Urbane Räume gewinnen weltweit eine immer größere Bedeutung und fortwährend drängen mehr Menschen aus den verschiedensten Gründen in die Ballungsräume der Erde. Nach Schätzungen der UN werden im Jahr 2025 ca. 27 Megastädte mit jeweils über 10 Millionen Einwohnern existieren und ca. sechs der insgesamt acht Milliarden Menschen auf der Erde werden dann in Städten leben (OPITZ 2001).
Diese Urbanisierung stellt einen massiven Eingriff des Menschen in die Landschaft dar, welcher, unabhängig ob erwünscht oder nicht, auch das Klima beeinflusst. Besonders der urbane Siedlungsraum ist im Vergleich zu seiner unbebauten Umgebung für klimatische und luft-hygienische Veränderungen verantwortlich, die zusammenfassend als Stadtklima beschrieben werden können (KUTTLER 2004a). Der Begriff des Stadtklimas beschreibt dabei ein, mit der Bebauung in Wechselwirkung stehendes Klima, welches darüber hinaus durch Abwärme und anthropogene atmosphärische Spurengase verändert wird (KUTTLER 2004a). Ein derart anthropogen modifiziertes Klima führt häufig zu Umweltqualitätseinbußen des urbanen Lebensraumes, wie z. B. die hohen und langandauernden thermischen Belastungen in vielen Städten Europas im Sommer 2003 bewiesen. Auch wenn es sich hierbei nur um ein sehr selten auftretendes Ereignis handelt, sollten die Effekte des Stadtklimas, besonders unter Berücksichtigung des globalen Temperaturanstiegs nicht unterschätzt werden. Im Folgenden sollen zunächst die spezifischen Merkmale, welche das Stadtklima charakterisieren, dargestellt werden. Anschließend widmet sich die Ausarbeitung den messtechnischen Methoden, mit denen sich bestimmte Merkmale erfassen lassen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Aufbau der Stadtatmosphäre
3 Charakteristika des Stadtklimas
3.1 Energie- und Strahlungsflüsse der Stadtgrenzschicht
3.1.1 Kurzwellige Strahlungsflüsse
3.1.2 Langwellige Strahlungsflüsse
3.1.3 Fühlbarer und latenter Wärmestrom
3.1.4 Strahlungsbilanz
3.2 Lufttemperaturen in der Stadtatmosphäre
3.2.1 Die städtische Wärmeinsel
3.3 Luftfeuchtigkeits- und Niederschlagsverhältnisse im Stadtklimatop
3.3.1 Luftfeuchtigkeit in der Stadt
3.3.2 Städtische Niederschlagsverhältnisse
3.4 Das städtische Windfeld
3.4.1 Grundeigenschaften des Windfeldes
3.4.2 Lokalwindzirkulation der Stadt
4 Messtechnische Erfassung bestimmter Klimaelemente
4.1 Nachweis des Stadtklimas
4.2 Meteorologische Messnetze
4.2.1 Stationäre meteorologische Messnetze
4.2.2 Temporäre Messnetze in Städten
4.2.3 Planung von Messnetzen
4.3 Instrumentelle Ausstattung von Klimastationen
4.3.2 Metallwiderstandsthermometer
4.3.3 Aspirationspsychrometer
4.3.4 Rotationsanemometer
4.3.5 Pyranometer
5 Ausgewählte Beispiele von Stadtklimamessungen
5.1 Erfassung des Bioklimas in Dresden
5.2 Auswirkung von Grünflächen auf das urbane Mikroklima
6 Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit befasst sich mit den spezifischen klimatischen Modifikationen in urbanen Räumen, die durch anthropogene Einflüsse und bauliche Strukturen entstehen, und untersucht die wissenschaftlichen Methoden zur messtechnischen Erfassung dieser stadtklimatischen Merkmale.
- Charakterisierung der städtischen Wärmeinsel und ihrer Ursachen.
- Analyse der Energie- und Strahlungsflüsse in der Stadtgrenzschicht.
- Untersuchung des urbanen Windfeldes und der Luftfeuchtigkeitsverhältnisse.
- Evaluation messtechnischer Verfahren wie Widerstandsthermometrie und Psychrometrie.
- Anwendung der Stadtklimatologie am Beispiel des Bioklimas in Dresden.
