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Weitere Projekte

Projekt "Klimawandelgerechte Metropole Köln" - Strategien zur Anpassung an den Klimawandel (Laufzeit 2009 bis 2013)

Die typischen Zeiträume einer vorausschauenden Stadtentwicklung sollten heute bis zum Jahr 2030 oder sogar bis 2050 reichen. Damit ist klar: Stadtentwicklung muss heute schon die künftigen Auswirkungen des Klimawandels berücksichtigen.

Großstädte sind für die Folgen des Klimawandels besonders anfällig. Gerade in den meist verdichteten Innenstädten mit wenigen Grünflächen sind die zu erwartenden längeren Hitzeperioden und häufiger auftretenden Starkregenereignisse eine besondere Herausforderung.

Die Auswirkungen des Klimawandels fordern Lösungen für eine klimawandelverträgliche Stadtentwicklung. Als größte Stadt Nordrhein-Westfalens ist Köln ein gutes Beispiel, um die Folgen des Klimawandels zu untersuchen und geeignete Anpassungsmaßnahmen für Großstädte und Ballungsräume zu entwickeln.

Das Projekt

„Klimawandelgerechte Metropole Köln“ war ein gemeinsames Projekt vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, dem Deutschen Wetterdienst, der Stadt Köln und den Stadtentwässerungsbetrieben Köln, AöR.

Anhand der Projektergebnisse zur Wärmebelastung und zu Starkniederschlagsereignissen wurden Ideen und Konzepte für eine klimawandelverträgliche Stadtentwicklung erarbeitet. Das Projekt ergabe unter Anderem, dass aktuell gehandelte Trends und Konzepte (- wie zum Beispiel die Verdichtung der Städte, oder innenstadtnahes Wohnen -) im Lichte einer Anpassung an den Klimawandel gegebenenfalls neu überdacht oder modifiziert werden müssen. Die Ergebnisse sollen helfen, die Stadt Köln an den Klimawandel anzupassen, d.h. seinen Bewohnern auch zukünftig eine lebenswerte Heimat, Arbeits- oder Wohnstätte zu bieten.

Neben den spezifischen Ergebnissen für die Stadt Köln hat das Projekt allgemeine Erkenntnisse zum Umgang mit der Veränderung des Klimas ergeben. Diese können für vergleichbare Stadtstrukturen übertragen und verwendet werden.

Das Projekt gliederte sich in zwei Teilprojekte:

Teilprojekt 1: Wärme-/Hitzebelastung

Messungen:

Durch ein umfangreiches metrologisches Messnetz wurden die Parameter Lufttemperatur, Niederschlag, Wind (Windrichtung, Windgeschwindigkeit), Luftfeuchte und Strahlung wurden in hoher zeitlicher Auflösung erfasst. Bei der Auswahl der Stationen wurde Wert darauf gelegt, möglichst viele unterschiedliche Stadtstrukturen abzudecken. Die stationären kontinuierlichen Messungen wurden durch Messfahrten mit dem Profilmessfahrzeug der Mobilen Messeinheit Essen des DWD ergänzt.

Ziel der Messungen war es,

  • das derzeitige Klima der Stadt Köln möglichst exakt zu erfassen (Belastungszonen, hot-spots) und
  • zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Messdaten zur Verfügung zu haben, um die Modellrechnungen zu verifizieren.

Modellrechnungen:

Die globalen Klimaprojektionen aufgrund ihrer groben Auflösung sind nicht ausreichend, um Aussagen zum Stadtklima von Köln bis zur Mitte dieses Jahrhunderts zu treffen. Daher liefert ein Ensemble von Klimaprojektionsrechnungen regionaler Klimamodelle den Input für das mikroskalige Stadtklimamodell MUKLIMO_3 des Deutschen Wetterdienstes: Durch dieses Downscaling "Globales Modell - Regionalmodell - Stadtklimamodell" waren Berechnungen mit einer räumlichen Auflösung von etwa 100 m für das Stadtgebiet Köln möglich. Es wurden die Bebauungsstrukturen und topographischen Gegebenheiten berücksichtigt, so dass die Berechnungen sowohl für den Ist-Zustand als auch das zukünftig erwartete Klima bis Mitte dieses Jahrhunderts detaillierte räumliche Aussagen zur Überschreitung von Schwellenwerten der Temperatur (z.B. Anzahl der Sommertage) lieferten. Mögliche Wärmebelastungszonen in Köln (sogenannten hot spots) konnten so identifiziert werden.

Wesentlicher Vorteil dieser Simulationen mit dem Rechenmodell MUKLIMO_3 ist die Möglichkeit, die Auswirkungen von Eingriffen und Veränderungen in das System "Stadt" gezielt untersuchen zu können, ohne dies in der Realität umgesetzt zu haben.

