Professur für Physische Geographie und Fachdidaktik

Aktuelle Lehr- und Forschungsprojekte

Bestimmung des lufthygienischen Erholungswertes innerhalb innerstädtischer Grünflächen

Aus stadtökologischer, vor allem aber aus stadtklimatologischer Sicht, besitzen innerstädtische Grünflächen eine hohe Bedeutung für das lokale Klima. Für den Arbeitsbereich der angewandten, planungsorientierten Stadtklimatologie bedeutet dies zwischen dem positiven Erholungswert, der von solchen Flächen ausgeht und dessen positiver Wirkung auf Klima und Lufthygiene einen Synergieeffekt zu schaffen. Während der Tagstunden sorgen der Schattenwurf der Vegetation und der durch die Evapotranspiration hervorgerufene Energieverbrauch für einen thermisch ausgeglichenen, sich von der bebauten, stärker erwärmten Umgebung abhebenden Standort. Idealerweise sollten die Flächen eines Parks aus Wiesen mit vereinzelten Sträuchern bestehen. Der Baumbestand ist locker zu halten. Dies gewährleistet tagsüber einen adäquaten Schattenwurf, ermöglicht aber auch eine ausreichende solare Einstrahlung. Nachts kann dort dementsprechend Kaltluft gebildet werden. Die Bildung der kalten Luft bedingt durch den Luftaustausch mit der überwärmten, versiegelten Umgebung in den Nachtstunden einen Kühlungseffekt. Dabei entspricht die Reichweite der ausfließenden Kaltluft ungefähr dem Durchmesser der Fläche. Eine enge Vernetzung vieler kleiner Grünflächen kann zu einer deutlichen Verringerung des lokalen Wärmeinseleffekts führen und den thermischen Komfort der Menschen verbessern.

 

Da sich innerstädtische Grünflächen neben der Verbesserung der klimatischen Verhältnisse auch positiv auf die urbane Luftqualität auswirken können, gilt es u. a. bei der Auswahl geeigneter Baumsorten für solche Anlagen auf einen wichtigen Aspekt zu achten: Verschiedene Baumarten emittieren unterschiedlich große Mengen an flüchtigen organischen Substanzen. Diese tragen als Vorläuferstoffe zur Bildung von bodennahem Ozon bei. Vor allem innerhalb urbaner Grünflächen, die der Erholung der Bevölkerung dienen, wäre der falsche Vegetationsbestand kontraindiziert, da dieser lokal zu einer Erhöhung der Ozonbelastung beitragen würde. Daher ist das Ziel des vorliegenden Projektes die Analyse und Bewertung des lufthygienischen Erholungswertes von urbanen Grünflächen auf der Basis von Feldexperimenten. Stellvertretend für die urbanen Luftinhaltsstoffe wird das Ozon erfasst. Es wird versucht den Einfluss biogener Emissionen auf die lokale Photooxidantienbildung zu analysieren und dessen Auswirkungen auf die Ozonbildung zu verifizieren. Schwerpunkt der Untersuchung sind sommerliche Schönwetterereignisse, da windschwache und einstrahlungsintensive Witterungssituationen die Ausbreitung und den Austausch der innerhalb der Parkfläche vorhandenen Spurenstoffe einschränken, gleichzeitig aber die Bildung von Photooxidantien als Vorläufersubstanzen des Ozons begünstigen. Mithilfe der Berechnung des lufthygienischen Kurz- und Langzeit-Luftqualitätsindex sollen im Anschluss Aussagen über die lufthygienische Situation und den Erholungswert der innerstädtischen Grünflächen für die Bevölkerung getroffen werden. Unter Einbezug der Topographie werden die Gunst- und Ungunsträume der untersuchten Flächen lokalisiert, aus stadtökologischer Sicht planungsorientierte Änderungs- und Verbesserungsvorschläge erarbeitet und mittels Planungshinweiskarten visualisiert.

Ökologische Handlungsempfehlungen für kleinere Siedlungen (ÖkoHaSie)

Aufgrund der weniger komplexen Struktur kleinerer Siedlungen und der geringeren Finanzkraft kleinerer Kommunen erscheinen kostenintensive Modellierungen oder groß angelegte empirische Erhebungen für solche Gemeinden nicht als Modus des effizienten Umgangs der Planung mit dem Klimawandel. Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt siedlungsökologische Handlungsempfehlungen im Zuge des globalen Klimawandels kosteneffizient, aber dennoch wissenschaftlich fundiert zu erarbeiten. Dabei werden die in kleineren Siedlungen üblicherweise entstehenden klimarelevanten Herausforderungen zusammenfassend beleuchtet, gewichtet und in einer Checkliste zusammengefasst. Dies geschieht mit dem Ziel, die Kosten für individualisierte Untersuchungen zu minimieren. Die wesentlichen Herausforderungen für die Planung kleinerer Siedlungen im Zuge des Klimawandels liegen in der Ausprägung siedlungsklimatischer Besonderheiten im Vergleich zum Umland, der Anpassung öffentlichen innerörtlichen Grüns sowie der Siedlungsentwicklung im Zuge des demographischen Wandels.

