Stadtklima

Die ansteigende Weltbevölkerung konzentriert sich mehr und mehr in städtischen Ballungsgebieten. Städtische und industrialisierte Räume zeichnen sich durch eine starke Veränderung der Oberfläche aus. Natürliche Landschaften (Wiesen, Wälder, Steppen) werden in Oberflächen aus Stein oder Beton umgewandelt. Hierdurch verändern sich die Wärme- und Wasserbilanz, der Wasserabfluss, Temperaturen, Niederschläge und Wolkenbedeckung. Hohe Gebäude mit scharfen Ecken lassen den Wind anders strömen als natürliche Landschaften.

Städtische Wärmeinseln

In einer Stadt unterscheiden sich die Emissionen, Imissionen und die zusätzliche vom Menschen erzeugte Wärme von unbesiedelten Gebieten. Man denke an all die Haushalte, Heizungen, Lichter, Industriegebiete und Kraftfahrzeuge, die sich dort konzentrieren. Das Stadtklima muss daher als ein spezieller Klimatyp diskutiert werden und wir widmen ihm ein besonderes Thema. Allerdings, anders als in früheren Annahmen, hält die Mehrheit der Wissenschaftler die Stadt als solches nicht für einen Faktor, der das Weltklima stark aus dem Gleichgewicht bringt. Große Städte setzen sehr viel Energie frei, wenn man sie mit dem Umland vergleicht. Darum nennen wir sie 'lokale Wärmeinseln' (engl.: urban heat island).

In den Städten sind insbesondere die Tiefsttemperaturen höher als in der ländlichen Umgebung, was zu einer kleineren Spanne in der täglichen Temperaturschwankung führt. Es wird allerdings angenommen, dass der Beitrag solcher städtischen Wärmeinseln an der globalen Erwärmung über das letzte Jahrhundert von 0,4 bis 0,8°C nicht mehr als 0,05°C ausmacht. Für uns ist das Stadtklima dennoch von großer Bedeutung, da viele Menschen in den Städten wohnen und arbeiten und einen großen Teil ihres Lebens in diesem Klima verbringen. Hierbei müssen wir auch an die Bedingungen und Belastungen in Innenräumen denken.

Die Abbildungen oben verdeutlichen den speziellen Charakter des Stadtklimas. Durch Heizungen, Klimaanlagen und andere Wärmequellen wird eine Menge an Wärmeenergie in der Stadt erzeugt. Zusätzlich absorbieren viele bebaute Flächen und Straßen mehr Sonnenlicht als die durchschnittliche Landschaft. Die Albedo (Reflexion des Sonnenlichtes) ist gering, wie Bild 4 zeigt. Städte neigen auch dazu, diese Hitze zu speichern, da die natürlichen Abkühlungsmechanismen nicht vorhanden sind. Die natürliche, von Vegetation geprägte Landschaft wird durch die Verdunstung von Wasser gekühlt. Denn Verdunstung verbraucht Energie. In Städten aber ist der Boden versiegelt und das Wasser wird direkt in die Kanalisation abgeleitet, so dass Kühlungseffekte gering sind.

Luftverschmutzung

In den städtischen Gebieten werden verschiedene organische (Benzol, Lösungsmittel, Polyaromaten, ..) und anorganische Chemikalien emittiert. Einige von ihnen sind Krebs erregend und durch lokal hohe Konzentrationen eine unmittelbare Gefahr für die menschliche Gesundheit, weltweit gesehen aber nicht unbedingt eine gravierende Belastung für die Natur. Global tragen auch Pflanzen mehr zu den organischen Emissionen bei als Menschen. Die größere Belastung für das Klima stellen die anorganischen Emissionen dar:
a) hohe Emissionen an Schwefeldioxid
b) hohe Emissionen an Stickoxiden
c) lokale Konzentration bestimmter Aerosolklassen (weltweit hat Wüstenstaub den größte Anteil am Aerosol)
d) Freisetzung ganz bestimmter Chemikalienklassen, die natürliche Klimafaktoren an Schlüsselstellen stören, wie es z.B. die FCKW tun.

Versauerung und saurer Regen

Schwefeldioxid-Emissionen kommen aus der Industrie, vor allem aber aus Kraftwerken (Verbrennung von Kohle zur Stromerzeugung). Heutzutage sorgen diese Emissionen in Europa kaum noch für Schlagzeilen. Die SO₂ Konzentration in der Luft hat drastisch abgenommen, zum einen aufgrund der ökonomischen Krise und niedrigeren Produktion in den Staaten des ehemaligen Warschauer Paktes, zum anderen dank der Einführung moderner Filtertechniken. In Südost-Asien hingegen nimmt das Problem zu. Langfristige Schäden in den Wäldern jedoch, die durch die Versauerung der Böden ausgelöst wurden, sind auch bei uns noch nicht wieder behoben.

Die Säurebildung in der Luft und der saure Regen sind Folge eines Oxidationsprozesses, bei dem Schwefelverbindungen in der Atmosphäre zu Schwefelsäure werden. Zusätzlich wird aus Stickoxiden Salpetersäure gebildet. Die durch sauren Regen angerichteten Schäden sehen wir in den Wäldern, genauso aber auch an Gebäuden und anderen Materialien in den Städten (Abbildungen unten).

Stadtgestaltung

In früheren Zeiten wuchsen die Städte oft ohne besondere Rücksicht auf die Umwelt. Heute ist weit mehr bekannt über Wärmeausgleich, Wasserabfluss und die Nachteile versiegelter Flächen, wie auch über die Windströmungen in Städten. Werden heute neue Stadtteile in modernen Städten errichtet, so werden solche Faktoren in Betracht gezogen. Höhere Gebäude werden manchmal sogar als Modelle im Windkanal getestet und moderne Häuser können mit energiesparenden Verkleidungen ausgestattet werden. Solche Techniken sind teilweise noch teuer, werden aber vielleicht die Bauweise der Zukunft bestimmen.