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Fallstudien

Anpassung an den Wärmestress in Antwerpen (Belgien) auf der Grundlage einer detaillierten thermischen Kartierung

Anpassung an den Wärmestress in Antwerpen (Belgien) auf der Grundlage einer detaillierten thermischen Kartierung

Die Stadt Antwerpen beauftragte die Forschungsorganisation VITO, um das Problem der Hitzebelastung besser zu verstehen, die aktuellen und zukünftigen Temperaturen und den thermischen Komfort in der Stadt. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die städtische Wärmeinsel Antwerpen die Auswirkungen des Klimawandels auf die Stadtbevölkerung verschärft, da die Zahl der Hitzewellentage in der Stadt doppelt so schnell ansteigt wie in der ländlichen Umgebung. Um das Problem des Hitzestresses in der Stadt anzugehen, werden Anpassungsmaßnahmen in drei verschiedenen Maßstäben (Stadt-, Lokal- und Einzelbürger) durchgeführt. Im stadtweiten Maßstab ist die Installation von Begrünungsdächern für neue oder renovierte Gebäude mit geeignetem Dach sowie durchlässige und grüne Parkplätze obligatorisch. Die Verordnung zielt auch darauf ab, die Albedo öffentlicher Gebäude zu erhöhen. Auf lokaler Ebene wird der thermische Komfort durch die Installation von Brunnen und Teichen, das Pflanzen von Bäumen und die Schaffung von Parks in öffentlichen Räumen verbessert, die renoviert werden, während die Bewohner durch bürgerwissenschaftliche Messkampagnen einbezogen werden. Schließlich wird ein spezielles Wärmevorhersage- und Warnsystem eingerichtet, um die gesundheitlichen Auswirkungen auf die einzelnen Bürger zu minimieren.

Beschreibung der Fallstudien

Herausforderungen

Im Rahmen des europäischen Gesundheitsdienstes Copernicus wendete VITO sein städtisches Klimamodell UrbClim an, um die Lufttemperaturen und die städtische Wärmeinsel (UHI) von 100 europäischen Städten (einschließlich Antwerpen) mit einer horizontalen Auflösung von 100 m abzubilden. 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 der UHI erlebte Antwerpen in den Jahren 2008-2017 doppelt so viele Hitzewellentage (definiert als Tage mit einer maximalen Temperatur über 30 °C und einer Mindesttemperatur über 18 °C) als in der ländlichen Umgebung, wodurch die Stadtbewohner einem viel höheren Hitzestress ausgesetzt sind als Menschen, die in den nahe gelegenen ländlichen Gebieten leben.

Die Analyse künftiger Klimaprojektionen (die im Rahmen des RP7 RAMSES und der Projekte „H2020 Climate- fit.city“ durchgeführt wurden) legt nahe, dass die Zahl der Hitzewellentage in Antwerpen gegen Ende des Jahrhunderts im Rahmen des RCP8.5-Szenarios um fast zehn ansteigen wird. Ohne eventuelle Landnutzungsänderungen wird erwartet, dass die Intensität der städtischen Wärmeinseln mehr oder weniger auf dem gleichen Niveau bleibt, was den Hitzestress in den städtischen Gebieten zusätzlich zu den Auswirkungen des Klimawandels erhöht.

Ziele

Motiviert durch die Forschungsergebnisse beschloss die Stadt Antwerpen, Anpassungsmaßnahmen umzusetzen, um das Problem des Hitzestresses in der Stadt anzugehen. Die Ziele des ermittelten Maßnahmenpakets sind: I) den lokalen Hitzestress so weit wie möglich durch Veränderungen in der gebauten Umwelt zu reduzieren, (ii) die Bürger über das Problem zu informieren, (iii) sie durch bürgerwissenschaftliche Kampagnen einzubinden und (iv) die gesundheitlichen Auswirkungen mit einem Wärmevorhersage- und Warnsystem zu minimieren, das sich an gefährdete Gruppen richtet.

Lösungen

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 begonnen oder geplant. Die vollständige Umsetzung und die stadtweiten Ergebnisse werden lange dauern und erst bis 2030 abgeschlossen sein.

Stadtweite Skala

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

  • Für alle neuen oder renovierten Dächer mit einem Hang von weniger als 15 % und einer Fläche von mehr als 20 m² ist es obligatorisch, ein begrüntes Dach darauf zu installieren. Dies senkt die Temperatur des Daches drastisch und kühlt die Lufttemperatur durch Halten und Evapo-transpirierendes Regenwasser ab. Darüber hinaus sorgen begrünte Dächer für eine zusätzliche thermische Isolierung des Gebäudes, wodurch der Bedarf an Heizung und Kühlung reduziert wird.
  • Alle neu installierten privaten Gärten und offenen Parkplätze müssen grün und durchlässig sein. Nur 20 m² können in Gärten & 60 m² gepflastert werden und nur 1/3 in Gärten > 60 m². Alle privaten Parkplätze im Freien müssen eine durchlässige Grasfläche haben.
  • Die meisten Gebäude im Stadtzentrum verfügen über historische Gipsfassaden. Bei der Renovierung müssen diese Gebäudefronten im Originallicht lackiert werden, vorzugsweise in weißer Farbe. Weiße Gebäude reflektieren mehr Sonnenlicht und werden sich nicht so leicht aufwärmen wie dunkle Gebäude, wodurch die Wärmestrahlung dieser Gebäude reduziert wird.

Lokale Skala

Regelmäßig werden große Plätze, Parks und Viertel in der Stadt renoviert. In der Planungsphase hat die Stadtverwaltung die Optimierung der thermischen Komfortsituation als neuen Faktor berücksichtigt. Um gezielte Aktionen zu ermöglichen, sind detaillierte Informationen über das lokale Mikroklima erforderlich. Beraten von VITO hat sich die Stadt Antwerpen dazu entschlossen, bei der Bewertung und Optimierung der Hitzebelastungsauswirkungen von Renovierungsplänen den Indikator „Wet Bulb Globe Temperature“ (WBGT) zu verwenden. WBGT berücksichtigt im Gegensatz zu einfachen Temperaturmessungen die Strahlungsbelastung (sowohl kurz- als auch langwellig), Feuchtigkeit und Windgeschwindigkeit, die alle den menschlichen thermischen Komfort beeinflussen. VITO führte mehrere detaillierte (1 m Auflösung) Modellierungsstudien durch, um die lokalen WBGT-Werte zu quantifizieren und die möglichen Auswirkungen geplanter Anpassungsmaßnahmen zu bewerten. Dies führte zur Einbeziehung grün-blauer Infrastrukturmaßnahmen (z. B. Bäume, durchlässige Flächen, Wasserteiche, Brunnen) in Renovierungspläne.

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

Individuelle Skala

In Belgien werden auf der Grundlage von Temperaturprognosen im ländlichen Raum „Aktionspläne für die Wärmegesundheit“ ausgelöst. Dies führt zu einer Unterschätzung von Hitzestress in Städten wie Antwerpen, wo ein beträchtlicher städtischer Wärmeinseleffekt doppelt so viele Hitzewellentage in städtischen Gebieten verursacht als in der ländlichen Umgebung. Um eine genauere Vorhersage der Hitzespannung für Antwerpen zu ermöglichen, wurde von VITO ein kurzfristiges (5 Tage) Wärmevorhersagesystem auf der Grundlage einer Kombination des regulären europäischen Prognosemodells des ECMWF und des UrbClim-Modells eingerichtet. Das System liefert eine Prognose für jede Nachbarschaft von Antwerpen unter Berücksichtigung des städtischen Wärmeinseleffekts. Dies ermöglicht den effizienten Einsatz von Hilfsmitteln, die sich vor allem an schutzbedürftige ältere Menschen und Kinder richten, an die Orte, an denen sie am dringendsten benötigt werden. Darüber hinaus wurde eine Web-Plattform von der Stadt Antwerpen entwickelt, um Hitzewellen-Warnungen an Beschäftigte im Gesundheitswesen und andere relevante Interessenträger auszusprechen, einschließlich Beratung, 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.

Relevanz

Fallbeispiel als Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel entwickelt und umgesetzt.

Zusätzliche Details

Stakeholderbeteiligung

Zwischen der Stadtverwaltung und den beteiligten Unternehmen (VITO, UNESCO IHE, Antwerpen Smart Zone) wurde ein ko-kreativer Ansatz zur Einrichtung und Erprobung der Wärmevorhersagealarm- und Webplattform gestartet. Es wurden mehrere Workshops für Bürgerinnen und Bürger organisiert, in denen Stadtverwaltung und Forscher das Hitzestressproblem einführten und mögliche Anpassungsmaßnahmen diskutierten. Die teilnehmenden Bürger waren an der Bewertung und Erprobung der ersten Prototypen der Wärmevorhersagealarm- und Webplattform beteiligt. Darüber hinaus kartierten die Bürger Hitzestress und kühle Flecken in einem der Viertel der Stadt, während sie Strategien ausarbeiteten, um den thermischen Komfort in ihrer Nachbarschaft mit einem Schwerpunkt auf der gefährdeten Bevölkerung zu verbessern.

Erfolgsfaktoren und Hemmnisse

Der wichtigste Erfolg 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 schaffen, um dieses Problem anzugehen. Darüber hinaus führte diese Forschung zur Anpassung der Antwerpener Bauordnung und fügt sich in den Antwerpener Klimaplan 2030 ein – einen Klimaminderungs- und Anpassungsplan im Rahmen des Bürgermeisterkonvents, der sich derzeit in der Entwicklung befindet.

Kommunikation entsteht als zentrales Thema in der Zusammenarbeit zwischen Forschern und Stadtpraktikern. Dies betrifft die Kommunikation zwischen einzelnen Partnern (z. B. zur Festlegung von Projektzielen), die Kommunikation zwischen einzelnen beteiligten Stadtverwaltungen und geeignete Formen der Kommunikation 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.

Kosten und Nutzen

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 abdeckten. Nur eine spezifische Studie zur Messung und Modellierung von Wärmespannungen wurde von der Stadt Antwerpen selbst finanziert und kostete rund 70,000 EUR.

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

Neben den Sachkosten für die Stadt Antwerpen hatte das Wärmeprognose- und Warnsystem eine Entwicklungskosten von rund 20,000 EUR und eine jährliche Wartungskosten von rund 10,000 EUR.

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

Die Forschung zu Hitzestress und Klimaanpassung hat zu konkreten Veränderungen in Antwerpens Bauordnung geführt, die den Bau von Gebäuden in Antwerpen regelt. Sie fließen auch in den Antwerpener Klimaplan 2030 ein, einen Klimaminderungs- und Anpassungsplan im Rahmen des Bürgermeisterkonvents, der sich derzeit in der Entwicklung befindet.

Umsetzungszeitraum

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

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

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

Lebensdauer

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

Referenzinformationen

Kontakt

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 

Webseiten
Referenz

H2020 Ground Truth 2.0 and H2020 Climate-fit.city projects

Veröffentlicht in Climate-ADAPT Nov 22 2022   -   Zuletzt aktualisiert in Climate-ADAPT Apr 04 2024


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