Wärmebelastung: Gefühlte Temperatur:

Häufigere und länger andauernde Hitzeperioden und daraus resultierende Wärmebelastung beeinflussen die Gesundheit, die Leistungsfähigkeit und das Wohlbefinden der Menschen.

Der gesunde Organismus besitzt eine Anpassungsfähigkeit, seine innere Körpertemperatur unabhängig von atmosphärischen Bedingungen und ausgeübter Aktivität innerhalb einer geringen Schwankungsbreite konstant zu halten. Die Anpassungsleistung lässt sich mit Hilfe von Wärmebilanzmodellen von Menschen berechnen (VDI-Richtlinie 3787, Blatt 2, 2008). Dabei werden sowohl die meteorologischen Parameter wie Lufttemperatur, Wind, Feuchte und Strahlung als auch die Aktivität und Bekleidung des Menschen berücksichtigt.

Zu solchen Wärmebilanzmodellen gehört u.a. das Klima-Michel-Modell (KMM), das von einem Modellmenschen (Michel: männlich, 35 Jahre, 1,75 m groß, 75 kg schwer) ausgeht und das durchschnittliche subjektive Empfinden des Menschen berechnet. Das Modell wird auch beim Deutschen Wetterdienst zur Berechnung der gefühlten Temperatur (Einheit °C) verwendet. Die gefühlte Temperatur ist definiert als Lufttemperatur, die in einer Standardumgebung herrschen müsste, um das gleiche Wärme- oder Kälteempfinden zu erreichen und dient zur Beschreibung des thermischen Empfindens (Wärmebelastung, Behaglichkeit, Kältestress).

Die Ermittlung der gefühlten Temperatur ermöglicht, die Bereiche im Stadtgebiet zu identifizieren, die thermisch und physiologisch die Menschen belasten können. Dies wurde auf Basis der stationären Messungen für die Perioden mit austauscharmen Wetterlagen während der Projektlaufzeit durchgeführt.

Des Weiteren wurde der städtebauliche Planentwurf „Großmarktgelände Raderberg“ in Köln hinsichtlich der humanbioklimatischen Auswirkungen auf den Hitzestress an Sommertagen und auf sommerliche Austauschbedingungen untersucht. Anlass ist die geplante Süderweiterung der Innenstadt auf dem Großmarktgelände in Köln-Raderberg, das derzeit ein hoch versiegeltes Gewerbegebiet darstellt und einer neuen Nutzung einschließlich Wohnfunktion zugeführt werden soll. Der Planentwurf wurde in einem nächsten Schritt stadtklimatisch optimiert. Die Berechnungen wurden mit dem dreidimensionalen mikroskaligen Stadtklimamodell ENVI-met durchgeführt.

Teilprojekt 2: Starkniederschläge

Sommerliche Starkniederschlagsereignisse können durch Überflutungen in Städten zu hohen Sach- und Infrastrukturschäden führen. Ein Beispiel ist das Jahrhundert-Niederschlagsereignis in Dortmund im Juli 2008.

Anhand vorliegender vieljähriger Niederschlagsmessungen sowie den Ergebnissen der stationären Messungen wurde die räumliche und zeitliche Struktur von Starkniederschlagsereignissen für Köln untersucht.

Es wurden zeitlich hochaufgelöste Daten von regionalen Klimaprojektionsberechnungen ausgewertet, um Aussagen treffen zu können, ob es bis Mitte dieses Jahrhunderts häufiger zu Starkniederschlagsereignissen kommen kann.

Mittels neuer Niederschlag-Abfluss-Modelle wurden Bereiche identifiziert, in denen das Kanalnetz die zukünftig erwarteten Regenmengen nicht aufnehmen kann und daher mit Überschwemmungen zu rechnen ist. Schwerpunkt der Arbeiten in diesem Projekt waren Betrachtungen zur Sicherstellung eines ausreichenden Entwässerungskomforts und einer Überflutungsvorsorge.

Diese Ergebnisse sollen helfen, Konzepte zu entwickeln, wie mit den bestehenden Kanalnetzen und alternativen Methoden auch zukünftig Starkniederschlagsereignisse beherrscht werden können.

Die Projekte sind Teil der Anpassungspolitik des Landes Nordrhein-Westfalen und wurden mit Mitteln des Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen finanziert. Weitere Informationen zum Thema Anpassung an den Klimawandel sowie die Anpassungsstrategie des Landes Nordrhein-Westfalen finden Sie im Internet unter www.umwelt.nrw.de