Deutsches Klimaportal - Klimadienste für Deutschland

Skyline Frankfurt mit Blick Richtung TaunusBild von Jürgen Rübig auf Pixabay

Stadtklima

Wie wir auch in Zukunft im Klima unserer Städte gut leben können.

Städte haben ihr eigenes Klima

Eine Übersicht zum Stadtklima - wie es entsteht und wodurch es beeinflusst wird, welche Folgen der Klimawandel darauf hat und was wir tun können, um ungünstige Veränderungen zu verringern.

Das Stadtklima und seine Einflussfaktoren

Die World Meteorological Organization (WMO) definiert das Stadtklima als „gegenüber dem Umland verändertes Lokalklima“. Es betrifft sowohl die meteorologischen Parameter Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Strahlung und Wind, die einerseits durch eine dichte Bebauung und einen hohen Versiegelungsgrad, andererseits durch wenig Grün- und Wasserflächen vielfältig beeinflusst werden. Immissionsrelevante Größen, wie z. B. Luftqualität, Abwärme und Lärm erreichen meist deutlich höhere Werte als im weniger besiedelten Umland.

Das Stadtklima und seine Einflussfaktoren 
DWD Das Stadtklima und seine Einflussfaktoren Das Stadtklima und seine Einflussfaktoren Quelle: DWD


Die städtische Wärmeinsel ist ein typisches Merkmal des Stadtklimas. Sie wird durch die positive Temperaturdifferenz zwischen der Stadt und ihrem Umland charakterisiert und erreicht ihr Maximum während sonnenscheinreicher und windschwacher Wetterlagen. Die Differenz kann in großen Städten bis zu 10 Kelvin betragen. Die Lufttemperatur in Städten hängt unter anderem von der Gebäudegeometrie, den thermischen Eigenschaften der Bausubstanz, den Strahlungseigenschaften der Oberflächen und der anthropogenen Wärmefreisetzung, z. B. durch Hausbrand, Verkehr und Industrie, ab.


Typische Maßnahmen zur Reduzierung der Wärmeinsel in einer Stadt sind z.B.

  • Frischluftschneisen regional planen und ausbauen,
  • Vernetzung von Grünflächen und Grünflächenanteil erhöhen,
  • Bebauungsstrukturen verändern,
  • mehr helle und reflektierende Oberflächen,
  • Vermeidung sekundärer Wärmequellen, z.B. bessere Wärmeisolation und natürliche Belüftung von Gebäuden statt Klimaanlagen.

Zusammen mit der globalen Erwärmung infolge des Klimawandels ist in den nächsten Jahrzehnten in Städten mit einer Zunahme der Hitzeperioden zu rechnen. Dies ist für die Menschen von elementarem Interesse, da heute bereits 74 % der Bevölkerung in deutschen Städten lebt.

Klimawandel – Städte sind betroffen

Hitzeperioden

Städte und Ballungsräume stehen bei der Anpassung an die Folgen des Klimawandels vor großen Herausforderungen. Zusätzlich zur erwarteten Zunahme der Jahresmitteltemperatur um 2,2 bis 5,3 °C (IPCC SRES A1B Szenario) wird auch die Anzahl, Intensität und Dauer von Hitzewellen in Europa bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zunehmen. Die hiermit einhergehende zusätzliche Wärmebelastung wirkt sich auf die Gesundheit der Stadtbevölkerung aus.

