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Erde+Klima

Wie sich Städte kühlen lassen

Wärmeinseln
Was lässt sich gegen die Hitze in den Städten tun? (Bild: Gabriele Manoli/ Beatrice Trinidad)

Bäume und andere Pflanzen tragen durch Verdunstungseffekte zur Abkühlung der Umgebung bei und spenden außerdem angenehmen Schatten. Aus diesem Grund ist die Begrünung eine praktikable Möglichkeit, die Hitze in der Stadt zu mildern. Wie eine Studie nun zeigt, funktioniert dies jedoch nicht überall gleich gut. Demnach profitieren vor allem trockene Metropolen von mehr Vegetation. In tropischen Regionen ist die Bepflanzung als Maßnahme gegen den Wärmeinsel-Effekt dagegen weniger effizient. In diesen Städten sind daher andere Strategien sinnvoller, berichten die Forscher.

Dass es in Städten oft besonders heiß ist, liegt auch am sogenannten Wärmeinsel-Effekt. Denn Beton, Asphalt und Co speichern Sonnenwärme besonders gut und heizen die urbanen Zentren dadurch stärker auf als das Umland – um bis zu drei bis zehn Grad Celsius. Für die Städte ist das ein Problem. So steigt unter anderem der Energieverbrauch durch Klimaanlagen und die Gesundheit der Bevölkerung leidet. Vor allem bei einer sommerlichen Hitzewelle, wie wir sie in Deutschland Anfang Juli erlebt haben, kann die Hitze der Stadt für alte oder kranke Menschen eine echte Bedrohung darstellen.

Faktor Niederschlag

Umso wichtiger sind Strategien zur Kühlung. „Wir wissen, dass Bäume und andere Pflanzen das Klima in einer Stadt angenehmer machen“, erklärt Gabriele Manoli von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich. „Nun wollten wir herausfinden, wie viele Grünflächen es tatsächlich braucht, um eine deutlich kühlende Wirkung zu erzielen.“ Zu diesem Zweck haben Manoli und seine Kollegen Daten von 30.000 Städten auf der ganzen Welt und deren Umgebung verglichen. Dabei betrachteten sie die jährliche Durchschnittstemperatur im Sommer, den jährlichen Niederschlag sowie die Bevölkerungszahl.

Die Auswertungen zeigten, wie das lokale Klima und die Populationsgröße den Wärmeinsel-Effekt beeinflussen. Demnach nimmt das Phänomen zu, je größer eine Stadt ist. Denn ausgedehntere bebaute Flächen und die für Großstädte typischen Hochhäuser fördern die Aufheizung. Gleichzeitig spielen die Niederschlagsmengen eine Rolle: Je mehr Niederschlag in einer Region fällt, desto stärker ist der Wärmeinsel-Effekt. Die Wissenschaftler erklären dies damit, dass mehr Niederschlag die Umgebung pflanzenreicher und somit kühler macht. Dadurch wird der Kontrast zur Betonwüste Stadt größer. Wie die Analysen offenbarten, ist dieser Effekt bei 1500 Millimeter Niederschlag pro Jahr am stärksten – diesen Wert erreicht zum Beispiel Tokyo. Mehr Niederschlag darüber hinaus intensiviert den Wärmeinsel-Effekt nicht weiter.

Trocken vs. tropisch

Auf Basis dieser Ergebnisse entwickelte Manolis Team anschließend ein Modell, das unter anderem den Einfluss der Vegetation auf den Wärmeinsel-Effekt in unterschiedlichen Stadttypen abbildet. Zwei Klimaextreme veranschaulichen die Zusammenhänge: sehr trockene und tropische Städte. Wie die Forscher herausfanden, kann eine Wüstenstadt wie Phoenix in den USA durch gezielte Begrünung und Bewässerung einen signifikanten Kühleffekt im Vergleich zu ihrer Umgebung erzielen. In einer von Tropenwäldern umgebenden Stadt wie Singapur ist das Potenzial von Stadtpflanzen dagegen begrenzt.

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Der Grund: Weil die Umgebung dieser Städte so viel kühlendes Grün beherbergt, würden die Zentren erst ab einem sehr hohen Anteil an zusätzlichen Grünflächen tatsächlich abkühlen. Gleichzeitig würde die Luft dadurch aber auch feuchter. „Mit mehr Vegetation kommt man hier nicht unbedingt weiter“, sagt Mitautor Elie Bou-Zeid von der Princeton University. Nach Ansicht der Wissenschaftler sind in tropischen Städten daher andere Maßnahmen effektiver – zum Beispiel die Verbesserung der Windzirkulation, mehr Schattenspender oder die Verwendung hitzeabweisender Materialien. „Eine einheitliche Lösung gibt es nicht. Es hängt alles von der Umgebung und regionalen Klimaeigenschaften ab“, resümiert Manoli.

Immer wichtiger

Die neuen Informationen könnten Städteplanern in Zukunft dabei helfen, urbane Wärmeinseln zu mindern. Gerade angesichts der globalen Erwärmung und des Bevölkerungswachstums werden solche Ansätze immer wichtiger, wie die Forscher betonen. „Wer stadtspezifische Lösungen entwickeln will, um die Wärme zu reduzieren, braucht aber zusätzliche Analysen und ein detailliertes Verständnis des Mikroklimas“, sagt Manoli. „Diese Informationen stehen Stadtplanern und Entscheidungsträgern leider nur in wenigen Städten wie Zürich, Singapur oder London zur Verfügung.“ Um mehr über effektive Strategien gegen den Wärmeinsel-Effekt herauszufinden, planen Manoli und seine Kollegen bereits weitere Untersuchungen. Dabei wollen sie unter anderem herausfinden, welche Pflanzenarten sich am besten eignen, um die Temperatur in der Stadt zu senken.

Quelle: Gabriele Manoli (ETH Zürich) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-019-1512-9

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