Simulation der städtischen Klimaszenarien für Graz und wie man die Hitze in Städten vermindern kann - Alexander Podesser, ZAMG KS Steiermark
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Simulation der städtischen Klimaszenarien für Graz und wie man die Hitze in Städten vermindern kann Alexander Podesser, ZAMG KS Steiermark Fachkongress Urbane Klimawandelanpassung Graz, 6.November 2018
Hitze: Nicht nur Badespaß…
Temperaturabweichung - Sommer
Abweichung vom Mittel
Beobachtungen zeigen außerdem:
1901-2000 (°C)
- Hitzewellen dauern länger
- Hitzewellen werden häufiger
- Acht von den zehn wärmsten Sommer seit
Messbegin sind in den letzten 30 Jahren
aufgezeichnet worden
die zehn wärmsten Sommer der Messgeschichte
Hitze: Warum sind die Städte wärmer als die Umgebung?
Straßen, Gebäude
es wird mehr Energie absorbiert und
die Wärme länger gespeichert…
Bäume, Flüsse, Wiese
weniger Energieabsorption,
Verdünstungskälte, Schatten…
k|e|n|g - t -
ZAMG
… höher in der Stadt
ZAMG
… und niedriger
im Umland
ZAMG
Klimawandel in österreichischen Städten
Linz Wien
Salzburg
Klagenfurt Graz
Beobachteter Anstieg der Lufttemperaturen im Sommer entnommen der HISTALP Datenbank und
mittlere Anzahl der Sommertage (Tmax≥25°C) im Zeitraum 1981-2010 basierend
auf Modellsimulationen für österreichische Städte.
Hitze: Städte sind wärmer als die Umgebung - Graz
…und niedriger
im Umland
In dichtbebauten Gebieten
Mittlere Zahl der sind die meiste Sommertage zu
Sommertage (Tmax≥25°C) pro beobachten,
Jahr für den Zeitraum während es in der Umgebung
1981-2010 für Graz von Grün- oder Wasserflächen
(z.B. Mur, Schlossberg und Stadtpark,
Erholungsgebiet Auwiesen) weniger
Sommertage vorkommen.
… höher in der Stadt
ZAMG
Hitze: Städte sind wärmer als die Umgebung - Graz
Mittlere Zahl der
Sommertage (Tmax≥25°C) pro
Jahr für den Zeitraum
1981-2010 für Graz
ZAMG
Hitze: Städte sind wärmer als die Umgebung - Graz
Beispiel Graz Universität
Wintermittel (D,J,F)
1951-1980: -0,5°C Sommermittel (J,J,A)
1961-1990: -0,2°C 1951-1980: 18,2°C
1971-2000: 0,0°C 1961-1990: 18,6°C
1981-2010: 0.0°C 1971-2000: 18,7°C
1981-2010: 19,3°C
2003: 22,2°C!
Frosttage (Tmin=25°C)
1971-2000: 98 d 1951-1980: 43 d
1981-2010: 92,5 d 1961-1990: 48 d
1971-2000: 52 d
1981-2010: 63 d
2003: 107 d!
Eistage (Tmax=30°C)
1961-1990: 19,9d 1951-1980: 4 d
1971-2000: 20 d 1961-1990: 3,5 d
1981-2010: 18,7 d 1971-2000: 6,5 d
1981-2010: 11,5 d
2003: 41 d!
ZAMG
Hitzebelastung in Graz - Vergangenheit
Hitzebelastung in Graz - Vergangenheit
Periode 1961-90 Periode 1971-2000 Periode 1981-2010
Projekt SISSI-II (ZAMG)
Klimawandel und zukünftige Klimaprojektionen
Zukünftige Klimaszenarien zeigen eine starke
Zunahme in Hitze mit höherer Intensität und
Häufigkeit der Hitzewellen bis Ende des 21.
Jahrhunderts.
