Städte natürlich kühlen und vor Hitze schützen
Der Klimawandel lässt die Temperaturen steigen, was sich besonders in Städten bemerkbar macht – Hitzeinseln sind das Stichwort. Warum das so gefährlich ist und was man dagegen tun kann, erfahren Sie hier.
Zunehmende Flächenversiegelung und Klimawandel sind eine unheilvolle Kombination. Es braucht dringend Konzepte zum Kühlen von Städten.
Foto: PantherMedia / Liufuyu
Die Sommer in unseren Städten werden immer heißer und belastender. Gluthitze, wenig Schatten und Smog tragen dazu bei. Laut der Helmholtz-Klimainitiative führt der Klimawandel zu häufigeren Hochdruckwetterlagen, die die Hitze noch verstärken. Architektur und Baumaterialien tragen zusätzlich zur Aufheizung der Städte bei. Wegen dieser höheren Temperaturen in Städten spricht man von „Hitzeinseln“. Wir schauen uns diese Hitzeinseln genauer an und untersuchen, welche Auswirkungen Hitze auf unsere Gesundheit hat. Außerdem beschäftigen wir uns mit verschiedenen Lösungsansätzen zur Verbesserung des Stadtklimas und schauen uns zum Schluss konkrete Beispiele an.
Inhaltsverzeichnis
- Wie Hitzeinseln in unseren Städten entstehen
- Anzahl der heißen Tage in Städten steigt
- Was Hitze in Städten verstärkt und lindert
- Hitze in Städten ist auch ein soziales Problem
- Auswirkungen von Hitze auf den Körper
- Studie der ETH Zürich: Stadtklima und Hitzeinseln
- Verbesserung des Stadtklimas durch lokale Kaltluft
- Konkrete Maßnahmen zur Verbesserung des Stadtklimas
- 190 deutsche Städte im Hitzecheck
Wie Hitzeinseln in unseren Städten entstehen
Der Klimawandel verändert unser Wetter grundlegend. Hochdruckwetterlagen treten häufiger auf und begünstigen langanhaltende Hitzewellen. Besonders in Städten führt dies zu einer stetigen Wärmebelastung, da es nachts kaum abkühlt. Auch kleinere Städte sind davon betroffen. Laut der Helmholtz Klimainitiative kann die Temperaturdifferenz in großen Städten im Vergleich zum Land bis zu 10 Grad Celsius betragen.
Städte sind besonders anfällig, da Materialien wie Beton, Glas und Metall viel Wärme speichern. Diese Oberflächen versiegeln den Boden, wodurch weniger Wasser verdunstet und die Stadt sich nicht abkühlen kann. Gebäude und Straßen nehmen Sonnenstrahlen auf, speichern die Energie und geben die Wärme wieder ab. Glasfassaden wirken wie eine Lupe und verstärken die Hitze. Dunkle Fassaden absorbieren mehr Wärme als helle. Auch Klimaanlagen und Autoabgase tragen durch ihre Abwärme zur Erwärmung bei.
Anzahl der heißen Tage in Städten steigt
Der Deutsche Wetterdienst definiert einen „heißen Tag“ als einen Tag, an dem die Temperatur 30 Grad Celsius oder höher erreicht. Sommertage beginnen ab 25 Grad Celsius. Städte wie Karlsruhe, Frankfurt am Main, München und Berlin verzeichnen in den letzten Jahren deutlich mehr Hitzetage. In München könnte sich die Anzahl der Sommertage in Zukunft sogar verdoppeln, so der Deutsche Wetterdienst.
In rund 730 Städten weltweit ist die Durchschnittstemperatur in den letzten Jahren um 1,5 Grad Celsius auf 23 Grad Celsius gestiegen. Diese Entwicklung zeigt deutlich, wie der Klimawandel unsere Städte zu Hitzeinseln macht und das Leben dort immer unangenehmer wird. Um dem entgegenzuwirken, müssen Städte vermehrt auf kühlende Maßnahmen setzen, wie begrünte Dächer und Fassaden, mehr Grünflächen und eine kluge Stadtplanung. Wie sich Hitzeinseln eindämmen lassen, dazu kommen wir gleich.
Was Hitze in Städten verstärkt und lindert
Ursachen, die Hitzeinseln verstärken
Städte heizen sich oft stärker auf als ländliche Gebiete. Der sogenannte Wärmeinseleffekt wird durch mehrere Faktoren beeinflusst:
- Dichte Bebauung: In dicht besiedelten Städten stehen Gebäude nah beieinander. Dies hemmt die Luftzirkulation, und kühlender Wind kann nicht durch die Straßen strömen.
- Materialien: Beton, Glas und Metall speichern viel Wärme. Tagsüber heizen sie sich auf und geben die gespeicherte Wärme nachts wieder ab. Dies führt zu hohen Nachttemperaturen und einer langsamen Abkühlung.
- Versiegelte Flächen: Versiegelte Flächen wie Asphalt und Beton nehmen Wärme auf und speichern sie. Zudem kann bei Starkregen das Wasser nicht abfließen, was zu Überschwemmungen führen kann.
- Farbgebung: Dunkle Farben wie Schwarz, Grau und Rot absorbieren mehr Sonnenlicht und tragen so zur Erwärmung bei.
- Umweltschädliche Materialien: Beton ist zudem ein umweltschädliches Material, da seine Herstellung viel Sand verbraucht und CO₂ freisetzt.
Maßnahmen, um Hitzeinseln zu lindern
Es gibt verschiedene Maßnahmen, um die Hitze in Städten zu lindern:
- Begrünung: Begrünte Dächer und Balkone, grüne Fassaden und Wasserquellen in der Stadt wirken kühlend. Verdunstetes Wasser senkt die Umgebungstemperatur. Pflanzen unterstützen diesen Effekt, indem sie über ihre Blätter Wasser verdunsten lassen. Bäume und Grünflächen spenden Schatten und reinigen die Luft.
- Frischluftschneisen: Freie Flächen, sogenannte Frischluftschneisen, verbessern die Luftzirkulation in der Stadt. Kalte Luft kann aus dem Umland in die Stadt strömen und Schadstoffe abtransportieren. Tiefer liegende Straßendämme fördern ebenfalls die Luftzirkulation.
- Verkehrsberuhigung: Mehr Fußgängerzonen und Radwege reduzieren Treibhausgase und Smog. Weniger Fahrzeuge bedeuten weniger Abwärme und Luftverschmutzung.
- Helle Farben: Gebäude mit hellen Farben wie Weiß, Grün oder Blau heizen sich weniger auf. Helle Farben reflektieren das Sonnenlicht, was als Albedo-Effekt bekannt ist.
- Umweltfreundliche Materialien: Umweltfreundlichere Materialien wie Holz, Tonziegel oder Kalkstein bieten eine Alternative zu Beton. Forscher arbeiten zudem an umweltfreundlicherem Beton, der weniger Ressourcen verbraucht und weniger CO₂ freisetzt.
Hitze in Städten ist auch ein soziales Problem
Laut Statistischem Bundesamt lebt mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in städtischen Gebieten. 1950 betrug dieser Anteil noch etwa 30 Prozent. Schätzungen der Initiative Earth4All zufolge werden bis 2050 rund zwei Drittel der Menschen in Städten leben. Dies führt uns zu einer wichtigen sozialen Komponente der steigenden Hitze in den Städten.
Ursachen für soziale Ungerechtigkeit bei Hitze
- Schlechte Wohnbedingungen: Arme Menschen leben oft in schlecht isolierten Wohnungen ohne Klimaanlagen. Diese Wohnungen heizen sich schneller auf und bieten kaum Möglichkeiten zur Abkühlung.
- Besonders gefährdete Gruppen: Ältere Menschen und Kinder sind besonders hitzegefährdet. Für sie fehlen oft kühle Rückzugsorte und medizinische Versorgung.
- Mangel an Grünflächen: In reichen Vierteln gibt es mehr Parks und Grünflächen, die die Umgebung kühlen. In ärmeren Stadtteilen fehlen diese oft, und es gibt mehr Beton und Asphalt, die Hitze speichern.
- Zugang zu Klimaanlagen: Öffentliche Klimaanlagen in Bibliotheken oder Einkaufszentren sind nicht überall zugänglich. Menschen ohne Geld für private Klimaanlagen oder Ausflüge an kühlere Orte sind benachteiligt.
Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt und Bildung
- Gefährdete Berufe: Geringverdiener arbeiten oft in Berufen, die sie der Hitze aussetzen. Bauarbeiter, Lieferanten und Reinigungskräfte haben wenig Schutz vor der Hitze und leiden unter den hohen Temperaturen.
- Bildung und Information: Gut informierte Menschen wissen, wie sie sich vor Hitze schützen können. Weniger gebildete Menschen haben oft keinen Zugang zu diesen Informationen und sind schlechter vorbereitet.
Umso wichtiger ist es für die Zukunft, Maßnahmen zur Stadtklimatisierung zu ergreifen, die allen Bewohner zugute kommen.
Auswirkungen von Hitze auf den Körper
Hohe Temperaturen belasten unseren Körper erheblich. Weltweit ist die Belastung durch Hitze gestiegen und führt zu vielfältigen gesundheitlichen Problemen.
Auswirkungen auf die Gesundheit
- Erhöhte Todesfälle: Deutschland gehört zu den Ländern mit den meisten hitzebedingten Todesfällen in der EU.
- Besonders gefährdete Gruppen:
- Ältere Menschen: Ab 65 Jahren nimmt die Fähigkeit zur Selbstkühlung durch Schwitzen ab.
- Menschen mit Vorerkrankungen: Herz-Kreislauf-Probleme, Nierenerkrankungen und COPD werden durch Hitze verschlimmert.
- Schwangere Frauen: Hitzestress erhöht das Risiko für Frühgeburten um 20 Prozent.
Forschungsergebnisse
- Schlaganfallrisiko: Eine Studie zeigt, dass Hitze das Risiko für Schlaganfälle erhöht. Neben älteren Menschen sind auch jüngere Personen und Männer gefährdet.
- Verschlimmerung bestehender Krankheiten: Hitze verstärkt bestehende gesundheitliche Probleme, insbesondere bei biologisch älteren Menschen.
Weitere Gefahren
- Ausbreitung von Krankheitserregern: Höhere Temperaturen fördern die Verbreitung von Krankheitserregern und invasiven Arten.
- Risiko für Pandemien: Die Wahrscheinlichkeit von Pandemien steigt mit zunehmender Hitze.
Mehr zu diesem Thema in einem Fokus auf unserer Schwesterseite VDI nachrichten: Klimawandel hat Folgen für die Gesundheit: Exotische Mücken im Anflug
Studie der ETH Zürich: Stadtklima und Hitzeinseln
Forschende der ETH Zürich haben sich intensiv mit der Hitze in Städten beschäftigt. Das Team hat herausgefunden, dass Begrünung eine praktikable Lösung darstellt, jedoch nicht überall gleich gut funktioniert. Vor allem trockene Metropolen profitieren stark von mehr Vegetation. In tropischen Regionen ist diese Maßnahme weniger effizient.
Untersuchung von 30.000 Städten
Um dieses Phänomen besser zu verstehen, untersuchten die Forscher Daten von 30.000 Städten weltweit. Sie betrachteten die jährliche Durchschnittstemperatur im Sommer, den jährlichen Niederschlag und die Bevölkerungszahl. Ihre Auswertungen zeigten, dass der Wärmeinsel-Effekt mit der Größe der Stadt zunimmt. Auch die Menge an Niederschlag beeinflusst das Phänomen: Je mehr Regen fällt, desto größer der Kontrast zur Betonwüste Stadt.
Basierend auf diesen Ergebnissen entwickelten die Forscher ein Modell, das den Einfluss der Vegetation auf den Wärmeinsel-Effekt in verschiedenen Stadttypen abbildet. Zwei Klimaextreme wurden besonders betrachtet: sehr trockene und tropische Städte. In Wüstenstädten wie Phoenix kann gezielte Begrünung einen signifikanten Kühleffekt erzielen. In tropischen Städten wie Singapur ist das Potenzial von Stadtpflanzen hingegen begrenzt, da die Umgebung bereits viel kühlendes Grün bietet.
Effektive Maßnahmen in tropischen Gebieten
In tropischen Städten sind andere Maßnahmen effektiver, wie die Verbesserung der Windzirkulation, mehr Schattenspender oder hitzeabweisende Materialien. Eine einheitliche Lösung gibt es laut dem Züricher Forschungsteam jedoch nicht. Es hänge alles von der Umgebung und den regionalen Klimaeigenschaften ab.
Die Forschenden sind sich sicher, dass diese neuen Informationen Stadtplanerinnen und Stadtplanern helfen könnte, urbane Wärmeinseln zu mindern. Um effektive Strategien gegen den Wärmeinsel-Effekt zu entwickeln, sind bereits weitere Untersuchungen eingeleitet worden. Dabei will das Forschungsteam herausfinden, welche Pflanzenarten sich am besten eignen, um die Temperatur in der Stadt zu senken.
Verbesserung des Stadtklimas durch lokale Kaltluft
Der VDI e.V. bringt als Maßnahme für die Verbesserung des Stadtklimas die lokale Kaltluft ins Spiel. Nachts könnte die Zufuhr von Kaltluft verhindern, dass sich die Temperaturen in der Stadt weiter aufheizen. Doch wie gelangt die kühlere Luft aus dem Umland in die Stadt? In hügeligen Landschaften fließt sie als Kaltluftabfluss aus umliegenden Tälern. Alternativ kann die städtische Wärmeinsel als lokales Tiefdruckgebiet die kühlere Luft vom Umland als Flurwind ansaugen. Dieser Transport von Kaltluft erfolgt bodennah und ist daher sehr empfindlich gegenüber Hindernissen wie Dämmen, Mauern, Häusern, Hecken, Gehölzen oder Wäldern, die die Kaltluftströme abschwächen oder stoppen.
Baum- und siedlungsfreie Täler sowie Ventilationsbahnen im urbanen Bereich, wie Grünzüge oder Bahntrassen, fördern den Kaltlufttransport. Dies sollte bei der Stadtplanung berücksichtigt werden, um die Kaltluft möglichst weit in die Städte hineinzuführen. Neben diesen Schneisen sind mehr urbane Freiflächen wie Grünstreifen und Parks erforderlich, um die Temperaturen zu senken und die Luftqualität zu verbessern.
Auch in Parks, Gärten und Brachflächen innerhalb von Städten entsteht lokale Kaltluft, die zur Abkühlung beiträgt. Schon kleine Flächen von wenigen Hektar haben einen kühlenden Effekt. Laut einer Studie des Bundesumweltamtes kann das Anpflanzen von Bäumen und die Schaffung von Grünflächen in städtischen Gebieten die lokalen Temperaturen um bis zu vier Grad senken und gleichzeitig die Luftqualität verbessern.
Der VDI empfiehlt folgende Maßnahmen:
- Erhalt und Schaffung von Frischluftschneisen und Ventilationsbahnen: Diese fördern die Durchlüftung und Kühlung städtischer Bereiche.
- Grünflächenvernetzung und Bäume: Die Integration von Grünflächen und Alleen erhöht die Verdunstungsleistung und verringert die Überhitzung.
- Lokale Begrünungsmaßnahmen: Fassaden- und Dachbegrünungen mindern die Gebäudeaufheizung und reduzieren den Kühlungsbedarf während Hitzeperioden.
- Entsiegelung von Flächen: Die Entsiegelung von Parkplätzen und Nebenstraßen verbessert die Versickerung bei Starkregen.
- Verschattungssysteme: Diese reduzieren die Sonneneinstrahlung und tragen zur Abkühlung bei.
