Thermische Extremwetterlagen in Ballungsräumen, gesundheitliche Gefährdung der Stadtbevölkerung und Entwicklung eines Hitzewarnsystems sowie von Anpassungsstrategien
Stipendiat:
Antragsteller: Endlicher (HU)
Co-Antragsteller: Scherer (TU)
Kennwort: Hitzestress
Fragestellung
Der Sommer 2003 war für Mitteleuropa einer der heißesten seit Beginn der Messungen. In verschiedenen europäischen Ländern war dabei eine erhebliche Zunahme von hitzebedingter Morbidität und Mortalität zu verzeichnen. Das IPCC (2001) spricht davon, dass auf der Nordhalbkugel eine Zunahme von Hitzewellen "sehr wahrscheinlich" ist, weil davon ausgegangen werden muss, dass sich die globale Oberflächentemperatur bis 2100 um 1.4 - 5.8 K erhöhen wird. Meehl und Tebaldi (2004) zeigen, dass "future heatwaves in these areas [Chicago 1995; Paris 2003] will become more intense, more frequent, and longer lasting in the second half of the 21st century". Dieses Phänomen verstärkt sich in Ballungsräumen aufgrund der städtischen Wärmeinsel. Seit den Untersuchungen von Oke (1973) weiß man, dass die Intensität städtischer Wärmeinseln eng mit der Größe einer Stadt bzw. eines Ballungsraumes verknüpft ist und dass der "Urban Heat Island Index" als Differenzgröße zwischen Stadt und Umland Werte von über 10 K annehmen kann. Auch hier liegt ein anthropogen induzierter Klimawandel vor, der allerdings mesoskalig ist und durch die Veränderung des Lokalklimas infolge von Bebauung hervorgerufen wird. Was in diesem Zusammenhang bisher noch nicht berücksichtigt wurde, ist die demographische Entwicklung (in Deutschland insbesondere die sich verändernde Altersstruktur), welche die Gesundheitsrisiken wesentlich prägen kann, sowie das defizitäre Wissen der Bevölkerung um die Klimaproblematik.
Die Superposition der fünf genannten Faktoren - thermische Belastung bei sommerlichen Hitzewellen, Klimawandel, städtische Wärmeinsel, demographische Entwicklung und Informationsdefizite bei der betroffenen Bevölkerung - dürfte hypothetisch zu einer Steigerung der gesundheitlichen Risiken in einer spezifischen räumlichen Differenzierung führen, wobei Unterschiede zwischen Stadt und Umland, aber auch innerstädtisch zu erwarten sind.
Untersuchungsmethoden
Aus der Mehrschichtigkeit des Problems ergibt sich die Notwendigkeit einer Behandlung auf verschiedenen Ebenen und mit differenzierten Methoden. Aus Sicht der Stadtökologie spielen dabei die Beziehungen zwischen Stadtbevölkerung und Stadtvegetation eine besondere Rolle
Die Bedeutung der Baukörperstruktur aus stadt- und humanbioklimatologischer Sicht ("städtische Wärmeinsel") kann mit Modellen wie "UBIKLIM", "Klimamichel/PMV" (DWD bzw. VDI) oder "Rayman" (Uni Freiburg) herausgearbeitet werden. Konkret soll zunächst eine Prüfung der Eignung vorhandener Modelle auf flächenscharfe Übertragbarkeit und anschließend eine Knüpfung vorhandener Fachdaten (z.B. des Umweltatlas Berlin) mit Modellierungsansätzen erfolgen. Bei der Senatsverwaltung in Berlin vorhandene Befunde können an ausgewählten Beispielen nochmals einer Überprüfung unterzogen werden. Die thermischen Charakteristika relevanter Stadtviertel sollen dann flächenscharf und dreidimensional mit dem neuen, ab Herbst 2005 verfügbaren Hyperspektral-Thermalscanner "ARES" in Zusammenarbeit mit dem TP zur urbanen Fernerkundung untersucht werden. Entsprechende Befliegungsdaten besitzen einen hohen Innovationsgrad (erstmals 30 Kanäle allein im thermalen Spektralbereich).
An Fallbeispielen vergangener Hitzewellen - als Test für künftige, häufiger eintretende - ist dann zu untersuchen, ob eine stadträumliche Differenzierung von Morbidität und Mortalität festzustellen war. Auf dieser Basis soll ein auf multisensoralen Daten aufbauender Ansatz zur Entwicklung eines Hitzewarnsystems für Großstädte entwickelt werden. Kontakte mit der Senatsverwaltung für Gesundheit und Soziales sowie mit den Krankenkassen ergaben ein hohes Interesse an der Klärung dieser Sachverhalte: In welchen Baukörpern und bei welcher demographischen und sozialen Struktur ist unter welchen witterungsklimatischen Rahmenbedingungen mit einer gesteigerten Gefährdung der dortigen Wohnbevölkerung zu rechnen? Kann eine erhöhte Morbidität/Mortalität in dicht verbauten und damit besonders überwärmten Baukörpern etwa im Vergleich mit Villenvierteln oder Großwohnsiedlungen statistisch signifikant festgestellt werden?
Neben der Baukörperstruktur kommt aber der städtischen Vegetation die wichtige Funktion eines Kühlespenders zu. Dabei sind mehrere Teilaspekte wichtig. Mit Fernerkundungsdaten des ARES-Sensors können die thermischen Eigenschaften von Rasen, Staudenrabatten, Buschwerk, Baumstreifen an Straßenrändern, Parkbäumen, aber auch privaten Hausgärten beispielhaft beschrieben werden und mit den oben genannten Modellen kann der Beitrag verschiedener Vegetationseinheiten zur Minderung der thermischen Belastung sowohl am Tage (Schattenwurf) als auch in der Nacht (Kaltluftproduktion) weiter quantifiziert werden. Entsprechende Flächen werden zusammen mit den TPs zur Vegetation ausgesucht und bearbeitet.
Diese Problematik ist auch vor dem Hintergrund internationaler Anstrengungen, etwa durch die WHO, zur Minderung der durch den globalen Klimawandel hervorgerufenen Gesundheitsgefährdung zu sehen und zu bearbeiten.