Stadtklima

(1)

Beitragsserie

Klima&nderung und Klimaschutz

Bei~agsserie: Ki~afinderung und Klimaschutz

I1 11 I I II II I I ~ - [

Hrsg.: Prof. Dr. Detlev M611er, B r a n d e n b u r g i s c h e T e c h n i s c h e Universit&t (BTU) Cottbus, Lehrstuhl for Luftchemie und Luftreinhaltung, Volmerstr. 13, D-12489 Berlin ([email protected]; http://www.luft.tu-cottbus.de)

Stadtklima

Tell 2: Phiinomene und Wirkungen*

Wilhelm K u t t l e r

Universit~it Duisburg-Essen, Campus Essen, Institut ftir Geographie, Abt. Angewandte Klimatologie und Landschafts6kologie, Universit~itsstr. 5, D-45141 Essen ([email protected])

DOh htt D://dx.doi.oro]10.1065/uwsf2004.08.083

Zusammenfassung

Teil 2 dieses fJbersichtsartikels zur Stadtklimatologie besch~iftigt sich mit der Auspr~igung ausgewfihlter Klimaelemente in urbanen R~iumen, der lufthygienischen Problematik in St~idten sowie mir den human-biometeorologischen Aspekten der Stadtklimatologie. Es wird zun~ichst der Aufbau der Stadtatmosph~ire und die sdidti- sche Strahtungs- und Wfirmebilanz dargestellt. Anschliet~end werden der urbane Wfirmeinseleffekt, das bodennahe Windfeld, die urbanen Luftfeuchtigkeitsverh~iltnisse und die Luftqualit~it exemplarisch erl~iutert. Planerische M6glichkeiten zur Verbesserung des Klimas in unseren St~idten werden vorgestellt und ihre Wirksam- keit abgeschfitzt. Zum Abschluss wird die Rolle des Stadtklimas innerhalb der aktuellen Diskussion rund um die Problematik der globalen Klimaentwicklung beleuchtet und anhand der Ergebnis- se bisheriger Untersuchungen positioniert.

Schlagw6rter: Anthropogene atmosphfirische Spurenstoffe; anthropogene Niederschlagsmodifikation; anthropbgene W~irme- flussdichten; human-biometeorologische Wirkungskomplexe; Klimatop; Stadtatmosph~ire; Stadtklimaeigenschaften; urbane Energiebilanz; urbane Grenzschicht; Wfirmeinsel

Einleitung

Nachdem in Tell 1 (Kuttler 2004) die Voraussetzungen, Cha- rakteristika und Nachweismethoden des Stadtklimas behandelt wurden, stellt Tell 2 ausgew~ihlte stadtklimatische Ph~inomene vor und analysiert, welche Wechselwirkungen zwischen diesen und der urbanen Umwelt bestehen. Begonnen wird mit der Dar- stellung der Spezifika der urbanen Atmosph~ire; anschlief~end wird die st~idtische Energiebilanz aufgegriffen und deren Auswir- kungen auf die Lufttemperaturen untersucht. Danach erfolgt die Behandlung des bodennahen Windfeldes sowie der Ver~inderungen von Luftfeuchtigkeit und Niederschl~ige dutch St~idte. An die Schilderung der wichtigsten anthropogenen atmosph~i- rischen Spurenstoffe schlief~t sich die Untersuchung der human- biometeorologischen Wirkungskomplexe an. Der Beitrag en- det mit der Diskussion tiber die M6glichkeiten, stadtklimatische Prozesse zu beeinflussen und der Er6rterung der Reaktion aus- gewiihlter Stadtklimaparameter auf die globale Erwfirmtmg.

* Teil 1: Grundz0ge und Ursachen (erschien in UWSF Vol. 16, Nr. 3, S. 187- 199, vgl. Kuttler 2004)

Abstract

Urban Climate. Part 2: Main Features and Effects

emems in an urban environment, with air hygiene problems in cities and with human-biometeorological aspects of urban cli- mato!ogy? ~itial!y, r structure of the urban atmosphere and urban radiation and energy balances are described. The article rher~ tfeal~' With the, urban heat island effect, the near-surface wind fi~d, urban humidity conditions and the differences be- tween towns and surrounding areas on the basis of examples. Planning possibilities for improving the climate in our cines are presented, together with an assessment o f the effectiveness of the various measures. Finally, the role Of the urban climate in the current discussion of global climate change problems is con- sidered and placed in context on the basis of ~brevious studies.

precipitation; climatope; human-biometeorological effective

1 Aufbau der Stadtatmosph~ire

Sowohl die Struktur und r~iumliche Anordnung von Geb~iuden als auch die ftir Stadtgebiete typischen Stoff- und Energie- str6me ftihren zur Modifikation der Planetaren Grenzschicht (engl. Planetary Boundary Layer, PBL) im Siedlungsbereich.

Unter den klimatisch optimalen Verh~iltnissen einer wind- schwachen strahlungsreichen Wetterlage weist die Stadt- atmosph~ire eine vertikale Gliederung auf, die in Abb. I stark generalisiert dargestellt ist.

Danach nimmt von der Bodenoberfl~iche bis zum mittleren Dachniveau die Stadthindernisschicht (engl. Urban Canopy Layer, UCL) den unteren Tell der sogenannten Stadtreibungs- schicht (engl. Urban Roughness Sublayer, URS; vgl. Abb. la, b) ein. Die Str6mung ist innerhalb der URS stark lokal gepr~igt und wird durch die Anordnung einzelner Rauig- keitselemente (Abb. lc) charakterisiert (Rotach

1999).

Ober- halb der URS nehmen diese Einfltisse auf das Str6mungsfeld ab, so dass ein weitgehend homogenes Turbulenzfeld vorliegt. Den Abschluss nach oben bildet die st~idtische Mischungs-

UWSF - Z Umweltchem Okotox 16 (4) 263 - 274 (2004)

9 ecomed verlagsgesellschaft AG & Co. KG, D-86899 Landsberg und Ft. Worth/TX 9 Tokyo ,, Mumbai ~ Seoul ~ Melbourne 9 Paris

(2)

Klimafinderung und Klimaschutz

Beitragsserie

FA , ~

f"~I

....,..,---" Urban "plume*

illlI~ --I I IIIII~

. - " / Mixing layer

Surface layer \ / - SVF

/

.bl l;i l

9

" I Roug~ ... b~oye, F 2 ~ )~I'~-~l~', .'" I ~i ~ I I I -~-.J. ~....h~.~ c ' . ~ e ".~-.~'1 '"- vv---, I

Abb. 1: Modifikation der Planetaren Grenzschicht (PBL) durch einen Stadtk0r-

per nach Oke (1997). Erl&uterung irn Text

schicht (engl. Urban Mixing Layer, UML), deren M~ichtig- keit vom Tagesgang abh~ingig ist und bis zu zwei Kilometer betragen kann. Hier schwindet allm~ihlich der Einfluss der Schubspannung zugunsten der Zunahme von Gradient- und Corioliskraft. Erst in der freien Atmosph~ire (engl. Free Atmosphere, FA), die tiber dem st~idtischen 'St6rk6rper' in einer gr6t~eren H6he als fiber dem Umland beginnt, lfisst sich ein Stadteffekt nicht mehr nachweisen.

2 K o m p o n e n t e n der s t a d t k l i m a t i s c h e n G r 6 B e n

2.1 St~idtische Energiebilanz

Die urbane Energiebilanz setzt Sich aus dem Strahlungs- und Wfirmehaushalt zusammen (G1. 1 und G1. 2):

Q * = K S - K T + L $ - El" - Lq'refl. (G1. 1)

Q* + Qanthr + QMet + QH + QE + QB = 0 (G1.2)

mit Q* der Strahlungsbilanz, KS der direkten (I) und diffu- sen (D) Globalstrahlung, K? der kurzwelligen Reflexion (= KS.e0, L$ der langwelligen atmosphfirischen Gegenstrah-

lung, L? der langwelligen Ausstrahlung, Ll"refl. d e r langwel-

ligen Reflexion (= L$ (1-e)), e dem langwelligen Emissions-

grad, ~x der kurzwelligen Albedo sowie Qanthr der anthropo-

genen W~irmeflussdichte, QMet der metabolischen WSrme- flussdichte, QH der turbulenten ffihlbaren W~irmeflussdichte, QE der turbulenten latenten W~irmeflussdichte und QB der Bodenwfirmeflussdichte. Die Einheiten der genannten Gr6- f~en sind W m -2, 8 und 0~ sind dimensionslos.

Insgesamt zeichnet sich die urbane Strahlungsbilanz dadurch aus, dass sich in Abh~ingigkeit vonder Luftverschmutzung die kurzwelligen Strahlungsflussdichten im Vergleich zum Umland verringern (Kuttler und Schaefers 2000), diejenigen im langwelligen Bereich jedoch erh6hen. In summa resultie- ren daraus etwas niedrigere Werte ffir den versiegelten als fiir den nicht versiegelten Bereich. Zugleich ist die kurzwellige Albedo der oft durch dunkle Oberfl~ichen und Mehrfach- reflexionen im dreidimensionalen Bauk6rper geprfigten Stadt geringer (vgl. Helbig et al. 1999).

Auf die langwellige effektive Ausstrahlung (-L?+ L J, - Lq'refl)

wirken sich neben der H6he der Oberflfichentemperaturen und der infrarotaktiven atmosph~irischen Spurengase auch der Himmelssichtfaktor (engl. Sky View Factor, SVF; vgl. Abb. lc) aus, der sich aus dem Quotienten der aktuellen Him- melssicht zum potentiell freien Himmel ergibt (Blankenstein und Kuttler 2004).

