Anpassung an Hitzestress in Antwerpen (Belgien) auf der Grundlage detaillierter thermischer Kartierungen

Im Rahmen des europäischen Gesundheitsdienstes Copernicus hat VITO sein städtisches Klimamodell UrbClim angewendet, um die Lufttemperaturen und die Ausdehnung der städtischen Wärmeinsel (UHI) von 100 europäischen Städten (einschließlich Antwerpen) mit einer horizontalen Auflösung von 100 m zu kartieren. Im Fall von Antwerpen zeigen die Ergebnisse das Vorhandensein einer städtischen Wärmeinsel mit einem Jahresdurchschnitt von 2 ° C im Zentrum der Stadt, die an Sommerabenden und -nächten bis zu 9 ° C erreichen kann. Aufgrund des UHI erlebte Antwerpen in den Jahren 2008-2017 doppelt so viele Hitzewellentage (definiert als Tage mit einer Höchsttemperatur von über 30 ° C und einer Mindesttemperatur von über 18 ° C) wie die ländliche Umgebung, wodurch die Stadtbewohner im Vergleich zu den Menschen in den nahe gelegenen ländlichen Gebieten einem viel höheren Hitzestress ausgesetzt waren.

Die Analyse künftiger Klimaprojektionen (die im Rahmen des RP7 RAMSES und der H2020 Climate-fit.city-Projekte durchgeführt wurden) deutet darauf hin, dass die Zahl der Hitzewellentage in Antwerpen im RCP8.5-Szenario gegen Ende des Jahrhunderts voraussichtlich um den Faktor zehn steigen wird. Ohne eventuelle Landnutzungsänderungen wird erwartet, dass die städtische Wärmeinselintensität mehr oder weniger auf dem gleichen Niveau bleibt und die Hitzebelastung in den städtischen Gebieten zusätzlich zum Klimawandeleffekt erhöht.

Motiviert durch die Forschungsergebnisse beschloss die Stadt Antwerpen, Anpassungsmaßnahmen umzusetzen, um das Problem der Hitzebelastung in der Stadt anzugehen. Mit den ermittelten Maßnahmen werden folgende Ziele verfolgt: i) den lokalen Hitzestress durch Veränderungen in der gebauten Umwelt so weit wie möglich zu reduzieren, ii) die Bürger über das Problem zu informieren, iii) sie durch Bürgerwissenschaftskampagnen einzubeziehen und iv) die Auswirkungen auf die Gesundheit mit einem Wärmeprognose- und Warnsystem zu minimieren, das sich an gefährdete Gruppen richtet.

Um optimale Ergebnisse zu erzielen, werden die Anpassungsmaßnahmen gleichzeitig auf drei Skalen umgesetzt: 1) stadtweit, 2) lokal und 3) die individuelle Person. Die Umsetzung der hier beschriebenen Anpassungsmaßnahmen hat gerade erst begonnen oder ist geplant. Die vollständige Umsetzung und die stadtweiten Ergebnisse werden lange dauern und voraussichtlich erst 2030 abgeschlossen sein.

Stadtweite Skala

Der Bau von Gebäuden in der Stadt Antwerpen wird durch eine Bauordnung geregelt, die alle Einwohner und Bauträger bei der Renovierung oder dem Bau eines Gebäudes einhalten müssen. In diesem Code wurden spezifische Anweisungen hinzugefügt (9/10/2014), um den Hitzestress in der Stadt im Laufe der Zeit zu reduzieren:

• Für alle neuen oder renovierten Dächer mit einer Neigung von weniger als 15% und einer Fläche von mehr als 20m2, ist es obligatorisch, ein begrüntes Dach auf der Oberseite zu installieren. Dies senkt die Temperatur des Daches drastisch und kühlt die Lufttemperatur, indem Regenwasser zurückgehalten und evapotranspiriert wird. Darüber hinaus bieten Gründächer eine zusätzliche Wärmeisolierung für das Gebäude, wodurch der Bedarf an Heizung und Kühlung reduziert wird.
• Alle neu installierten privaten Gärten und offenen Parkplätze müssen grün und durchlässig sein. Nur 20m2 können in Gärten <60m2 und nur 1/3 in Gärten >60m2 gepflastert werden. Alle privaten Parkplätze im Freien müssen eine durchlässige Grasfläche haben.
• Die meisten Gebäude im Stadtzentrum haben historische Putzfassaden. Bei der Renovierung müssen diese Gebäudefronten im ursprünglichen Licht, vorzugsweise in weißer Farbe, gestrichen werden. Weiße Gebäude reflektieren mehr Sonnenlicht und erwärmen sich nicht so leicht wie dunkle Gebäude, wodurch die Wärmestrahlung dieser Gebäude reduziert wird.