(IPCC, 2007; 2013)
1971-2000 2021-2050 2071-2100
IPCC Scenario rcp85
Mittlere jährliche Anzahl der Sommertage (Tmax ≥ 25°C), Mittel vom Modell-Ensemble (EURO-CORDEX, 11 Modelle)Zukunftsszenarien für Graz
Stadtklimatologische Simulationen berechnet mittels
Stadtklimamodell MUKLIMO_3 und der Quadermethode
(ZAMG Projekt SISSI-II)
1971-2000 (C20) 2071-2100 (A1B)
Differenz in Sommertage für die Stadt Graz bei
unterschiedlichen Modellen und IPCC Szenarien
im Vergleich zu Zeitraum 1971-2000.
SU: mittlere Anzahl der Sommertage (Tmax≥25°C)
Input: IPCC Szenario A1B, GCM/RCM Simulation ECHAM5/CCLM_r1
Beispiel SimulationHitze: wie wir unsere Städte von Hitze schützen können
Anpassungsmaßnahmen:
Städte kühlen durch Änderung der Energiebilanz
- Dach- oder Fassadenbegrünung
Dach- oder
- Entsiegelung Fassadenbegrünung
- Erhöhung des Albedos
- Parks
- Wasserflächen ZAMG
Änderung der Änderung in
Klimarefenz Landnutzung Hitzebelastung
100% Dachbegrünung Differenz in Sommertagen
SU_diff
-25
-20
Entsiegelung JAHN
Graz
-15
-10
-5 Albedoerhöhung
0
5
10
15
20
25
Durch die Umsetzung Dachbegrünungsmaßnahmen kann die Hitzebelastung der NÖM
Städte reduziert werden.Mögliche Klimaanpassungsmaßnahmen
kurzfristig: Hitzewarnungssystem, Risikomanagement
langfristig: Klimaanpassungsmaßnahmen in Stadtplanung:
– Begrünung: Höherer Anteil der begrünten Flächen
(Entsiegelung, neue Parkflächen, Dachbegrünung)
• Reduktion der Oberflächentemperatur
Ortweinplatz @www.jakomini-basis.at
• Abschattungseffekt
• Verdunstungskühlung
• Abflussverzögerung, Wasserrückhaltung
• Geringere Staubbelastung
– Wasser: Höherer Anteil der Wasserflächen
• Verdunstungskühlung
• Minderung der Tagesschwankungen Stadtpark @www.graztourismus.at
• Verbesserung der Ventilation © Bwag/Wikimedia
– Technische Maßnahme: Änderung der Albedo
(Reflexion) an Gebäuden und versiegelten Oberflächen
• Reflexion der kurzwelligen Strahlung
• Reduktion der Oberflächentemperatur Produktionstechnikzentrum der TU Graz @www.gat.st
© NÖMStadtklimamodell MUKLIMO_3
3D Mikroskaliges Urbanes KLImaMOdell (Sievers and Zdunkowski, 1986; Sievers, 1990; Sievers, 1995)
• Auflösung: horizontal 20-200 m, vertikal 10 – 100 m
• Eingangsdaten: Höhenmodell, Meteorologische- und Landnutzungsdaten
• Output: Tagesgang des Windes, der Temperatur und relativer Feuchtigkeit, solare und
thermische Strahlung
• Auswertung der Klimaindizes mittels Quader Methode (Früh et al., 2010)
Parametrisierung von
Bebauung und VegetationSimulationen der Klimaanpassungsmaßnahmen durch Änderungen in
Landnutzung
Nr. Exp. Beschreibung vsg sigmb sigma albdvs albd albdw grant
0 Referenz Exp Referenzsimulation, „Ist-Zustand“
1 Boden 1 1.1 Entsiegelung -10%
2 -20%
3 -50%
4 1.2 Reflexion 0.3
5 0.5
6 0.7
2 Grünraum 7 2.1 Erhöhung des Anteils niedriger Vegetation +10%