Die W~irmebilanz wird durch QH und QB dominiert. Da die Verdunstung eingeschr~inkt ist, sind die latenten Wfirme- str6me QE meist niedrig, wodurch Bowen-Verh~iltnisse (Bo = QH/QE; vgl. Teil 1, Abschnitt 2.1) yon durchschnittlich > 1

erreicht werden. Auf den Beitrag v o n QMet wurde bereits in

Tei! 1, Abschnitt 3.1.2, eingegangen.

2.2 St~idtische 0berw~irmung

Ffir die im Vergleich zum Umland h6heren Luft- und Ober-

fl~ichentemperaturen in Siedlungsgebieten (AT = TStad t -

Tumland ) wird der Begriff 'st~idtische Wfirmeinsel' (engl. Ur- ban Heat Island, UHI) verwendet. Deren Intensit~it ist Wet- terlagen abhfingig und zeigt darfiber hinaus eine enge Bin- dung an die Tages- und Jahreszeit (Abb. 2).

~rmK

( C ~ "

10

Jan. Feb. M~z, Apr, Mai Jun, Jul, Aug. Sep. Old. Nov. Doz. Monate

Abb. 2: St0ndliche Differenzen der Lufttemperaturen (K) zwischen einer In- nenstadt- und einer Freilandstation (•T s_ u) in der UCL (Grol3raurn D0sseldorf; Messh0he: 2 m 0. Gr.; Messperiode 1/93-1/94; nach Kuttler 1997)

Die gr6f~ten UHI-Intensit~iten treten erwartungsgemLit~ in Sommernfichten auf, wobei sich die Wetterlagenabhfingigkeit in der zellul~ir auftretenden 0berwfirmungsstrukur wider- spiegelt. Im Vergleich zur Nacht ergeben sich zur Mittags- zeit w~ihrend aller Monate des Jahres keine oder nur schwach positive Temperaturunterschiede zwischen Stadt und Urn- land (Parlow 2003). Grunds~itzlich lassen sich fiir die Inten- sit,it der st/idtischen Wiirmeinseln negative Abh~ingigkeiten zur H6he der Windgeschwindigkeit und zum Wolkenbe- deckungsgrad, positive Zusammenh~inge hingegen zur sta- bilen Schichtung der Umlandatmosph~ire erkennen. Neben den genannten meteorologischen Einflussgr6~en steuern aber auch die urbanen Oberflfichenbedeckungen sowie die meist an die Einwohnerzahl gekoppelte Stadtgr6f~e die urbane 0berw~irmung (Abb. 3). Es zeigt sich, dass die Abh~ingigkeit der maximalen UHI vonder Bev61kerungsdichte positivist (0,74 < R 2 < 0,98). Die verschiedenen Steigungsmage der

(3)

Beitragsserie

Klima~nderung und Klimaschutz

1 4

12"

10"

8

~6

-7

4

2

0 1-103

j

7

Nord enka _ _ . .

1"104 1"10 s 1"106 1"107 P

Abb. 3: Abh&ngigkeit der maximalen st&dtischen W&rmeinselintensit&t (K) vom Logarithmus der Stadtbev61kerung (P) for St~dte in Nordamerika, West- europa, Japan und Korea (nach einer Zusammenstellung aus Matzarakis 2001)

Regressionsgeraden h~ingen mit den jeweiligen Bauweisen und landestypischen Wirtschaftsformen zusammen. Die extremen Unterschiede im Verlauf der Regressionsgeraden klei- net und grof~er asiatischer St~idte diirften darauf beruhen, dass in kleineren St~idten mehr Holz als Baumaterial verwendet wird, eine eher l~indliche Lebensweise iiblich ist und eine im Vergleich zu den Millionenstfidten andere Fl~ichen- nutzung im Umland vorherrscht.

2.3 Bodennahes Windfeld

Bebaute Gebiete zeichnen sich im Vergleich zum flachen Umland auch durch eine Modifikation des h0rizontalen und vertikalen Windfeldes aus. Die Griinde hierfiir sind sowohl in der gr6f~eren Bodenreibung durch die urbanen Str6mungs- hindernisse als auch in der Beeintr~ichtigung des Luftdruck- feldes durch die st~dtische W~irmeinsel zu sehen. Zu den

Charakteristika der Luftstr6mung in Siedlungsgebieten z~ihlen im Allgemeinen

9 niedrigere Windgeschwindigkeiten, 9 h&ufigeres Auftreten von Windstillen, 9 hOhere Anzahl an Schwachwindstunden,

9 Zunahme der mechanischen und thermischen Turbulenz sowie der BSigkeit und

9 eine durch die Feingliederung der Oberfl&che vorgegebene, meist starke Beeinflussung der Windrichtungen als Folge der Kanaii- sierung durch Stral3enschluchten.

Stadtbedingte Windgeschwindigkeitsabnahmen und typische H~iufigkeiten von Schwachwindepisoden im Vergleich zum Umland sind fiir verschiedene Klimatope exemplarisch in Tabelle 1 enthalten.

Allerdings lassen sich w~ihrend Strahlungswetterlagen bei ausgepr~igter UHI innerst~idtisch auch h6here Windgeschwin- digkeiten als im Umland feststellen, was auf die durch den

Tabelle 1: (a) Mittlere stendliche Windgeschwindigkeiten (0) sowie (b) Anzahl, Summe und maximale Dauer von Schwachwindepisoden (0 _< 1,5 m s-0 in verschiedenen Klimatopen der Stadt D0sseldorf (Messperiode: 1/93-1/94; MesshOhe: 4-6 m 0. Gr.; nach Kuttler 2000; ver&ndert)

bezogen auf I 100% 69% 60%

Freilandwert

I

0 3,5 rn s -~ 2,4 m s -1 2,1 rn s -~

(b) E p i ~ e n d a u ~ (h)

r . . . i i i i l i

-< 6 20 153 201

> 6 bis 9 17 68 54

10 bis 19 2 77 129

20 bis 29 1 7 17

30 bis 39 0 0 0

> 40 0 1 1

Summe: 40 306 402

H6chstdauer einer 22 42 42

Schwachwindepisode (h)

49% 57% 71% 54% 74%

1 , 7 m s -1 2 , 0 m s -1 2 , 5 m s -~ 1 , 9 m s -1 2 , 6 m s -1

252 82 138

23

504

60

231 104 110 13

462

45

130 66 59 84

260

71

198 71 95 22

396

74

171 82 80

342

31

(4)

Klima~nderung und Klimaschutz

Beitragsserie

'~0i Illlllrrlllllllllll A01_u ] 3,~

12c ~ - - o - - -

~',-u

/m~13,~

0 1 2 3 t+ 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1~, 15 16 17 18 19 20 21 22 2:]

Uhrzeit / HEZ

Abb. 4: H~iufigkeit der positiven Windgeschwindigkeitsdifferenzen (A0s_u) in Tagen als Funktion der diurnalen W&rmeinselintensit&t (ATs_u) in DOs- seldorf (Messperiode: 1/93-1/94; nach Hupfer und Kuttler 1998)

W~irmeinseleffekt verursachte thermische Turbulenz im Siedlungsbereich zurfickzu~hren sein diirfte (Abb. 4).

Verfiigt eine Stadt tiber geeignete Ventilationsbahnen (Mayer et al. 1994), die die Verbindung zum Umland herstellen (We- ber und Kuttler 2003, Kuttler 2000), kann w~ihrend derarti- ger Wetterlagen Umlandkaltluft fiber ein Lokalwindsystem dem Stadtk6rper zuge~hrt werden (Barlag und Kuttler 1990/91).

2.4 Luftfeuchtigkeits- und Niederschlagsverhfiltnisse

Die st~idtischen Luftfeuchtigkeits- und Niederschlagsverh~iltnisse sind vor dem Hintergrund der in GI. 3 dargestelhen urbanen Wasserbilanz zu sehen, die sich in der Fassung von Helbig (1987) aus folgenden Einzelgliedern zusammensetzt:

P + F + W + E T + A R + A S + A A = 0 (G1. 3)

mit P dem Niederschlag, F der Wasserfreisetzung durch Verbrennungsprozesse, W der kanalisierten Wasserzufuhr aus Fliissen oder Staubecken, ET der Evapotranspiration, AR dem Nettoabfluss, AS der Nettowasserspeicherung und

der Nettofeuchteadvektion. Fiir die genannten Gr6f~en gilt die Einheit mm Zeiteinheit -1.

Von den hier genannten Quellen- und Senkentermen werden Fund W durch den Menschen im wesentlichen direkt beeinflusst, w~ihrend ET, AR und AS fiber den Anteil der versiegelten Fl~iche beziehungsweise durch die Oberfl~ichenverdichtung einer eher indirekten anthropogenen Steuerung unterliegen.

2.4.1 Luftfeuchtigkeit

Die urbanen Luftfeuchtigkeitsverh~iltnisse werden exemplarisch f/Jr drei Standorte im Grof~raum Miinchen dargestellt, die fi~r die Wohngebietssituation und die Aufenthaltsdauer der Bewohner als typisch angesehen werden k6nnen (Mayer et al. 2003). Bei den Standorten handelt es sich um:

- Stadtzentrum, Innenhof (SVF = 0,25; Versiegelungsanteil der Um- gebung: 80%)"

- Stadtzentrum, Park (SVFsornme , = 0,15; SVFwinter = 0,65; Versiege- lungsanteil der Umgebung: 20%)

- Stadtrand, Gr0nfl&che (kurz gehaltener Rasen, SVFsommer = 0,55; SVFwinter = 0,80; Versiegelungsanteil der Umgebung: 5%).

