Neue ETH-Wärmekarte zeigt Zürichs Sommer-Hotspots

Staut sich in Ihrem Quartier an Sommertagen heisse Luft? Forscher modellierten die Stadt in 250-Meter-Quadraten und zeigen, wo Belüftung angesagt wäre.

Wer in den letzten Tagen vom Land mit dem Zug nach Zürich reiste, um an der Bahnhofstrasse zu flanieren und zu shoppen, kam ins Schwitzen. Der Zürcher Hauptbahnhof und Zonen um die Gleisanlagen gehören zu den Hotspots der Stadt und die Zürcher Einkaufsmeile zu den heissesten Strassen der City. Das zeigt eine neue Hitzekarte der ETH Zürich.

Die Basisdaten für die modellierte Karte stammten dabei vom 22. Juni dieses Jahres, einem Rekordtag für Zürich. Die Messstation auf dem Zürichberg mass laut Meteo Schweiz in der Nacht vom 22. auf den 23. Juni eine Temperatur, so warm wie noch nie seit Messbeginn 1864: 24,6 Grad Celsius. In der Stadt war es im Durchschnitt 27 Grad warm. Da der Zürichberg zu den städtischen Zonen gehört, wo der Hitzeeffekt deutlich geringer ist als in der City, kann man sich vorstellen, wie heiss der helllichte Tag gewesen sein muss: Gemäss der Hitzekarte war es auf dem Zürichberg bis zu 31 Grad heiss, in der City gegen 35 Grad.

«In der dichten Stadt gibt es eine Menge dunkles Baumaterial wie Beton und Asphalt, dunkle Gleise und wenig grüne Flächen», sagt Jan Carmeliet, Professor für Bauphysik an der ETH Zürich. Dunkle Baustoffe speichern enorme Mengen Wärmeenergie. Zudem bilden die höheren Gebäude der Innenstadt gebietsweise einen Riegel, der die Brise vom See und den Wind vom Zürichberg und Uetliberg abwehrt. Wer die Stadt kennt, der spürt das an jedem heissen Sommertag. Die Wissenschaft zeigt es unter anderem mit Winddaten und dem «Urban Fraction»-Index, der das Verhältnis zwischen bebauten und begrünten Flächen beziffert. In der Innenstadt ist der Index besonders hoch, und die Winde vom See wehen zwar entlang der Limmat, in viele Quartiere und Einkaufsstrassen wie der Bahnhofstrasse reichen sie jedoch nicht.

Ungewöhnlicher Hitzeeffekt

Es ist deshalb eine Herausforderung für Forscher und Städteplaner, lokale Hitzeeffekte einer Stadt vorherzusagen. In das Computermodell fliessen denn auch enorm viele verschiedene Daten: Für die Temperaturverteilung verwendeten die Forscher von der ETH und der Empa in Dübendorf das Wettervorher­sagemodell Cosmo der Meteo Schweiz, das aber nur eine räumliche Auflösung von 2 Kilometern hat. Um die Wind- und Temperaturverhältnisse auf lokaler Ebene zu berechnen, integrierten sie zusätzlich unter anderem Datenmaterial über die begrünten und bebauten Flächen der Stadt, die Gebäudehöhen, über die Richtung der Strassenschluchten sowie über die Albedo, den Wert, der angibt, wie viel Sonnenstrahlung an den Oberflächen zurückgestrahlt beziehungsweise gespeichert wird. Entstanden ist daraus eine Modellierung, die den Effekt von Hitzewellen auf die lokalen Temperaturen innerhalb eines Quadratrasters von 250 Meter Länge über die ganze Stadt dokumentiert.

«In der dicht bebauten, windstillen Stadt werden Gebäude und Strassen aufgeheizt, in der Nacht wird dann weniger Wärme abgegeben als im Umland», sagt ETH-Bauphysiker Jan Carmeliet. Der Temperaturunterschied zwischen Stadt und Land ist deshalb in der Nacht besonders gross. Die Hitzewelle zwischen dem 20. und 24. Juni war ausserordentlich. Sie schlug gar die Hitzeperiode 2015 – vor allem nachts: Am 20. und 21. Juni war der sogenannte Hitzeinseleffekt um 1,5 Grad stärker als vor zwei Jahren.

Die Stärke dieses Effekts nennen Fachleute Urban Heat Island Intensity (UHI). Das ist die Differenz der Temperatur zwischen einer Land- und einer Stadtmessstation, gemessen auf zwei Meter Höhe. Die Zürcher Forscher verglichen dabei die Daten auf dem Kasernenareal und in Zürich-Affoltern. In den beiden Nächten war es in der Zürcher Innenstadt bis zu 6 Grad wärmer als auf dem Land; 2015 betrug der Wert lediglich 4,5 Grad. Auch in der Innenstadt gab es lokale Hitzeinseln. Der genaue Ursprung dieses Phänomens ist jedoch laut Carmeliet vielfach noch nicht richtig verstanden. Dennoch gibt es eine Palette von möglichen Massnahmen. «Wenn wir unsere Städte verdichten, dann müssen wir das intelligent machen und eine Luftzirkulation ermöglichen», sagt Carmeliet. Rund um Seen und Gewässer müsse die Bauweise offen sein. Das zeigt sich etwa auf der weniger dicht bebauten Achse zwischen Bellevue und Tiefenbrunnen, wo die Temperaturen tiefer liegen als in der Innenstadt.

