Vortrag von Prof. Heinke Schlünzen: "Stadtklima im Wandel
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<strong>Stadtkl<strong>im</strong>a</strong> <strong>im</strong> <strong>Wandel</strong><br />
- Was kommt auf deutsche Städte zu? -<br />
K. <strong>Heinke</strong> <strong>Schlünzen</strong><br />
Kl<strong>im</strong>aCampus, Meteorologisches Institut,<br />
Universität Hamburg
Beobachtete und mögliche Änderung der<br />
globalen Mitteltemperatur<br />
�T (K)<br />
Observations<br />
S<strong>im</strong>ulation, past cl<strong>im</strong>ate<br />
B1, homogenised world<br />
A1B, heterogeneous world 1<br />
A2, heterogeneous world 2<br />
Jahr<br />
Quelle: Roeckner et al., 2006 (MPI-Met)
Änderungen Jahresmitteltemperatur<br />
Hamburg-Fuhlsbüttel<br />
Jahresmitteltemperatur (°C)<br />
12.0<br />
11.0<br />
10.0<br />
9.0<br />
8.0<br />
7.0<br />
6.0<br />
0.07 K/Dekade<br />
5.0<br />
1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010<br />
Quelle: <strong>Schlünzen</strong> et al. 2010<br />
Jahr
Änderungen Jahresmitteltemperatur<br />
Hamburg-Fuhlsbüttel<br />
Jahresmitteltemperatur (°C)<br />
12.0<br />
11.0<br />
10.0<br />
9.0<br />
8.0<br />
7.0<br />
6.0<br />
5.0<br />
1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010<br />
Quelle: <strong>Schlünzen</strong> et al. 2010<br />
0.07 K/Dekade 0.19 K/Dekade<br />
Jahr
Änderungen Jahresmitteltemperatur<br />
Hamburg-Fuhlsbüttel<br />
Jahresmitteltemperatur (°C)<br />
12.0<br />
11.0<br />
10.0<br />
9.0<br />
8.0<br />
7.0<br />
6.0<br />
5.0<br />
1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010<br />
Quelle: <strong>Schlünzen</strong> et al. 2010<br />
0.07 K/Dekade 0.19 K/Dekade<br />
Jahr<br />
0.6 K/Dekade
Anteil städtischer Bevölkerung<br />
<strong>Schlünzen</strong> 2012, Daten <strong>von</strong>: UN-ESA [1]
Städtische Wärmeinsel UHI<br />
n<strong>im</strong>mt etwa logarithmisch mit Einwohnerzahl zu<br />
© <strong>Schlünzen</strong> 2012, Daten aus diversen Publikationen
Besonderheiten städtischer Gebiete<br />
<strong>im</strong> Vergleich zu ländlicher Umgebung<br />
© <strong>Schlünzen</strong> 2012<br />
• Erhöhte Luftbelastungen<br />
• Erhöhte Energieverbrauche<br />
• Abschattung, reflektierte Strahlung<br />
• Wärmespeicher / Wärmeabgabe<br />
• Reduzierte Verdunstung<br />
• Verminderte Wasserspeicherung<br />
• Verminderte Windgeschwindigkeit<br />
• Erhöhte Böigkeit<br />
HETEROGEN
Abweichung Tagesmitteltemperaturen<br />
Beispiel Hamburg, Differenz zu ländlicher Station Grambek<br />
UHI [K]<br />
2.5<br />
2<br />
1.5<br />
1<br />
0.5<br />
0<br />
HH-Fuhlsbüttel<br />
-0.5<br />
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez<br />
Monat<br />
(<strong>Schlünzen</strong>, 2012; Abbildung basiert auf <strong>Schlünzen</strong> et al., 2010; [2])
Abweichung Max<strong>im</strong>altemperaturen<br />
Beispiel Hamburg, Differenz zu ländlicher Station Grambek<br />
UHI [K]<br />
2<br />
1.5<br />
1<br />
0.5<br />
0<br />
-0.5<br />
HH-Fuhlsbüttel<br />
HH-St. Pauli<br />
-1<br />
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez<br />
Monat<br />
(<strong>Schlünzen</strong>, 2012; Abbildung basiert auf <strong>Schlünzen</strong> et al., 2010; [2])
Abweichung Min<strong>im</strong>altemperaturen<br />
Beispiel Hamburg, Differenz zu ländlicher Station Grambek<br />
UHI [K]<br />
3<br />
2.5<br />
2<br />
1.5<br />
1<br />
0.5<br />
HH-Fuhlsbüttel<br />
HH-St. Pauli<br />
0<br />
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez<br />
Monat<br />
(<strong>Schlünzen</strong>, 2012; Abbildung basiert auf <strong>Schlünzen</strong> et al., 2010; [2])
Jahresgang Wärmeinsel Hamburg<br />
Statistisches Modell, REMO Modellergebnisse (A1B)<br />
ERA40<br />
1971-2000<br />
3<br />
UHI [K]<br />
2.5<br />
2<br />
1.5<br />
1<br />
REMO 1<br />
1971-2000<br />
Abnahme<br />
REMO 1<br />
2036-2065<br />
REMO 1<br />
2071-2100<br />
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez<br />
Monat<br />
(Hoffmann et al., 2011; [3])<br />
REMO 2<br />
1971-2000<br />
REMO 2<br />
2036-2065<br />
REMO 2<br />
2071-2100<br />
* sig.
Zunahme Anzahl Sommerabende (T22h > 20°C)<br />
Frankfurt am Main; 2021-2050 minus 1971-2000 (A1B)<br />
1971-2000: 51 bis 81 Sommerabende / Jahr<br />
Tage<br />
(Abbildung leicht verändert aus DWD-Studie; Früh et al., 2011; [4])
�<br />
Was passiert, wenn sich nicht das regionale<br />
Kl<strong>im</strong>a, sondern die Stadt verändert?
Zunahme Anzahl Sommertage (T max > 25°C)<br />
Frankfurt am Main; 2021-2050 + Flächennutzung minus 1971-2000<br />
1971-2000:<br />
21 bis 59 Sommertage / Jahr<br />
(Abbildung leicht verändert aus DWD-Studie; Früh et al., 2011; [4])
18<br />
18.0…18.3<br />
18.3…18.6<br />
18.6…18.9<br />
19.2…19.5<br />
19.5…19.8<br />
19.8…20.1<br />
20.1…20.4<br />
20.4…20.7<br />
20.7…21.0<br />
21.0…21.3<br />
Anpassungsmassnahme Gründach<br />
Beispiel Hamburg, alle Gebäude wasserversorgt begrünt<br />
Mittlere Abendtemperaturen Temperaturdifferenz (Mittel)<br />
(21-24 Uhr) (10 m über Grund)<br />
Ist-Zustand<br />
Gründach minus Ist-Zustand<br />
(Grawe et al., 2011: Windschwache Situation; [7])<br />
< -1.2<br />
-0.6…-0.2<br />
-0.2…0.2<br />
0.2…0.6<br />
0.6…1.0<br />
>1.0<br />
�T (K)
Zwischenfazit städtische Wärmeinsel (1)<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
Regionale Kl<strong>im</strong>aänderungen prägen sich<br />
einigermaßen gleichmäßig auf die Stadt auf.<br />
Zahl der Sommer- & Tropennächte /<br />
Sommertage n<strong>im</strong>mt flächig zu.<br />
Lokale Überwärmung (städtische<br />
Wärmeinsel) bleibt ähnlich.<br />
Flächennutzungsänderungen bewirken<br />
lokale Veränderungen.<br />
Erwärmungseffekte sind partiell<br />
kompensierbar!
Temperaturzunahme durch Energieverbrauch<br />
Beispiel Hamburg, windschwache Wetterlage<br />
Mittlere Temperaturabweichung (3-Tages Mittel)<br />
(Grawe et al. (2011); [9])<br />
T diff [K]<br />
1.0<br />
0.0<br />
-1.0<br />
Durch städtische<br />
Strukturen bedingte<br />
mittlere Temperatur-<br />
überhöhung: 1-6 K
Zwischenfazit städtische Wärmeinsel (2)<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
Regionale Kl<strong>im</strong>aänderungen prägen sich<br />
einigermaßen gleichmäßig auf die Stadt auf.<br />
Zahl der Sommer- & Tropennächte /<br />
Sommertage n<strong>im</strong>mt flächig zu.<br />
Lokale Überwärmung (städtische<br />
Wärmeinsel) bleibt ähnlich.<br />
Erwärmungseffekte sind partiell<br />
kompensierbar!<br />
Zukünftig niedrigere Energieverbrauche<br />
vermindern Überwärmungseffekt!
Beobachtete Kl<strong>im</strong>aänderungen<br />
Änderung Niederschlagsintensität (11 Stationen)<br />
Prozentuale PA [%] Änderung<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
0 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 >10<br />
Niederschlag [mm]<br />
Niederschlagsklassen (mm/Tag)<br />
(<strong>Schlünzen</strong> et al., 2010; [2])<br />
+20%
Zukünftige Starkniederschläge<br />
Beispiel 95-Perzentil aus ENSEMBLES-Daten; Gesamtjahr<br />
Starkniederschlag (mm)<br />
1971-2000<br />
2036-2065<br />
2071-2100<br />
Hamburg Uelzen Deutsche<br />
Bucht<br />
Gebiete<br />
(Rudolf, 2011; [10])
Niederschlagsstationen mit Lee-Erhöhung<br />
aus Messdaten; statistische Methode<br />
Reduktion<br />
Stadtgröße und Leeseitige Niederschläge<br />
Idealisierte METRAS Modellrechnungen<br />
In der Stadt In km vom Lee der Stadt<br />
(Abbildung erstellt aus Ergebnissen <strong>von</strong> Hoffmann (2009); [11])
Zwischenfazit Niederschlagseinflüsse<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
Regionale Kl<strong>im</strong>aänderungen prägen sich,<br />
orographisch modifiziert, einigermaßen<br />
gleichmäßig auf die Stadt auf.<br />
Städte beeinflussen vor allem die<br />
leeseitigen Niederschläge.<br />
Vermutlich ist die Gebäudehöhe wichtiger<br />
als die Wärmespeicherung und -Abgabe,<br />
aber: Emissionen (SO 2 , NO x , NH 3 )<br />
beeinflussen Niederschläge (geringere<br />
Emission, erhöhte Leeniederschläge)<br />
Noch viel Forschungsbedarf!
Schlußbemerkungen<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
Kl<strong>im</strong>aänderungen<br />
– erhöhen Temperaturen + Starkniederschläge regional,<br />
– Verstärken Stadteffekt (soweit heute bekannt) nicht<br />
zusätzlich.<br />
Aber – und zum Glück<br />
– Stadtstrukturen haben wesentlichen Einfluss<br />
– Mehr Versiegelung induziert höhere Abendtemperaturen<br />
und stadtnähere (städtische) Niederschläge.<br />
– Mit Wasser versorgtes Grün vermindert<br />
Abendtemperaturen.<br />
– Atmosphäre kennt keine Stadtgrenzen – Interaktionen<br />
mit der Stadtumgebung!<br />
Qualitative Aussagen liegen vor.<br />
Quantitative Aussagen fehlen vielfach.
Meteorol. Inst. - MeMi Gruppe<br />
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
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