Die Luftfeuchteverh~iltnisse werden als st~idtischer Feuchte- iiberschuss (engl. Urban Moisture Excess, UME) auf der Basis der Dampfdruckdifferenzen zwischen Stadtzentrum (Innen-

hof) und Stadtrand (Grfinflfiche) (Ae = estadtzentrum-- estadtrand)

fiir einen mittleren Tagesgang im Sommer und Winter dargestellt. Wie Abb. 5a zeigt, weist der urbane Feuchtigkeits- iiberschuss UME im Sommer einen gut strukturierten, im Winter (Abb. 5b) hingegen kaum einen Tagesgang auf. Dariiber hinaus besteht ein mehr oder weniger enger Zu- sammenhang zu den UHI-Werten, auf die jedoch nicht wel- ter eingegangen werden sol[.

Im Sommer (vgl. Abb. 5 a) ergeben sich zwei Maxima posi- tiver Feuchtedifferenzen, die durch Minima morgens (8 Uhr) und abends (20 Uhr) voneinander getrennt sind. Dabei ist

5a

7

6

D. _p.

3

1

0

-1

0 2

UHI: Stadtzentrum, Innenhof- Stadtzentrum, Park

- - ~ - - UHI: Stadtzentrum, Innenhof - siidlicher Stadtrand, Griinflfiche

& UME: Stadtzentrum, Innenhof- Stadtzentrum, Park

-- IB- - UME: Stadtzentrum Innenhof - siidlicher Stadtrand, Griinflfiche

- E l Q

I

lB...

I1''" " ' , H ' '

[~'"

+':

~ ' A t 198! "

l

u~

8 10 12 14 16 18

MEZ

] . - " E ] " " ~3.. O . . . [

i r . i

I , I

I

20 22 24

Abb. 5a: Mittlere Tagesg&nge der urbanen Feuchteinsel UME und der urbanen W&rmeinsel UHI im Grol3raum M0nchen in 2 m HOhe Li. Gr. im August (Mayer et al. 2003)

(5)

Beitragsserie

Klima~nderung und Klimaschutz

M

U J

3

-~ 2

1

7

6

5

4

I danuar 1982

U H I : S t a d t z e n t r u m , I n n e n h o f - Stadtzentrum, Park

- - r l - - U H I : Stadtzentrum, Innenhof - s~dlicher Stadtrand, Gr0nfl~iche

A UME: Stadtzentrum Innenhof- Stadtzentrum, Park

9 - I - - UME: Stadtzentrum Innenhof - s~dlicher Stadtrand, Gr0nfl~iche

. E 1 . , . r 3 - - ' L "

IB ! "-I . _ m - - | | - - - I - - - '

"f" - - ~ ---- . , . . . m | - - - m - - - [ ' - - i "

0

- 1 ' ' I , , , , ,

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

5b MEZ

Abb. 5b: Mittlere Tagesg&nge der urbanen Feuchteinsel UME und der urbanen W&rmeinsel UHI im GroSraum M0nchen in 2 m H6he 0. Gr. im Januar

(Mayer et al. 2003)

die Ausbildung des Tagesganges im Wesentlichen auf die relativ starken diurnalen Feuchteschwankungen des Umland- standortes zuriickzufiihren. W~ihrend im Umland zum Bei- spiel die Luftfeuchtigkeit morgens (zwischen 4 Uhr und 8 Uhr) hohe Werte aufweist,/indert sich die Luftfeuchtigkeit am Innenstadtstandort w/ihrend dieses Zeitabschnittes kaum. Erst nach 8 Uhr nimmt die Luftfeuchtigkeit am Umlandstand- ort deutlich ab, w~ihrend sie sich im Stadtzentrum leicht er- h6ht und erst wesentlich sp/iter und auch langsamer dort wieder niedrigere Werte annimmt. Die im Vergleich zum In- nenstadtstandort gr6f~ere Tagesamplitude im Umland diirfte auf die hier wesentlich st~irker einflussnehmenden Fakto- render bodennahen atmosph/irischen Schichtungs- und damit Austauschverh/iltnisse zuriickzufiihren sein als im Stadtzen- trum. W/ihrend im Umland morgens bei noch stabiler Schich- tung die einsetzende Evapotranspiration zuerst einmal fiir einen Anstieg der Luftfeuchtigkeit sorgt, nimmt diese nach 8 Uhr durch die beginnende Konvektion ab. Abends steigt der Dampfdruck in der bodennahen Umlandatmosph~ire bei zunehmender Stabilisierung trotz abnehmender Evapotrans- piration zun~ichst wieder an, um dann nachts endgtihig niedrige Werte durch weiter nachlassende - letztendlich eingestell- te - Verdunstung und eventuell Tauabsatz zu erreichen. Die Luftfeuchtigkeit am Innenstadtstandort unterliegt hingegen nur geringen Tagesschwankungen, da die atmosph/irischen Schich- tungsverh~iltnisse hier nur schwachen Unterschieden ausge- setzt sind u n d - wegen der h6heren Temperaturen- die Evapo- transpiration auch nachts wirksam sein kann.

Auf der Basis der vorgenannten mittleren Ergebnisse bleibt festzustellen, dass es in der Stadt im Sommer feuchter ist als im Umland, w~ihrend im Winter die Unterschiede zwischen beiden Standorten verschwinden. Differenziertere Ergebnisse liegen bei ausschlief~licher Analyse der Luftfeuchteverh/iltnisse w~ihrend Strahlungswetterlagen vor. Bei Vorherrschen dieser Witterung ist die Stadtatmosph~ire tagsiiber trocke- net und nachts feuchter als das Umland (Tapper 1990).

Die Griinde, die zum st~idtischen Feuchteiiberschuss UME fiihren, diirften allgemein darauf beruhen (Mayer et al. 2003), dass 9 wegen der urbanen W~rmeinsel UHI auch nachts Verdunstung

auftreten kann,

9 es in der Stadt nachts seltener und schw~.cher ausgepr~_gt zu Tauabsatz kommt als im Umland,

9 in der UBL nachts vom Umland feuchtere Luft Qber die Advektion in die Stadt transportiert werden kann, wo durch turbulenten Luftmassenaustausch zwischen UBL und UCL der oberfl&chen- nahen Schicht Feuchtigkeit zugef~hrt wird und

in der Stadt durch verschiedene technische Prozesse Wasser freigesetzt wird und dieses in die Atmosph&re gelangt.

2.4.2 Niederschlagsverh~ltnisse

Auch fiir die urbanen Niederschlagsverh/iltnisse liegt bisher - trotz verschiedentlich durchgefiihrter grof~er Messkampag- nen (vgl. Lowry 1998) - zu wenig Datenmaterial vor, um ein abschlief~endes Bild in Bezug auf dieses Klimaelement in Stadt- gebieten zu zeichnen. Generell wird davon ausgegangen, dass Stadtgebiete die Entstehungsprozesse und die r~iumliche Ver- teilung insbesondere von sommerlichen Konvektionsregen beeinflussen, jedoch selbst keinen oder nut geringen zus~itzlichen Niederschlag erzeugen. Grunds/itzlich werden drei Pro- zesse unterschieden, die auf die urbane Niederschlagsstruktur Einfluss nehmen. Allerdings l~isst sich der jeweilige Anteil der genannten Faktoren am Ergebnis des Gesamtprozesses nicht immer eindeutig ermitteln. Als niederschlagsver/indernde Fak- toren dutch Stadtgebiete ergeben sich nach Schiitz (1995): 9 Beeinflussung der Wolkendynamik durch den W~_rmeinseleffekt

und die st~.dtische Oberfl&chenrauigkeit,

9 Eingriffe in wolkenphysikalische Prozesse durch Partikelemission aus verschiedenen Quellen und

9 ModifizierungderGrenzschichtprozessedurch rauigkeitsbedingte Tropfenablenkung im bodennahen Windfeld.

Im Einzelnen resuhiert daraus folgendes: Die st~idtische W~irmeinsel und die Rauigkeit verursachen sowohl ein Anheben als auch Umflief~en der auf eine Stadt zustr6menden Luft. Dadurch kommt es zu lateraler Konvergenz in Lee, die durch vertikale Divergenz ausgeglichen wird.

(6)

K l i m a ~ m d e r u n g u n d K l i m a s c h u t z B e i t r a g s s e r i e

Die Eignung von Partikeln als Wolkenkondensationskerne, die urban-industriellen Gebieten entstammen, h/ingt von ihrer Gr(Jf~e und Oberfl/ichenbeschaffenheit ab. Atmosph/irische Spurenstoffe, die aus 16slichen oder oberfl~ichenaktiven Stof- fen bestehen und die sich Partikeln anlagern, k6nnen ebenfalls die Niederschlagsbildung beeinflussen (M611er 2003). Die Ver~nderung der Gr6f~enspektren und oberfl/ichenchemi- schen Eigenschaften kann erheblich die Kondensationsf/ihig- keit der Atmosph~ire beeinflussen.

Von den bier genannten Einflussgr6flen, die fiir die urbane Niederschlagsmodifikation als wesentlich angesehen werden, weist die st/idtische Oberw~irmung offenbar den gr6f~ten Ein- fluss auf (Landsberg 1981, Braham et al. 1981, Schlitz 1996). Im Gegensatz zu den genannten niederschlagsverst/irkenden oder sogar -ausl6senden Faktoren ergab eine Analyse satelli- tengestiitzter Auswertungen von Abluftfahnen grotger Bat- lungsr~ume (Rosenfeld 2000), dass industriell verschmutzte Luft mitr < 14 pm offensichtlich wesentlich kleinere Partikeln enth/ilt als natiirliche Wolken mit Kondensationskerngr6tgen r > 25 pm. Die kleineren Partikeln sollen die Nukleation stark hemmen beziehungsweise letztlich sogar unterbinden, wodurch eine Regentropfenentstehung verhindert oder zumindest eingeschr~nkt wird. Das wiirde bedeuten, dass Stfidte oder In- dustriegebiete eher zu einer Unterdriickung der Niederschlags- bildung fiihren, anstatt diese zu verst/irken. Es bleibt abzuwar- ten, ob die aus den genannten Satellitenmessungen gezogenen Schliisse auch durch Daten entsprechender Niederschlagsmess- netze best~tigt werden k6nnen, was allerdings sehr aufw~in- dig ist. Zudem kommt eine andere, ebenfalls satellitengestiitzte neuere Analyse des Niederschlagsaufkommens in der Umge- bung nordamerikanischer St/idte zu einem gegenteiligen Er- gebnis (Shepherd et al. 2002).

