Hitze in Städten: Ein quantitativer Ansatz auf Basis von höchstaufgelösten Fernerkundungsdaten und Citizen Science

Abstract

Der Klimawandel und die anhaltende Urbanisierung verstärken den städtischen Wärmeinseleffekt und führen insbesondere für Stadtbewohner zu einer erhöhten Wärmebelastung. Vor allem während sommerlicher Hitzewellen sind die Menschen extremen Tages- und hohen Nachttemperaturen ausgesetzt, wobei vor allem vulnerable Bevölkerungsgruppen von einem potenziell tödlichen Hitzerisiko betroffen sind. Dies trifft nicht nur auf Außentemperaturen zu, sondern ist vor allem in Innenräumen entscheidend, da sich die Menschen insbesondere während Hitzewellen überwiegend in Gebäuden aufhalten.

Dennoch sind Messungen der Lufttemperatur zur Quantifizierung der Hitzebelastung nach wie vor als Stationsdaten nur punktuell und insbesondere in Städten mit geringer räumlicher Abdeckung verfügbar. Beispielsweise betreibt der Deutsche Wetterdienst bisher nur wenige Stadtklimamessstationen und Kommunen verfügen nur vereinzelt über eigene Messnetze zur räumlich differenzierten Temperaturerfassung im Stadtgebiet. Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Datengrundlage sind Messungen auf Basis von Citizen Science, bei denen Lufttemperaturen vergleichsweise kostengünstig mit einfacher Messtechnik aufgenommen werden können. Insbesondere in Innenräumen stellt Citizen Science oftmals die einzige verfügbare Datenquelle dar. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Studie punktuelle Messungen der Außen- und Innentemperatur aus formalen sowie Citizen Science Messnetzen mit flächendeckenden und räumlich höchstaufgelösten Fernerkundungsdaten als erklärende Faktoren sommerlicher Hitze verknüpft. Das Ziel dieser Arbeit ist die flächendeckende Modellierung der Außen- und Innentemperaturen auf Einzelgebäudeebene, um die Wärmebelastung gesamtstädtisch und räumlich detailliert zu quantifizieren.

Unsere Ergebnisse zeigen die Möglichkeiten und das Potenzial von höchstaufgelösten Fernerkundungs- und Citizen Science Daten für eine detaillierte und stadtweite Quantifizierung der Hitzeexposition sowohl im Außen- als auch in Innenräumen. Die Analysen verdeutlichen beispielsweise die Abhängigkeit der Außentemperaturen von Vegetationsparametern und Bebauungsdichte am Tag, während die nächtlichen Temperaturen eher mit dem Gebäudebestand und den Strahlungseigenschaften zusammenhängen. Für die Innenraumtemperaturen sind zusätzlich die Gebäudedichte und dreidimensionale Gebäudeparameter von Bedeutung. Unter Verwendung von Regressionsmodellen konnten die Außentemperaturen im Vergleich zu Innentemperaturen mit höherer Genauigkeit flächendeckend modelliert werden. Darüber hinaus konnten Hotspots städtischer Hitze lokalisiert und schließlich mit detaillierten Bevölkerungsdaten in Bezug gesetzt werden. Diese Information stellt Planern und politischen Entscheidungsträgern räumliches Wissen für die Entwicklung geeigneter Anpassungsmaßnahmen zur Verfügung, um die Gesundheit der Stadtbewohner wirksam schützen zu können.