Einbeziehung der Anpassung in die Gestaltung der U-Bahn von Kopenhagen
Die Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels ist seit der Planung der ersten U-Bahnlinie Mitte der 1990er Jahre ein integrierter Bestandteil des Entwurfs und der Planung der Kopenhagener U-Bahn. Dazu hat Metroselskabet, das Kopenhagener Metrounternehmen, eine Strategie zur Anpassung an den Klimawandel entwickelt, die die Integration von Anpassungsaspekten seit der Planungs- und Dimensionierungsphase des U-Bahn-Systems unterstützt. Abgesehen von der ersten U-Bahnlinie, die 2002 eröffnet wurde, und damit verbundenen Erweiterungen in den folgenden Jahren, hat Metroselskabet 2019 eine neue Stadtkreislinie (Cityringen Linie M3/M4) in Betrieb genommen. Die neue U-Bahn-Linie ist 15,5 km lang und umfasst insgesamt 17 Stationen. Mit dieser neuen Linie stieg der öffentliche Verkehr deutlich an und die Zahl der Passagiere, die die U-Bahn nutzen, stieg von 64,7 Millionen im Jahr 2018 auf 78,8 Millionen im Jahr 2019.
Die wichtigsten operativen und Planungsherausforderungen des Klimawandels für die U-Bahn Kopenhagen stehen im Zusammenhang mit dem erwarteten Anstieg des mittleren Meeresspiegels, der zu schwereren Überschwemmungen durch Meeresfluten und einem höheren Auftreten extremer Wetterereignisse führt. Diese Herausforderungen implizieren die Notwendigkeit, U-Bahn-Eingänge, Lüftungssysteme an U-Bahn-Stationen (und andere Infrastrukturelemente) und U-Bahn-Schächte mit Maßnahmen auszustatten, die sie vor diesen Ereignissen schützen. Da sich die Prognosen des Klimawandels seit der Inbetriebnahme der ersten U-Bahnlinie geändert haben, mussten schrittweise höhere Anforderungen für eine klimasichere Metroplanung und -betrieb übernommen werden.
Beschreibung der Fallstudien
Herausforderungen
Sowohl der unterirdische Teil der Kopenhagener Metro als auch der oberirdische Teil stellen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Klimawandel dar. Insbesondere starke Regenfälle, Sturmfluten (die durch den Anstieg des Meeresspiegels verstärkt werden können) und Stürme können sich auf die Infrastruktur auswirken, was den U-Bahn-Betrieb und die Sicherheit der Fahrgäste beeinträchtigt. Die Prognosen über steigende Meeresspiegel und das Auftreten extremer Wetterereignisse haben sich in den letzten Jahren erheblich verändert. Es wird erwartet, dass der Klimawandel das Risiko von Wolkenbrüchen und Sturmfluten stärker erhöhen wird als bisher angenommen, wodurch die Designbedingungen für ein hohes Sicherheitsniveau für die U-Bahn verändert werden. Daher wurden nach und nach höhere Anforderungen an die Klimaverträglichkeit der Kopenhagener U-Bahn angenommen.
Laut dem 2014 Dänischen Meteorologischen Institut (DMI) Bericht über das zukünftige Klima in Dänemark, in dem die Entwicklung des dänischen Klimas bis zum Jahr 2100 skizziert wird, wird das Land einen Anstieg des Meeresspiegels und häufigere und schwerere Extremwetterereignisse erleben. Die Ergebnisse dieses Berichts basieren auf den AR5 IPCC-Szenarien. Klimasimulationen und damit verbundene Unsicherheiten werden durch Projektionen verbessert, die durch ein Ensemble von CMIP5-Klimamodellen berechnet werden (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5). Dem Bericht zufolge wird der Meeresspiegel in Dänemark für das optimistischste Szenario (RCP2.6) um 0,1-0,6 m, für ein Zwischenszenario RCP4.5 um 0,2-0,7 m und für das pessimistischere Szenario (RCP8.5) um 0,3-0,9 m höher sein. Diese Zahlen beziehen sich auf das Ende des Jahrhunderts (2081-2100) im Vergleich zum Bezugszeitraum 1986-2005. Der Anstieg des Meeresspiegels wird zusammen mit wechselnden Windmustern wahrscheinlich zu erhöhten Sturmfluthöhen führen.
