Belastungen urbaner Räume
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Städte stehen mit dem Klimawandel in besonderem Maße in Zusammenhang. Zum einen sind sie als industrielle und zivilisatorische Ballungsräume Hauptemittenten von CO2 und zählen damit zu den wichtigsten Verursachern des Klimawandels. Zum anderen wird das urbane Leben in vielerlei Hinsicht drastischer von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen und bedroht als das in dünnbesiedelten, ländlichen Gebieten.
Neben den klimatischen Besonderheiten in Städten stellen diese Gebiete auch eine Konzentration von Werten (Gebäuden, Gärten, Straßen, Fahrzeuge, Infrastruktur) dar. Ein durch klimatische Extremereignisse hervorgerufener Schaden fällt somit in der Stadt automatisch intensiver aus als in dünn besiedelten Gebieten.
Hinzu kommt, dass sie für die menschliche Globalbevölkerung den wichtigsten Lebensraum darstellen. Derzeit leben 50% der Weltbevölkerung in Städten und die Tendenz ist steigend. Für 2050 werden bereits 70% der Menschen als städtisch sesshaft angenommen. [1]
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Besonderheiten von Stadtklima
Das städtische Lokalklima unterscheidet sich in einigen Aspekten charakteristischerweise stark vom Klima der ländlichen Umgebung. Zum einen sind es die sehr dichte Bebauung, die ausgeprägte Versiegelung des Bodens und die eingeschränkte Vegetation, zum anderen die erhöhte Schadstoffemission und Abwärmeproduktion, die hier bedeutende Einflussgrößen darstellen.[2]
Zu den deutlich erhöhten Emissionswerten in Ballungsräumen tragen nicht nur das überproportionale Verkehrsaufkommen und die hohe Dichte von Industrie- und Gewerbebetrieben sondern auch der stadttypisch häufige Hausbrand bei. Durch den Klimawandel werden die ungünstigen klimatischen Bedingungen in der Stadt verschärft, was sich auf Lebensqualität aber auch auf Infrastruktur und Wirtschaft auswirken kann.[4]
Wärmehaushalt
Plane Bebauungsgeometrien (Hauswände, Straßen, Flachdächer) stellen große Absorptionsflächen für Sonneneinstrahlung dar. Baustoffe von Gebäuden und Straßen funktionieren als effiziente Wärmespeicher, die die Strahlungsenergie nur langsam wieder abgeben. Darüber hinaus generieren verschiedenste städtische Prozesse ein bedeutendes Maß an Abwärme.[2] Im Sommer wird so die Tageshitze in Städten akkumuliert, im Winter sorgt die Dichte der heizenden Haushalte für einen Temperaturanstieg im Vergleich zu locker oder nicht besiedelten Gebieten.[4]
Das Zusammenwirken dieser Faktoren führt zu einer deutlichen Erhöhung der Durchschnittstemperatur in Städten gegenüber dem Umland und es entstehen sogenannte Wärmeinseln. Zu dieser wärmespeichernden Beschaffenheit der Stadtlandschaft kommen ihre, typischer Weise verringerten, Abkühlungskapazitäten:
Die Bodenversiegelung führt zu schneller Ableitung von Niederschlagswasser in die Kanalisation, so dass auch Kühlung durch Bodenverdunstung stark eingeschränkt ist. Vegetation, die mit Verdunstungsleistung Abkühlung verschafft, existiert nur bedingt.[2] Durch die erwarteten Temperatursteigerungen im Zuge des Klimawandels wird sich auch dieser Wärmeinseleffekt steigern, sodass Städte von den Temperaturtrends in stärkerem Maße betroffen sein werden als einige andere menschliche Siedlungsgebiete.[1]
Hitzewellen und steigende Temperaturmaxima sowie vermehrt auftretende Tropennächte (Nächte nicht unter 20°C) werden in der Stadt besonders belastend. In Zusammenspiel mit baulich bedingter Einschränkung der Windgeschwindigkeit und hoher thermischer und solarer Strahlung ist die gefühlte Temperatur deutlich verschärft.
Die negativen Auswirkungen dieser Umstände betreffen vor allem den Bereich Gesundheit. Besonders alte und kranke Menschen und kleine Kinder sind hier gefährdet. Im Hitzesommer 2003 starben ca. 7000 Menschen in Deutschland an den Folgen der überhöhten Temperaturen. Trends zu vermehrt auftretenden Hitzewellen werden, auch in Hinblick auf die derzeitigen demographischen Entwicklungen, zu einer erhöhten Mortalität führen.
Zudem leidet auch die Infrastruktur unter steigenden Temperaturen. Straßenbeläge werden weich und leichter beschädigt, Schienen können sich verziehen. Der Verkehrsfluss kann hierdurch behindert werden, was sowohl den einzelnen Verbraucher als auch Industrie und Gewerbe beeinträchtigt. Für diese ist auch der erhöhte Kühlbedarf und gegebenen Falls auch der damit verbundene Anstieg im Wasserverbrauch relevant.[4]
Wasserhaushalt
in Städten hat sowohl Wassermangel als auch überhöhter Niederschlag drastische Folgen und stellt die kommunalen Infrastrukturen jeweils vor große Herausforderungen.
Trockenheit
Die Verdunstung durch Grünland und Wald oder feuchte Böden fehlt in der Stadt beinahe völlig, und die Größe und Anzahl von Wasserflächen ist hier stark begrenzt. Dies führt zu einer generell geringeren Luftfeuchtigkeit im urbanen Raum und wirkt sich unmittelbar auf die Lebensqualität aus.
Im Zuge des Klimawandels findet nicht nur eine Zunahme der globalen Durchschnittstemperatur statt, sondern auch – für Deutschland – eine Niederschlagverschiebung. Es wird davon ausgegangen, dass die Sommer niederschlagsärmer und die Winter niederschlagsreicher werden.
Zukünftig trockenere Sommer könnten den nachteiligen Luftfeuchte-Haushalt des Stadtklimas spürbar verschärfen.
Auch wird mit zunehmender Häufigkeit von Trockenperioden und Dürren gerechnet, worunter städtische Parkanlagen, Wälder und Pflanzungen zu leiden haben. Hier besteht erhöhter Bewässerungsbedarf, der auch mit erhöhtem Energieverbrauch verbunden ist. Trockenheit kann besonders im Frühjahr, beim Einsetzen der Wachstumsperiode, große Schäden am Stadtgrün hinterlassen, auch wenn diese nicht in Verbindung mit einem Hitzeereignis auftritt.
Weiterhin erhöht sich mit zunehmender Trockenheit auch die Brandgefahr, nicht nur in Wäldern sondern auch bei hölzernen Bauelementen wie Dachstühlen etc. Und es kann zu Absinken des Grundwasserspiegels oder anderer Gewässerstände kommen, was immer mit der Gefahr der Nährstoffanreicherung und Algenblüten gekoppelt ist. Dies trifft besonders für die typischerweise kleinen Wasseranlagen in Städten zu. [4]
Trockenere Sommer und Wasserverknappung können zu deutlich niedrigeren Flussständen führen. In manchen Teilen der Erde stellt dies eine Gefährdung der Trinkwasserversorgung dar. Darüber hinaus können Kraftwerkskühlung und Binnenschifffahrt hierdurch beeinträchtigt werden. [1]
Niederschläge
Auf der anderen Seite weisen Städte gegenüber dem Umland einen erhöhten Niederschlag (Häufigkeit und Dauer) auf, da Emissionen aus Industrie und Autoverkehr zu einer erhöhten Kondensationskeimkonzentration im Luftraum über städtischen Gebieten führt.[2]
Die tendenziell ansteigenden Lufttemperaturen führen dazu, dass mehr Wasserdampf in den Luftmassen gespeichert werden kann. Darum gehen Forscher davon aus, dass es zukünftig generell zu häufigeren und stärkeren Niederschlägen kommt. Das ist in besonderem Maße über Städten der Fall.
Niederschlag, wie auch etwaige Hochwasser können aber in den urbanen Ballungsräumen nur eingeschränkt versickern, da ein Großteil der Fläche versiegelt ist. Starkregenereignisse führen hier zu häufigeren Überlastungen der Kanalisation, da die Rohrsysteme oft nicht auf kurzfristige, umfangreiche Wasserzufuhr von außen ausgelegt sind.
In der Folge werden Straßen und Plätze, Keller und tiefliegende bauliche Anlagen öfter von Überflutung betroffen sein und entsprechende Materialschäden auftreten.
Vor allem in den milderen und niederschlagsreicheren Winter werden derartige Ereignisse zunehmen.
Die Verkehrsinfrastruktur kann von Niederschlagsereignissen stark in Mitleidenschaft gezogen werden. Unter- und Überspülungen von Straßen, Unterführungen und Gleisen kann Verkehrswege blockieren und Passagen mitunter lebensgefährlich machen.[4]
Der im Hinblick auf den herrschenden Klimawandel prognostizierte Anstieg des Meeresspiegels kann sich unter Umständen zu einer Bedrohung für Küstenstädte entwickeln. An Flachküsten können Siedlungsraum und landwirtschaftliche Nutzflächen verloren gehen.[1]
Nach Trockenstressperioden sind Baumbestände deutlich anfälliger für Windbruch und ausgetrocknete Böden haben noch weniger Versickerungspotential im Falle eines Starkregenereignisses.
Wind
Die Windgeschwindigkeit in Stadtgebieten ist durch die hohe Bebauung im Mittel etwas reduziert, allerdings können sich an Gebäuden Luftwirbel und in Bebauungslücken Düseneffekte bilden, die in kleinräumig starke Böen münden.
Zusammen mit der erhöhten Schadstoffemission kann der eingeschränkte Luftaustausch als Folge verminderter Windgeschwindigkeit zu einer deutlichen Anreicherung toxischer Luftschadstoffe über Ballungsgebieten führen und vor allem im Sommer die Bildung von Ozon begünstigen. [2]
Diese lufthygienischen Einschränkungen können gesundheitliche Beeinträchtigungen der Bevölkerung hervorrufen.
In Bezug auf den Frischlufthaushalt von Städten sind außerdem die geographischen Gegebenheiten von Bedeutung. Nahegelegene Waldgebiete oder Feldfluren sind wichtige Kalt- und Frischluftentstehungsorte. Wenn sie über Luftleitbahnen mit dem Siedlungskörper verknüpft sind, haben sie einen hohen Wert für die Durchlüftungssituation des Siedlungskerngebiets.
Um diese günstigen Einflüsse zu erhalten bedarf es in der Stadtplanung einer gründlichen Einbeziehung der Strömungssituation.
Kaltluftströme verlaufen nicht immer parallel zur Hauptwindrichtung. Auch sind hier Größen wie Geschwindigkeit und vertikale Mächtigkeit des Kaltluftstroms ausschlaggebend.
Die Beeinflussung von Wind und Sturmmustern durch den Klimawandel ist noch nicht vollkommen verstanden. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass sich Zugbahnen von Stürmen ändern und ihre Häufigkeit und Stärke zunehmen könnten. Vor allem in Zusammenhang mit Unwettern kommt es oft zu Starkwindböen, die bereits in der Vergangenheit immer wieder zu beträchtlichen Schadensfällen führten. Eine Häufung dieser Ereignisse führt zu einer Gefährdung von privatem und öffentlichem Eigentum. Herabstürzende Bäume, Äste und umherwehende Gegenstände sind ein Risiko für die Bevölkerung.
Vor allem der öffentliche Verkehr kann durch sturmbedingte Schäden an Oberleitungen beeinträchtigt werden.
Höhenlage und Nähe zu Gewässern oder Gebirgen haben darüber hinaus ebenfalls Einfluss auf das gesamte Siedlungsklima.
Ein Zusammenwirken negativer Auswirkungen des Klimawandels auf das Siedlungsklima kann die Schadenshöhe potenzieren. Hitzewellen gehen zum Beispiel oftmals mit Trockenheiten einher, was die Stresssituation für Stadtbepflanzung enorm steigert. [4]
Besondere Betroffenheit urbaner Räume durch den Klimawandel
Die Hauptfolge des Klimawandels ist generell, aber vor allem in Hinblick auf städtische Strukturen, eine Veränderung im Wärmehaushalt. Die Tendenz zu höheren Durchschnittstemperaturen wird sich vermutlich am drastischsten in einer jährlichen Zunahme der Tage mit extremer Hitzebelastung äußern. Für urbane Räume ist in diesem Zusammenhang relevant, dass Gebäude und Infrastruktur zukünftig einer deutlich höheren thermisch-mechanischen Belastung ausgesetzt werden. Darüber hinaus werden vor allem bioklimatische Beeinträchtigungen erwartet.
Das thermische Wohlbefinden des Menschen wird außer von Temperatur auch von der Kombination aus Windgeschwindigkeit, Luftfeuchte und Strahlungshaushalt beeinflusst. All diese Faktoren sind mutmaßlich vom Klimawandel betroffen. Auf der anderen Seite könnten steigende Temperaturen auch in einen geringeren Heizbedarf münden.
Wie stark eine Kommune allerdings vom Klimawandel beeinträchtigt ist, hängt nicht nur von den Änderungen der klimatischen Faktoren ab. Wichtig ist in diesem Zusammenhang außerdem, welche Ressourcen zur Schadensbewältigung oder -vorbeugung zur Verfügung stehen, und vor allem in wieweit der politische Wille besteht, diese Ressourcen auch zu mobilisieren. Darüber hinaus spielt natürlich auch die Empfindlichkeit des jeweiligen Systems eine Rolle. Das Zusammenwirken dieser Faktoren wird mit dem Begriff „Verwundbarkeit“ bzw. „Vulnerabilität“ beschrieben. Da aber vor allem der politische Faktor schlecht vorhersehbar ist, wird oftmals alternativ das Konzept der Betroffenheit genutzt, um die erwartete Beeinträchtigung eines Systems durch den Klimawandel zu beschreiben. Es leitet sich aus der Empfindlichkeit und der Exposition eines Systems gegenüber den Wirkungen des Klimawandels ab.
Unter Exposition werden nicht nur die schleichenden Veränderungen klimatischer Größen gezählt sondern auch die Häufung von Extremwetterereignissen.
Bei der Analyse von Empfindlichkeiten eines urbanen Gefüges werden sowohl die physikalische als auch die soziale und ökonomische Angreifbarkeit einbezogen.[5]
Betroffenheit der Menschlichen Gesundheit
Stärkere Hitzebelastung und längere Hitzeperioden werden vor allem in hochverdichteten Wohnarealen in Kessellagen zu einem Problem. Der sinkende thermische Komfort stellt eine Gefährdung der Gesundheit dar.
Mildere Winter führen zur Verbreitung von Krankheitsüberträgern und es kann zu einer Zunahme von Infektionskrankheiten (z.B. FSME, Lyme-Borreliose, Leishmaniose oder Malaria) führen.
Allergenbelastungen (z. B.: Ambrosiapollen) könnten ebenfalls als Folge des Klimawandels ansteigen und den gesundheitlichen Zustand der Bevölkerung verschlechtern.
Das Ausmaß der Betroffenheit vermindert sich, je höher die Kapazitäten von Gesundheits- und Rettungswesen ausgebildet sind und je höher der Durchgrünungsgrad des Gebietes ist.
Energie
Sowohl Energiebedarf als auch Energieversorgung sind von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen. Tendenziell wärmere Winter mit einem potentiell verminderten Heizbedarf stehen den wohl zukünftig heißeren Sommern gegenüber, in denen vermutlich eine hohe Energienachfrage für Kühlung und Bewässerung und Wasseraufbereitung besteht.
Die Verbrauchskurven könnten sich demnach zu einem neuen Maximum im Sommer umkehren. Hinzu kommt, dass durch zunehmende Hitze und damit einhergehend sinkende Wasserstände die Energieversorgung eingeschränkt werden könnte. Sowohl Wasserkraft als auch die Kühlungssysteme herkömmlicher Kraftwerke stellen hier sensible Bereiche dar.
Wasserwirtschaft
Wasserhaushalt und Wasserwirtschaft werden am stärksten von den Klimawandelauswirkungen betroffen. Die Muster von Hochwasserhäufigkeit und -ausprägung werden sich ändern, Bedarf und Verbrauch werden sich als Begleiterscheinung von heißeren Sommern erhöhen, gleichzeitig sinkt die Wasserverfügbarkeit wahrscheinlich ab. Pegel und Qualität von Oberflächengewässern und Grundwasser werden besonders in Mitleidenschaft gezogen.
Es wird zwar bisher nicht mit einer generellen Gefährdung der Trinkwasserversorgung gerechnet, aber in einzelnen Regionen (vor allem in Ostdeutschland) könnten Einschränkungen entstehen.
Durch die klimatische Tendenz zu niederschlagreicheren Wintern wird mit vermehrten Hochwasserereignissen zu rechnen sein. In Zusammenhang mit den vermutlich trockeneren Sommern ist eine Beeinträchtigung der Gewässernutzbarkeit zur Erholung, als Transportweg oder zur Brauchwasserentnahme möglich. Dies kann sich wirtschaftlich vor allem auf Binnenhäfen und brauchwasserintensive Industrie negativ auswirken.
Technische und soziale Infrastruktur
Durch die extremeren Klimaerscheinungen werden die bestehenden Infrastrukturen stärker beansprucht als bisher und sind damit von erhöhtem Verschleiß betroffen. Die häufigeren Extremwetterereignisse werden auch zu häufigeren Schäden und Verlusten an der Infrastruktur führen.
Auch bisher weniger präsente Phänomene wie Stromnetzvereisungen und damit einhergehende Beeinträchtigungen der Versorgung können häufiger auftreten.
Die Abwasserentsorgung wird durch steigenden Abfluss in den womöglich regenreicheren Wintern und demgegenüber geringerem Durchfluss in sommerlichen Trockenperioden neuen Belastungen ausgesetzt werden.
Insgesamt kann mit einer spürbaren Kostensteigerung für Schutz, Instandhaltung und Neubau von Infrastruktur gerechnet werden.
Transport und Verkehr
Besonders von den gesteigerten Belastungen der Infrastruktur betroffen ist der Verkehrssektor. Nutzbarkeit von Verkehrswegen kann häufiger temporär durch Extremwetterereignisse eingeschränkt werden, außerdem werden sie in größerem Umfang beschädigt. Besonders empfindliche Elemente sind Brücken, Tunnel und Schienennetze.
Auch die Schifffahrtswege können durch den veränderten Wasserhaushalt in ihrer Nutzbarkeit eingeschränkt werden. Transport von Personen und Waren werden hierdurch mit hohen Unregelmäßigkeiten konfrontiert, was wiederum zu einer Schwächung des wirtschaftlichen Leistungsvermögens sowohl einzelner Unternehmen als auch ganzer Regionen führen kann.
Freiräume und Grünflächen
Die klimatischen Veränderungen haben vor allem natürlich auch Auswirkungen auf Flora und Fauna. In Hinblick auf öffentliche Grünflächen kann angenommen werden, dass sich auch für die hier eingesetzten Pflanzen Probleme mit veränderten Vegetationsperioden ergeben. Veränderte Blühzeitpunkte und verspäteter Laubfall stellen hierbei Anforderungen an Instandhaltung und Pflege. Darüber hinaus begünstigen die absehbaren klimatischen Veränderungen die Ausbreitung und Vermehrung mancher Schädlinge. Einige Grünflächenpflanzen werden sich im Zuge des Klimawandels als ungeeignet herausstellen und durch andere ersetzt werden müssen, das gilt sowohl für Krautpflanzen als auch für Straßenbäume.
Die klimatischen Veränderungen haben auch auf die Biodiversität Einfluss. So erhöht sich die Aussterbewahrscheinlichkeit wildlebender Arten deutlich. Besonders bei den bereits bedrohten Spezies müssen die Schutzbemühungen gesteigert werden.
Darüber hinaus ist mit einer verstärkten Einwanderung wärmeliebender Arten nach Deutschland zu rechnen, was sich auf die bestehenden Ökosysteme auswirkt. Die Einwanderung von „Problemarten“ wie bereits mit Ambrosia, einer hochallergenen Beifußpflanze, geschehen, erfordert weiterhin Maßnahmen zur Eindämmung oder Schadensbegrenzung.
In heißen Sommern steigt der Erholungs- und Abkühlungsbedarf, durch den eine erhöhte Nutzung der Grünflächen erfolgen wird. Badegewässer und gut durchlüftete Schattenplätze werden eine erhöhte Anforderung erfahren.
Größere zusammenhängende versiegelungsarme Grünflächen, die auch als Kaltlufttransportwege fungieren, sind ein wichtiger Faktor, der Hitzestress sowohl für die Grünflächen selbst als auch für die BürgerInnen mindern kann.
Lufthygiene
Temperatur und Luftfeuchtigkeit wirken sich auf die Schadstofffracht der Luft aus. Bei steigenden Temperaturen und rückläufigen Niederschlägen verstärken sich die Luftkonzentration von Aerosolen und Stäuben.
Außerdem wird mit zunehmender Hitze und stadttypischer Windarmut mit einer deutlichen Zunahme der bodennahen Ozonwerte gerechnet.
Auch das Auftreten von Geruchsbelastungen durch Faul- und Gärprozesse in sommerlich schlecht durchspülten Abwassersystemen kann als Auswirkung des Klimawandels angenommen werden. [5]
Referenzen
[1] Weiland, Ulrike (2009): Städte im Klimawandel – zur ambivalenten Rolle der Städte im Klimawandel und ihren Handlungsmöglichkeiten, Leipzig. hier
[2] Wikipediaeintrag "Stadtklima" hier
[3] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2009): Broschüre – Dem Klimawandel begegnen; Berlin hier
[4] Kommunaler Handlungsleitfaden zur Klimaanpassung Kommunen im Klimawandel“ Wege zur Anpassung hier
[5] BBSR (2009): Klimawandelgerechte Stadtentwicklung "Climate-Proof Planning", Online Publikation Nr. 23/2009 hier
Weblinks
Städtebauliche Klimafibel hier
