Stuttgart: Bekämpfung des Wärmeinseleffekts und der schlechten Luftqualität durch Lüftungskorridore und grün-blaue Infrastruktur

Die Lage der Stadt hat einen erheblichen Einfluss auf das lokale Klima, einschließlich Auswirkungen auf Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag und Wind. Stuttgart liegt im breiten Neckartal, das von zwei Flusstälern gebildet wird, die von steilen Hügelhängen abgeschirmt sind. Stuttgarts Zentrum liegt auf ca. 240m Seehöhe (ü.d.M.), während die umliegenden Hügel auf 500m Seehöhe ansteigen.

Stuttgart hat ein mildes, gemäßigtes Klima mit warmen Sommern. Die Windgeschwindigkeiten in der ganzen Stadt sind im Allgemeinen niedrig, was zusammen mit dem städtischen Wärmeinseleffekt zu einer schlechten Luftqualität beiträgt. Eine in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst durchgeführte Studie aus dem Jahr 2016 zeigt, dass sich die Anzahl der Hitzeeinwirkungstage (tägliche Höchsttemperatur über 32°C) in der Stuttgarter Innenstadt von 1971-2000 auf 2031-2060 verdoppeln wird. Der gleichen Studie zufolge deuten Klimaprojektionen auch darauf hin, dass die Anzahl der Tage mit Hitzestress (wenn die Thermoregulation der Menschen beeinträchtigt ist) bis 2050 aufgrund häufigerer Hitzewellen erheblich zunehmen wird: Das bebaute Gebiet des Stuttgarter Kessels und das Neckartal, beide Teil der Stadt Stuttgart, könnten bis 2050 mehr als 60 Tage mit Hitzestress erleben. Bis zum Ende des Jahrhunderts wird die Anzahl der Tage mit Hitzestress weiter zunehmen.

Eines der Hauptziele der Region Stuttgart ist es, den Luftaustausch in der Stadt zu erleichtern und so das Potenzial für einen kühlen Luftstrom von den Hügeln in Richtung der städtischen Gebiete im Talboden zu erhöhen. Die Stadt zielt auch darauf ab, die städtischen Naturgebiete zu schützen, die Ausdehnung des Grüns zu erhöhen und die Umsetzung grüner und blauer Infrastrukturen zu fördern. Zusammengenommen zielen diese Strategien darauf ab, die Anpassung Stuttgarts an heißere Sommer und häufigere Hitzewellen aufgrund des Klimawandels zu verbessern.

Der Klimaatlas für die Region Stuttgart wurde 2008 veröffentlicht, basierend auf den bisherigen Arbeiten der Stadt Stuttgart seit den 1980er Jahren und der hauseigenen Abteilung für Stadtklimatologie (seit 1938 in der Stadt Stuttgart). Im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) durchgeführten Forschungsprojekts "Integrativestädtebaulich-regionale Anpassungsstrategien"wird der Klimaatlas derzeit aktualisiert und seine Inhalte zu einem städtebaulich-regionalen Online-Informations- und Beratungstool weiterentwickelt.

Der Klimaatlas bietet standardisierte Klimabewertungen für die Städte und Gemeinden der Region Stuttgart. Der Atlas umfasst Karten, die regionale Windmuster, Strömungen kalter Luft, Luftverschmutzungskonzentrationen und andere relevante Informationen zeigen, die erforderlich sind, um Planer darüber zu informieren, wie die klimatischen Bedingungen verbessert werden können, die in neue Projekte und Nachrüstungen einfließen könnten. Der Atlas klassifiziert städtische Gebiete auf der Grundlage ihrer Rolle für den Luftaustausch und den kühlen Luftstrom in der Region Stuttgart sowie ihrer Topographie, Entwicklungsdichte und -charakter sowie der Bereitstellung von Grünflächen. Der Atlas unterscheidet acht Kategorien von Gebieten auf diese Weise, und für jeden von ihnen werden verschiedene Planungsmaßnahmen und Empfehlungen zur Verfügung gestellt.

