Interview: Michele Dunkelmann

Unsere Städte schwitzen

Der November ist da, doch es ist weit und breit kein Winter in Sicht. Auch der Oktober war laut dem Deutschen Wetterdienst bereits zu warm. Mit dem Klimawandel wird der Winter immer kürzer und Wetterextreme wie Hitzewellen nehmen vor allem in den Sommermonaten zu. Mit besonderen Folgen für die Städte und ihre Bewohner*innen. Was macht die Hitze mit einer Stadt und den Menschen, die dort leben? Und wie müssen Städte in Zukunft aussehen, damit wir weiter in ihnen leben können? Das erforscht der Meteorologe Daniel Hertel vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ.

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Herr Hertel, warum erforschen Sie Hitze in Städten?

Klimaextreme wie Hitzeereignisse haben mich schon immer fasziniert. Man kann an ihnen gleichzeitig die Schönheit und die Macht der Natur erkennen. In den Städten stellt uns der Klimawandel jedoch auch vor große Herausforderungen. Sie werden zu so genannten Wärmeinseln. Das heißt, dort ist es noch mal heißer als in der Umgebung. Ich möchte dazu beitragen, dass Städte weiterhin lebenswert bleiben.

Warum heizen sich Städte denn schneller auf als ihr Umland?

Ein Grund sind die Materialien, die in der Stadt verwendet werden: Beton-, Glas- oder Metalloberflächen speichern viel Wärme und versiegeln einen Großteil der Oberfläche. Das heißt, dass weniger Wasser verdunsten und die Stadt abkühlen kann. Gebäude und Straßen nehmen die Sonnenstrahlen auf, speichern die Energie und geben die Wärme wieder in die Umgebungsluft ab. Vor allem Glasfassaden können das Sonnenlicht wie eine Lupe konzentriert auf einen Punkt reflektieren und für einen Temperaturanstieg sorgen. Selbst die Farben einer Stadt können die Temperatur beeinflussen: Dunkle Fassaden heizen sich schneller auf als helle. Klimaanlagen oder Autoabgase lassen durch ihre Abwärme die Städte zusätzlich schwitzen.

Porträt von Daniel Hertel. Meteorologe vom Helmholtz Zentrum für Umweltforschung-UFZ.
Porträt von Daniel Hertel. Meteorologe vom Helmholtz Zentrum für Umweltforschung-UFZ.
Meteorologe Daniel Hertel vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
©
Helmholtz-Klima-Initiative

Wie gefährlich sind Wärmeinseln für die Stadtbewohner?

Bei geringem Luftaustausch und wenig Wind können Städte zu Wärmeinseln werden. Das führt dazu, dass sich Schadstoffe in der Luft sammeln, die die Atemwege schädigen. Das ist besonders gefährlich für Asthmatiker. In den Mittagsstunden ist es oft besonders heiß. Da fällt nicht nur das Atmen schwer, sondern auch das Denken. Die Produktivität sinkt, wenn sich unsere Gebäude aufheizen. Die Hitze, die sich tagsüber in Bodennähe sammelt, steigt in der Nacht auf und verursacht hohe Temperaturen. Das führt oft zu sogenannten tropischen Nächten. In solchen Nächten mit Temperaturen von mehr als 20 Grad Celsius können viele Menschen nicht gut schlafen. Ihnen fehlen also wichtige Erholungsphasen. Umso häufiger diese Nächte auftreten, desto schwerer kann sich unser Körper regenerieren. Diese Regeneration ist jedoch wichtig für unsere Gesundheit. Im schlimmsten Fall kann es zu Herz-Kreislauferkrankungen oder Nierenversagen kommen. Bei der Hitzewelle 2018 war Lungenversagen eine Haupttodesursache. Alte und kranke Menschen, aber auch Berufstätige und Kinder leiden besonders unter diesen Nächten. Während sich ältere Menschen leichter anpassen können, indem Sie zum Beispiel zu Hause bleiben, ist das für berufstätige Menschen meist nicht möglich.

Wie heiß kann so eine Wärmeinsel werden?

Das ist je nach Hitzewelle und Ort unterschiedlich. In einer großen Stadt wie Leipzig, in der ich forsche, kann eine Überwärmung tagsüber von sechs bis acht Grad im Vergleich zu den umliegenden Regionen schon mal vorkommen. Ich erinnere mich auch noch sehr genau an die Hitzewelle im Sommer 2019. Ich war gegen Nachmittag am Frankfurter Hauptbahnhof und es war bei über 40 Grad kaum auszuhalten, da sich unter dem Bahnhofsdach die Wärme zusätzlich staute. Gegenden wie das Ruhrgebiet sind häufig besonders betroffen, da es sich um ein sehr verdichtetes Ballungsgebiet mit stark versiegelter Oberfläche handelt, sodass viel Wärme gespeichert werden kann. Die genaue Temperatur spielt dabei aber eher eine untergeordnete Rolle. Entscheidend ist die Häufigkeit der Hitzewellen. Wenn diese dicht aufeinander folgen, kann eine Stadt nur sehr langsam wieder abkühlen und der Hitzestress für den menschlichen Organismus steigt.

Kommen diese durch den Klimawandel häufiger vor?

Ja, durch den weltweiten Temperaturanstieg ändern sich die Wettermuster und dadurch gibt es mehr Hochdruckwetterlagen. Diese begünstigen langanhaltende und häufigere Hitzewellen und fördern das Entstehen von Wärmeinseln. Das führt vor allem in den Städten zu einer anhaltenden Wärmebelastung, denn es kühlt nur langsam wieder ab. Kurz gesagt: Der Klimawandel erhöht die Häufigkeit und Intensität von Wärmeinseln. Auch in kleineren Städten treten diese dadurch vermehrt auf.  

Wie lange hält eine Wärmeinsel an und beeinflusst das die Städte im Herbst und Winter?

Eine Wärmeinsel kann solange andauern wie die Wetterbedingungen es zulassen. Dazu zählen zum Beispiel wenig Luftaustausch, geringe Windgeschwindigkeit und ein wolkenloser Himmel. Das kann von einzelnen Tagen bis hin zu Wochen sein. Studien haben gezeigt, dass ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit, keine Wärmeinsel mehr entstehen kann. Dies ist von der Stadtgröße abhängig und liegt in Leipzig bei etwa acht Meter pro Sekunde also etwa 29 Kilometer pro Stunde. Es ist auch nicht immer eine Hitzewelle nötig. Unter bestimmten Voraussetzungen kann es, deutlich abgeschwächt, auch im Winter dazu kommen, dass die Städte wärmer als das Umland sind. Hier spielt insbesondere auch das Heizen in den Wohnungen eine wichtige Rolle.

Gibt es konkrete Maßnahmen? Wie könnte eine Stadt der Zukunft aussehen?

Eine Stadt der Zukunft braucht grüne Infrastruktur. Also Parkanlagen, Stadtbäume, aber auch Fassaden- und Dachbegrünung. Bei der Stadtplanung gibt es in vielen Städten noch einiges an Potenzial. Wir forschen gerade an verschiedenen Konzepten und Maßnahmen. Konkret untersuchen wir in verschiedenen Stadtquartieren, wie sich Anpassungsmaßnahmen auf die lokale Überwärmung auswirken. Wir entwickeln dabei ein Werkzeug, dass es Stadtplaner*innen ermöglicht, je nach lokalen Gegebenheiten, maßgeschneiderte Maßnahmen zur Hitzereduktion umsetzen und bewerten zu können. Dazu gehört unter anderem der Bayerische Bahnhof in Leipzig, da dort eine ehemalige Eisenbahnbrachfläche neu bebaut werden soll. Ein weiteres Zukunftskonzept ist zum Beispiel die sogenannte Schwammstadt, bei der alles, was an Regenwasser fällt, mithilfe von Gründächern, Wasserläufen oder Sickermulden im Stadtquartier verbleibt. So werden Kanalisationen bei Starkregen entlastet. Zudem ist das Wasser während Dürreperioden schneller verfügbar und die Verdunstung sorgt für Kühlung. Am UFZ untersuchen wir derzeit, welche Effekte Gründächer haben. Dafür haben wir ein eigenes Forschungsgründach angelegt.

Gibt es neben mehr Grün auch andere Faktoren, die ein besseres Klima in Städten schaffen?

Intelligente Gebäudefassaden, die selbstständig ihre Licht- und Wärmedurchlässigkeit regulieren und auf ihre Umwelt reagieren, sind auch spannend. Gebäude, die solche smarten Fassaden bereits nutzen, sind zum Beispiel das „Futurium Berlin “ oder der neue „Neue Mitte Campus Lichtwiese“ der TU Darmstadt. Es ist auch wichtig, Luftleitbahnen freizuhalten, um den Luftaustausch in der Stadt zu garantieren. Im Fall von Leipzig wäre das zum Beispiel der Leipziger Auwald. Natürlich zählt auch das Verhalten der Stadtbewohner selbst. Dafür ist es wichtig, aufzuklären. Maßnahmen wie Abschattungen an den Fenstern sind unerlässlich.

Woran forschen Sie derzeit in der Klima-Initiative?

Ich gehe der Frage nach, was genau eine klimaangepasste Stadt der Zukunft braucht. Hauptsächlich beschäftige ich mich mit bodennahen Wärmeinseln. Diese sind vor allem tagsüber sehr ausgeprägt und besonders heiß. Ich untersuche die Effekte von Wärmeinseln im kleinen Maßstab, also auf Quartiersebene. Mein Quartier ist der Bayerische Bahnhof in Leipzig.

Karte eines überhitzten Schulhofs im Quartier des Bayerischen Bahnhofs in Leipzig.
Karte eines überhitzten Schulhofs im Quartier des Bayerischen Bahnhofs in Leipzig.
Hitzeanteile eines Schulhofs in Leipzig.
©
Helmholtz-Klima-Initiative

Warum das?

Mich interessiert vor allem, wie Wärmeinseln entstehen. Ich schaue mir die verantwortlichen Prozesse  an und erstelle daraus Karten für mein Quartier. Zu diesen Prozessen zählen zum Beispiel eine hohe Wärmespeicherung, wenig Abschattung oder eine fehlende Verdunstung. So kann ich sehen, welcher Prozess überwiegt und welche Maßnahme notwendig ist, um die Wärme gezielt und lokal zu reduzieren. Das ist wichtig, denn durch die komplexen Bebauungsstrukturen der einzelnen Städte kann eine gezielte Klimaanpassung nur lokal erfolgen. Daraus kann ich praktische Handlungsempfehlungen für die Stadt Leipzig und ihre Stakeholder ableiten.