Mit Satellitendaten gegen aufgeheizte Städte
Städte sind wesentlich wärmer als ihre Umgebung, da urbane Strukturen mehr Sonnen- und Wärmestrahlung einfangen und aufnehmen als Böden oder Pflanzen. Klimaanlagen, Straßenverkehr und Industrie erwärmen das Stadtklima noch zusätzlich und führen zum sogenannten städtischen Wärmeinseleffekt. Wärme, die aus menschlicher Aktivität entsteht, wird als anthropogener Wärmefluss bezeichnet. Das EU-finanzierte Projekt URBANFLUXES nutzte Erdbeobachtung, um räumliche Muster im städtischen Energiehaushalt finden und so die Hitze in Städten bekämpfen zu können. Beteiligte der Stadtplanung und Erdsystemwissenschaften brauchen auf lokaler (Nachbarschaft / Gebiete mit mehr als 100 m x 100 m) und städtischer Ebene räumlich aufgeschlüsselte Daten zum Energiehaushalt einer Stadt. Doch solche Informationen zu sammeln, ist mit punktuellen Flussmessungen vor Ort quasi unmöglich. Heiße Gebiete mit Satelliten leichter finden Die Projektpartner untersuchten, ob Erdbeobachtung zur Ermittlung des städtischen Energiehaushalts die geeignete Methode wäre. Zur Unterstützung nutzten sie einfache meteorologische Messdaten vom Boden. Die Forscher haben das städtische Klima in drei europäischen Städten (London, Basel und Heraklion) untersucht und den jeweiligen Anteil von urbanen Strukturen, Klimatisierung, Grünflächen und Mobilität an der Stadtwärme berechnet. „Wir wollten eine Methode auf Basis von Erdbeobachtung entwickeln, die leicht auf jedes mögliche urbane Gebiet übertragbar ist und für verschiedene Zwecke Eckdaten zum anthropogenen Wärmefluss liefert“, sagt Projektkoordinator Dr. Nektarios Chrysoulakis. Die Wissenschaftler standen vor allem vor der Frage, ob Erdbeobachtung während der Satellitenerfassung durch Abruf der räumlichen Muster im städtischen Energiehaushalt verlässliche Schätzwerte des anthropogenen Wärmeflusses liefern kann. Daten aus den Sentinel-Missionen im Erdbeobachtungsprogramm Copernicus bildeten die Grundlage für die im Projekt erfolgreich entwickelte Methode, mit der ein städtischer Energiehaushalt aus gängigen und zukünftigen Erdbeobachtungssystemen abgeleitet werden kann. Dank der Arbeiten des Forschungsteams konnten Wissenschaftler erstmals Satellitendaten nutzen, um die Energiebilanz und ihre zeitliche Verteilung zu bestimmen. „Jetzt können wir hochkonzentrierte Wärmegebiete und hohe Werte anthropogener Wärme auf lokaler Ebene genau abschätzen“, sagt Dr. Chrysoulakis. Pläne für kühlere Städte URBANFLUXES nutzt die verbesserte Datenqualität, Reichweite und Umlaufzeit der Copernicus Sentinel-Satelliten, um den Wert der Erdbeobachtungsdaten für wissenschaftliche Analysen zu erhöhen. Das Projekt wird auch Strategien unterstützen, die für die Bekämpfung des Klimawandels und entsprechende Anpassungsmaßnahmen relevant sind. Neu entstehende Anwendungsmöglichkeiten in der Stadtplanung und bei Klimaschutz- oder Anpassungsmaßnahmen auf lokaler und regionaler Ebene profitieren dabei von den neuen Erkenntnissen über die Wirkung von Mustern im städtischen Energiehaushalt auf den Effekt der Wärmeinseln und damit auf das städtische Klima. Dr. Chrysoulakis weiter: „Planungswerkzeuge wie zum Beispiel Klimakarten einer Stadt lassen sich mit Informationen über Muster im städtischen Energiehaushalt erweitern. Karten machen Bewertungen dieser Phänomene sichtbar und helfen Planern, Entwicklern und politischen Entscheidungsträgern dabei, besser fundierte Entscheidungen zu treffen, wenn es darum geht, Stadtwärme zu bekämpfen oder Anpassungsmaßnahmen zu planen.“ Auf dieser Basis werden nachhaltige Planungswerkzeuge und -strategien entwickelt, die diesen Effekten entgegenwirken. So gibt es weniger heiße Bereiche aufgrund anthropogener Wärme und die thermische Behaglichkeit und Energieeffizienz in den Städten steigen an.
Schlüsselbegriffe
URBANFLUXES, städtischer Energiehaushalt, anthropogener Wärmefluss, städtische Wärmeinsel, Erdbeobachtung, Stadtklima, Stadtplanung