Neben der Berücksichtigung lokaler Klimamerkmale bilden die folgenden Grundsätze die Grundlage für die Planungsempfehlungen im „Klimaheft Stadtentwicklung Online – Städtebauliche Klimafibel Online“:

• Die Vegetation sollte so angelegt werden, dass sie Entwicklungen umgibt, und größere, miteinander verbundene Grünflächen sollten in allen entwickelten Gebieten geschaffen oder erhalten werden, um den Luftaustausch zu erleichtern.
• Täler dienen als Lufttransportkorridore und sollten nicht ausgebaut werden;
• Hügel sollten unerschlossen bleiben, insbesondere wenn es in Tälern eine Erschließung gibt, da hier ein intensiver Kalt- und Frischlufttransport stattfindet;
• Sattelartige Topographien dienen als Luftinduktionskorridore und sollten nicht entwickelt werden;
• Städtische Zersiedelung ist zu vermeiden;
• Alle Bäume, die im Stadtkern mit einem Stammumfang von mehr als 80 cm in einer Höhe von 1 m wachsen, sind durch eine Baumschutzverordnung geschützt.

Die Umsetzung der Empfehlungen im Klimaatlas und im Klimaheft erfolgt durch das Amt für Stadtplanung und Stadterneuerung, unterstützt durch das Amt für Umweltschutz. Die Abteilung für Stadtklimatologie des Amtes für Umweltschutz bewertet die klimatischen Implikationen von geplanten Bebauungen und größeren Gebäuden. Infolge der Umsetzung dieser Empfehlungen wurden über 39 % der Stuttgarter Fläche geschützt, um natürliche Elemente zu erhalten. Darüber hinaus bedeckt Grün mehr als 60% der Stadt. Stuttgart enthält 5.000 Hektar Wald und Wald, 65.000 Bäume in Parks und Freiflächen und 35.000 Straßenbäume. Mehr als 300.000 Quadratmeter Dächer wurden begrünt und 63 von 273 (Stand 2019) Kilometern Straßenbahnschienen wurden mit oligotrophen Gräsern bepflanzt. Darüber hinaus wurden im Einklang mit der Vision der Stadtentwicklung 60 Hektar Grünland, die zuvor für die Entwicklung vorgesehen waren, aus dem Landentwicklungsplan 2010 zum Schutz bestehender Grünflächen gestrichen. Gezielte Maßnahmen wie ein Bauverbot in den Hügeln rund um die Stadt und die Verhinderung von Bauprojekten, die den Lüftungseffekt nächtlicher Kaltluftströme behindern könnten, haben zur Erhaltung und Verbesserung des Luftaustauschs und der Kühlluftströme in der Stadt geführt.

Um die Anpassungsfähigkeit Stuttgarts an heißere Sommer weiter zu verbessern, wird die grüne Infrastruktur in der Stadt derzeit im Rahmen eines Klimaschutzpakets ausgebaut, darunter: Begrünung von Gebäuden, Beschattung von Verkehrswegen (z. B. Fußwege und Radwege), Beschattung von Gebäudefassaden durch Straßenbäume und Aufwertung kleinerer öffentlicher Bereiche zu "cool spots" (mit Trinkwasser, Wasserfontänen, Wassersprays und Beschattungsmöglichkeiten ausgestattete Bereiche). Darüber hinaus führt die Stadt ein Programm zur Verbesserung der städtischen blauen Infrastruktur durch, insbesondere durch Trinkbrunnen und andere Wasserelemente. Wasseroberflächen und bewegtes Wasser tragen durch Verdunstung zu einer Verringerung der thermischen Belastungen bei. Das Projekt "IntegrierteStrategien zur Stärkung städtischer blau-grüner Infrastrukturen"(INTERESS-I) hat ein Pilotprojekt zur Erprobung klimawirksamer und widerstandsfähiger Bausteine blau-grüner Infrastruktur durchgeführt. Übergeordnetes Ziel ist die Entwicklung einer integrierten Strategie zur Optimierung von Grün-, Wasser-, Siedlungs- und Baustrukturen auf der Grundlage von Wasserverfügbarkeit und Wasserqualität unter Berücksichtigung von Klimaresilienz, sozialer Gerechtigkeit und Lebensqualität.

Der Klimaatlas 2008 wurde in enger Zusammenarbeit zwischen dem Verband Region Stuttgart und der Stadt Stuttgart entwickelt. Die Sektion Stadtklimatologie im Amt für Umweltschutz der Stadt Stuttgart trug mit ihrem Fachwissen dazu bei.

