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Das Projekt "Nacheiszeitliche Geschichte des Klimas und der Vegetation tropischer und subtropischer Naturlandschaftsraeume Afrikas (12000-9000 B.P./3-4 Zeitscheiben/und 6000-4000 B.P./3-4 Zeitscheiben)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mannheim, Geographisches Institut durchgeführt. Ziel des Antrages ist es, dass nacheiszeitliche Klima und die Vegetation tropischer und subtropischer Landschaften in Afrika zu rekonstruieren und zu quantifizieren. Der Schwerpunkt liegt in der zeitlich und raeumlich differenzierten Analyse des schnellen Klimawandels der Umbruchphasen vom Spaetglazial (12.000 B.P.) zum Klimaoptimum (8.000 B.P.) sowie fuer den Zeitraum von 6000-4000 B.P., dem Uebergang zu den annaehernd rezenten Bedingungen. Es sollen schrittweise kontinentale und regionale Vegetations- und Klimakarten erarbeitet werden. Auf der Grundlage der bis h. Arbeiten und der entwickelten Methoden wird es moeglich sein, den Wandel des Klimas und den die Vegetationsbedeckung fuer die noch festzulegenden Zeitscheiben zu quantifizieren (u.a. Biomassen, CO2-Haushalt). Der Zeitraum von 6000-4000 B.P. umfasst die Problematik der natuerlichen und der erstmals von Menschen verursachten Klimaaenderungen. Es sollen die vom Menschen verursachten Einfluesse im Vergleich zu den natuerlichen quantifiziert werden.
Zone 0 umfasst im wesentlichen Grünland, Äcker, Wälder, Rieselfelder und in Einzelfällen auch sehr locker bebaute Gebiete mit hohem Vegetationsanteil, zumeist außerhalb des Stadtgebietes. Einen Schwerpunkt bilden die offenen Heide- und Grünlandflächen westlich der Linie Hennigsdorf-Potsdam. Aber auch Bereiche innerhalb der stadtrandnahen Wälder Berlins, wie tiefgelegene Lichtungen oder Moore (Barssee, Pechsee und Teufelsbruch), liegen in dieser Zone. Die nächtliche Abkühlung ist als sehr hoch, in den Waldgebieten als hoch einzustufen, ebenso auch die Frosthäufigkeit. Dagegen gilt die Schwülewahrscheinlichkeit fast ausnahmslos als gering. Tiefgelegene Bereiche der Döberitzer Heide sowie die Teufelsbruch-Wiesen östlich von Schönwalde stellen auffällige geländeklimatische Extremlagen dar (Zone 0*) ; hier sind nächtliche Abkühlung und Frosthäufigkeit besonders hoch. Die Reduzierung der Windgeschwindigkeit ist in den geschlossenen Waldgebieten tags und nachts sehr hoch. Das gilt auch für die locker bebauten, aber stark durchgrünten Wohngebiete. Auf Grünland und Äckern ist die Windreduzierung tags mäßig bis gering und nachts mäßig. Die Ausbildung von stärkeren Bodeninversionen in Strahlungsnächten verringert jedoch die Windgeschwindigkeit und damit auch die Belüftung beträchtlich. Zone 1 war in der ersten Ausgabe dieser Karte die Zone, von der angenommen wurde, dass sie die Freilandverhältnisse widerspiegelte. Tatsächlich zeigten aber die Einbeziehung des Umlandes, dass dort noch deutlich niedrigere Temperaturmittel bzw. -minima sowie höhere Tagesamplituden der Temperatur vorkommen. Deshalb muss nun davon ausgegangen werden, dass auch die in Zone 1 liegenden Bereiche sehr gering von der Stadt beeinflusst werden. Es handelt sich im wesentlichen um die ausgedehnten, in Stadtrandnähe gelegenen Waldgebiete, große – meist innenstadtferne – Grünanlagen sowie um einen großen Teil der im Umland gelegenen landwirtschaftlich genutzten Flächen und um größere, locker bebaute Siedlungen außerhalb von Berlin. Einzelne ausgedehnte Freiräume am Innenstadtrand wie das Südgelände, der Volkspark Prenzlauer Berg, die Jungfernheide sowie die Forst- und Kleingartenflächen im Bereich Königsheide weisen ebenfalls die Charakteristika der Zone 1 auf. Hier sind nächtliche Abkühlung und Frosthäufigkeit im allgemeinen hoch, in den Waldgebieten eher mäßig. Die Schwülegefährdung ist in den meisten Bereichen dieser Zone sehr gering. Die Reduzierung der Windgeschwindigkeit ist im Bereich dichterer Vegetationsstrukturen Tag und Nacht als sehr hoch einzustufen. Vor allem emittentennahe innerstädtische Parkanlagen gelten daher als äußerst immissionsgefährdet. Landwirtschaftlich genutzte Flächen weisen am Tage höhere und in der Nacht mittlere Windgeschwindigkeiten auf, wobei in austauscharmen Strahlungsnächten hier durch Kaltluftbildung eine Stabilisierung der bodennahen Luftschicht eintritt. Zone 2 weist hauptsächlich die stadtrandtypischen Nutzungen wie lockere Bebauung und Kleingärten auf, etwa die umfangreichen Neubaukomplexe Karow-Nord und Buchholz. Daneben umfasst sie große innerstädtische oder innenstadtnahe Freiraumkomplexe bzw. Teile davon, z. B. Flughafen Tempelhof, Hasenheide, Friedhöfe Bergmannstraße Südgelände in seinen äußeren Bereichen, Friedhof Bergstraße, Insulaner den zentralen Teil des Großen Tiergarten. Ebenfalls der Zone 2 zugeordnet wurden alle ausgedehnten Gewässer; allerdings konnten aus messtechnischen Gründen nur die Gewässerufer für eine direkte Erfassung der Klimaparameter genutzt werden. Größere horizontale Gradienten sind jedoch über den Gewässern selbst nicht zu erwarten. Zone 2 zeichnet sich durch eine mäßige nächtliche Abkühlung und Frostgefährdung aus. Einige Gebiete befinden sich im Bereich sehr geringer, die meisten aber im Bereich mäßiger Schwülegefährdung. Entsprechend den vorhandenen Vegetations- und Bebauungsstrukturen werden die Windgeschwindigkeiten ganztägig stark bis mäßig reduziert. Große Wasserflächen sowie Kuppenlagen sind hingegen sehr gut belüftet und daher auch weniger immissionsgefährdet. Zone 3 umfasst einen großen Teil des Innenstadtrandes, Gebiete am Stadtrand mit stärker verdichteter Bebauung sowie in der Regel auch die stadtrandnahen Hochhaussiedlungen. Im Innenstadtgebiet selbst sind zum einen kleinere Park- und Brachflächen, aber auch die Randbereiche der in Klimazone 2 beschriebenen größeren Grünnutzungen hier einzuordnen. Die nächtliche Abkühlung und die Anzahl der Frosttage in dieser Zone sind gering. