Klimafolgenmonitoring

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 7.3 - Wärmeinselintensität

Bezug zum Klimawandel

Höhere Lufttemperaturen durch den Klimawandel wirken sich auf die menschliche Gesundheit aus. Vor allem während des Sommers können extreme Temperaturen hitzebedingte Belastungen und Krankheiten hervorrufen. Die Auswirkungen des Klimawandels sind in Städten als Aufenthaltsraum der Menschen von besonderem Interesse. Durch das Ausbilden einer sogenannten städtischen Wärmeinsel (Urban Heat Island = UHI) sind Städte stärker durch Hitze und höhere thermische Belastungen betroffen als das unbebaute Umland.

Definition und Berechnung

Die UHI ist als Lufttemperaturdifferenz zwischen der (überwärmten) Innenstadt und dem (möglichst unbeeinflussten) Umland definiert. Als Indikator wird die Intensität der UHI im meteorologischen Sommer (Juni, Juli, August) verwendet. Zur Berechnung der Lufttemperaturdifferenz werden Zeitreihen von zwei Stationen benötigt, wovon eine im städtischen Bereich, die andere im Umland liegen sollte. Für diese Bedingungen liegen in NRW nur sehr wenige Stationspaare und Zeitreihen vor, die meist nur einen Zeitraum von weniger als 10 Jahren umfassen. Die UHI wurde daher für drei dem LANUV vorliegende Paarungen berechnet: Bochum (Stationen und Daten des Geographischen Instituts der Ruhr-Universität Bochum), Bonn (Stationen und Daten des Geographischen Instituts der Universität Bonn) sowie Köln (Stationen und Daten des LUQS-Messnetzes des LANUV). Die Daten liegen dem LANUV für diese Stationen seit dem jeweiligen Messbeginn vor (Bochum ab 1997, Bonn ab 2006, Köln ab 2010).

Die Berechnung der Intensität der UHI basiert auf Stundenwerten. Für die Auswertung und Darstellung wird jeweils das Tagesmaximum sowie drei Intensitätsstufen (>1 bis 3 K, >3 bis 6 K und >6 K) verwendet.

Für die drei Stationspaare wird die Auftrittshäufigkeit der maximalen täglichen UHI-Intensitätsstufen pro Sommer seit dem jeweiligen Messbeginn dargestellt. Zusätzlich wird die mittlere und maximale UHI des Sommers in einer separaten Grafik angegeben. Eine Signifikanzprüfung und Trendberechnung nach dem Mann-Kendall-Test wird für die Zeitreihe der mittleren und maximalen sommerlichen UHI-Intensität durchgeführt, sofern die Zeitreihen mehr als 10 Werte enthalten. Ein signifikanter Trend wird als lineare Trendgerade in der Grafik dargestellt.

Zeitreihe und Trend

In den direkt vergleichbaren Jahren seit 2010 weist Köln insgesamt den größten Anteil an hohen UHI-Intensitätsklassen auf. Dies ist mit der höheren Einwohnerzahl Kölns, die sich auf die UHI-Ausbildung auswirkt, zu erklären.

Köln weist auch bei der Zeitreihe der maximalen sommerlichen UHI mit Werten um 4 K durchgängig hohe Werte auf. Bei der Reihe in Bonn wird der Einfluss einzelner "heißer" Sommer deutlich, wie die Werte von 2010 und 2014 belegen. Dies ist auch in Bochum zu sehen: 2003 und 2006 treten mit überdurchschnittlich hohen maximalen Werten hervor. Darüber hinaus zeigt die Reihe in Bochum als einzige einen nach dem Mann-Kendall-Test statistisch hochsignifikanten Trend: die Zunahme der mittleren sommerlichen UHI um 0,8 K seit 1997. Dies könnte aber auch auf lokale Effekte (oder Stationsveränderungen) zurückzuführen sein, da in anderen Städten bzw. Studien dieser Trend nicht nachgewiesen werden konnte (vgl. UBA 2015).

Abb.: Wärmeinselintensitätsklassen Bochum

Abb.: Wärmeinselintensität Bochum

Abb.: Wärmeinselintensitätsklassen Bonn

Abb.: Wärmeinselintensität Bonn

Abb.: Wärmeinselintensitätsklassen Köln

Abb.: Wärmeinselintensität Köln