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Abhilfe bei urbanen Hitzeinseln

Städte sind durch eine hohe Bebauungsdichte und intensives Verkehrssaufkommen geprägt. Den wenigen Grünflächen steht ein Vielfaches an versiegelter und meist dunkler Bodenfläche sowie enorme Gebäudemassen gegenüber. Alles Flächen, die sich im Sommer schnell und langanhaltend aufheizen. Dies führt neben einer hohen Stickoxid- und CO2-Belastung zunehmend auch zu einer Überhitzung der Städte und zu einer Konzentration von Feinstaubpartikeln, deren gesundheitsschädliche Wirkung diskutiert wird. Zwei Forschungsansätze befassen sich damit, wie Wind und natürliche Begrünung effektiv für ein besseres Mikroklima in unseren Städten eingesetzt werden können.

Begrünte Fassaden gegen Feinstaub, Stickoxide und Hitze
Wissenschaftler der Universität zu Köln und dem Forschungszentrum Jülich haben im Forschungsprojekt Klimawandel und grüne Fassaden gezeigt, dass grüne Fassaden nicht nur das Hausklima positiv regulieren, sondern auch gesundheitsschädliche Stickoxide und Feinstaubpartikel absorbieren und filtern und somit einen doppeltpositiven Nutzen haben – für das Einzelgebäude und für die Umgebung. Ein Team um Hans Georg Edelmann vom Institut für Biologiedidaktik der Uni Köln hatte die Tagestemperatur-Verläufe von Efeubegrünten Fassaden im Vergleich zu klassischen, verputzten Fassaden sowie die fassadennahe Luftfeuchte über mehrere Wochen aufgezeichnet. Dabei zeigte sich, dass Efeu, wie auch andere Kletterpflanzen, im Sommer nachhaltig kühlend, im Winter wärmeisolierend auf die Fassaden wirkt: Es gab keine starken Temperaturunterschiede wie bei den unbegrünten Hausfassaden. So zeigte die bewachsene Fassade im Sommer Temperaturschwankungen von 10 bis 13 °C am Tag, während die Temperatur der blanken Hausfassade um bis zu 35 °C schwankten.

Zusammen mit dem Forschungsinstitut Jülich untersuchten die Kölner Forscher auch die Wirkung von Efeu auf die Absorption von Stickoxiden und von Feinstaub mit einer durchschnittlichen Größe von 2,5 Mikrometer. Sie konnten zeigen, dass Efeu die gesundheitsschädlichen Stickoxide absorbierte und den Feinstaub filtrierte. Zudem hat die Bepflanzung einen positiven Effekt auf die Absorption des Treibhausgases CO2. »Fassadenbepflanzung verbessert sowohl das Stadt- als auch das Raumklima, mindert Überhitzung und Smog, sie produziert Sauerstoff und trägt zur Erhaltung und Erhöhung der Artenvielfalt in der Stadt als Lebensraum für Fauna und Flora bei«, erläutert der Biologe den Einsatz von Fassadenbepflanzung als sinnvolle Lowtech-Lösung. Weiterhin gibt er aber zu bedenken, dass hier noch ein Umdenken stattfinden sollte: »Leider haben mit Kletterpflanzen bewachsene Fassaden zumindest in der deutschen Gesellschaft bislang kein gutes Image. Sie werden von vielen Menschen als Indikator für Vernachlässigung und Verfall von Gebäuden, als gebäudeschädigend und betreuungsintensive Gewächse angesehen.« Im Kontext der zu erwartenden, noch stärkeren Aufheizung der Städte sowie der anhaltenden Verschlechterung der Luftqualität vor allem durch Autoabgase scheine sich dieses Image jedoch zu ändern. Nicht zuletzt durch neuartige und attraktive architektonische Lösungen, das natürliche Grün sinnvoll in die Gebäudehülle zu integrieren.

Wasserkanal zur Windsimulation
Ein neuer Wasserkanal am Forschungsinstitut Empa, Schweiz, könnte dazu beitragen, urbane Hitzeinseln künftig zu lindern. Dieser Wasserkanal soll dazu führen, das Verhalten des Winds besser zu analysieren: Wind könnte die Hitze aus den Städten abführen, kühlere Luft aus der Umgebung mitbringen und die Oberflächen zusätzlich durch Konvektion kühlen. Bei Hitzewellen mit wenig Wind spielt der Auftriebseffekt eine wichtige Rolle: Wenn heiße Luft über der Stadt in die Höhe steigt, kann unten kühlere Luft nachfließen. Damit der Wind die Hitze aus den Städten abführen kann, muss jedoch die Stadt so gebaut sein, dass die Luftmassen relativ einfach um die Gebäude fließen können. Wie genau die städtischen Strukturen die lokalen Windverhältnisse beeinflussen ist laut den Wissenschaftlern der Empa noch lange nicht umfassend erforscht. Um Städte so zu optimieren, dass sie die Hitzeinseln effizient verhindern können, muss zunächst einmal genau verstanden werden, was im Detail geschieht: Wie genau fließt der Wind an Gebäuden und über erhitzten Straßen? Und wie verändert sich dadurch die Temperaturverteilung?

Um die Windbewegungen zu analysieren, wird der Wasserkanal zu Simulation eingesetzt. Der Testaufbau skaliert den Maßstab – anscheinend verhält sich das Wasser im Modell der Stadtstruktur genauso wie der Wind in der realen Stadtsituation. Zusätzlich habe der Wasserkanal gegenüber einem Windkanal, der sich ebenfalls eignet, um Windflüsse in Städten zu untersuchen, zwei klare Vorteile: Zum einen lassen sich kleinere Modelle einsetzen, was es ermöglicht, einen größeren Ausschnitt der Stadt zu untersuchen. Zum anderen lassen sich das Strömungsfeld und die Temperaturverteilung mittels eines Laser-Messsystem im Wasser gleichzeitig messen. Dazu werden winzige Partikel mit einem fluoreszierenden Farbstoff ins Wasser gemischt. Anhand von Bildern in schneller Abfolge können durch die Bewegung der Partikel die Flussgeschwindigkeiten und Strömungsrichtungen ermitteln werden. Der fluoreszierende Farbstoff gibt weiterhin Auskunft über die Temperaturverteilung. Die Bestimmung der kühlen und warmen Flussstrukturen erlaubt es den Wissenschaftlern, neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich die ungewollte Hitze aus den Städten transportieren lässt. Diese Resultate könnten Planern, Architekten und Stadtplanungsinstanzen künftig dabei helfen, Städte so weiterzuentwickeln, dass das Leben in urbanen Zonen auch bei zunehmenden Hitzewellen erträglich bleibt.

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