Die Stadt Stuttgart betont die Bedeutung der Beteiligung der Öffentlichkeit an Ökologisierungsstrategien zur Verbesserung der Luftqualität und zur Abmilderung des Wärmeinseleffekts. Dies wird durch verschiedene Strategien erreicht, zum Beispiel:

• Seit 1986 unterstützt die Stadt Stuttgart die Bürger finanziell bei der Begrünung von Dächern und weist darauf hin, dass in den stark überhitzten und schlecht belüfteten Talflächen das Potenzial für Begrünungsdächer möglichst umfassend genutzt werden sollte. Im Jahr 2016 wurde ein kommunales Begrünungsprogramm (Hof-, Dach- und Fassadenbegrünung) wieder aufgenommen, um die Begrünungsmaßnahmen in den bestehenden Gebäuden zu beschleunigen.
• Seit 1992 gibt es eine Regelung für Stuttgarter, einen Baum oder eine Grünfläche zu adoptieren. Heute haben die Betreuer über 900 Bäume adoptiert. Sie sind verantwortlich für die Bewässerung des Baumes, die Meldung von Schädlingsbefall, das Entfernen von Blattstreu und gefallenen Ästen und den Schutz des Baumes vor Hundefouling.

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Anpassung an den Klimawandel und die Eindämmung des Klimawandels beide ganz oben auf der politischen Agenda stehen. Die Stadt hat seit 1997 eine Strategie zur Eindämmung des Klimawandels und 2012 wurde eine Strategie zur Anpassung an den Klimawandel entwickelt. Eine Arbeitsgruppe begleitet die Umsetzung der Minderungs- und Anpassungsmaßnahmen.

Folgende Faktoren haben positiv zur Stuttgarter Anpassungsinitiative beigetragen:

• Die Zusammenstellung detaillierter Informationen über die Topografie, das Klima und die Landnutzung des Gebiets ermöglicht eine präzise Planung für verschiedene Gebiete, die zusammen darauf abzielen, die Luftqualität zu verbessern und den städtischen Wärmeinseleffekt abzumildern.
• Der Fall zeigt die Vorteile für eine Gemeinde, über eigene Klimaforschungskapazitäten zu verfügen, um konkrete Kenntnisse über lokale Bedingungen und Abhilfemaßnahmen bereitzustellen, anstatt sich auf ein aus allgemeinen Grundsätzen abgeleitetes Verständnis zu verlassen. Kumulativ hat die Stadt über mehrere Jahrzehnte ihre Planungs- und Landschaftsgestaltungsbefugnisse genutzt, um ein ganzes System der städtischen Luftzirkulation zu entwickeln.
• Die konstruktive Nutzung bestehender Regelungen (z.B. Baugesetzbuch) stellt einen Auftrag für die Umsetzung von Planungsempfehlungen zum lokalen Klima dar.
• Durch die enge Zusammenarbeit zwischen dem Amt für Umweltschutz (Informationsanalyse, Abgabe von Empfehlungen) und dem Team Stadtplanung und -erneuerung werden die empfohlenen grünen Infrastrukturlösungen durch Raumplanung und Bebauungskontrolle umgesetzt.
• In einigen Gebieten der Stadt unterstützte die Verfügbarkeit von Rahmenplänen, die sich eindeutig auf die Anpassung an den Klimawandel beziehen, die Umsetzung spezifischer Maßnahmen. Dies ist beispielsweise im Rahmenplan Talgrund (Stuttgart-West) der Fall, in dem die Anpassung durch Ökologisierungs- und Strukturmaßnahmen zur Erhaltung nächtlicher kalter Luftströme angegangen wird.

Eine Gesamtschätzung der Kosten für das gesamte Spektrum der umgesetzten Maßnahmen liegt nicht vor. Für einige Interventionen, die auch für die Anpassung relevant sind, liegen Einzelheiten vor. Seit 2016 stellt die Stadt Stuttgart jährlich rund 2 Millionen Euro im Rahmen eines noch aktiven grünen Förderprogramms zur Verfügung. Darüber hinaus wurden einmalig 12,7 Millionen Euro für die Sanierung von Stadtparks bereitgestellt. Darüber hinaus:

• Der Erhalt der innerstädtischen Weinberge und Steilhänge (Sicherung der Lüftung) wird durch ein Budget von rund 850.000 Euro pro Jahr über 4 Jahre (2018-2021) unterstützt.
• Die Förderung der Begrünung von Privatgebäuden (z.B. für Fassade, Höfe und Dächer) beläuft sich bisher auf insgesamt 1,5 Millionen Euro.
• Im Rahmen des aktuellen Budgets für das Garten-, Forst- und Friedhofsamt gibt es zahlreiche Einzelprojekte mit Anpassungsrelevanz.

Darüber hinaus werden im Rahmen des Klimapakets (ein zusätzliches Budget von 200 Millionen Euro für den Zeitraum 2020-2023 einschließlich Klimaanpassungsmaßnahmen) 20 Millionen Euro für zusätzliche Bäume, Hecken und Waldumbau zur Verbesserung der Anpassung an den Klimawandel sowie zur anschließenden Umsetzung grüner Fassaden, Höfe oder Dächer bereitgestellt.

In städtischen Gebieten ist es meist die hohe Wärmebelastung im Sommer, die zu einer Hitzebelastung des menschlichen Körpers führt und sich negativ auf den thermischen Komfort auswirkt. Sie ist tagsüber aufgrund der intensiven Sonneneinstrahlung besonders ausgeprägt. Bei Hitzewellen, also an aufeinanderfolgenden Tagen mit hohem Hitzestress, erreicht die Abkühlung in der Nacht oft nicht das Ausmaß, das für einen erholsamen Schlaf notwendig ist. Es wird erwartet, dass ausgedehnte und angemessene städtische Grünflächen – auch auf Gebäudeebene – und nicht versiegelte Flächen dem städtischen Wärmeinseleffekt entgegenwirken und der Bevölkerung zugutekommen. Niedrige und weniger dichte Vegetation, Grünflächen und offene Korridore fördern die Belüftung in städtischen Gebieten, reduzieren Wärmeentwicklung und thermische Belastung insbesondere in heißen Zeiten und reduzieren die Umweltverschmutzung. Sie fungieren als Kaltlufterzeugungsgebiete, die thermisch induzierte lokale Windsysteme wie nächtliche Bodenwinde, Abfahrtswinde und Bergwinde einstellen. Ihre Erhaltung und mögliche Erweiterung kann der Stadt viele Vorteile bringen und den Einsatz technischer Kühlung (z.B. durch Klimatisierung) einschränken.

Die Erhaltung der natürlichen Umwelt in städtischen Gebieten orientiert sich im Wesentlichen am Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) und am Naturschutzgesetz des Landes Baden-Württemberg (NatSchG). Das Bundesnaturschutzgesetz verbietet die Änderung oder Beeinträchtigung geschützter Grünflächen oder die Änderung der Flächennutzung in diesen Schutzgebieten. Geschützte Grünflächen umfassen: Grünzonen in Siedlungsgebieten, Parks, Friedhöfen, Gärten, Einzelbäumen, Baumreihen, Alleen oder Hainen in besiedelten oder unterentwickelten Gebieten; und einige Pflanzungen und Schutzwaldgebiete außerhalb der Wälder. Die Erhaltung der Geschichte und Kultur der Region kann auch ein Grund für den Schutz von Grünflächen sein.

Die 2011 geänderte Bauordnung schreibt vor, dass die Stadtentwicklung den Klimaschutz und die Anpassung an den Klimawandel unterstützt und verbessert. Diese können sowohl durch Flächennutzungspläne als auch durch Stadtsanierungsmaßnahmen angegangen werden. Sie betont unter anderem die Rolle der Erhaltung ungenutzter und gerodeter Flächen, die ein großes Potenzial für eine klimafreundliche Stadtentwicklung, insbesondere von Grünflächen, aufweisen.

Die Anpassung Stuttgarts an den städtischen Wärmeinseleffekt begann mit dem Klimaatlas 2008 und geht weiter. Maßnahmen werden in der Regel im Rahmen der städtebaulichen Flächennutzungsplanung umgesetzt, wobei die Umsetzungszeit stark von der Komplexität des gesamten Planungsprozesses und von den Randbedingungen wie Wohnraumbedarf etc. abhängt. Umsetzungsmaßnahmen im öffentlichen Raum (z.B. Baumpflanzung) werden in der Regel im jeweiligen Haushaltsjahr oder zeitnah durchgeführt.

Die implementierten und in Umsetzung befindlichen grünen und blauen Infrastrukturen müssen erhalten bleiben, während Lüftungskorridore geschützt werden müssen, um ihre Funktion auch in Zukunft zu erhalten. Wenn Green- und Blues-Lösungen auf Infrastrukturen angewendet werden, kann ihre Lebensdauer als die gleiche der gebauten Umgebung angesehen werden (ungefähr 40 Jahre, wenn die Wartung gewährleistet ist). Bei subventionierten privaten Maßnahmen sind die Begünstigten verpflichtet, die Infrastruktur mindestens 10 Jahre instand zu halten.

Rainer Kapp
Municipality of Stuttgart
Office for Environmental Protection, Department of Urban Climatology
Gaisburgstraße 4, 70182 Stuttgart, Germany
E-mail: rainer.kapp@stuttgart.de 

Stadt Stuttgart und Green and Blue Space Adaptation for Urban Areas and Eco Towns (GRaBS)