Auch die Verteilung der festen Niederschl~ige wird durch Stadtgebiete beeinflusst. So ist zum Beispiel die Zahl der Tage mit einer Schneedecke gegeniiber dem Umland gelegentlich reduziert. Dies wird unter anderem auf den W/irmeinseleffekt und die Schneer/iumung zuriickgefiihrt. Zusammen mit dem h6heren Anteil vertikaler, nicht schneebedeckter Fl~ichen und der schnelleren Verschmutzung der urbanen Schneedecke bewirkt dies w~ihrend der betreffenden Wetterlagen deutli-

che Unterschiede der kurzwelligen Albedo zwischen Stadt und Umland, wodurch der W~irmeinseleffekt unterstiitzt wird (Mayer und Noack 1980).

Wesentlich eindeutiger als die Beeinflussung von Niederschl~i- gen durch grot~e Siedlungsgebiete ist das Auftreten r/iumlich meist eng begrenzt und gelegentlich auftretender so genannter 'Stadt- oder Industrieschneef/ille' (Harlfinger et al. 2000), die bisher beispielsweise in Berlin, Mannheim, Freiburg/Brsg., Basel, Bern und Graz nachgewiesen werden konnten. Diese anthropogenen Schneef~ille, die auf wenigen Quadratkilomes tern zu einer Schneedecke von mehreren Zentimetern fiihren k6nnen, werden durch Wasserdampfemittenten (Industrie- emissionen, Kiihlturmfahnen) ausgel6st. Sie treten iiberwie- gend in den friihen Morgenstunden bei Vorherrschen antizyklo- naler Wetterlagen, stark ausgebildeter Temperaturinversion in den unteren Atmosph/irenschichten, hoher Luftfeuchtigkeit und geringer Windgeschwindigkeit auf.

2.5 Luftqualit~tssituation

Die Luftverschmutzung von St/idten stellt ein weltweites Pro- blem dar (vgl. T~il 1, Abschnitt 3.1.3). Luftverunreinigungen unterliegen nach ihrer Emission der atmosph~irischen Trans- mission. Die H6he der Luftverschmutzungskonzentrationen weist zeitliche und r/iurnliche Abh/ingigkeiten auf, die allerdings nicht nur meteorologisch gesteuert sind (M611er 2003).

Die bodennahe Immissionssituation soil am Beispiel eines grofgen mitteleurop/iischen Ballungsraumes (Rhein-Ruhr- Gebiet) an repr~isentativen Luftverschmutzungsindikatoren erl~iutert werden (Tabelle 2).

Das hier aufgefiihrte SO2, das jahrzehntelang zu den domi- nierenden Luftverunreinigungen dieses Raumes z/ihlte, spieh als nunmehr 'klassisch' zu bezeichnender Spurenstoff wegen seines niedrigen Konzentrationsniveaus fiir die Kenn- zeichnung der Luftqualit~it keine Rolle mehr. Auch die an- deren Spurenstoffe weisen mittlerweile Durchschnittswerte auf, die - bis auf den 98 %-Wert von Staub - zu keinen Ober- schreitungen der entsprechenden Grenzwerte zum Schutz der menschlichen Gesundheit (22. BImSchV vom 11.09.2002) fiihren. Fiir die Verkehrsstandorte ergibt sich jedoch ein et-

Tabelle 2: Jahresmittelwerte ( ~ ) und 98%-Werte ~) ausgew&hlter atmosph&dscher Spurenstoffkonzentrationen fLir das Rhein-Ruhr-GebieP) sowie Verkehrs~) - und Waldstationen d) (Messperiode: 1999-2002; nach Landesumweltamt NRW) (- = keine Messung)

.

NO2 e) (pg m -3)

98%-Wert .

SO2 e) (pg m ~3) 8 30

SST f) (pg m -3) 38 87

NO e) (pg m s ) 17 125

CO e) (mg m -3) 0,4 1,4

31 68

98%-Wert . 98%-Wert

8 25 5 8

47 102 24 59

48 195 4 8

0,8 2,4 - -

46 88 11 38

O3 g) (pg m s ) 34 115 - - 58 126

a) 98%-Wert: Die dargestellten Werte werden nur von 2% aller Messwerte 0berschritten.

b) Mittelwerte von 37 Stationen (Bonn bis Wesel und Unna bis Krefeld), ohne Verkehrsstationen und Sondermessstationen. c) Mittelwerte tier Messstationen Desseldorf-MSrsenbroich und Essen-Ost

d) Mittelwerte der Messstationen Eggegebirge, Eifel und Rothaargebirge e) Mittelwerte aus Halbstundenmittelwerten berechnet, Temperaturbezug 20~

f) SST = Schwebstaub; Mittelwerte aus Tagesmittelwerten berechnet, Temperaturbezug 0~ g) Mittelwerte aus Stundenmittelwerten berechnet, Temperaturbezug 20~

(7)

Beitragsserie

Klimafinderung und Klimaschutz

was anderes Bild: Im Vergleich zum 'Gebietsmittel Rhein-Ruhr' resultiert eine zum Tell erheblich h6here Belastung insbesondere durch NO (urn den Faktor 2,6 h6her), CO (2,0) und NO 2 (1,5). Grenzwertiiberschreitungen werden an Straf~en sowohl fiir NO (Jahresmittelwert) als auch f/it Schwebstaub (Jahres- mittel- und 98%-Wert) nachgewiesen. Gr6f~endifferenzierte Messungen des Feinstaubes (PM2s und PM10 ) weisen als Verursacher auch den Straf~enverke~r aus, der sowohl direkt dutch die Emission von Rug (kleinere Partikeln) als auch indirekt durch die Aufwirbelung von Straf~enstaub (gr6l~ere Parti- keln) daran beteiligt ist. Entsprechende Grenzwertiiberschrei- tungen stellen vielerorts ein Problem dar.

Im Vergleich zu den genannten 'Gebietsmittelwerten' sind die Konzentrationen in den so genannten Reinluftgebieten ('Wald- standorte') des Rhein-Ruhr-Raumes bis auf das Ozon erwar- tungsgem/if~ niedrig. Die deutlich h6heren Ozonkonzen- trationen sind auf verschiedene Ursachen zuriickzufiihren: Einerseits auf das in unbelasteter Luft h~iufig anzutreffende h6here NO2/NO-VerMltnis (hier: 2,8), das vergleichsweise im Ballungsraum nur den Wert yon 1,8 erreicht, wodurch der wesentlich geringere Einfluss des ozonabbauenden NO in Waldgebieten verdeutlicht wird. Andererseits werden yon Pflanzen bei hoher Einstrahlung biogene Kohlenwasserstoffe (Terpene, Isopren) freigesetzt (Wildt et al. 2001, Strat~burger 2004), die die Konzentrationen an Ozonvorl~iufergasen erh6- hen. In lufthygienisch belasteten Gebieten weisen die Ozon- konzentrationen einen vom Sonnenstand und der Temperatur abh~ingigen ausgepr~gten Tagesgang auf, der durch ein n~icht- liches Minimum und ein friihnachmitt/igliches Maximum charakterisiert ist. Gelegentlich jedoch kann das Nachtminimum durch Auftreten eines Sekund~rmaximums unterbrochen sein (Reitebuch et al. 2000). In Reinluftgebieten hingegen lassen die Ozonkonzentrationen nur eine geringe Abhfingigkeit vom Tagesgang erkennen und verharren wfihrend sommerlichen Strahlungswetters auf einem weitgehend hohen Konzentra- tionsniveau (Kuttler und Zmarsly 1995).

3 Human-biometeorologische Aspekte

Die Messergebnisse stadtklimatischer Gr66en sind fiir den anwendungsbezogenen Bereich nut dann zu verwerten, wenn diese unter anthropozentrischen Gesichtspunkten einer Beur- teilung unterzogen werden, um begriindet klimatisch-luft- hygienische Gunst- von Ungunstr~iumen unterscheiden zu k6n- hen (vgl. Teil 1, Abschnitt 2.3). Hierfiir kann auf verschiedene human-biometeorologische Bewertungsm6glichkeiten zuriick- gegriffen werden, durch die normierte Aussagen zu den drei Wirkungskomplexen (photoaktinisch, thermisch, lufthygienisch) gemacht werden k6nnen. Auf darfiber hinausgehende gesundheitliche Beeintrfichtigungen wie L~irm, Geriiche oder starken Wind, die in Einzelf~illen durchaus bedeutend sein k6nnen, wird an dieser Stelle nicht eingegangen.

3.1 Photoaktinischer Wirkungskomplex

Eine strahlungsklimatische gesundheitliche Beeintr~ichtigung des Menschen, insbesondere durch hohe UV-Strahlungs- stromdichten (im Spektralbereich 100 nm < X < 400 nm) diirfte unter den gegenw~irtigen mitteleurop~iischen Klima- verh~iltnissen noch kein spezifisch urbanes Problem darstel-

len. Das k6nnte sich jedoch/in&m, wenn es vor dem Hin- tergrund einer weiteren Abnahme der stratosph~irischen Ozonkonzentrationen zu einem Anstieg der erythemausl6- senden beziehungsweise melanominduzierenden ultraviolet- ten Strahlung kommt.

