Hitzeresiliente Entwicklung von Stadtquartieren mit Hilfe von hoch aufgelösten Stadtklimadaten aus Modellierung und Messung

Abstract

Die steigende thermische Belastung ist eine der markantesten Wirkungen des Klimawandels in großen Städten mit stark verdichteten Stadtquartieren. Nicht nur die kurzzeitigen Maxima, sondern vor allem die zeitliche Dauer dieser Hitzebelastungen nehmen zu. Diese Entwicklung führt zu erheblichen negativen Auswirkungen auf die Lebensqualität der Bewohner/innen in Quartieren mit hoher Bebauungs- und Versiegelungsdichte und in thermisch kritischen Gebäudetypen. In diesem Zusammenhang ergeben sich neue und miteinander gekoppelte Fragen nach der Klimaresilienz von Städten und Stadtquartieren einschließlich der Erhaltung und Verbesserung der Lebensqualität und Attraktivität von Quartieren aus Bewohnerperspektive.
Im Verbundprojekt HeatResilientCity (HRC) soll diese Problemstellung von verschiedenen wissenschaftlichen Projektpartnern sowie den Umweltämtern der Städte Dresden und Erfurt bearbeitet werden. Die Projektbearbeitung wird in enger Kooperation mit Wohnungsunternehmen, aber auch in Rückkopplung mit Energieunternehmen erfolgen. Ein Fokus liegt dabei auf Umbaumaßnahmen von Gebäuden. Diese werden mit Messungen sowie numerischen Simulationen des Innen- und Außenraums begleitet, um Effekte der energetischen Gebäudesanierung zu quantifizieren und künftige Anpassungsoptionen daran auszurichten.
Die Aufgabe des Teilprojektes der TU Dresden besteht darin, regionale Klimaprojektionsdaten auf die Skala von Stadtquartieren zu transformieren und dementsprechend höher aufzulösen. Dieses Downscaling wird auf Basis von empirischen Beziehungen zwischen Stadtstrukturparametern und Klimagrößen durchgeführt. Dazu wird der lokale Effekt der Stadtstrukturen (Gebäude, Verkehrswege, Stadtgrün) auf das Mikroklima ausgewählter Quartiere in Dresden und Erfurt bestimmt. Zusätzlich werden Simulationsergebnisse von hochauflösenden Stadtklimamodellen (u.a. ENVI-met) sowie mobile Messungen (u.a. mit Messrucksack) für die Ableitung der Klimawirkung der Stadtstrukturen einbezogen.
Die modifizierten Klimadaten werden mit physikalischen Indikatoren zur Mikro- und Bioklimawirkung in den Stadtquartieren abgeglichen. Darüber hinaus dienen diese Daten als Basis für die Bestimmung der hitzebedingten Wirkungen auf die Stadtbewohner im Außenraum und für die Ableitung der Eingangsdaten von Simulationen zum Gebäudeklima, um u.a. auch künftige Anforderungen an haustechnische Systeme zu bestimmen. Außerdem werden die Klimadaten benötigt, um die ökologische Leistungsfähigkeit städtischer Ökosysteme zu bewerten und Anpassungsoptionen bezüglich der Ökosystemdienstleistungen in den Quartieren in Dresden und Erfurt bereitzustellen.
Neben der Vorstellung des Projektkonzeptes werden erste Simulations- und Messergebnisse zum Einfluss unterschiedlicher Stadtstrukturen auf bio- und mikroklimatisch bedeutsame Größen in einem Stadtquartier von Dresden-Gorbitz präsentiert, wobei die thermische Exposition der Quartiersbewohner unter sommerlichen Hitzebedingungen im Mittelpunkt steht.

