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

Im Rahmen des Europäischen Gesundheitsdienstes Copernicus verwendete das VITO sein städtisches Klimamodell UrbClim, um die Lufttemperaturen und die Ausdehnung der städtischen 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 die ländliche Umgebung, wodurch die Stadtbewohner im Vergleich zu Menschen, die in den nahe gelegenen ländlichen Gebieten leben, einem viel höheren Hitzestress ausgesetzt waren.

Die Analyse künftiger Klimaprojektionen (die im Rahmen des RP7 RAMSES und der H2020 Climate-fit.city-Projekte durchgeführt werden) deutet darauf hin, dass die Zahl der Hitzewellentage in Antwerpen im Rahmen des RCP8.5-Szenarios gegen Ende des Jahrhunderts voraussichtlich um den Faktor fast zehn steigen 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 zum Klimawandeleffekt erhöht.

Motiviert durch die Forschungsergebnisse beschloss die Stadt Antwerpen Anpassungsmaßnahmen umzusetzen, um das Problem des Hitzestresses in der Stadt anzugehen. Die Ziele des identifizierten Maßnahmenpakets sind: i) den lokalen Wärmestress durch Veränderungen in der gebauten Umwelt so weit wie möglich zu reduzieren, ii) die Bürger über das Problem zu informieren, iii) sie durch Bürgerforschungskampagnen einzubinden und iv) die gesundheitlichen Auswirkungen mit einem Wärmeprognose- und Warnsystem zu minimieren, das auf gefährdete Gruppen abzielt.

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 bis 2030 abgeschlossen sein.

Stadtweite Skala

Der Bau von Gebäuden in der Stadt Antwerpen wird durch eine Bauordnung geregelt, die alle Einwohner und Bauherren 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 evapotranspiringiert wird. Darüber hinaus bieten begrünte Dächer eine zusätzliche thermische Isolierung 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 gepflastert werden <60m2 und nur 1/3 in Gärten >60m2. Alle privaten Parkplätze im Freien müssen eine durchlässige Grasfläche haben.
• Die meisten Gebäude im Stadtzentrum haben historische Gipsfassaden. 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 Viertel in der Stadt renoviert. In der Planungsphase berücksichtigte die Stadtverwaltung die Optimierung der thermischen Komfortsituation als neuen Faktor. Um gezielte Maßnahmen zu ermöglichen, werden detaillierte Informationen über das lokale Mikroklima benötigt. Die Stadt Antwerpen, die von VITO beraten wurde, hat beschlossen, bei der Bewertung und Optimierung der Auswirkungen von Renovierungsplänen auf den Wärmestress den Indikator Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) zu verwenden. WBGT berücksichtigt im Gegensatz zu einfachen Temperaturmessungen die Strahlungsbelastung (kurz- und langwellig), die Luftfeuchtigkeit und die Windgeschwindigkeit, die alle den thermischen Komfort des Menschen beeinflussen. VITO führte mehrere detaillierte (1m-Auflösung) Modellierungsstudien 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 Viertels Sint-Andries 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 „Wärmegesundheitsaktionspläne“ auf der Grundlage von Temperaturprognosen in ländlichen Gebieten ausgelöst. Dies führt zu einer Unterschätzung des Hitzestresses in Städten wie Antwerpen, wo ein beträchtlicher städtischer Hitzeinseleffekt doppelt so viele Hitzewellentage in städtischen Gebieten verursacht wie in der ländlichen Umgebung. Um eine genauere Wärmestressprognose für Antwerpen zu ermöglichen, wurde von VITO ein kurzfristiges (5 Tage) Wärmevorhersagesystem eingerichtet, das auf einer Kombination des regulären europäischen Prognosemodells des ECMWF und des UrbClim-Modells basiert. Das System liefert eine Prognose für jedes Viertel von Antwerpen unter Berücksichtigung des städtischen Wärmeinseleffekts. Dies ermöglicht einen effizienten Einsatz von Hilfsressourcen, die vor allem auf schutzbedürftige ältere Menschen und Kinder ausgerichtet sind, an den Orten, an denen sie am dringendsten benötigt werden. Darüber hinaus wurde von der Stadt Antwerpen eine Webplattform entwickelt, um Gesundheitshelfern und anderen relevanten Interessenträgern Hitzewellenwarnungen zu geben, einschließlich Ratschlägen, 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.

Ein co-kreativer Ansatz wurde zwischen der Stadtverwaltung und den beteiligten Unternehmen (VITO, UNESCO IHE, Antwerp Smart Zone) gestartet, um den Wärmevorhersagealarm und die Webplattform einzurichten und zu testen. Es wurden mehrere Bürgerworkshops organisiert, in denen die Stadtverwaltung und Forscher das Problem des Hitzestresses vorstellten und mögliche Anpassungsmaßnahmen diskutiert wurden. Die teilnehmenden Bürger waren an der Evaluierung und Erprobung der ersten Prototypen des Wärmevorhersagealarms und der Webplattform beteiligt. Darüber hinaus kartierten die Bürgerinnen und Bürger Hitzestress und kühle Orte in einem der Stadtteile der Stadt und erarbeiteten Strategien zur Verbesserung des thermischen Komforts in ihrer Nachbarschaft, wobei der Schwerpunkt auf der schutzbedürftigen 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 führte diese Forschung zur Anpassung der Antwerpener Bauvorschriften und fließt 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 entwickelt wird.

Kommunikation ist ein zentrales Thema in der Zusammenarbeit zwischen Forschern und Stadtpraktikern. Dies betrifft die Kommunikation zwischen einzelnen Partnern (z.B. zur Vereinbarung 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 Nutzung 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 Wärmestressmessungs- und Modellierungsstudie wurde von der Stadt Antwerpen selbst finanziert und kostete etwa 70.000 Euro.

Die Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen im stadtweiten und lokalen Maßstab (grüne Dächer, Bäume, unbefestigte Flächen, Teiche, Brunnen usw.) ist im Gange, befindet sich 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 eine jährliche Wartungskosten von rund 10.000 Euro.

Zu den positiven Nebeneffekten gehören die verbesserte Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Stadtverwaltungen, der zunehmende Hitzestress und das Bewusstsein von Politikern und Bürgern für den Klimawandel, die Integration von Maßnahmen zur Anpassung an Hitzestress in die Stadtplanung (die sich auch positiv auf die Gesundheit, die biologische Vielfalt, Überschwemmungen, Dürren usw. auswirken).

Die Forschung zu Hitzestress und Klimaanpassung hat zu konkreten Änderungen in 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 seine Folgen im Rahmen des Bürgermeisterkonvents, der derzeit ausgearbeitet wird.

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

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

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

Die oben beschriebenen Maßnahmen (Gebäudecodeänderungen, Maßnahmen zur Anpassung an Hitzestress, Wärmestressprognose) sollen dauerhaft in den Stadtbetrieb eingebettet sein und haben keine festgelegte Zeitspanne oder Lebensdauer.

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 

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