„nachhaltige technologien 04 | 2021"

Matthias Ratheiser und Wolfgang Gepp , Stadtmeteorologen und Geschäftsführer der Weatherpark GmbH. matthias.ratheiser@weatherpark.com und die Luft enthalten. Neben dem Wind sind in den Differentialgleichungen Terme zur Physik der anderen Wohlfühl-Parameter berücksichtigt. Entscheidend ist dabei die Interaktion der Modellvariablen zwischen den Randflächen (Boden und Wände) und der Luft. Zentrale Modellvariablen sind neben dem dreidimen- sionalen Windvektor die Temperatur, die Feuchte, die Dichte und die Strahlung. Entscheidend sind dabei die Flüsse in die und aus den Randflächen (z. B. Boden- wärmestrom, Strahlungsfluss, latente und fühlbare Wärmeflüsse). Die Simulationen laufen in der Regel für typische Hitzewellentage über 48-72 Stunden. So sind Angaben über den Verlauf der mikrometeorologischen Para- meter tagsüber und in der Nacht möglich. Für jeden Zeitschritt werden dreidimensionale Lösungsfelder der Modellvariablen berechnet. Die Lösungen werden mit einem Näherungsverfahren ermittelt, da mathe- matisch exakte Lösungen nicht erzielbar sind. Am Ende wird aus den Modellvariablen ein Maß für die gefühlte Temperatur ermittelt (z. B. die PET, die Phy- siologische Äquivalent-Temperatur), die auf Karten in zweidimensionalen Schnitten dargestellt wird. Die räumliche Verteilung der Komfortverhältnisse auf den Freiflächen zwischen den Gebäuden ermöglicht nun dem geschulten Auge die Interpretation und Ableitung der zu erwartenden Belastungen für den Organismus. Abzulesen sind die Aufheizung tagsüber und der damit verbundene Hitzestress sowie die Abkühlung in der Nacht, die Auskunft über die Schlaf- qualität liefert. Besonders wertvoll sind in diesem Zusammenhang Vorher-Nachher-Vergleiche von un- terschiedlichen Planständen. So können zum Beispiel Varianten mit und ohne Hitzeschutzmaßnahmen verglichen werden. Die Wirkungsweise von unter- schiedlichen Maßnahmen wird dabei quantifiziert. So kann ermittelt werden, wie viel Grad Abkühlung an gefühlter Temperatur welche Hitzeschutzmaßnahme bringt. Diese Angaben sind wertvolle Inputs für PlanerInnen um die Hitzebelastung zu reduzieren. Interpretation mikroklimatischer Modelle An dieser Stelle ist es wichtig zu erwähnen, dass die korrekte Verwendung mikroklimatischer Modelle und die Interpretation der Ergebnisse die Beteiligung von ExpertInnen voraussetzt. Die Vernetzung der Disziplinen (Architektur, Stadtplanung, Landschafts- planung, Stadtklimatologie) ist der Schlüssel zu einer integrativen Planung von hoch qualitativen Freiflächen, die gut angenommen werden und in der Folge belebt sind. Die große Anzahl an wissenschaftlichen Papers, die jedes Jahr zu diesen Themen erscheint, zeigt, dass die Entwicklung von Mikroklimamodellen noch lange nicht zu Ende ist. Große Herausforderungen der nächsten Jahre sind etwa die physikalisch sinnvolle Berücksichtigung von bewegtem Wasser (Brunnen, Nebelduschen) als Kühlungsmaßnahmen oder die Überbrückung der Lücke zwischen Mikro- und Me- soklimamodellen. Viel Aufwand fließt dabei in das Zusammenführen dieser beiden Simulationsansätze, die so genannte Kopplung der Modelle. Denn auf der einen Seite werden die großräumigen meteoro- logischen Vorhersagemodelle immer genauer, auf der anderen Seite werden mit Mikroklimamodellen immer größere Bereiche simuliert. Zur Anpassung an die unvermeidbaren Folgen des Klimawandels gibt es viele Schrauben, an denen wir drehen können. Insbesondere der richtige „Maßnah- men-Mix“ führt zu positiven Effekten. Mikrosimulati- onen sind dabei ein wertvolles Werkzeug zur Maxi- mierung der Wirksamkeit der gesetzten Maßnahmen. Der Grundriss einer Straße mit angrenzenden Häusern (grau) zeigt, wie ein Mensch die Temperatur an einem heißen Sommertag empfindet. Die Rot- und Orangetöne stehen für ein Maß des Hitzestress (PET). Die grünen Kreise zeigen Baumstandorte, die sich positiv auf das Hitzeempfinden auswirken (gefühlt um bis zu 15°C geringere Temperatur) Quelle: Weatherpark GmbH Y (m) 80 60 40 20 50 100 150 200 X (m) Straße: Planstand 11.07., 14:00 MEZ PET in 1.5m 53 47 41 35 29 23 18 13 8 4 PET (°C) 17 16 GEBÄUDESIMULATION