 

Untersuchungsschwerpunkte sind:

 

a. Siedlungsklima

Die angewandte Stadt- und Siedlungsklimatologie hat in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Dies liegt u. a. an der Diskussion um den globalen Klimawandel. Den Verantwortlichen für die Stadt- und Umweltplanung ist heute mehr denn je daran gelegen fachbezogene Antworten zu klimatischen und lufthygienischen Fragestellungen im urbanen Bereich zu erhalten. Nahezu alle Klimaszenarien für die nächsten Jahrzehnte weisen in die gleiche Richtung: Generell muss mit einem Ansteigen der Temperaturen gerechnet werden. Vor allem Extremwetterereignisse, hervorgerufen durch Starkniederschläge, Gewitterstürme und Hitzewellen, werden die Menschen in Deutschland vor neue Herausforderungen stellen. Im Vergleich zu den unversiegelten ländlichen Gebieten verursachen Siedlungsräume sowohl lokalklimatische als auch lufthygienische Veränderungen. Diese lokalen Klimaveränderungen werden schließlich deutliche Auswirkungen auf die Lebens- und Wirtschaftsbedingungen haben. Unterschiedliche Folgen des Klimawandels, die vor allem in Siedlungsräumen zu spürbaren Veränderungen führen werden, sind die zunehmende Hitzebelastung, ein Anstieg der Trockenepisoden, veränderte Niederschlags- und Luftfeuchteverhältnisse und Modifikationen der Spurenstoffkonzentrationen. Hier gilt es durch eine gezielte angewandte und planungsorientierte Stadt- und Siedlungsklimatologie einzugreifen und die thermischen und lufthygienischen Belastungen für die Menschen so gering wie möglich zu halten bzw. klimaorientiert und angepasst darauf zu reagieren.

 

b. Baumvegetation

Auch in kleineren Gemeinden zeichnen sich gegenüber der nicht bebauten Umgebung nachweisbare Klimaeffekte ab. Vor diesem Hintergrund wird in Expertenkreisen diskutiert, welche Arten und Sorten unter welchen spezifischen technischen Voraussetzungen (Stichworte: Substratbeschaffenheit, Mindestgrößen von Pflanzgruben, ggf. künstliche Bewässerung) überhaupt noch sinnvoll in Siedlungsräumen gepflanzt werden sollten, um den prognostizierten Klimawandel überstehen zu können. In einer Vor-Ort-Begehung werden die wesentlichen Baumarten der Siedlung erfasst und vor dem Hintergrund von Ökogrammen Aussagen bezüglich ihrer zukünftigen Entwicklungsperspektiven abgegeben. Als Ergebnis werden Einschätzungen über die Überlebenswahrscheinlichkeiten der Baumvegetation und in Zukunft mögliche anzupflanzende Alternativen diskutiert. Alle Aussagen werden in enger Abstimmung mit den klimatischen Untersuchungen und der demographischen Entwicklung erarbeitet, sodass den zunächst ausgewählten Gemeinden am Schluss ein interdisziplinär erarbeitetes Gesamtergebnis präsentiert wird. In enger Abstimmung mit den ausgewählten Kommunen werden im Hinblick auf optimierte Klimaanpassung detaillierte Vorschläge für die zukünftige Entwicklung und Gestaltung der kommunalen Freiräume im weitesten Sinne (also vom Straßenraum bis zur Parkanlage) erarbeitet. Die sich daraus ergebenden neuen Aufgabenstellungen bei der Grünflächenpflege und dauerhaften -sicherung (Bewässerung, Schnittmaßnahmen, usw.) sollen frühzeitig mit den Betroffenen erörtert und gemeinsam erfolgreich umgesetzt werden.

 

c. Demographischer Wandel

Im Zuge des demographischen Wandels ist mit zunehmendem Leerstand kleinerer Siedlungen zu rechnen. Das Projekt dient dazu, den Planungsträgern Entscheidungshilfen für den Rückbau und die Umgestaltung kleinerer Siedlungen im Zuge des Klimawandels aus siedlungsökologischer Perspektive zu liefern.

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