Lokale Skala

Regelmäßig werden große Plätze, Parks und Quartiere in der Stadt renoviert. In der Planungsphase berücksichtigte die Stadtverwaltung als neuen Faktor die Optimierung der thermischen Komfortsituation. Um gezielte Maßnahmen zu ermöglichen, sind detaillierte Informationen über das lokale Mikroklima erforderlich. Die Stadt Antwerpen, die von VITO beraten wurde, hat beschlossen, den WBGT-Indikator (Wet Bulb Globe Temperature) zu verwenden, um die Auswirkungen von Renovierungsplänen auf die Hitzebelastung zu bewerten und zu optimieren. WBGT berücksichtigt im Gegensatz zu einfachen Temperaturmessungen die Strahlungsbelastung (kurz- und langwellig), Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit, die alle den thermischen Komfort des Menschen beeinflussen. VITO führte mehrere detaillierte Modellierungsstudien mit einer Auflösung von 1 m durch, um die lokalen WBGT-Werte zu quantifizieren und die potenziellen Auswirkungen geplanter Anpassungsmaßnahmen zu bewerten. Dies führte dazu, dass grün-blaue Infrastrukturmaßnahmen (z. B. Bäume, durchlässige Flächen, Wasserteiche, Brunnen) in die Sanierungspläne aufgenommen wurden.

Ergänzt wurde die Modellierung durch eine Citizen-Science-Messkampagne im Sommer 2018 im Rahmen des Projekts H2020 Ground Truth 2.0. Etwa 20 Bewohner des Sint-Andries-Viertels waren an verschiedenen Orten mit der Messung des WBGT beschäftigt. Neben der Validierung der Modellergebnisse hat diese Kampagne das Bewusstsein für das Hitzestressproblem geschärft und eine Diskussion über mögliche Anpassungsmaßnahmen angeregt.

Individuelle Skala

In Belgien werden „Aktionspläne für die Wärmegesundheit“ auf der Grundlage von Temperaturprognosen in ländlichen Gebieten ausgelöst. Dies führt dazu, dass Hitzestress in Städten wie Antwerpen unterschätzt wird, wo ein erheblicher städtischer Wärmeinseleffekt doppelt so viele Hitzewellentage in städtischen Gebieten verursacht wie in der ländlichen Umgebung. Um eine genauere Wärmestressvorhersage für Antwerpen zu ermöglichen, wurde von VITO ein kurzfristiges Wärmevorhersagesystem (5 Tage) eingerichtet, das auf einer Kombination des regulären europäischen Vorhersagemodells des ECMWF und des UrbClim-Modells basiert. Das System liefert eine Prognose für jedes Viertel von Antwerpen unter Berücksichtigung des städtischen Wärmeinseleffekts. Dies ermöglicht eine effiziente Bereitstellung von Hilfsmitteln, die sich vor allem an schutzbedürftige ältere Menschen und Kinder richten, an den Orten, an denen sie am dringendsten benötigt werden. Darüber hinaus wurde von der Stadt Antwerpen eine Webplattform entwickelt, um Gesundheitshelfer und andere relevante Interessenträger vor Hitzewellen zu warnen und Ratschläge zu geben, was im Falle einer Hitzewelle zu tun ist. Das System ist in den warmen Monaten des Jahres in Belgien (April-September) aktiv und wird von der Stadtverwaltung verwaltet.

Es wurde ein ko-kreativer Ansatz zwischen der Stadtverwaltung und den beteiligten Unternehmen (VITO, UNESCO IHE, Antwerp Smart Zone) gestartet, um den Wärmeprognosealarm und die Webplattform einzurichten und zu testen. Mehrere Workshops für Bürgerinnen und Bürger wurden organisiert, bei denen die Stadtverwaltung und Forscher das Hitzestressproblem vorstellten und mögliche Anpassungsmaßnahmen diskutiert wurden. Die teilnehmenden Bürger waren an der Evaluierung und Erprobung der ersten Prototypen des Wärmeprognosealarms und der Webplattform beteiligt. Darüber hinaus kartierten die Bürgerinnen und Bürger Hitzestress und kühle Flecken in einem der Stadtteile und erarbeiteten Strategien zur Verbesserung des thermischen Komforts in ihrer Nachbarschaft, wobei der Schwerpunkt auf der gefährdeten Bevölkerung lag.

Der Haupterfolg der Forschung zu Hitzestress und Klimawandel in Antwerpen bestand darin, das Bewusstsein für dieses Thema auf politischer Ebene zu schärfen und den politischen Willen (und die Finanzierung) zu generieren, dieses Problem anzugehen. Darüber hinaus führten diese Untersuchungen zur Anpassung der Antwerpener Bauordnung und fließen in den Antwerpener Plan „Klima 2030“ ein, einen Plan zur Eindämmung des Klimawandels und zur Anpassung an den Klimawandel im Rahmen des Bürgermeisterkonvents, der derzeit ausgearbeitet wird.

Kommunikation stellt sich als zentrales Thema in der Zusammenarbeit zwischen Forschern und Stadtpraktikern heraus. Dies betrifft die Kommunikation zwischen einzelnen Partnern (z.B. zur Vereinbarung von Projektzielen), die Kommunikation zwischen einzelnen beteiligten Stadtabteilungen und geeignete Kommunikationsformen zwischen Stadtbeamten oder Wissenschaftlern und Bürgern.

Die Forscher hatten auch einige technische Probleme, da die Verwendung von Echtzeitdaten noch nicht vollständig in die IT-Infrastruktur der Stadt integriert war.

Die Forschung zu Hitzestress und Klimawandel wurde hauptsächlich durch europäische Projekte (FP7 RAMSES und NACLIM, H2020 Climate-fit.city und Ground Truth 2.0) finanziert, die auch einen Teil der Sachkosten für die Stadt Antwerpen deckten. Nur eine spezifische Studie zur Messung und Modellierung von Wärmestress wurde von der Stadt Antwerpen selbst finanziert und kostete etwa 70.000 Euro.

Die Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen auf stadtweiter und lokaler Ebene (grüne Dächer, Bäume, unbefestigte Flächen, Teiche, Brunnen usw.) ist im Gange, aber meist noch in der Planungsphase, so dass es schwierig ist, direkte Kosten und Nutzen zu quantifizieren.

Neben den Sachkosten für die Stadt Antwerpen hatte das Wärmevorhersage- und Warnsystem Entwicklungskosten von rund 20.000 Euro und jährliche Wartungskosten von rund 10.000 Euro.

Zu den Vorteilen zählen die verbesserte Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Stadtverwaltungen, der zunehmende Hitzestress und das Bewusstsein für den Klimawandel bei Politikern und Bürgern, die Integration von Maßnahmen zur Anpassung an den Hitzestress in die Stadtplanung (die sich auch positiv auf Gesundheit, Biodiversität, Überschwemmungen, Dürre usw. auswirken).

Die Forschung zu Hitzestress und Klimaanpassung hat zu konkreten Änderungen der Antwerpener Bauordnung geführt, die den Bau von Gebäuden in Antwerpen regelt. Sie fließt auch in den Antwerpener Plan „Klima 2030“ ein, einen Plan zur Eindämmung des Klimawandels und zur Anpassung an den Klimawandel im Rahmen des Bürgermeisterkonvents, der derzeit ausgearbeitet wird.

Die Forschung zu Hitzestress und Klimawandel für die Stadt Antwerpen begann 2013 und ist noch im Gange. Mehrere Komponenten (z. B. Wärmestresskarten, Messkampagnen) wurden in speziellen Zeitfenstern durchgeführt, die in der Regel einige Monate bis zu einem Jahr dauerten.

Die Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen auf lokaler Ebene erweist sich als langsamer Prozess, und konkrete Umsetzungen auf stadtweiter Ebene müssen erst noch realisiert werden. Die vollständige Umsetzung und die stadtweiten Ergebnisse werden voraussichtlich erst bis 2030 abgeschlossen sein.

Das Wärmeprognosesystem und die Webplattform wurden in weniger als einem Jahr entwickelt und eingerichtet.

Die oben beschriebenen Maßnahmen (Gebäudecodeänderungen, Wärmespannungsanpassungsmaßnahmen, Wärmespannungsprognosen) sollen dauerhaft in den Stadtbetrieb eingebettet sein und keinen bestimmten Zeitbereich oder eine bestimmte Lebensdauer haben.

Dirk Lauwaet
VITO
Boeretang 200, 2400 Mol, Belgium
E-mail: dirk.lauwaet@vito.be 

Griet Lambrechts
Stad Antwerpen
Francis Wellesplein 1, 2018 Antwerpen, Belgium
E-mail: griet.lambrechts@antwerpen.be 

Projekte „H2020 Ground Truth 2.0“ und „H2020 Climate-fit.city“