr auf als helle. Im Vergleich mit natürlichen Oberflächen haben Dachmaterialien wie Ziegel, Kies und Beton, wie sie für städtische Gebäude typisch sind, ein geringeres Reflexionsvermögen für solare Strahlung (Albedo). Die Verwendung von Materialien und Anstrichen mit einer hohen Albedo, wie helle Dachziegel oder weiße Fassaden, sind deshalb mögliche Maßnahmen, um die Lufttemperatur in einer Stadt zu reduzieren.

Zielsetzung

Unter Anbetracht des Prozesses der Modellbildung wollen wir uns deshalb entsprechend vier Maßnahmen zur Temperaturreduktion in Städten hinsichtlich ihrer Kosten-Nutzen-Effizienz untersuchen. Untersucht werden Grünflächen, Wasserflächen, Gebäudegeometrie und der Albedo Effekt. Anschließend wird auch die räumliche Verteilung der Temperaturreduktion durch diese Maßnahmen graphisch dargestellt, da die Durchschnittstemperaturabsenkung sich sehr ungleich verteilen kann.

Wiki2Reveal Präsentation

Wiki2Reveal Foliensatz

Interaktive Simulationsumgebung

• C-ROADS Climate Interactive