8 +30%
9 2.2 Erhöhung des Anteils von Bäumen +10%
10 +20%
11 +50%
12 2.3 Neue Grünflächen +10%
13 +30%
14 +50%
3 Gebäude 15 3.1 Dachalbedo 0.5
16 0.7
17 3.2 Wandalbedo 0.5
18 0.7
19 3.3 Dachbegrünung 25%
20 50%
21 100%
Smart Cities Demo Projekt
JACKY COOL CHECK (2016-2018)Änderungen in Anzahl der Sommertage (Tmax≥25°C)
Grünraum
Diff. in Anzahl der Einfluss auf
Exp 007 niedrige Vegetation +10% Exp 008 niedrige Vegetation +30%
Sommertage HitzebelastungÄnderungen in Anzahl der Sommertage (Tmax≥25°C) Grünraum Exp 012 neue Grünflächen +10% Exp 013 neue Grünflächen +30% Exp 014 neue Grünflächen +50%
Änderungen in Anzahl der Sommertage (Tmax≥25°C) Boden Exp 001 Entsiegelung -10% Exp 002 Entsiegelung -20% Exp 003 Entsiegelung -50% Exp 004 Reflexion 0.3 Exp 005 Reflexion 0.5 Exp 006 Reflexion 0.7
Änderungen in Anzahl der Sommertage (Tmax≥25°C)
Gebäude
Exp 015 Dachalbedo 0.5 Exp 016 Dachalbedo 0.7
Exp 017 Wandalbedo 0.5 Exp 018 Wandalbedo 0.7Änderungen in Anzahl der Sommertage (Tmax≥25°C) Gebäude Exp 019 Dachbegrünung 25% Exp 020 Dachbegrünung 50% Exp 021 Dachbegrünung 100%
Graz Jakomini Bezirk
Bebaute Fläche: 259.9 ha (64.0%) Gebäude: 101.9 ha (25.1%)
Gründachpotenzial: 11.2 ha (2.8%)
Verkehr: 65.7 ha (16.2%) Grünflächen: 74.3 ha (18.3%)
Wasser: 6.2 ha (1.5%)
Einwohner: ca. 33 000
Einwohnerdichte: ca. 7 500/km2
Fläche: 4.06 km2
Höhe: ca. 380 m a.s.l.
Smart Cities Demo Projekt
Jacky_cool_check (2016-2018)Änderung in Landnutzung 2004 - 2011
LU-KlasseVALUE *NUTZUNG LU 2011 LU 2004 Diff
2004 2011 1 11 Ackerfläche 0,6 2,5 -1,89
2 12 Grünfläche 23,5 30,3 -6,87
3 15 Schrebergarten 15,1 15,1 0,00
4 16 Brachland 1,8 0,9 0,97
5 21 Waldfläche 14,5 14,8 -0,29
6 31 Stehendes Gewässer 0,2 0,2 0,00
7 32 Fließendes Gewässer 6,0 6,0 0,00
8 41 Straßenanlage 58,7 59,0 -0,30
9 42 Bahnanlage 6,9 6,9 0,00
10 43 Abstellfläche 17,6 15,2 2,37
11 61 Erholungsfläche 1,0 1,2 -0,19
12 62 Technische Ver- und Entsorgung
1,1 1,1 0,00
Bebaute Flächen (ha) 12,6 3,1% 13 66 Parkanlage 7,9 8,0 -0,08
Verkehr (ha) -0,3 -0,1% 14 68 Sportanlage 9,2 9,8 -0,61
Grünflächen (ha) -12,3 -3,0% 15 69 Sonstige Fläche 0,6 1,4 -0,72
16 142 Obststreuwiese 1,3 1,8 -0,54
Wasser (ha) 0,0 0,0%
17 143 Gärtnerei 0,6 1,7 -1,08
Änderung Gesamtfläche (ha) -21,7
18 512 Gewerbe- und Industriefläche
29,6 38,1 -8,48
19 513 Sonstiges Gebäude 36,4 23,5 12,96
20 5112 Gründerzeitliche Verbauung 62,8 63,5 -0,69
21 5113 Mehrgeschossige Wohnverbauung
69,1 64,4 4,67
22 5114 Ein- und Zweifamilien Wohnverb
41,5 40,7 0,77Hitzebelastung in Referenzsimulation und Modellvalidierung
YEAR Graz-Flughafen Graz-Universitaet Graz-St. Peter
1981-
2010 SD HD WN TN SD HD WN TN SD HD WN TN
Obs. 66,6 13,3 13,8 0,9 63,0 11,5 17,5 1,2
60,1 8,7 67,7 25,4 51 6,9 66,40 24,10
Mod.
- - - - -5% -24% >100% >100% - - - -
Diff (%)Änderungen in Hitzebelastung Versiegelte Fläche Exp 003 Entsiegelung -50%
Änderungen in Hitzebelastung
Referenz Bodenalbedo der
Versiegelte Fläche Exp 006 Reflexion 0.7 versiegelten Flächen: 0.2Änderungen in Hitzebelastung
Versiegelte Fläche und Gebäude Exp 008 niedrige Vegetation +30%
Fläche in Jakomini (Modell):
Vegetation: 104.2 ha
Freifläche: 36.3 ha
Vegetation +30%:
Vegetation: 135.2 ha
Freifläche: 5.4 haÄnderungen in Hitzebelastung Grünfläche Exp 011 Bäume +50% (Verdichtung existierende Flächen)
Änderungen in Hitzebelastung Geplante Begrünung 2025 mit Straßen Exp 014_2 neue Grünflächen
Änderungen in Hitzebelastung
Gebäude Fläche: 101.9 ha
Gebäude Exp 016 Dachalbedo 0.7 Referenz Dachalbedo: 0.2Änderungen in Hitzebelastung
Referenz Wandalbedo: 0.3
Gebäude Exp 018 Wandalbedo 0.7Änderungen in Hitzebelastung
Gebäude Exp 022 Pot. Dachbegrünung 100%
Gebäude Fläche: 101.9 ha
Dachfläche (Modell): 98.9 ha
Potenzielle Gründächer: 11.2 haEvaluierung der Klimaanpassungsmaßnahmen für Jakomini
Klimatologische Wirkung
Exp. Mittel Max
1 Boden 3 1.1 Entsiegelung -50%
Differenz in Sommertage:
1 < |∆SU| < 5
6 1.2 Reflexion (albvs=0.7) 5 ≤ |∆SU| < 10
2.1 Erhöhung des Anteils 10 ≤ |∆SU|
2 Grünraum 8 niedriger Vegetation (+30%)
2.2 Erhöhung des Anteils von
11 Bäumen (+50%)
14 2.3 Neue Grünflächen
3 Gebäude 16 3.1 Dachalbedo (albd=0.7)
18 3.2 Wandalbedo (albdw=0.7)
20 3.3 Dachbegrünung (50%)
21 3.3 Dachbegrünung (100%)
22 3.4 Potenzielle DachbegrünungZusammenfassung • zukünftige Klimaszenarien für die österreichische Städte zeigen eine starke Zunahme in Hitzebelastung bis Ende des 21. Jahrhunderts • höherer Anteil der Vegetation, Wasserflächen und Erhöhung von Reflexionsvermögen der Gebäuden reduzieren die städtische Wärmeinsel • durch großräumige und flächenhafte Anwendung von Klimaanpassungsmaßnahmen sind mäßige bis starke Kühlungseffekte realisierbar • lokale Auswirkungen sind von Umgebung und Position in der Stadt abhängig • mit kombinierter Umsetzung von Klimaanpassungsmaßnahmen können größere Auswirkungen erzielt werden
Stadtklimamodellierung an der ZAMG
Vielen Dank für Ihr Aufmerksamkeit! Urban Modelling Team Fachabteilung Modellapplikationen / Abteilung Vorhesagemodelle Bereich Daten, Methoden, Modelle KS Steiermark ZAMG - Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 1190 Wien, Hohe Warte 38 Email: urbmod@zamg.ac.at
Sie können auch lesen