Auszug aus dem Buch
3.2.1 Die städtische Wärmeinsel
Die thermische Ausprägung des Stadtklimas wird meist als horizontale Differenz der Lufttemperatur zwischen Stadtzentrum und Umland (ΔT = TStadt − TUmland) bei Hochdrucklagen angegeben (OKE 1987). Dabei wird vorwiegend von einer städtischen Wärmeinsel (Urban heat island, UHI) gesprochen, welche die positive Temperaturanomalie der Stadt gegenüber dem Umland beschreibt und erstmals vor ca. 160 Jahren für London erfasst wurde (FEZER 1995). Der Begriff der Wärmeinsel bezieht sich dabei auf einen Idealzustand, bei dem der größte Temperaturunterschied gegenüber dem Umland im Stadtzentrum angetroffen wird und durch geschlossene Isothermen gekennzeichnet ist. Tatsächlich handelt es sich in der Realität um mehr oder weniger verbundene Überwärmungen, die sich in einem urbanisierten Gebiet zeigen (MATZARAKIS 2001). Eine lineare Zunahme der Temperatur vom Umland zum Zentrum der Stadt gibt es gewissermaßen nicht, da Stadtstrukturen räumlich nicht homogen sind. So bilden sich beispielsweise Areale mit hoher Bebauungsdichte, hohem Versiegelungsgrad oder sehr geringen Grünflächenanteil in charakteristischer Weise im Lufttemperaturfeld einer Stadt ab. Dies geschieht in Form mehrerer, spezifischer Wärmeinsel (HELBIG 1999). Auch können größere Parkanlagen im Temperaturfeld ausgemacht werden. Sie weisen Temperaturen auf, welche aufgrund des, im Vergleich zur Stadt, erhöhten latenten Wärmestroms und der geringeren Wärmespeicherung kaum von denen des Umlandes abweichen (HELBIG 1999).
Neben geographischen Faktoren (geographische Lage, Aridität, Jahreszeit, Tageszeit) wird die urbane Wärmeinsel vor allem durch die Veränderung der Strahlungsflüsse in der Stadtatmosphäre bedingt. Die Veränderung wird dabei durch die modifizierte Aerosolkonzentration, die Umgestaltung der Erdoberfläche und den zusätzlichen anthropogenen Wärmestrom verursacht (HELBIG 1999).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in die wachsende Bedeutung urbaner Räume und die klimatischen Konsequenzen der zunehmenden Urbanisierung.
2 Aufbau der Stadtatmosphäre: Erläuterung der internen und externen Wechselwirkungen, welche die Planetare Grenzschicht über Siedlungsgebieten modifizieren.
3 Charakteristika des Stadtklimas: Detaillierte Darstellung der energetischen, thermischen, feuchtigkeitsbezogenen und winddynamischen Veränderungen in Stadtklimatopen.
4 Messtechnische Erfassung bestimmter Klimaelemente: Beschreibung der methodischen Vorgehensweise bei der stadtklimatologischen Messung und der instrumentellen Ausstattung von Klimastationen.
5 Ausgewählte Beispiele von Stadtklimamessungen: Praxisbezogene Analyse des Bioklimas in Dresden sowie der modellgestützten Untersuchung von Grünflächeneffekten.
6 Fazit: Zusammenfassende Betrachtung der Relevanz der Stadtklimatologie für die moderne räumliche Planung und Umweltwissenschaften.
Schlüsselwörter
Stadtklima, Wärmeinsel, Stadtatmosphäre, Strahlungsbilanz, Meteorologische Messnetze, Bioklima, Urbanisierung, Planetare Grenzschicht, Luftfeuchtigkeit, Windfeld, Widerstandsthermometer, Aspirationspsychrometer, Mikroklima, Messtechnik, Stadtplanung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert, wie sich das Klima innerhalb von Städten vom Umland unterscheidet und wie diese stadtklimatischen Besonderheiten präzise gemessen werden können.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf den physikalischen Ursachen städtischer Klimaänderungen, wie Wärmeinseln und Windveränderungen, sowie auf den instrumentellen Messverfahren.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es, ein Verständnis für die stadtklimatischen Prozesse zu schaffen und die methodische Grundlage für meteorologische Messungen in heterogenen urbanen Räumen aufzuzeigen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden Literaturanalysen, meteorologische Grundgleichungen sowie Fallbeispiele und Modellsimulationen (wie ENVI-met) zur Erläuterung herangezogen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die physikalischen Charakteristika (Strahlung, Temperatur, Wind) und die technische Erfassung dieser Elemente mittels spezifischer Instrumente.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zentrale Begriffe sind Stadtklima, Wärmeinsel, urbane Grenzschicht, Messnetze und Bioklima.
Warum spielt die Bebauungsdichte eine Rolle für das Windfeld?
Die unterschiedliche Bebauungsdichte verändert die Oberflächenrauigkeit, was maßgeblich die Windgeschwindigkeit und die Entstehung von Schwachwindepisoden beeinflusst.
Wie lässt sich die städtische Wärmeinsel nachweisen?
Durch den Vergleich von Messdaten zwischen Stadt und Umland, idealerweise unter Berücksichtigung der physikalischen Einflüsse von Topographie und Verstädterung.
Warum ist das Aspirationspsychrometer wichtig?
Es dient als Referenzgerät zur zuverlässigen Bestimmung der Luftfeuchtigkeit, indem es durch Zwangsbelüftung eine konstante Strömung gewährleistet.
- Quote paper
- Peer Bittner (Author), 2009, Die spezifischen Merkmale des Stadtklimas und seine messtechnische Erfassung, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/170137
