Inter- and transdisciplinary approaches to develop strategies for increasing the resilience of trees in growing cities and urban regions (GreenLung) [Inter- und transdisziplinäre Entwicklung von Strategien zur Erhöhung der Resilienz von Bäumen in wachsenden Städten und urbanen Regionen (GrüneLunge)]

Goal: Trees and urban forests mitigate heat-stress, purify air, and provide multiple other ecosystem services. They are often referred as the Green Lungs of city. However, urban trees and forests could be vulnerable to climate change impacts such as drought, heatwaves etc. Pollution from motor vehicles and other sources, mechanical damage from human activities could assert additional stresses on plants’ health and physiological activities.

In addition, rapid urbanization in growing cities (e.g. Karlsruhe) poses new challenge to maintain a sustainable green cover and healthy population of plants inside or near cities. In this context; increasing the awareness of citizens and involving civil society organizations and city administrations are vital for maintaining a green city with healthy trees and forests. There is an urgent need to develop an adaptation planning system for management of single trees and forested areas in urban region based on scientific evidence.

The aim of the BMBF Zukunftsstadt (“Future City”) project which was funded with 1.41 million Euro is to assess the ecological, social and economic resilience of urban tree species and forests by applying trans- and interdisciplinary approaches in urban regions of City Karlsruhe and City Rheinstetten. The project will be carried out by a transdisciplinary consortium in which ITAS has the leadership. Communal partners are the Cities of Karlsruhe and Rheinstetten; scientific partners, both located in Freiburg, are the Forest Research Institute of Baden-Württemberg (FVA) and the Research Centre Human Biometeorology (ZMMF) of the German Weather Service.

Together with FVA we will study the impacts of droughts, heatwaves, and pollution on the vitality of trees using dendroecological and ecophysiological approaches. In addition we will assess the potential of different tree species and forest types to mitigate heat stress in urban areas. For this purpose the ZMMF will carry out measurements and model calculations. Grounded on data obtained from these on-site measurements and from other data sources we will valuate multiple ecosystem services from urban trees and forests and develop strategies to reduce trade-offs between different types of ecosystem services.

We will apply transdisciplinary methods (e.g. Real World Lab “District Future – Urban Lab” of Karlsruhe Institute of Technology) to increase the public awareness on the importance of a green city with healthy population of plants.

In German:

Bäume und städtische Wälder mildern die Belastung durch Hitze, filtern Luftverschmutzung und bieten vielfältige andere Ökosystemdienstleistungen. Sie werden oft als die „grüne Lunge“ der Stadt bezeichnet. Andererseits kann der Baumbestand durch die Auswirkungen des Klimawandels wie Trockenheit und Hitze, beeinträchtigt werden. Abgase des Autoverkehrs und anderer Quellen, sowie unmittelbare mechanische Beschädigung bewirken zusätzlichen Stress, der die Gesundheit und physiologische Aktivität der Pflanzen beeinflusst.

Die rasch zunehmende Urbanisierung durch wachsende Städte wie Karlsruhe stellt eine große Herausforderung für den Erhalt nachhaltiger Grünflächen und einer gesunden Pflanzenpopulation in der Stadt selbst und ihrer näheren Umgebung dar. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, auch die Bewohner, gesellschaftliche Organisationen und die städtische Verwaltung mit einzubeziehen und das Bewusstsein gegenüber der „grünen Lunge“ der Stadt zu schärfen. Es besteht dringender Bedarf an der Entwicklung einer wissenschaftlich fundierten Anpassungsplanung für einzelne Bäume in der Stadt und urbane Waldflächen.

In dem mit 1,41 Millionen Euro geförderten BMBF-Zukunftsstadt-Projekt sollen inter- und transdisziplinäre Ansätze Verwendung finden, um die ökologische, soziale und ökonomische Resilienz von Bäumen in Karlsruhe und in direkter Nachbarschaft, in Rheinstetten, zu untersuchen. An dem Verbundprojekt nehmen außer dem ITAS, das die Federführung innehat, als kommunale Partner die Städte Karlsruhe und Rheinstetten teil. Wissenschaftliche Partner sind die Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA) in Freiburg und der Deutsche Wetterdienst mit seinem ebenfalls in Freiburg beheimateten Zentrum für Medizin-Meteorologische Forschung (ZMMF).

Zur Bestimmung des Einflusses von Hitzewellen, Dürren und Luftverschmutzung auf die Vitalität der Bäume werden in Zusammenarbeit mit FVA dendroökologische und ökophysiologische Untersuchungen durchgeführt. Daneben soll das Potential der unterschiedlichen Baumarten und Forsttypen abgeschätzt werden, den Hitzestress in der Stadt abzumildern. Dazu werden vom ZMMF Messungen und Modellrechnungen durchgeführt. Auf der Basis der durch Messungen vor Ort gewonnenen und aus weiteren Datenquellen herangezogenen Daten werden die verschiedenen Ökosystemdienstleistungen der Bäume und städtischen Wälder bewertet und es werden Strategien entwickelt, Zielkonflikte („Trade offs“) zu verringern.

Transdisziplinäre Methoden finden im Reallabor „Quartier Zukunft – Labor Stadt“ des KIT Anwendung, wobei es vor allem darum geht, wie es gelingen kann, die Öffentlichkeit für die Wichtigkeit einer grünen Stadt mit einer gesunden Pflanzenpopulation zu sensibilisieren.

Date: 1 November 2018 - 31 October 2021

• Labs:
• Karlsruher Transformationszentrum für Nachhaltigkeit und Kulturwandel
• Research Group Sylvanus