Am Beispiel Frankfurt am Main (Früh et al., 2011) belegen Modelluntersuchungen, dass in dicht bebauten Gebieten, wie zum Beispiel der Innenstadt, die Überwärmung mit bis zu 54 Sommertagen pro Jahr (Tageshöchstwert der Lufttemperatur ≥ 25 °C) am stärksten ist (Bezugsperiode 1971-2000). Bis zum Jahr 2050 wird – im Vergleich zu 1971-2000 – für das Stadtgebiet von Frankfurt eine Zunahme der mittleren jährlichen Anzahl von Sommertagen um 5 bis 31 Tage erwartet. Damit wird Mitte des Jahrhunderts im Sommerhalbjahr jeder zweite bis vierte Tag in Frankfurt wärmer als 25 °C sein. Gleichzeitig wird auch die mittlere jährliche Anzahl der „Sommerabende“, das sind Abende an denen es um 22 Uhr noch mindestens 20 °C warm ist, um 5 bis 33 Tage ansteigen. Auch die Anzahl der heißen Tage und der Tropennächte mit Lufttemperaturen, die nicht unter 20 °C sinken, wird deutlich zunehmen. Aufgrund der heute noch geringen Anzahl solcher Tage lassen sich für die Zukunft derzeit keine verlässlichen Aussagen treffen. Dies gilt auch für alle Untersuchungen, die für die Klimaperiode 2071 - 2100 durchgeführt wurden.

Entwicklung der mittlerem jährlichen Anzahl der Sommertage  am Beispiel Frankfurt am Main

Entwicklung der mittlerem jährlichen Anzahl der Sommertage  am Beispiel Frankfurt am Main

Entwicklung der mittlerem jährlichen Anzahl der Sommertage  am Beispiel Frankfurt am Main 
Vergangene und erwartete Entwicklung der mittleren jährlichen Anzahl der Sommertage am Beispiel Frankfurt am Main für den Zeitraum 1961 - 2100. Berechnungsgrundlage ist das Stadtklimamodell MUKLIMO_3, angetrieben durch das regionale Klimamodell CLM für das Emissionsszenario A1B - Quelle: DWD


Deutsche Städte, in denen über 70% der Bevölkerung leben, werden sich vermehrt den Herausforderungen infolge des Klimawandels stellen müssen. Eine Entscheidungshilfe zur Anpassung an den Klimawandel bietet das neu entwickelte „Informationsportal Klimaanpassung in Städten“ (INKAS).

Starkniederschläge

Mit dem Klimawandel werden in Deutschland sowohl häufigere als auch intensivere Starkniederschläge erwartet und können vermehrt zu Überflutungen führen. Typische Anpassungsmaßnahmen zur Reduzierung der Schäden durch Starkniederschläge müssen zum Ziel haben, dass weniger Abfluss in die Kanalisation gelangt, z.B. durch mehr Dachbegrünung, weniger versiegelte Flächen oder mehr Rückhaltebecken.

Erwartete Trends extremer Niederschläge am Beispiel Köln 
Erwartete Trends extremer Niederschläge am Beispiel Köln. Erwartete Trends extremer Niederschläge am Beispiel Köln. Berechnungsgrundlage sind stündliche Niederschlagssummen des regionalen Klimamodells HIRHAM 5 für das Emissonsszenario A1B an 9 Gitterpunkten im Raum Köln - Quelle: DWD


Erwartete Niederschlagserhöhungen werden derzeit meist durch einfache Zuschläge geschätzt. Mit der Auswertung von flächendeckenden stündlichen Radarniederschlagsdaten wurde im DWD ein Verfahren entwickelt, das räumlich differenzierte Niederschlagsfelder für extremwertstatistische Auswertungen von Starkniederschlagsereignissen ermöglicht. Aufgrund des aktuell zeitlich relativ kurzen Radardatenbestandes von 13 Jahren, sind die Auswertungen zunächst für Risikoabschätzungen und zur verbesserten flächendeckenden Erfassung der höchstmöglichen Starkregen besonders geeignet. Sobald die Radardaten für einen längeren Zeitraum verfügbar sind, wird eine zusätzlich weitere Datengrundlage, wie z.B. der Auslegung von Kanalnetzen geschaffen. Auch werden künftig mehr (stündliche) Auswertungen von regionalen Klimamodellen in Stadtregionen für Vorsorgemaßnahmen verfügbar sein. Diese ermöglichen die Auswirkungen des Klimawandels mit Hilfe von Kanalnetzmodellen zu berechnen und entsprechende Anpassungsmaßnahmen für überflutungsgefährdete Bereiche zielgenauer zu ergreifen.

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