Eine komplexe Berechnungsmethode soll für die Stadtplanung Grundlagen zur besseren Bekämpfung der heißen Tage bieten. Welche Faktoren die besten Waffen gegen die Hitze sein können.

Serie: Serie: Hitze in der Stadt

Wie kann Urban Climate Quality Mapping helfen, um städtischer Überhitzung entgegenzuwirken? Eine Studie zeigt Pilotanwendungen in Mödling, Klagenfurt und Salzburg.


Der Baumkataster Salzburg ist eine der Bestimmungsstücke der Städtischen Hitze-Forschungen. Grafik: ADAPT-UHI

Um die städtische Überhitzung bekämpfen und städteplanerisch wirken zu können, bedarf es der Untersuchung der Einflussfaktoren. Im folgenden Text sind die Grundsätze zur Modellierung der Verschattung und der Evapotranspiration beschrieben.

Bei der Evapotranspiration wird zwischen jener von Vegetationsflächen und jener von Gewässern unterschieden.

Verschattung. Für diese Modellierung werden zum Beispiel zwei Inputdatensätze zusammengestellt.

  • Landbedeckung aus dem Land Information System Austria (LISA Landcover)
  • Objekthöhen wurden wird aus der Differenz von Digitalem Oberflächenmodell (DOM, Seehöhe aller oberirdischen Objekte) und Digitalem Geländemodell (DGM, Seehöhe des Bodenniveaus) abgeleitet.

Die Verschattungsrechnung kann mit dem UMEP Processor 4.3. Solar Radiation: Daily Shadow Pattern durchgeführt werden.

Evapotranspiration von Vegetationsflächen. Wesentliche Elemente dieser Modellierung sind die Ermittlung des Vegetationsvolumens und der Wasserversorgung an Hitzetagen. Für die Wasserversorgung wurden dazu je nach Flächennutzung Bewässerungskategorien festgelegt.

  • Vegetationsflächen. Die Abgrenzung von Vegetation und Gewässern erfolgt mit Daten zur Landbedeckung aus dem Land Information System Austria (LISA Landcover).
  • Vegetationshöhe. In der nachfolgenden Modellierung wurde zwischen Vegetationshöhe unter und über 5 Meter unterschieden. Die Vegetationshöhe wurde aus der Differenz von Digitalem Oberflächenmodell (DOM, Seehöhe aller oberirdischen Objekte) und Digitalem Geländemodell (DGM, Seehöhe des Bodenniveaus) abgeleitet.
  • Spezifische Verdunstung. Für die spezifische Verdunstung pro Blattfläche an aufeinanderfolgenden Hitzetagen ohne Niederschlag wurden folgende Kategorien definiert
  • 5 Szenarien für unterschiedliche Intensitäten der Grundwasserversorgung und Tiefenbewässerung bei Berücksichtigung von zwei Vegetationsklassen (unter / über 5 Meter).
  • 4 Szenarien für unterschiedliche Intensitäten der Oberflächenbewässerung – in Abhängigkeit zur Erreichung der idealen Bewässerung. Die Szenarien wurden den Flächenwidmungskategorien zugeordnet.

Evapotranspiration von Gewässern. Für diesen Fall wurden Standardwerte bezogen auf einen Quadratmeter Gewässeroberfläche für die Evapotranspiration, die Kühlleistung und den Kühlleistungs-Luftstrom aus der Literatur verwendet. Auf den folgenden Abschnitten sind alle Inputdatensätze und Modellierungsschritte in ADAPT-UHI beschrieben und an Hand der Ergebnisse der ADAPT-UHI Pilotstädte illustriert:

DATENINPUT LANDBEDECKUNG

Datenquelle: Land Information System Austria (LISA Landcover)
landinformationsystem.at
Datenbeschreibung:Vektordatensatz, Reklassifizierung mit Auflösung 1 x 1 Meter

Bedeutung: Mit diesem Datensatz können die Grün- und Blau- sowie die Gebäudeflächen einer Stadt ermittelt werden. Diese Daten sind wiederum Eingangsdaten für die Berechnung der Evapotranspiration und der Verschattung von Gebäuden.

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INPUTDATEN BAUMKATASTER

Datenquelle: Datensätze der Stadtgemeinden Klagenfurt, Mödling, Salzburg
Datenbeschreibung: Tabellarische Information zu Bäumen mit Standortkoordinaten und fachspezifischen Erhebungen u.a. von Baumart, Alter, Vitalität, Höhe, Kronendurchmesser, städtischen Pflegemaßnahmen und natur-schutzrechtlichem Status.
Bedeutung: Bäume im öffentlichen Raum können bei Hitzeperioden zweifach kühlen, erstens sind sie Schattenspender und zweitens kühlen
sie durch die Abgabe von Luftfeuchtigkeit (Evapotranspitration).

Der Baumkataster beinhaltet eine Verortung der Stadtbäume und liefert Informationen zur Größe des Baumkronendurchmessers. Daraus ergeben sich Inputdaten für folgende Themen:
* Zur Evapotranspiration und Kühlleistung.
* Zur Abschätzung der Bewässerung der Stadtbäume an aufeinan-derfolgenden Hitzetagen bzw. bei anhaltender Trockenheit.

 

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INPUTDATEN GRUNDWASSER

Datenquelle: Hydrologischer Atlas Österreich (HAÖ), eHYD hydrographische Daten
Datenbeschreibung: Vektordatensatz, Messpunkte der Grundwasserstände, mittlerer Flurabstand des Grundwasserspiegels (Teilabdeckung)
Bedeutung: Mit diesem Datensatz wird eine interpolierte Grundwasseroberfläche erstellt: Drei benachbarte Messpunkte werden zu Dreiecksflächen verbunden und ein distanzabhängiger Mittelwert der Grundwasserpegelstände zugewiesen. Es erfolgt eine Überführung in einen Rasterdatensatz (Auflösung 1 x 1 Meter).
Die potenzielle Grundwasserversorgung wird aus der interpolierten Grundwasseroberfläche (hydrologischer Atlas) und dem Flurabstand zur Geländekante in Relation zur Vegetationshöhe zugeschätzt (für Teilbereiche bereits im hydrologischen Atlas erfasst). Ein Flurabstand von gleich oder weniger als einem Drittel der Vegetationshöhe wird einer guten Grundwasserversorgung gleichgesetzt. Bei größeren Flurabständen wird keine gute Grundwasserversorgung unterstellt.
In der Praxis ist der Untergrund im städtischen Bereich komplexer (Boden, Verdichtung, Versiegelung, Unterkellerung, Kanäle, Leitungen, etc.).

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INPUTDATEN OBJEKTHÖHE

Datenquelle: Datensätze der Stadtgemeinde Klagenfurt bzw. der Bundesländer Niederösterreich und Salzburg
Datenbeschreibung: Differenz aus Digitalem Oberflächenmodell (DOM Seehöhe aller oberirdischen Objekte) und Digitalem Geländemodell (DGM Seehö-he des Bodenniveaus)
Rasterdatensatz, Auflösung 1 x 1 Meter
Bedeutung: Dieser Datensatz liefert durch Verschneidung mit der Landbedeckung Informationen zu Gebäudehöhen und Vegetationshöhen. In einem weiteren Schritt kann mit diesem Datensatz Verschattung und Evapotranspiration berechnet werden.

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FLÄCHENWIDMUNG

Datenquelle: Datensätze der Stadtplanungen
Datenbeschreibung: Vektordaten, Klassifikation mit Auflösung 1 x 1 Meter
Bedeutung: Der Flächenwidmungsplan liefert detaillierte Information zur Grünflächenausstattung einer Stadt. Zusammen mit der Vegetationshöhe und dem Baumkataster kann die Bewässerung der typischen Nut-zungsarten bei langanhaltender Trockenheit abgeschätzt werden.

 

Weitere Einflussgrüßen und Ableitungen im Projekt ADAPT-UHI sind u.a. Blattflächenindex, Evapotranspiration, Kühlleistungen.

Die beteiligten Forscher*innen im Projekt ADAPT-UHI (KR17AC0K13693):
Umweltbundesamt: Alexander Storch, Wolfgang Schieder, Gundula Prokop; Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik: Maja Žuvela Aloise, Brigitta Hollosi, Sandro Oswald; IIASA: Linda See; IPAK*: Stefan Guggenberger, Wolfgang Hafner; ESCP Europe Wirtschaftshochschule Berlin e.V.: Daniel Johnson;

 

 

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