Konkrete Maßnahmen zur Verbesserung des Stadtklimas
In viele Städten werden Maßnahmen zur Verbesserung des Stadtklimas unternommen, exemplarisch möchten wir fünf davon kurz vorstellen:
Bosco Verticale in Mailand
Seit 2014 stehen in Mailand zwei Hochhäuser, die komplett mit Pflanzen bedeckt sind. Diese grünen Fassaden produzieren nicht nur Sauerstoff und binden CO2, sondern wirken auch wie eine natürliche Isolierung. Sie halten im Sommer die Hitze ab und im Winter die Kälte. Regenwasser wird von den Pflanzen gespeichert und langsam in die Luft abgegeben, was die Umgebung zusätzlich abkühlt.
Kühlender Straßenbelag in Phoenix
Dunkler Asphalt absorbiert viel Sonnenenergie und gibt sie nachts wieder ab. Helle Straßenbeläge heizen sich hingegen weniger auf. In Phoenix wurden in mehreren Stadtvierteln helle Beläge aufgetragen, die die Oberflächentemperatur um bis zu 6 Grad Celsius senken. Obwohl diese Beläge regelmäßig erneuert werden müssen, zeigen erste Ergebnisse vielversprechende Kühleffekte.
Weiße Dächer in Las Vegas
Helle Farben reflektieren Sonnenlicht und verhindern so, dass Gebäude sich stark aufheizen. In Kalifornien und anderen hitzegeplagten Gebieten sind weiße Dächer Teil der Klimastrategie. Neue oder renovierte Häuser müssen helle Oberflächen haben, um die Umgebungstemperatur zu senken und den Energiebedarf für Klimaanlagen zu reduzieren.
Sonnensegel in Sevilla
In Sevilla schützen seit einigen Jahren Sonnensegel in der Altstadt die Fußgänger vor der Sommerhitze. Diese Segel spenden Schatten und tragen zur Abkühlung der Umgebung bei. Andere Städte in Spanien haben diese Idee ebenfalls übernommen, um den Komfort in heißen Sommermonaten zu erhöhen.
Künstliche Wolke in Zürich
Ein innovatives Projekt in Zürich umfasste die Installation eines Aluminiumrings über einem Betonplatz. Dieser Ring sprühte feinen Wassernebel und kühlte die Umgebung um bis zu 10 Grad Celsius ab. Trotz des ambitionierten Ansatzes wurde das Projekt nach einigen Jahren beendet, da es nicht die erhoffte Wirksamkeit erzielte.
190 deutsche Städte im Hitzecheck
Die meisten deutschen Städte schützen die Bevölkerung nicht ausreichend vor den extrem hohen Temperaturen, die durch die Klimakrise verursacht werden: Sie sind stark versiegelt und bieten zu wenig kühlende Grünflächen. Das zeigt der erste Hitze-Check der Deutschen Umwelthilfe (DUH). Die DUH hat dabei 190 deutsche Städte mit mehr als 50.000 Einwohnern untersucht. Die Analyse basiert auf neuen Daten der Potsdamer Luftbild Umwelt Planung GmbH, die im Auftrag der DUH erhoben wurden, und bewertet die Städte nach Flächenversiegelung und Grünausstattung. Insgesamt erhielten 24 Städte eine rote, 82 eine gelbe und 84 eine grüne Karte.
Besonders schlecht schneiden Städte wie Ludwigshafen, Heilbronn, Regensburg, Worms, Mainz, Ludwigsburg und Ingolstadt ab, die besonders stark versiegelt sind und wenig Grünvolumen aufweisen. Unter den Städten mit Grüner Karte, die vergleichsweise wenig versiegelt sind und ein hohes Grünvolumen aufweisen, gehören Detmold, Ratingen, Potsdam und Jena zu den Besten. Städte wie Sindelfingen oder Kaiserslautern, die trotz hoher Versiegelung viel Grünvolumen aufweisen, erhielten eine gelbe Karte. Auch Städte wie Pulheim und Wilhelmshaven, die zwar weniger versiegelt sind, aber gleichzeitig wenig Grünvolumen aufweisen, erhielten eine gelbe Karte.
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