Neben dem Anstieg des Meeresspiegels wird erwartet, dass extreme Wetterereignisse (Stürme und Wolkenbrüche) häufiger auftreten und aufgrund des Klimawandels schwerwiegender sein werden, wodurch das Hochwasserrisiko für die U-Bahn von Kopenhagen verschärft wird. Diese Ereignisse, die lokale Auswirkungen haben, sind schwer zu projizieren, da dies in kurzer Entfernung stark variieren kann.
Ziele
Die konzipierten und umgesetzten Maßnahmen zielen darauf ab, den Schutz des U-Bahn-Systems von Kopenhagen vor Gefahren des Klimawandels, vor allem Überschwemmungen durch starke Regenfälle und Sturmfluten, zu verbessern. Die Maßnahmen sollen die Infrastruktur und den Betrieb der U-Bahn sowie die Sicherheit der Fahrgäste schützen.
In diesem Fall umgesetzte Anpassungsoptionen
Lösungen
Metroselskabets Strategie zur Anpassung an den Klimawandel unterstützt die Integration der Anpassung an den Klimawandel frühzeitig in der Planungs- und Dimensionierungsphase der U-Bahn-Linien, so dass danach nur geringfügige laufende Anpassungen erforderlich sind.
Um den Schutz des U-Bahn-Systems von Kopenhagen vor Überschwemmungen zu verbessern, wurde für jede Station der erwartete höchste Wasserstand aufgrund starker Regenfälle und Sturmfluten separat geschätzt. Dadurch konnte die genaue Höhe für jeden Eingang, Treppen, Tunnellüftung, Rampe, Technikraum, Schacht, Aufzug sowie Kontroll- und Wartungszentrum ermittelt werden. Abgesehen von dem Gleis sind die oben genannten Bereiche und Anlagen am stärksten gefährdet und können im Falle eines Ausfalls den U-Bahn-Betrieb und seine Sicherheit beeinträchtigen.
Um den höchsten Wasserstand in jeder Station zu identifizieren, die durch Wolkenbruchereignisse verursacht wird, wurde ein 1:2.000-jähriges Hochwasserereignis in Betracht gezogen, ein Ereignis, das 5 % Wahrscheinlichkeit hat, im U-Bahn-Leben (100 Jahre) zu passieren. Bisher konzentrierte sich die Klimaanpassungsarbeit von Metroselskabet auf die Linien M1 und M2. Als Folge von Klimaveränderungen entspricht das Sicherheitsniveau dieser Leitungen nicht mehr dem ursprünglich geplanten Niveau. Diese Leitungen sind nun vollständig vor Überschwemmungen durch Wolkenbrüche geschützt. Für neu gebaute (M3 City Ring, M4 Nordhavn) und Metrostrecken im Bau (M4 Sydhavn) wurden aktualisierte Klimaprojektionen des zukünftigen Auftretens und der Intensität von Wolkenbruch- und Sturmflutereignissen berücksichtigt. Auf der Grundlage dieser Annahmen wurde festgestellt, dass U-Bahn-Stationen auf verschiedenen Ebenen zwischen drei und fünf Metern platziert werden sollten, um die fest installierten Anlagen gegen ein 10.000-jähriges Hochwasserereignis zu schützen.
Zusätzlich zu den erhöhten Höhenniveaus kritischer U-Bahn-Elemente wurden eine Vielzahl von Maßnahmen identifiziert und in die Konzeption der U-Bahn einbezogen, um ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Überschwemmungen zu verbessern, darunter:
- Der Bereich um die Eingänge zu den U-Bahn-Stationen ist so konzipiert, dass der Abfluss von Regenwasser weg von den Öffnungen gewährleistet ist. Darüber hinaus wurde an einigen U-Bahn-Stationen ein Schritt eingebaut, der einen Schritt nach oben erfordert, bevor Sie zum Bahnhof hinunterfahren.
- Wo die U-Bahn von den Abschnitten über dem Boden hinunter in die Tunnel verläuft, wurde über die Gleise, auf denen sich Regenwasser ansammelt und herausgepumpt, ein starkes Entwässerungsrost errichtet, so dass es nicht in die Tunnel gelangt.
- Im oberirdischen U-Bahn-System werden entlang der Gleise, die das Wasser in das lokale Kanalsystem führen, Abflüsse installiert.
- Alle unterirdischen Stationen haben Pumpleistung, so dass, wenn der Tunnel überflutet wird, das Wasser automatisch weggepumpt wird.
- In einigen U-Bahn-Stationen, an denen das U-Bahn-System direkt mit anderen Infrastrukturen verbunden ist, werden Schleusentore eingerichtet, um die U-Bahn vor Überschwemmungen aus anderen Teilen des öffentlichen Verkehrsnetzes zu schützen.
- Die U-Bahn-Stationen sind vor Rückflüssen aus dem Kanalisationssystem der Stadt geschützt.
- Installationen von wasserdichten Außentüren in den Technikräumen an mehreren Stationen sowie in elektrischen und mechanischen Installationen haben sie wasserdicht gemacht.
- Technikräume sind mit einer 0,3 m hohen Haustür installiert.
- Gabion Mauern wurden an einigen exponierten oberirdischen U-Bahn-Abschnitten, wie auf Eastern Amager gebaut. Eine Gabionenwand ist eine Wand aus einem mit Steinen gefüllten Käfig; eine Technik, die in Küstenschutz und Wellenbrechern verwendet wird. Sie sind strukturelle Elemente, die in den oberirdischen Strecken verwendet werden, die jedoch nicht allein genug sind, um vor Überschwemmungen zu schützen.
- Wasserdichte Wände (Kombination aus Beton und Gabionwänden) bis zu 2,3 m hoch wurden in den Linien M1 und M2 installiert, die Schutz vor Meereswellen entlang der exponierten oberirdischen U-Bahnabschnitte bieten. In den neuen und geplanten Linien könnte die Höhe der Wände höher sein, was den berücksichtigten erhöhten klimasicheren Anforderungen entspricht.
Auch während der Bauzeit wurde der Schutz vor Wolkenbrüchen und Stürmen sichergestellt, um Arbeiter und Maschinen zu schützen.
Trotz Anpassung an das Klima ist die Gestaltung bestehender und geplanter U-Bahn-Linien möglicherweise nicht ausreichend, um unter Berücksichtigung der sich entwickelnden Natur des Klimawandels und der damit verbundenen Projektionen einen umfassenden Schutz vor Ereignissen, Meeresspiegelanstiegen und Sturmfluten in Zukunft zu gewährleisten. Die vorläufigen Analysen von Metroselskabet zeigen, dass der vollständige Schutz einer U-Bahn hohe Kosten mit sich bringt. Metroselskabet hat festgestellt, dass der äußere Schutz der gesamten Hauptstadtregion, Großraum Kopenhagen, in sozioökonomischer Hinsicht besser geeignet ist als der Schutz der U-Bahn-Anlagen allein. Das Ausmaß der zum Schutz der U-Bahn erforderlichen Maßnahmen hängt in hohem Maße davon ab, wie beschlossen wird, das Großraum Kopenhagen im Allgemeinen zu schützen. Die Stadt Kopenhagen arbeitet an dem fortschreitenden Schutz der städtischen Elemente, die Jahrzehnte erfordern werden.
Relevanz
Der Fall wurde als Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel entwickelt, umgesetzt und teilweise finanziert.
Zusätzliche Details
Stakeholderbeteiligung
Der wichtigste institutionelle Akteur am Bau, Betrieb und Klimaschutz in Kopenhagen ist Metroselskabet, ein von der Stadt Kopenhagen (50 %), der dänischen Regierung (41,7 %) und der Stadt Frederiksberg (8,3 %) finanziertes Unternehmen. Die Vorbereitung des Stadtringprojekts beinhaltete eine öffentliche Konsultation auf der Grundlage der Umweltverträglichkeitsprüfung des Projekts, die 2008 durchgeführt wurde; 200 Bürger äußerten sich besorgt über das Projekt. Die Genehmigung des endgültigen Projekts erfolgte im Januar 2009 durch die beiden betroffenen Städte und im März 2009 durch das Verkehrsministerium. Das Projekt wurde 2019 fertiggestellt und in Betrieb genommen.
Das für die Gestaltung des Stadtrings (M3) zuständige Unternehmenskonsortium CASJV (Cowi, Arup und Systra) nutzte ein aktualisiertes Modell, um extreme Überschwemmungen aufgrund starker Regenfälle zu berücksichtigen und das U-Bahn-Design entsprechend an die Modellergebnisse anzupassen. Die Klimadämpfung der Linie M4 und deren Erweiterungen (Norhavn und Sydhavn) hat Empfehlungen zu Anpassungsmaßnahmen zusätzlich zu bereits geplanten, die vom Beratungsunternehmen Rambøll ausgearbeitet wurden, aufgenommen.
Erfolgsfaktoren und Hemmnisse
Zu den wichtigsten Erfolgsfaktoren gehören: I) die Annahme eines integrierten Ansatzes, einschließlich Hochwasserproblemen im gesamten Konzept des U-Bahn-Designs seit der Machbarkeitsphase; II) im Falle des Stadtrings auf der Grundlage der Erfahrungen bei der Planung und dem Betrieb der früheren U-Bahnlinien (M1 und M2), die 2002 bzw. 2007 eröffnet wurden; (III) Kohärenz und Kohärenz mit dem stadtweiten Anpassungsplan an den Klimawandel.
Der Hauptbegrenzungsfaktor hängt mit den ursprünglich für das U-Bahn-System festgelegten technischen und betrieblichen Anforderungen zusammen, die in erster Linie darauf ausgerichtet sind, optimale öffentliche Verkehrsdienste unter nachhaltigen wirtschaftlichen Bedingungen zu gewährleisten. Solche Anforderungen betreffen Stationsstandorte, die Platzierung technischer Komponenten, das Layout der U-Bahn-Stationen, die Routenführung von U-Bahnlinien und andere. In einigen Fällen haben sie die Integration von Anpassungsmaßnahmen schwieriger gemacht.
Kosten und Nutzen
Die Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen im U-Bahn-System Kopenhagen wurde von Metroselskabet finanziert. Die Finanzierung von Anpassungslösungen an den Klimawandel wurde sowohl im Bau- als auch im Betriebsbudget berücksichtigt. Die Gesamtkosten des Stadtrings betrugen 22,4 Milliarden DK, was etwa 3 Mrd. EUR entspricht und damit die ursprünglich geplanten Kosten von 21,3 Milliarden DKK leicht übertraf. Die Kosten für Klimaschutzmaßnahmen sind in diesem Betrag enthalten und es liegen keine gesonderten Informationen vor.
Der Hauptvorteil klimasicherer Maßnahmen ist die Vermeidung von Schäden an der Metroinfrastruktur und -ausrüstung, Betriebsausfälle und damit verbundene finanzielle Verluste im Zusammenhang mit klimabedingten Ereignissen, insbesondere Überschwemmungen.
Rechtliche Aspekte
Der Bau der U-Bahn-Linie M3 City Ring basiert auf einem Gesetz, das vom nationalen Parlament im Juni 2007 verabschiedet wurde. Die Projektbeschreibung, die als Grundlage für diesen Rechtsakt diente, ist in dem 2005 erstellten Bericht über die Stadtkreislinie enthalten. Die Anforderungen an die Anpassung an den Klimawandel wurden in den Projektvorschlag aufgenommen.
Umsetzungszeitraum
Die Integration von Aspekten des Klimawandels in das Metrodesign ist ein kontinuierlicher adaptiver Prozess, der seit der Planung und dem Bau der ersten U-Bahnlinie (2002) im Gange ist und bis jetzt fortgesetzt wird. Im Jahr 2010 begannen die ersten Bauarbeiten am neuen U-Bahn-Linienring (M3). Diese Linie wurde 2019 eröffnet, ausgestattet mit einem höheren Schutz vor aktuellen und zukünftigen klimabedingten Risiken. Die Bauarbeiten werden mit den M4-Linienerweiterungen fortgesetzt: I) (Nordhavn) mit zwei neuen Stationen (Nordhavn und Orientkaj) und ii) Sydhavn, die 2024 in Betrieb genommen werden soll. Aufgrund der Lage dieser Abschnitte in der Nähe des Meeres ist die Einbeziehung von Aspekten des Klimawandels in ihre Gestaltung besonders wichtig.
Lebensdauer
Die Designlebensdauer des U-Bahn-Systems beträgt etwa 100 Jahre, kann aber aufgrund der Erfahrung anderer Städte weltweit noch länger sein. Bei guter Erhaltung sollte die Lebensdauer der strukturellen Anpassungsmaßnahmen die Lebensdauer des gesamten U-Bahn-Systems abdecken.
Referenzinformationen
Kontakt
Cecilie Elisa Juul Martiny
Architectural Engineer
Metroselskabet I/S
Metrovej 5
DK-2300 København S, Denmark
E-mail: cema@m.dk
Webseiten
Referenz
Metroselskabet, including Metroselskabet Annual reports
Veröffentlicht in Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Zuletzt aktualisiert in Climate-ADAPT Apr 18 2024
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