Anders als bei den weiter unten zu besprechenden Wirkungs- komplexen liegt bei der UV-Bestrahlung zwar im Vergleich zum Umland fiir den Menschen grunds~itzlich keine ungtins- tigere Situation in der Stadt vor, jedoch bedingt die hier h6- here Dichte sich im Freien aufhaltender Personen eine besondere Verantwortung sowie M6glichkeiten, durch planerische Maflnahmen fiir Beschattung (B~iume, 0berdachungen, Ar- kaden etc.) zu sorgen. Daher wird auf diesen Komplex im Folgenden kurz eingegangen.

Zur einfachen Anwendung eines Qualit~itsanzeigers fiir die ultraviolette Strahlung wurde ein U V - Index (UVI) fiir den in Deutschland am Mufigsten auftretenden Hauttypen II (blond, hellh~iutig) eingefiihrt (G1. 4), mit dessen Hilfe die Strahlungs- belastung und die M6glichkeit des Auftretens eines Sonnen- brandes abgeschfitzt und dariiber hinaus - bei Uberschreitung der Expositionszeiten - Schutzmaf~nahmen empfohlen wet- den k6nnen (Staiger et al. 1997). Der UVI lautet:

UVI = Err 40 W -1 m 2 (G1.4)

mit Eer der erythemwirksamen Bestrahlungsst/irke (W m -2) und 40 W q m 2 als empirischem Faktor.

Durch die Faktorenmultiplikation in G1. 4 wird sicherge- stellt, dass der Wertebereich des UVI zwischen 0 (Minimum) und 12 (h6chste Belastung) liegt. Der Term

Eer

kann zum Beispiel nach den v o n d e r Strahlenschutzkommission (SSK 1995) gemachten Vorgaben berechnet werden. Danach weisen UVI - Werte von i eine niedrige Belastung auf, bei der ein Sonnenbrand fiir die genannten Hauttypen unwahrschein- lich ist und Schutzmaf~nahmen demzufolge nicht erforder- lich sind. Bei Index-Werten von mehr als 8 ist die Belastung allerdings als sehr hoch einzustufen, ein Sonnenbrand beispielsweise in weniger als 20 Minuten m6glich und Schutz- mat~nahmen unbedingt zu empfehlen. In Deutschland k6n- nen an strahlungsreichen Sommertagen UVI-Werte von bis zu 8 erreicht werden. Der UVI wird zum Beispiel vom Deut- schen Wetterdienst berechnet und findet iiber die t~igliche Routinevorhersage in den Medien Verbreitung, so dass von der Bev61kerung eigenverantwortlich Vorsorge vor zu starker Sonnenstrahlung getroffen werden kann. Fkichenbezogen berechnete UVI-Werte k6nnen von Seiten der Stadtplanung dazu herangezogen werden, 6ffentliche Freifl~chen in Ab- h~ingigkeit yon der Nutzung und der Aufenthaltsdauer der Bev61kerung durch bauliche Maf~nahmen und Beschattung durch grofgkronige Bfiume zuktinftig vor zu starker Sonnen- strahlung zu schiitzen.

3.2 Thermischer Wirkungskomplex

Zahlreiche epidemiologische Studien belegen den statistisch positiven Zusammenhang zwischen Mortalit/its-/Morbidi- t/itsraten und thermischer Belastung (z.B. Kan et al. 2003, Jendritzky et al. 2004). Zur Bewertung des thermischen

(8)

Klima~nderung und Klimaschutz

Beitragsserie

Tabelle 3: Zuordnung von PMV-, PET- und pt-Schwellenwerten zu gleichem thermischen Empfinden und entsprechender physiologischer Belastungsstufe a)

(kombiniert nach verschiedenen Verfassern; aus Kuttler 1999)

-3,5 -2,5 -1,5 -0,5 _+0 0,5 1,5 2,5 3,5

4~ 8~ 13~ 18~ 20~ 23~ 29~ 35~ 41 ~

-39~ -26~ -13~ O~ 20~ 26~ 32~ 38~

sehr kalt kalt kLihl leicht k0hl

behaglich

leicht warm warm

heil3 sehr heiB

extreme KNtebelastung starke K&ltebelastung m~13ige K&ltebelastung schwache K~.ltebelastung

keine W~rmebelastung

schwache W~rmebelastung mfBige Wtirmebelastung

starke W~irmebelastung extreme Wfirmebelastung

a) Die Festiegung der Schwellenwerte erfolgte jeweils auf Basis der unterschiedlichen Definitionen der Eingangsgr6i3en; siehe hierzu Kuttler (1999)

Milieus stehen verschiedene Kenngr6fgen zur Verfi~gung, die im wesentlichen auf der Energiebilanz des Menschen (G1.5; hier in der Fassung yon H6ppe 1984) beruhen.

M + W + Q* + QH + QL + Qsw + QRe + QN + Qs = 0 G1. 5

mit M dem Gesamtenergieumsatz, W der mechanischen Leis- tung (Arbeitsleistung nach auflen), Q* der Strahlungsbilanz, QH dem turbulenten Fluss fiihlbarer W~rme, QL dem turbulenten Fluss latenter Wfirme infolge epidermaler Wasser- dampfdiffusion ohne Schweit~driisenbeteiligung (Perspiratio insensibilis), Qsw dem turbulenten Fluss latenter Wfirme durch Schweiflverdunstung, QRe dem Atemw~irmefluss, QN dem fi~hl- baren W~irmefluss dutch Anpassung von Nahrung an die K6rperkerntemperatur und Qs dem Speicherw~irmefluss durch Vedinderung der K6rpertemperatur. Fiir die genannten Gr6- f~en gilt die Einheit W Person -1.

Unter Berficksichtigung der Energiebilanz des Menschen wurden verschiedene anwendungsorientierte Bewertungsmethoden entwickelt (VDI 1998). Unter anderem handelt es sich hierbei urn: Den so genannten PMV (engl. Predicted Mean Vote = mittlerer vorhergesagter Wert), die Physiologisch ?i_quivalente Temperatur (engl. Physiological Equivalent Temperature, PET) und die geffihlte Temperatur (engl. perceived temperature, pt).

Der PMV ist ein gruppenbezogener psycho-physischer Wert, der rangm~flig denjenigen Prozentsatz einer Probandengruppe angibt, der sich bei Exposition der jeweiligen thermischen Be- dingungen subjektiv unbehaglich fiihlt. Das daraus hervorge- hende Klima-Michel-Modell (KMM, Jendritzky et al. 1990) kann ffir einen 'Norm-Menschen' unter Beriicksichtigung verschiedener bekleidungsabh~ngiger, meteorologischer und ge- ografischer Eingangsgr6f~en die thermische Behaglichkeit be- rechnen und anhand einer von-4 (sehr kalt) fiber 0 (behaglich) bis + 4 (sehr heit~) reichenden Skala eine entsprechende Wer- tungsklassifizierung vornehmen.

Im Gegensatz zum PMV stellt der PET eine Bewertungsm6g- lichkeit dar, die mit der Maf~einheit Grad Celsius versehen wurde, um beim Anwender Verst/indnisschwierigkeiten aus- zuschliefgen, die sich eventuell bei der Verwendung abstrakter Gr6t~en - wie beim PMV - einstellen. W~hrend ffir die Berech- nung des PMV die aut~enklimatischen Bedingungen zugrunde gelegt werden, bezieht der PET die au6enklimatischen Ver- h/ilmisse auf ein Innenraumklima mit vorgegebenem Dampf- druck und unver~inderlichen Isolationswerten der Bekleidung

einer sitzenden Standardperson, die einer leichten Biirot~itigkeit nachgeht (H6ppe und Mayer 1987).

Die geffihlte Temperatur (pt) schlief~lich verwendet ebenfalls die Mat~einheit Grad Celsius und simuliert Auflenbedingungen mit sich den aktuellen Verh~iltnissen anpassenden Wasser- dampfdriicken und entsprechenden Isolationswerten der Be- kleidung, um den permanenten thermischen Komfort einer spazierengehenden Standardperson zu gew/ihrleisten. Eine Zuordnung von PMV-, PET- und pt-Werten zu dem entsprechenden thermischen Empfinden und der daraus ab- geleiteten physiologischen Belastung enth/ilt Tabelle 3, unter jeweiliger Beriicksichtigung der entsprechenden Defini- tion und Eingangsgr66en.

Mit Hilfe dieser Gr6fgen sind fl~ichendeckende Aussagen zum thermischen Wirkungskomplex m6glich.

3.3 Lufthygienischer Wirkungskomplex

Unter dem lufthygienischen Wirkungskomplex wird der Einfluss der in der Atmosphfire enthaltenen Luftinhaltsstoffe auf die menschliche Gesundheit verstanden. Eine Bewertung der Wir- kung ist weitgehend in verschiedenen Regelwerken und Geset- zen festgelegt. Unterschieden werden in diesem Zusammenhang

9 Genehmigungs- und Schutzstandards, in denen die Grenzen nicht mehr zumutbarer Umweltbelastung im Sinne von w 3 Abs. 1 BImSchG bestimmt werden,

9 Wirkungsstandards, die wirkungsbezogene Werte for Mensch, Tier und Pflanze enthalten und

9 Vorsorge- und Planungsstandards, die ~ber den Weg einer politi- schen Entscheidung auch regional unterschiedlich verbindlich gemacht werden.

Die hieraus resultierenden Kriterien weisen allerdings zahlreiche M~ingel auf, die mit Mayer (1990) wie folgt zusam- mengefasst werden k6nnen:

Nicht fiir alle Spurenstoffe existieren Grenzwerte. Auch wird die Kombinationswirkung verschiedener gleichzeitig auftretender Spurenstoffe kaum beriicksichtigt. Dariiber hinaus beziehen sich die meisten der genannten Bewertungskriterien grund- s~itzlich auf die Durchschnittsbev61kerung und schlief~en gesundheitlich labile Gruppen (z. B. Kleinkinder, alte Menschen) weitgehend aus. Auch wird mit diesen Standards der Mobilit/it und damit der Aufenthaltsdauer der Stadtbewohner kaum Rech- nung getragen, das heifgt, die entsprechende Dosis von Luft- inhaltsstoffen, der die Menschen in zeitlicher Abh~ngigkeit aus- gesetzt sind, wird fiir die Bewemmg vernachl/issigt.