Full text

Kartenquelle: openstreetmap
Astrid Ziemann, Valeri Goldberg, Christian Bernhofer
Technische Universität Dresden (TUD), Professur für Meteorologie
Kontakt: Dr. Astrid Ziemann
TU Dresden, Professur Meteorologie, Pienner Str. 23, 01737 Tharandt
E-Mail: astrid.ziemann@tu-dresden.de
Internet: http://tu-dresden.de/meteorologie
Hitzeresiliente Entwicklung von
Stadtquartieren mit Hilfe von hoch aufgelösten
Stadtklimadaten aus Modellierung und Messung
Das Projekt wird gefördert durch das BMBF,
Förderkennzeichen 01LR1724D.
Ziele
1.Downscaling von Klimadaten für Dresden und Erfurt auf die
Skale von Stadtquartieren mit Hilfe von Stadtstrukturparametern
(Gebäude, Vegetation)
2. Bestimmung meteorologischer und human-biometeorologischer
Effekte in hitzebelasteten Stadtquartieren
3. Bewertung der Auswirkung von Stadtplanungsmaßnahmen
auf die Werte thermischer Indizes (PET, UTCI) mittels Messung und
Modellsimulation
Angestrebte Projektergebnisse
Nutzerorientierte, räumlich differenzierte und frei verfügbare
Klimadatenbank für Anwendungen in Gegenwart und Zukunft in:
Bauklimatik und -konstruktion, Stadtplanung und
Quartiersmanagement (regional bis lokal), Gebäudewirtschaft
Partner im HRC Projekt
IÖR -(Koordination) Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V.
ISP -Institut für Stadtforschung, Planung und Kommunikation, FH Erfurt
LHD -Landeshauptstadt Dresden, Umweltamt
LHE - Landeshauptstadt Erfurt, Umweltamt
HTW -Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
EWG - Eisenbahner-Wohnungsbaugenossenschaft Dresden eG
Module im Verbundproject „HeatResilientCity“
Thermische Belastung
(UTCI, Skalenunterschiede)
zu unterschiedlichen Ortszeiten
an einem sonnigen Sommertag
in Erfurt-Krämpfervorstadt:
Simulation mit den Modellen
SOLWEIG und RaymanPro,
Basis DOM mit 1 m Auflösung
Mobile Messungen in Dresden
HeatResilientCity -Teilprojekt der TU Dresden
Modellsimulationen
in Erfurt
Thermische Belastung (UTCI) eines
Fußgängers gemessen mit einem
Messrucksack auf einem Rundkurs in
Dresden-Gorbitz am Vormittag und am
Mittag eines heißen und sonnigen
Sommertages 26/07/2018
11:46-13:33 CET
26.07.2018
9:36-10:09 MEZ Kein Wärmestress
Moderater Wärmestress
Starker Wärmestress
Sehr starker Wärmestress
Erfurt-
Krämpfervorstadt
-Vorstadt,
Blockrandbebauung,
Gründerzeit, Stilllegung
von Gewerbe
-Sanierungsmaßnahmen
im Süden: aufgegebener
Güterbahnhof
-Räumliche Verdichtung
und Brachenerschließung
für Wohnungsbau
(gestrichelte Linie:
Modellgebiet)
Dresden-Gorbitz
−Plattenbauten (1970er und
1980er Jahre)
−mehrere Testgebäude mit
Rekonstruktionsmaß-
nahmen des Eigentümers
(Innenraummessungen
vorher/nachher)
−Modernisierung der
Wärmeversorgung
−Freiraumkonzepte zur
Reduktion der Defizite an
Stadtgrün
(gestrichelte Linie:
Messgebiet)
Untersuchungsgebiete in Dresden und Erfurt
Krämpfervorstadt
Alter Güterbahnhof
Stadtzentrum
Kartenquelle: openstreetmap
08 LT
04 LT 14 LT
Erstes Fazit zu
den Ergebnissen
Die Erhaltung von Freiräumen und die Erweiterung von Beschattungsflächen (Baumerhaltung und –pflanzung) haben
wesentliche Priorität für die Vermeidung von Hitzestress der Stadtbewohner.
Die kontinuierliche Einbeziehung der Bewohner in den Prozess der Projektdurchführung erhöht die Chancen auf
Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen zur Reduzierung der thermischen Belastung in Gebäuden und Freiräumen.
26.07.2018
11:46-13:33 MEZ