Hitzeinseln in der Stadt auf der Spur

Mobile Messtechnik für Stadtklima-Untersuchungen auf Fahrzeugen des Kommunalservice Jena (KSJ) und der Jenaer Nahverkehrs GmbH

Die lokale Temperatur in Stadtgebieten hängt nicht nur von den großräumig vorherrschenden Wetterbedingungen ab. Sie wird auch maßgeblich von den variierenden Geländestrukturen und von der Landnutzung bestimmt. So betragen allein die Höhenunterschiede im Stadtgebiet von Jena bis zu 200 m und die Bandbreite der Landnutzung erstreckt sich von Wald bis zur komplett versiegelten Fläche. Bei einer Fahrt durch Jena sind Temperaturunterschiede von sechs Grad und mehr keine Seltenheit. Als Beispiel einer Autofahrt am einem späten Septembernachmittag 2020 zeigte das Thermometer in Lobeda 26.5 °C, fiel im Mühltal auf 20 °C ab, um in Isserstedt wieder auf 23.5 °C anzusteigen. Einzelne stationäre Wetterstationen können diese Charakteristika nicht ansatzweise abbilden.

Mit den mobilen Messgeräten des Thüringer Landesamts für Umwelt, Bergbau und Naturschutz (Abb. 2), die auf zwei Straßenbahnen des Jenaer Nahverkehr GmbH (Abb. 1) und auf sechs Entsorgungsfahrzeugen des Kommunalservice Jena (KSJ) (Abb. 3) installiert sind, starteten ab Oktober 2020 die kontinuierlichen Messungen im Stadtgebiet Jenas. Am 25. September 2020 gab Umweltministerin Anja Siegesmund mit der symbolischen Installation eines mobilen Messgerätes den offiziellen Startschuss. Diese mobilen Messungen erlauben somit eine quartiersgenaue Lokalisierung von innerstädtischen Wärmeinseln, welche für die Planung von Maßnahmen zur Anpassung an temperaturbeeinflusste Klimawandelfolgen, wie z. B. Hitzebelastung oder Heizbedarf, genutzt werden können.

 

Was wird gemessen?

  • Lufttemperatur
  • Relative Luftfeuchtigkeit
  • Räumliche Koordinaten (GPS) und Uhrzeit

 

Auf welchen Fahrzeugen sind die Messgeräte installiert?

Zwei Straßenbahnzüge der Jenaer Nahverkehr GmbH fahren im Jenaer Saaletal und decken somit die Tallagen ab. Für eine belastbare Interpolation sind jedoch Informationen aus möglichst vielen Höhenlagen (Spezifik der Tallage Jenas) mit verschiedenen Landnutzungstypen und niedrigen zeitlichen Messintervallen (Minutenwerte) erforderlich. Die Möglichkeit, diese Daten und Informationen zu erfassen, bieten die Entsorgungsfahrzeuge des KSJ, die sozusagen in Jena „vor jeder Haustür“ messen können. Abbildung 4 zeigt exemplarische Messrouten. Die dabei erfassten, räumlich und zeitlich unterschiedlichen Temperaturmesswerte verdeutlicht Abbildung 5.

Nachhaltigkeit und Übertragbarkeit der Ergebnisse

Das Messsystem und die Auswertungsmethodik ist auf jede andere Stadt bzw. Kommune übertragbar und trägt somit Pilotcharakter. Die in Jena verwendeten Messgeräte sind prinzipiell auch für andere Fahrzeuge und Städte nutzbar, wobei ein mehrjähriger Messzeitraum in Jena vereinbart ist. Der Bordnetz-unabhängige Betrieb der Messungen durch eine eigene solarbasierte autarke Stromversorgung des Messmoduls, ermöglicht eine deutlich flexiblere Anbringung der Messgeräte ohne einen Eingriff in die Fahrzeugelektrik.

 

Innovationsgehalt des Vorhabens

Die Konzeption der mobilen Messungen in Jena erlaubt einen vieljährigen und wartungsarmen Dauerbetrieb. So werden die Temperaturverhältnisse nicht nur während eines einziges Strahlungstages gemessen, sondern liegen für alle Witterungsverhältnisse vor. Die daraus generierten Ergebnisse liegen in einer sehr hohen räumlichen Auflösung bis auf Quartiersebene vor. Das verdeutlichen die extrapolierten Temperaturraster der mobilen Messungen (Abb. 6, rechts) im Vergleich zu den RaKliDa-Rastern der Lufttemperatur (Abb. 6, links), die in einer 1 x 1 km-Auflösung im Regionalen Klimainformationssystem ReKIS abrufbar sind.

Hintergrund

Die Anpassung an die Folgen des Klimawandels ist in Thüringer Kommunen und vor allem in Städten ein Thema mit hohem Stellenwert. Starkregenereignisse, Hitze und Trockenheit haben in den vergangenen Jahren die Handlungsnotwendigkeit deutlich zum Ausdruck gebracht.  Mit JenKAS - der Jenaer Klima-Anpassungs-Strategie (https://umwelt.jena.de/de/klimaanpassungsstrategie) - von 2009 ‑ 2012 initiierte die Stadt Jena ein Projekt zur „Verbesserung der Datengrundlagen für die Umsetzung einer klimawandelgerechten Stadtentwicklung, die Sensibilisierung der Öffentlichkeit und die Entscheidungsunterstützung für alle Akteure mittels fachübergreifendem Decision Support System“ (www.jenkas.de). JenKAS befindet sich seitdem im Verstetigungsprozess und wird kontinuierlich mit unterstützender Beratung der Klimaagentur im Thüringer Landesamt für Umwelt, Bergbau und Naturschutz fortgesetzt. Der Verstetigungsprozess benötigt zeitlich und räumlich hochaufgelöste Datensätze von Klimaparametern wie der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit. Die zielgerichtete, effiziente und damit kostensparende Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels in Thüringer Städten und Kommunen benötigt diese ebenso. Auch die langfristige Überprüfung und Bewertung von Anpassungsmaßnahmen kommt ohne diese Messungen nicht aus.

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