Klimawandelgerechte Metropole Köln - Strategie zur Anpassung an den Klimawandel (KÖLN_21)


Stadt Köln

  (Quelle panthermedia.net; Urheber: huber)

Mit finanzieller Unterstützung des Ministeriums für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (NRW) führten der Deutsche Wetterdienst (DWD) und das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV) in enger Zusammenarbeit mit der Stadt Köln das Pilotprojekt "Klimawandelgerechte Metropole Köln" (KÖLN_21) durch.

Im Rahmen des Projektes wurden die Wärmebelastung und Starkniederschläge in der Stadt Köln für den derzeitigen Zustand detailliert erfasst und Aussagen über die zu erwartenden Änderungen abgeleitet. Ziel war es, Strategien und Anpassungsmaßnahmen zu erarbeiten, um die Verwundbarkeit der Stadt Köln - für die Auswirkungen des Klimawandels - zu minimieren, um die Lebensqualität der Menschen in der Stadt Köln auch in Zukunft zu sichern.

Bis Ende 2012 sollen für Köln Untersuchungen über Umfang und Art der zukünftigen Veränderung des Stadtklimas mittels der Themenbereiche „Wärme- / Hitzebelastung“ sowie „Starkniederschlag / Belastung des Kanalnetzes“ erfolgen. Als Grundlage für die Untersuchungen dienen Basisdaten der Stadt Köln sowie Messungen vor Ort und Modellrechnungen mit dem mikroskaligen Stadtklimamodell MUKLIMO_3 des Deutschen Wetterdienst (DWD).

Projektskizze und Projektorganisation

Die Projektleitung wird gemeinsam vom LANUV und vom DWD wahrgenommen:

Dr. Barbara Köllner
LANUV
Barbara.Koellner@lanuv.nrw.de


Guido Halbig
Leiter der Niederlassung Essen
des Deutschen Wetterdienst
Guido.Halbig@dwd.de

Das Projekt gliedert sich in folgende thematische Teilprojekte:

Teilprojekt 1: Meteorologische Messungen

Die meteorologischen Messungen in Köln

Messstation des DWD in Köln

Messstation in Köln (Quelle DWD)

Messstation des DWD in Köln

In enger Abstimmung mit der Stadt Köln wurde ein umfangreiches meteorologisches Messnetz eingerichtet, das mindestens bis zum Projektende betrieben wird.

Auf dem Gebiet der Stadt Köln werden an

  • 4 Stationen des LANUV eigenen lufthygienischen Messnetzes
  • 10 zusätzlichen DWD-Messstationen
  • 2 bestehenden DWD-Stationen

meteorologische Messungen durchgeführt. Es werden die Parameter Lufttemperatur, Niederschlag, Wind (Windrichtung, Windgeschwindigkeit), Luftfeuchte und Strahlung in hoher zeitlicher Auflösung erfasst.

Bei der Auswahl der Stationen wurde Wert darauf gelegt, möglichst viele unterschiedliche Stadtstrukturen zu erfassen. (Abb. unten zeigt die Lage der Messstationen)

Topografischer Ausschnitt mit Lage der Messstationen

Messstationen des DWD (Quelle: DWD)

Die stationären kontinuierlichen Messungen werden durch Messfahrten mit dem Profilmessfahrzeug der Mobilen Messeinheit Essen des DWD ergänzt.

Ziel der Messungen ist es,

  • das derzeitige Klima der Stadt Köln möglichst exakt zu erfassen (Belastungszonen, hot-spots) und
  • Messdaten zur Verfügung zu haben, um die Modellrechnungen (siehe unten: Teilprojekt3 "Wärmebelastung") zu verifizieren.

Erste Ergebnisse wurden auf der Tagung DACH2010 als Poster präsentiert. (Download zum Poster Proj. KÖLN_21)

Teilprojekt 2: Starkniederschläge

Die Untersuchungen zu den Starkniederschlagsereignissen

Sommerliche Starkniederschlagsereignisse können in Städten zu hohen Sach- und Infrastrukturschäden durch Überflutungen führen. Ein Beispiel ist das Jahrhundert-Niederschlagsereignis in Dortmund im Juli 2008.

Anhand vorliegender vieljähriger Niederschlagsmessungen sowie den Ergebnissen der laufenden Zusatzmessungen, (Link zum Teilprojekt 1 "Meteor. Messungen in Köln") soll die räumliche und zeitliche Struktur von Starkniederschlagsereignissen für Köln untersucht werden.

Es werden zeitlich hochaufgelöste Daten von regionalen Klimaprojektionsberechnungen ausgewertet, um Aussagen treffen zu können, ob es bis Mitte dieses Jahrhunderts häufiger zu Starkniederschlagsereignissen kommen kann.

Diese Ergebnisse sollen helfen, Konzepte zu entwickeln, wie mit den bestehenden Kanalnetzen und alternativen Methoden auch zukünftig Starkniederschlagsereignisse beherrscht werden können.