(9)

Beitragsserie

Klima~nderung und Klimaschutz

Die summarische Bewertung st/idtischer Luftverunreinigun- gen spielt eine wichtige Rolle bei planerischen Entscheidungs- prozessen. Zwar l~isst sich eine derartige Gesamtbewertung der Lnftqualitiit durch die Berticksichtigung einzelner atmos- phiirischer Spurenstoffe vornehmen, der Nachteil ist jedoch, dass nur eine bestimmte Auswahl an Leitsubstanzen bertick- sichtigt wird.

In diesem Zusammenhang sind Luftbelastungsindizes (LBI), bei denen es sich um die Angabe des Anteils einzelner Spuren- stoffe an ihren jeweiligen Grenzwerten, jedoch unabh/ingig von ihrer Wirkung, handelt, yon Luftqualit~itsindizes (LQI) zu unterscheiden, deren Wirkungsbezug auf toxikologischen und epidemiologischen Untersuchungen basiert (Mayer et al. 2002). Auf die LQI kann hier nicht nfiher eingegangen werden. Die planungsbezogenen Luftbelastungsindizes (LBI 1 = Jahresmittelwert; LBI 2 = Kurzzeitbelastung) k6nnen mit Hilfe von G1. 6 und G1. 7 berechnet werden, wobei sich die im Nenner stehenden Werte auf EU-Grenzwerte beziehen.

=1(C(SO2) C(NO2) § C(PMI0 ~ ) C(B .... i)

LBI1 412Og-~m-3 ~401.tgm-3 4 0 ~ g m - 3 + ~ )

G1. 6 mit C dem arithmetischen Jahresmittelwert der Konzentra- tion des jeweiligen Spurenstoffs (lag m-3),

1 (N(s02) N(NO2) + N(pMI0 ) + N(CO)]

LBI2=-4[ 24 + 18

35 _{1 )}

G1. 7 mit N der tatsiichlichen Anzahl j~ihrlicher Uberschreitungen des jeweiligen EU-Kurzzeitgrenzwertes.

Da es ftir CO keinen EU-Jahresgrenzwert gibt, wurde in G1. 6 stattdessen Benzol aufgenommen. Ozon wurde nicht berikk- sichtigt, weil es sich mit raumplanerischen Mitteln zumindest nicht auf lokaler Ebene beeinflussen l~isst. Anhand eines Be- wertungsschemas, das sich von 'sehr geringer Luftbelastung' (LBI1, LBI 2 < 0,2) bis zu 'starker Luftbelastung' (LBI1, LBI 2 > 0,8) erstreckt, k6nnen fiir die genannten Indikatoren summarische Aussagen zur Lufthygiene gemacht werden.

4 Steuerung stadtklimatischer Prozesse

Die Verbesserung von Klima und Luft in Ballungsr/iumen und St~idten sollte vonder Vorstellung getragen sein, ein 'ideales Stadtklima' durch planerische Eingriffe ftir die Stadt- bewohner anzustreben. Hierunter wird 'ein r~iumlich und zeitlich variabler Zustand der Atmosph~ire in urbanen Be- reichen (verstanden), bei dem sich m6glichst keine anthropogenen Schadstoffe in der Luft befinden und den Stadt- bewohnern im bodennahen Bereich eine m6glichst grot~e Vielfalt an urbanen Mikroklimaten unter Vermeidung von Extremen geboten wird' (Mayer 1989, S. 53). Eine derartige Forderung l~isst sich in strengem Sinne nur dort realisie- ren, wo Neugriindungen von Stiidten vorgesehen sind und bereits in der Planungsphase Stadtklimatologen in enger Abstimmung mit den Entscheidungstriigern zusammenarbei- ten. Das diirfte in grotgem Stil zum Beispiel auf den asiati- schen, insbesondere auf den chinesischen Raum zutreffen,

wo in den niichsten Jahrzehnten eine Viehahl von Millionen- stiidten geplant ist. Realistischerweise gilt dies ftir bestehende 8iedlungsrfiume nicht. Hier kann es allenfalls Aufgabe der Stadtplanung sein, diesem Ideal durch Maf~nahmen zur Minimierung der Belastungen und zu stadtklimatisch wirk- samen Umfeldverbesserungen m6glichst nahe zu kommen, so dass zumindest ein 'tolerierbares Stadtklima' angestrebt werden kann. Die derzeit in einigen deutschen Grof~s6idten zu beobachtende Bev61kerungsabwanderung er6ffnet die M6glichkeit, bestehende Stadtstrukturen zukunftsweisend auf neue Anforderungen auszurichten und dabei stadtklimatische Erkenntnisse in den Planungsvolhug zu integrie- ren. Das sollte als Chance gesehen werden, freiwerdenden Wohnraum auch stadtklimatologisch sinnvoll umzuwidmen.

Von Barlag (1997) werden in diesem Zusammenhang verschiedene Handlungsfelder genannt, auf die hier Bezug genommen werden soil. Dabei sind fl~ichenbezogene von verkehrs- und objektorientierten Matgnahmen zu unterscheiden.

Zu den fl/ichenbezogenen Mat~nahmen zfihlen zum Beispiel eine Auflockerung der Bebauungsstruktur, die Schaffung oder Sicherung klimarelevanter naturbelassener Freifl/ichen sowie die Erhaltung bzw. strukturelle Verbesserung von Luftleitbah- nen, tiber die Umlandluft in bebautes Gebiet gefiihrt werden kann (Dtitemeyer et al. 2004). Neben Wasserfl/ichen (Kuttler 1991) spielen in diesem Zusammenhang innersdidtische Griin- fliichen eine besondere Rolle (Weber et al. 2004). Bei optima- ler Gestaltung verhindern oder reduzieren diese thermische Belastung, wenn ein Luftaustausch zwischen ihnen und der bebauten Fl/iche gew/ihrleistet ist (Weber und Kuttler 2004). Klimameliorierende Eigenschaften mit Fernwirkung werden von Horbert (2000) allerdings nur solchen Griinfliichen zuer- kannt, die eine Mindestgr6~e von 50 ha aufweisen.

Aber auch kleinere Fl/ichen k6nnen umweltverbessernd wirken, wenn diese fiber ein Verbundsystem (Luftleitbahnen) op- timal miteinander vernetzt sind. Die Schaffung zusfitzlicher Gri~nfliichen solhe bei Nutzungsiinderungen (Industriebrachen, Bebauungslticken, ungenutzte Bahnlinien, Verlegung von Park- raum unter die Erde etc.) ebenso ins Auge gefasst werden, wie die M6glichkeit der Begriinung yon Hausfassaden und Dach- fliichen, die nicht nur fiir das Einzelobjekt, sondern auch dariiber hinaus positive Wirkungen auf das Stadtklima haben (H6schele und Schmidt 1974).

Zu den verkehrsorientierten Matgnahmen z~ihlen eine wei- tere Reduzierung der Kfz-Emissionen bzw. der verstfirkte Einsatz emissionsarmer Fahrzeuge (Hybrid-, Elektro- und Wasserstoffantrieb), die Vermeidung unn6tiger Individual- fahrten, ein optimales Verkehrsmanagement, das durch entsprechende Leitsysteme einen m6glichst kontinuierlichen Verkehrsfluss sichert, ein Ausbau des Offentlichen Personen- nahverkehrs (OPNV) mit Erh6hung der Taktfrequenz und - bei der Anlage neuer Wohngebiete - diese so zu gestalten, dass der Gebrauch des Kfz ffir Versorgungsfahrten grund- s~itzlich minimiert werden kann.

Zu den objektorientierten Maf~nahmen z~ihlt eine Einschrfin- kung des Energieverbrauchs ftir den Geb~iudebetrieb (Hei- zen, Kiihlen, Ltiften, Beleuchten) durch klimagerechtes Bauen (Kuttler 1993). Hierunter ist eine optimale Standortwahl von

(10)

Klima&nderung und Klimaschutz

Beitragsserie

Neubaugebieten mit entsprechender Geb/iudekonzeption, - ausrichtung, -form, -anordnung und -w/irmedfimmung zu verstehen. Da nach wie vor ein grofger Teil der Prim~irenergie in den winterkahen Gebieten ffir die Hausbeheizung aufge- wendet werden muss, ist auf energiesparenden W~irmeschutz bei Geb~iuden besonders zu achten. Dabei wfirde nicht nut sparsamer mit Energie umgegangen, sondern auch auf lokaler Ebene den insbesondere in St~idten erh6hten atmosph~i- rischen CO2-Konzentrationen entgegengearbeitet (Hennin- ger und Kuttler 2004).

5 Stadtklima und globale Klimaentwicklung

Vor dem Hintergrund einer fiir das 21. Jahrhundert vorausge- sagten Verdoppelung der atmosph~irischen CO2-Konzentra- tion wird ffir Europa davon ausgegangen, dass es zu einer durchschnittlichen, regional jedoch durchaus unterschiedlich erfolgenden Erw~irmung von etwa 2 K gegenfiber dem Vergleichsjahr 1985 kommt (Houghton et al. 2001). Unter Zugrundelegung der Ergebnisse verschiedener numerischer Modellanalysen (Wagner 1994, Grof~ 1996) soil der globale Einfluss auf die thermischen und lufthygienischen Verh~iltnisse mitteleurop~iischer Grof~st~dte exemplarisch kurz dargestellt werden.

Wie sich die thermischen Bedingungen als Folge der Modells- zenarien ffir Berlin ver~ndern werden, zeigt Tabelle 4 anhand der Darstellung ausgew~hlter klimatologischer Ereignistage. So wird zum Beispiel die Winterstrenge (Anzahl der Eis- und Frosttage) abnehmen, die Sommerw~irme (heifge Tage und Sommertage) hingegen zunehmen. Daraus dfirfte eine Ener- gieeinsparung im Winter wegen reduzierter Beheizung von Geb~iuden resuhieren, der im Sommer hingegen ein gestei- gerter Betrieb von Klimaanlagen wegen des zunehmenden Bedarfs an Kfihlung gegenfibersteht; letzteres gilt allerdings nut, wenn die Anzahl der Geb~iudeklimaanlagen erh6ht wird.

F fir die Stadt Essen konnte zum Beispiel anhand des Strom- verbrauchs berechnet werden, dass durch den winterlichen Minderverbrauch der Jahresverbrauch um 8 % zuriickgehen wird. Ein Teil dieser Einsparung wfirde allerdings durch verst~rkten Betrieb von Klimaanlagen in den warmen Mona- ten wieder aufgezehrt, so dass die Jahresstromeinsparung nur noch bei 5% liegen di~rfte (Kuttler 2001).

In subtropischen L~indern spielt der winterliche Energieein- satz hingegen nur eine untergeordnete Rolle. Wichtige Steu- erungsgr6ge im Energieverbrauch stellt hier die sommerli- che Raumkfihlung dar. Dieser dfirfte sich nach Untersu- chungen im Grot~raum Los Angeles im Vergleich zu 1985 um ein Drittel erh6hen (Oke 1994). Der h6here Verbrauch fiJhrt zu einer zus~itzlichen st~idtischen Oberw~irmung, st/ir- keren Luftbelastung durch anthropogene Spurenstoffe und Verringerung der ffir die Energiebereitstellung notwendigen Ressourcen. Die genannten Beispiele aus den beiden Klim~/- zonen belegen, dass der regionale Aspekt einer globalen Klimaver~inderung einen grof~en Einfluss auf den Energie- verbrauch haben wird. Damit rficken Megast~idte in den Vor- dergrund der zukfinftigen Betrachtung, da es sich hierbei um die bedeutendsten regionalen Luftverunreinigungsquellen handeln wird, die zudem fiber eine nur schlecht kontrollier- bare Emittentenstruktur verffigen.

Doch auch der bodennahe atmosph/irische Austausch wird durch eine prognostizierte globale Erw/irmung ver/indert. Fiir Berlin konnte Grog (1996) exemplarisch nachweisen, dass es zu einem h~iufigeren Auftreten hochreichender Temperaturinversionen (> 300 m) kommen wird, und zwar im Vergleich zu 1985 um mehr als 20%. Die Anzahl flacher bzw. geringm~ichtiger Inversionen dfirfte nach den vorlie- genden Modellaussagen abnehmen. Da m~ichtigere Inversi- onen im Vergleich zu flachen Inversionen eine gr6t~ere Er- haltungsneigung aufweisen, wird sich hierdurch das Problem der Luftverunreinigung aufgrund der l~ingeren Dauer derar- tiger Episoden versch~irfen.

Das k6nnte sich besonders auf die Ozonkonzentrationen aus- wirken, da das Ozonbildungspotential von den Vorl/iufer- substanzen und der Zeit sowie indirekt vonder Temperatur und der Strahlungsintensit~it abh~ingt. Um sowohl der sommerlichen l[lberw/irmung als auch dem prognostizierten An- stieg sekund~irer Luftverunreinigungen entgegenzuwirken, sollte der Anteil an Gri~nfl/ichen in den St~idten erh6ht werden, da diese durch Reduktion der Oberflfichen- und Lufttem- peraturen nicht nur den thermischen Komfort erh6hen, sondern auch zu Energieeinsparungen durch BeschatJcung und Verdunstung fiihren, sowie in Kfistenst~dten dem Windschutz dienen. Wfirde bei der intensiven Begrimung st/idtischer Area- le ferner darauf geachtet, dass nur solche Pflanzen Verwen-

Tabelle 4: Klimatologische Ereignistage for den Ballungsraum Berlin unter gegenw&rtigen und ver&nderten Klimabedingungen, nach Wagner 1994; ver&ndert)

Mittlere Anzahl / Jahr

Extrem heii3e Tage tMax -> 39~ 0,01 0,04 +0,03

HeiBe Tage tMax -> 30~ 5,4 11,7 +6,3

Sommertage tMax -> 25~ 27,2 41,8 +14,6

Frosttage tMin -< 0~ 56,6 38,6 -18,0

Eistage tMax < 0~ 22,0 8,8 -13,2

Extrem kalte Tage tMax < - 1 0 ~ 0,7 0,11 -0,59

(11)

B e i t r a g s s e r i e K l i m a ~ n d e r u n g u n d K l i m a s c h u t z

dung f~inden, die hinsichtlich der Freisetzung an BVOC (Iso- pren, Monoterpene) zur Gruppe der so genannten emissions- armen Spezies z~ihlen (Freisetzung von < 2 lag g-1 h-1 (g = G r a m m Blatttrockenmasse) an Isopren sowie < 1 lag g-1 h-t an Monoterpenen; Taha 1996), dann wiirde einer pflanzen- bedingten Produktion an Ozonvorl~iufergasen dadurch kein Vorschub geleistet. Letztendlich wird eine verst~irkte pflanz- liche Photosynthese auch zu einer erh6hten Aufnahme an C O 2 ftihren, was die Reduktion dieses infrarotaktiven Ga- ses in der Atmosphfire nach sich zieht und damit einer globalen Klima~inderung entgegenarbeitet.

6 Ausblick

Die Stadtklimatologie hat sich insbesondere in Deutschland w/ihrend der vergangenen Jahrzehnte als eine wichtige Teil- disziplin der Umweltmeteorologie etabliert. Neben der Wei- terentwicklung der Grundlagenforschung beruht die zuneh- mende Bedeutung dieses Fachgebietes in erster Linie auf seinem Anwendungsbezug, der beinahe s~imtliche Ebenen der r~ium- lichen Planung umfasst. Messungen und Modellrechnungen fallen dabei eine besonders grof~e Rolle zu. Zukiinftig wet- den umfangreiche Aufgaben v o n d e r Stadtklimatologie zu bewfiltigen sein: Nicht nur in den westlichen Industriel~indern, w o e s aufgrund ~er Bev61kerungsdynamik zu einem U m b a u der Ballungszentren kommen wird, sondern auch in den Mega- st~idten der Schwellen- und Entwicklungsl~inder, deren um- weltmeteorologische Probleme im Bereich Klima und Luft zum Wohle ihrer Bewohner gel6st werden mfissen.

Literatur

22. BImSchV (2002): Verordnung tiber Immissionswerte ftir Schad- stoffe der Luft vom 11.09.2002 (BGBL. 1 2002, S. 3626) Arnfield J (2003): Two Decades of Urban Climate Research: A

Review of Turbulence, Exchanges of Energy and Water, and the Urban Heat Island. Int J Climatol 23, 1-26

Barlag AB (1997): M6glichkeiten der Einfluf~nahme auf das Stadt- klima. VDI-Berichte 1330, 127-146

Barlag AB, Kuttler W (1990/91): The Significance of Country Breezes for Urban Planning. Energy and Buildings 15 (3-4) 291-297

Blankenstein S, Kuttler W (2004): Impact of street geometry on downward longwave radiation and air temperature in an urban environment. Meteorol Z (im Druck)

Braham RR, Semonin RG, Auer AH, Changnon SA (1981): Sum- mary of the urban effects on cloud and rain. B Am Meteorol Soc 40, 142-152

Dtitemeyer D, Barlag AB, Kuttler W (2004): Planungsrelevante Stadtklimatologie am Beispiel der beabsichtigten Fl~ichenum- widmung einer Industriebrache. UVP-Report 1/2004, 21-26 Grof~ G (1996): Stadtklima und Globale Erw~irmung. Geowissen-

schaften 14, 245-248

Harlfinger O, Kobinger W, Fischer G, Pilger H (2000): Industrie- schneef/ille - ein anthropogenes Ph~inomen. Meteorol Z 9, 231-236

Helbig A (1987): Beitr~ige zur Meteorologic der Stadtatmosph~ire. Abh Meteorol Dienst DDR 137

Helbig A, Baumtiller J, Kerschgens MJ (Hrsg) (1999): Stadtklima und Luftreinhaltung, 2. Auflage. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 467 S.

Henninger S, Kuttler W (2004): Mobile Measurements of Carbon Dioxide in the Urban Canopy Layer of Essen, Germany. Proc. Fifth Symp Urban Environm 23-26 Aug 2004, Vancouver, Canada, J12.3

H6ppe P (1984): Die Energiebilanz des Menschen. Mtinchener Univ Schriften, Meteorol Inst, Wiss Mitt 49

H6ppe P, Mayer H (1987): Planungsrelevante Bewertung der thermischen Komponente des Stadtklimas. Landschaft und Stadt 19, 22-29

H6schele K, Schmidt H (1974): Klimatische Wirkungen einer Dach- begrtinung. Garten und Landschaft 6/74, 334-337

Horbert M (2000): Klimatologische Aspekte der Stadt- und Land- schaftsplanung. Schriftenr Fachber Umwelt u Gesellsch 113, 330 S.

Houghton JT, Ding Y, Griggs D J, Noguer M, van der Linden PJ, Dai X, Maskell K, Johnson CA (2001): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press New York, 1-881 Hupfer P, Kuttler W (Hrsg) (1998): Witterung und Klima, 10. Auf-

lage. Teubner, Stuttgart, Leipzig, 413 S.

Jendritzky G, Menz G, Schirmer H, Schmidt-Kessen W (1990): Methodik zur raumbezogenen Bewertung der thermischen Kom- ponente im Bioklima des Menschen (fortgeschriebenes Klima- Michel-Modell). Beitr~ige der Akademie fiir Raumforschung und Landesplanung 114, Hannover

Jendritzky G, Koppe C, Laschewski G (2004): Klimawandel -Aus- wirkungen auf die Gesundheit. Pfidiatrische Praxis 64, 355-368

Kan HD, Jia J, Chen BH (2003): Temperature and Daily Mortal- ity in Shanghai: A Time-series Study. Biomed Environ Sci 16, 133-139

Kuttler W (1991): Zum klimatischen Potential urbaner Gewfisser. In: Schuhmacher H, Thiesmeier B (Hrsg): Urbane Gew~isser. Reihe Okologie 4. Westarp Wissenschaften, Essen 378-394 Kutder W (1993): Klimagerechtes Bauen. In: Schirmer H, Kuttler

W, L6bel J, Weber K (Hrsg): Lufthygiene und Klima. Ein Hand- buch zur Stadt- und Regionalplanung. VDI Verlag, Di.isseldorf, 352-364

Kuttler W (1997): St/idtische Klimamodifikation. In: VDI-Berichte 1330. VDI Verlag Dtisseldorf, 87-108

Kuttler W ( 1999): Human-biometeorol ogische Bewertung stadtkli- matologischer Erkenntnisse ffir die Planungspraxis. Wiss Mitt Inst Met Leipzig 13, 100-115

Kuttler W (2000): Stadtklima. In: Guderian R (Hrsg): Atmosph~i- re, Band 1 B. Handb Umweltver~ind Okotox, Berlin, Heidel- berg, Springer, 420-470

Kuttler W (2001): Urban Climate and Global Change. In: Lozfin J L, Graf~l H, Hupfer P (Hrsg): Climate of the 21st century: Changes and Risks. Hamburg, Wissenschaftliche Auswertungen, 344-349

Kuttler W (2004): Stadtklima, Teil 1: Grundzi~ge und Ursachen. UWSF - Z Umweltchem Okotox 16 (3) 187-199 <DOI: http:// dx.doi.org/10.1065/uwsf2004.03.078>

Kuttler W, Zmarsly E (1995): Sommersmog: Zur Problematik aus naturwissenschaftlicher Sicht. Z Angew Umweltfor 8 (2) 153-159 Kuttler W, Schaefers S (2000): On the Detection of Intra-Urban Global Radiation Differences by Mobile Measurements. Third Symposium on the Urban Environment, 18-20 August 2000, Davis, AMS, 147-148

(12)

Klimab.nderung und Klimaschutz

Beitragsserie

Landesumwehamt NRW: Homepage des nordrheinwestf~ilischen Landesumweltamtes mit der Adresse <http://www.lua.nrw.de> Landsberg HE (1981 ): The Urban Climate. International Geophysics

Series 28, Academic Press New York, 275 S.

Lowry WP (1998): Urban effects on precipitation amount. Prog Phys Geog 22 (4) 477-520

Matzarakis A (2001): Die thermische Komponente des Stadtklimas. Ber Meteor Inst Univ Freib 6, 275

Mayer H (1989): Workshop 'Ideales Stadtklima' am 26. Okt. 1988 in Miinchen. Mitt Deutsche Meteorol Ges 3189, 52-54

Mayer H (1990): Human-biometeorologische Bewertung des Stadt- klimas. Umweltmeteorologie, Schriftenreihe VDI DIN, Bd. 15, 87-104

Mayer H, Noack EM (1980): Einfluss der Schneedecke auf die Strahlungsbilanz im Grotgraum Mtinchen. Meteorol Rdsch 33, 65-74

Mayer H, Beckr6ge W, Matzarakis A (1994): Bestimmung yon stadtklimarelevanten Luftleitbahnen. UVP-Report 5/94, 265-268 Mayer H, Kalberlah F, Ahrens D, Reuter U (2002): Analyse yon

Indizes zur Bewertung der Luft. Gefahrstoffe-Reinhahung der Luft 62 (4) 177-183

Mayer H, Matzarakis A, Iziomon MG (2003): Spatio-temporal variability of moisture conditions within the Urban Canopy Layer. Theor Appl Climatol 76, 165-179

M611er D (2003): Luft. Chemie, Physik, Biologie, Reinhahung, Recht. deGruyter, Berlin, 750 S.

Oke TR (1994): Global Change and Urban Climates. Proceedings 13th International Congress on Biometeorology, 12-13.09.1993, Calgary, Canada, 123-134

Oke TR (1997): Surface climate processes. In: Bailey WG (ed): The surface climates of Canada. McGill-Quenns's University Press, Montreal & Kingston, London, Buffalo, S. 21-43

Parlow E (2003): The urban heat budget derived from satellite data. Geographica Helvetica 58 (2) 99-111

Reitebuch O, Straf~burger A, Emeis S, Kuttler W (2000): Noctur- nal secondary ozone concentration maxima analysed by sodar observations and surface measurements. Atmos Environ 34 (25) 4315-4329

Rosenfeld D (2000): Suppression of Rain and Snow by Urban and Industrial Air Pollution. Science 287, 1793-1796

Rotach MW (1999): On the influence of the urban roughness sublayer on turbulence and dispersion. Atmos Environ 33, 4001-4006

Schtitz M (1995): Anthropogene Niederschlagsmodifikationen im komplex-urbanen Raum am Beispiel des Ruhrgebiets. Disserta- tion, Fb 9, Universit~t Essen, 151 S.

ScMitz M (1996): Anthropogene Niederschlagsmodifikationen im komplex-urbanen Raum. Geowissenschaften 14, 249-252

Shepherd JM, Pierce H, Negri AJ (2002): Rainfall modification by major urban areas: Observations from spaceborn rain radar on the TRMM satellite. J Appl Meteorol 41 (7) 689-701

SSK (=Strahtenschutzkommission) {1995): Einfiihrung eines inter- nationalen solaren UV-Index. Stellungnahme der Strahlenschutz- kommission vom 8. Dez. 1995 sowie Fassung yon 1993 Staiger H, Schubert U, Vogel G {1997): Solarer UV-Index. Definiti-

on, Einflussgr6tgen, Verteilung, Vorhersage im DWD und strah- lenhygienische Ziele. Ann Meteorol 33, 126-132

Straf~burger A (2004): Analyse atmosphfirischer Spurengase zur Bestimmung des Erholungswertes eines urbanen Parks. Disser- tation FB 9, Univ Duisburg-Essen, Campus Essen, 167 S. Taha H (1996): Modelling impacts of increased urban vegetation

on ozone air quality in the South Coast Air Basin. Atmos Environ 30 (20) 3423-3430

Tapper NJ (1990): Urban influences on boundary layer temperature and humidity: results from Christchurch, New Zealand. Atmos Environ 24B (1) 19-27

VDI (1998): Umweltmeteorologie. Methoden zur human-hio- meteorologischen Bewertung von Klima und Lufthygiene fiir die Stadt- und Regionalplanung. Tei[ I: Klima = VDI-Richtlinie 3787, B1 2, Diisseldorf, 29 S.

Wagner D (1994): Wirkung regionaler Klima~inderungen in urbanen Ballungsr/iumen. Meteorol Inst Humboldt-Univ Berlin 7, 1-14

Weber K, Ropertz A, Kuttler W (2004): Erfassung und Analyse atmosph/irischer Spurenstoffe im Bereich einer urbanen Griin- fl/iche unter Verwendung optischer Fernmessverfahren. Gefahr- stoffe-Reinhaltung der Luft 64 (9) 271-279

Weber S (2004): Energiebilanz und Kaltluftdynamik einer urbanen Luftleitbahn, Dissertation FB 9, Universit/it Duisburg-Essen, Campus Essen, 207 S.

Weber S, Kuttler W (2003): Analyse der n~ichtlichen Kaltluft- dynamik und -qualit~it einer stadtklimarelevanten Luftleitbahn. Gefahrstoffe-Reinhaltung der Luft 63 (9) 381-386

Weber S, Kuttler W (2004): Cold Air ventilation and the nocturnal Boundary Layer Structure above an urban ballast facet. Meteorl Z (im Druck)

Wildt J, Rockel P, Lausch E (2001): Die Stresssignale der Pflanzen. Spektrum Wiss 08/2001, 50-55

Zmarsly E, Kuttler W, Pethe H (2002): Meteorologisch-klimatologi- sches Grundwissen, 2. Auflage. Eugen Ulmer, Stuttgart, 176 S.

Eingegangen: 29. Juni 2004 Akzeptiert: 03. August 2004 OnlineFirst: 04. August 2004

Univ.-Prof. Dr. Wilhelm Kuttler ist Leiter der Abteilung Angewandte Klimatologie und Landschafts6kologie des Instituts fDr Geographie

der Universit&t Duisburg-Essen, Campus Essen, Vorsitzender des Fachausschusses Umweltmeteorologie der Deutschen Meteoro- Iogischen Gesellschaft (Amtsperiode 2002-2005) und Obmann einer VDI Arbeitsgruppe, die eine Richtlinie zur Planungsrelevanz in der Umweltmeteorologie erarbeitet. Sein aktuelles Forschungsgebiet umfasst neben der Grundlagenforschung insbesondere an- wendungsorientierte Aspekte der Stadtklimatologie. Im Vordergrund dieses Arbeitsbereiches stehen Untersuchungen 0ber das Auf- treten der st&dtischen W&rmeinseln, zum kiimatischen und lufthygienischen Einfluss urbaner Grfinfi&chen auf die bebaute Umge- bung sowie zum Kaltlufttransport zwischen Stadt und Umland.