Die gängigste Massnahme sind Beschattungen zum Beispiel durch Baumpflanzungen. Das hat laut Carmeliet noch einen zusätzlichen Effekt. Durch die Transpiration der Blätter wird nicht nur die Umgebungsluft gekühlt, sondern auch der Wind, der durch die Äste weht. Carmeliet denkt aber auch an Ausgefallenes: «In manchen europäischen Städten werden exponierte Strassen mit hellen Blachen beschattet», sagt der Bauphysiker. Er selbst forscht an alternativen Strassenbelägen. Infrage käme zum Beispiel ein poröser Asphalt, der heute bereits im Einsatz ist. Während Hitze­perioden könnte dieser mit Wasser besprüht werden, das sich im Belag sammelt und verdunstet, was eine kühlende Wirkung hätte. Auch die Materialzusammensetzung der Strassenbeläge könnte so geändert werden, dass diese heller würden und weniger Sonnenenergie absorbierten.

Zürich macht vorwärts

Die Hitzekarte der ETH bestätigt in etwa die belasteten Zonen, die in der Klimaanalyse der Stadt Zürich aus dem Jahr 2011 grobmaschig aufgeführt sind. Darin wurden unter anderem Temperaturverteilung, Luftkorridore und die Luftbelastung untersucht und daraus Handlungsgebiete ausgeschieden. Diese grobmaschige Studie reicht allerdings nicht aus, um konkrete Massnahmen festzulegen. Die Dienstabteilung Grün Stadt Zürich des Tiefbau- und Entsorgungsdepartements hat aufgrund eines Postulats im Gemeinderat den Auftrag, für Zürich einen Masterplan Stadtklima zu entwickeln. Einfliessen sollen dabei auch Daten der Klimauntersuchung, die der Kanton derzeit durchführt. «Im nächsten Jahr sollen die Ergebnisse des Masterplans vorliegen», sagt Karl Tschanz, Leiter Umweltpolitik beim Umwelt- und Gesundheitsschutz der Stadt Zürich.

Wie in der ETH-Studie wird der städtische Hitzeeffekt modelliert. Zudem wird auch die Hitzebelastung auf den Menschen simuliert. Sie ist nicht nur von der Temperatur abhängig, sondern auch von der relativen Feuchtigkeit und den Windverhältnissen. «Wir orientieren uns hinsichtlich Analyse und Massnahmenkonzept am europäischen Raum, weil dort verschiedene Städte bezüglich Massnahmen weiter fortgeschritten sind», sagt Tschanz. Die Modellierung für Zürich macht denn auch ein Unternehmen mit Erfahrung im deutschsprachigen Raum.


15 Grad

wärmer im Durchschnitt ist die Luft zur Mittagszeit an einem sonnigen Tag über einem Asphaltbelag im Vergleich zur Umgebungsluft in einem Wald. Die Temperaturdifferenz zwischen einem ­trockenen Boden und feuchtem Gras beträgt im Mittel etwa 6 Grad.

0,5 Grad

Nur schon dieser kleine Anstieg der durchschnittlichen globalen Erderwärmung kann einen grossen Effekt haben. Neue Modellrechnungen zeigen, dass sich in diesem Fall vielerorts längere Hitzeperioden von mindestens fünf Tagen im Mittel um sechs Tage verlängern würden.


«Die Bevölkerung der Stadt wird in den nächsten Jahrzehnten weiter wachsen, und damit ist auch eine Bauverdichtung verbunden», erklärt Tschanz. Der Umweltfachmann ist sich bewusst, dass damit städtebaulich immer wieder Zielkonflikte entstehen werden. Es geht dabei unter anderem um kühlende Begrünung und Beschattung sowie um die Stellung künftiger Bauten. «Bebauungen, die keine Lücken für die Luftzirkulation zulassen, sind nicht optimal», sagt Tschanz. Andererseits ist in allzu offenen Häuserzeilen an Strassen der Lärmschutz nicht gewährleistet.

Auch die Höhe der Bauten kann für eine gute Durchlüftung der Stadt entscheidend sein. Ideal wäre laut dem Umweltfachmann eine Trittsteinsituation, damit die kühle Luft vom Uetliberg nicht gestaut werde, sondern weiterfliesse. Dafür braucht es jedoch Kanäle in die Stadt. «Ein begrünter Bach zum Beispiel vom Uetliberg kann bereits ein Durchlüftungskorridor sein», sagt Tschanz.

Der Masterplan ist erst das Instrument. Die daraus gewonnenen Massnahmen müssen dann auch noch politisch opportun sein.

Erstellt: 21.07.2017, 07:05 Uhr

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