Teilprojekt 3: Untersuchungen zur Wärmebelastung

Die Untersuchungen zur Wärmebelastung mit dem Stadtklimamodell MUKLIMO_3

Für Aussagen zum Stadtklima von Köln bis zur Mitte dieses Jahrhunderts reichen die globalen Klimaprojektionen aufgrund ihrer groben Auflösung nicht aus. Ein Ensemble von Klimaprojektionsrechnungen regionaler Klimamodelle liefert den Input für das mikroskalige Stadtklimamodell MUKLIMO_3 des Deutschen Wetterdienstes. Durch dieses Downscaling "Globales Modell – Regionalmodell – Stadtklimamodell" sind Berechnungen mit einer räumlichen Auflösung von etwa 100 m für das Stadtgebiet Köln möglich. Es werden die Bebauungsstrukturen und topographischen Gegebenheiten berücksichtigt, so dass die Berechnungen detaillierte räumliche Aussagen zur Überschreitung von Schwellenwerten der Temperatur (z.B. Anzahl der Sommertage) - für den Ist-Zustand und das zukünftig zu erwartende Klima bis Mitte dieses Jahrhunderts - und somit zu Wärmebelastungszonen in Köln ermöglichen.

Wesentlicher Vorteil dieser Simulationen mit dem Rechenmodell MUKLIMO_3 ist die Möglichkeit, die Auswirkungen von Eingriffen und Veränderungen in das System „Stadt“ gezielt untersuchen zu können, ohne dies in der Realität umgesetzt zu haben. Damit stellt das Modell ein "Labor" für planerische Maßnahmen in Zeiten des Klimawandels dar. Auf Grundlage dieser "Laborergebnisse" werden dann konkrete Planungsempfehlungen zur Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandels abgeleitet.

Von globalen Emissionsszenarien bis zu den Auswirkungen des Klimawandels in Städten. Globale Klimasimulationen basierend auf Emissionsszenarien des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) dienen als Antrieb für höher auflösende regionale Klimamodelle.
Der Deutsche Wetterdienst nutzt das von verschiedenen Forschungsgruppen simulierte Regionalklima zur Berechnung der Änderung des urbanen Klimas mit eigenen Stadtklimamodellen.

Die Abbildung zeigt schematisch den Prozess der Regionalisierung von Klimaprojektionen von globalen Klimamodellen hin zu regionalen Klimamodellen und schlussendlich zu den Wirkmodellen, die das Stadtklima beschreiben.  (Quelle DWD)

Teilprojekt 3: Ergebnisbericht

Zur Abschätzung der erwarteten Veränderungen der sommerlichen Temperaturverhältnisse, wurden hoch aufgelöste MUKLIMO_3 Simulationen mit langjährigen Zeitreihen aus Klimabeobachtungen und einem auf vier Regionalmodellen basierenden Ensemble von Klimaprojektionen für das IPCC Szenario A1B kombiniert („Quadermethode“ nach Früh et al. 2011). Als Kennzahlen wurden in der Untersuchung die mittlere jährliche Anzahl an Sommertagen (Tmax ≥ 25°C) und heißen Tagen (Tmax ≥ 30°C) für den Zeitraum 1971-2000 und deren Änderung bis 2021-2050 bestimmt. Neben den Berechnungen für den Ist-Zustand der Stadt wurden auch die klimatischen Auswirkungen größerer Planungsvorhaben der Stadt Köln berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass in Köln bis zur Mitte des Jahrhunderts aufgrund des Klimawandels im Gebietsmittel bis zu 33 zusätzliche Sommertage und bis zu 12 zusätzliche heiße Tage zu erwarten sind. Sowohl für 1971-2000 als auch für den Zeitraum 2021-2050 bewirken geplante Baumaßnahmen eine Zunahme der Sommertage und heißen Tage. Durch neue Grünanlagen ergibt sich hingegen jeweils eine Reduzierung der Kenntage.

Link zum Herunterladen der pdf-Datei (Quelle Deutscher Wetterdienst)

Die Ergebnisse zeigen, dass die negativen Auswirkungen des erwarteten Klimawandels durch zusätzliche Grünflächen deutlich abgeschwächt werden können und belegen somit die Wirksamkeit geeigneter Klimaanpassungsmaßnahmen.  


Den Ergebnisbericht zum Teilprojekt 3 können Sie (im PDF-Format) hier einsehen.

Titelseite des Abschlussberichtes

Abschlussbericht (Quelle LANUV)
Zoom
Abschlussbericht

Der Abschlussbericht wurde am 09. Oktober 2013 öffentlich präsentiert und steht den Städten, Kommunen und Bürgern als Informationsquelle über das Internet zur Verfügung.

Die Ergebnisse sollen helfen, die Stadt Köln an den Klimawandel anzupassen, das heißt seinen Bewohnern auch zukünftig lebenswerte Heimat, Arbeits- oder Wohnstätte zu sein.

In enger Zusammenarbeit mit der Stadt Köln wurden anhand der Projektergebnisse zur Wärmebelastung und zu Starkniederschlagsereignissen Ideen und Konzepte für eine klimawandelverträgliche Stadtplanung und Stadtentwicklung erarbeitet.

Dabei wurden auch aktuell gehandelte Trends und Konzepte (Verdichtung der Städte, innenstadtnahes Wohnen) im Lichte einer Anpassung an den Klimawandel beleuchtet.

Das Projekt soll neben den spezifischen Ergebnissen für die Stadt Köln allgemeine Erkenntnisse zum Umgang mit der Veränderung des Klimas bringen, damit diese für vergleichbare Stadtstrukturen übertragen und verwendet werden können.

Die Ergebnisse des Projektes sind in einem Abschlussbericht zusammengefasst und sind auf den Seiten des Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) als Download verfügbar:

Abschlussbericht des Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen.