Helle Fassaden gegen Hitze, Bäume gegen Smog

Helle Fassaden gegen Hitze, Bäume gegen Smog

Gefäss: 

Weil in Städten viele Wärmequellen und nur wenige Luftbewegungen aufeinandertreffen, wirken sie wie Wärmeinseln auf ihre Umgebung.  Helle Gebäude könnten für ein kühleres Stadtklima sorgen und die richtigen Baumarten – etwa der Ahorn –  für eine geringere Schadstoffbelastung. Dies zeigen Simulationsrechnungen von Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie. 

Am Beispiel der Hitzewelle von 2003 simulierten die Wissenschafter das Stadtklima von Stuttgart unter verschiedenen Bedingungen. „Durch ihre Lage im Kessel ist die Stadt Stuttgart sehr interessant für Modellrechnungen zum Stadtklima“, sagt Joachim Fallmann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). - Für ihre Berechnungen hatten die Forscher eine besondere Strategie entwickelt, die die Temperaturentwicklung in Städten und den Transport von Schadstoffen zusammen betrachtet. 

Sie simulierten verschiedene Szenarien, etwa in denen die Gebäude Stuttgarts aufgrund ihrer Farbe mehr Strahlung reflektieren. Weisse Häuser sind im Mittelmeerraum eine Weit verbreitete Strategie gegen städtische Aufheizung. „Je heller die Gebäude und Oberflächen in einer Stadt sind, desto geringer ist die Aufheizung, weil kurzwellige Strahlung reflektiert wird und das Material nicht erwärmen kann. Dann sprechen wir von einer hohen Albedo“, erklärt Fallmann. „Typische graue Hochhäuser haben dagegen eine geringe Albedo und sind regelrechte Wärmefänger.“ Mit ihren Berechnungen konnten Fallmann und sein bestätigen, dass sich hellere Gebäude tatsächlich eignen, um dem Entstehen einer Wärmeinsel entgegenzuwirken.

Ahorn statt Platanen?

Doch was die Luftqualität angeht, hat diese Strategie einen überraschenden Haken. Werde es kühler, sei  die vertikale Durchmischung der Luft weniger stark, sagt Fallmann. „Feinstaub und Schadstoffe wie Stickoxide halten näher am Boden und sind stärker konzentriert als in einer wärmeren Stadt.“ Besonders für Einwohner in Städten mit ausgeprägten primären Schadstoffquellen wie Industriequartieren oder besonders dichtem Verkehr hätte der Kühleffekt damit auch eine schwerwiegende Schattenseite. Im Fall anderer, sogenannter sekundärer Schadstoffe ist der Effekt wiederum positiv. „Wenn es kühler ist, bildet sich weniger schnell Ozon, das am Boden schädlich für die Atemwege sein kann.“  - Darum müssen die Atmosphärenchemie und die Wärmeentwicklung in einer Stadt deshalb als ganzes betrachtet werden.

 So kann mehr Grün in der Stadt den Effekt des verringerten Lufttransports ausgleichen. Das heisst: Bäume nehmen CO2 auf und können an ihrer Oberfläche sogar Feinstaub binden. Allerdings sind auch hier Details entscheidend. „Es müssen auch die richtigen Bäume zum Einsatz kommen“, so Fallmann. Während Pappeln, Eichen und Platanen sogenannte biogene Stoffen wie Pollen produzieren, die wiederum Vorläuferstoffe zur Bildung von Ozon abgeben können, ist laut Fallmann etwa der Ahorn ein für die Luftqualität vorteilhafter Baum.

Um derlei komplexe Zusammenhängen weiter zu ergründen, ist das Modell des IMK-IFU ein wichtiges Werkzeug. Denn am Ende muss jede Stadt separat betrachtet werden: „Stuttgart hat ganz andere Voraussetzungen als beispielsweise München, wo die Alpen häufig Frischluft liefern“, so Fallmann.  Zusammen mit seinem Team will der das halb das Simulationsmodell so zu verfeinern, dass es massgeschneiderte Lösungen für verschiedene Städte zuverlässig überprüfen könne.  (mai/mgt))