Schweizer Projekt will urbane Hitzeinseln entschärfen

«Urbane Wärmeinseln entstehen dadurch, dass Menschen im Alltag enorme Mengen von Energie verbrauchen, die zu einem Grossteil in Wärme umgewandelt wird. Zudem werden Gebäudeflächen von der Sonne beschienen und die Baumaterialien nehmen die Sonnenwärme äusserst effizient auf», erklärt der NFP-Programmkoordinator Stefan Husi.

Höhere Stadt-Temperatur

Ein typisches Beispiel dafür sei die um bis zu zehn Grad höhere Temperatur in den städtischen Ballungszentren im Vergleich zum Freiland, die auch während der Nacht bestehen bleibt. Je nach Klima und Jahreszeit kann eine solche Hitzeinsel dazu beitragen, dass der Energieaufwand für die Gebäude entweder steigt oder sinkt.

«Mit den Forschungsleitern Alain Clappier und Darren Robinson von der ETH-Lausanne soll nun ein Tool entwickelt werden, das in der Praxis verwendet werden kann», erklärt Husi. Eine wesentliche Rolle in der urbanen Aufheizung spielen beispielsweise Klimaanlagen, die zwar Gebäude innen kühl halten, allerdings Abwärme abgeben und den Energieverbrauch nach oben schrauben.

Hitzeinseln beeinflussen Energiebilanz

Das Ausmass der Erwärmung einer Stadt hänge von verschiedenen Faktoren wie etwa der Grösse und Farbe der Gebäude, von den verwendeten Baumaterialien, der Breite und der Ausrichtung der Strassen oder von der Bevölkerungsdichte ab, erklärt Husi einen Teil des komplexen Systems.

Klar ist, dass urbane Hitzeinseln die Energiebilanz in städtischen Gebieten beeinflussen. Die Wissenschaftler wollen nun allerdings genau berechnen, wie sich diese Bilanz am ehesten verbessern lässt. «Die Situation ist allerdings an jedem Ort anders», meint der Forscher Alain Clappier. Es gebe keine allgemeingültige Antwort.

Drei Stufen-Modell

Um der Problematik dennoch einen Schritt näher zu kommen, haben die Wissenschaftler ein Modell auf drei Modulen entwickelt, mit dem sich das Phänomen nachbilden lässt. Das erste Modul simuliert die meteorologischen Daten eines Orts mit Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung.

Mit dem zweiten Modul wird der Wärmeaustausch berechnet, mit dem dritten wird die Energiebilanz der einzelnen Gebäude betrachtet. Beim Testen des Modells haben die Forscher auf Untersuchungen, die im Rahmen der Messkampagne BUBBLE in Basel durchgeführt wurden, zurückgreifen können.

Vielversprechende Versuche

Die ersten Versuche fielen sehr viel versprechend aus, denn das Modell und die Messungen vor Ort stimmten überein. Die beiden Wissenschafter können nun Szenarien zur städtischen Entwicklung erstellen - indem sie Quartiere und Städte virtuell verändern oder bauen - und die Auswirkungen auf das Phänomen der urbanen Hitzeinsel untersuchen.

Das Modell liefere zwar auch keine Lösungsvorschläge, sondern zeige lediglich auf, welche ökologischen Folgen verschiedene städtebauliche Szenarien hätten. Es handelt sich somit in erster Linie um eine Entscheidungshilfe, mit der sich ein noch allzu häufig vernachlässigter Faktor berücksichtigen lässt.

«Im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung führt allerdings kein Weg an einer Verbesserung der Energiebilanz in den Städten vorbei», meint auch Husi, der die globale Bedeutung des Problems betont. Ein optimaler Umgang mit dem Phänomen der urbanen Hitzeinseln könne einen wesentlichen Beitrag zur Energieeinsparung und damit zur Reduktion von Treibhausgasemissionen leisten.

(tri/pte)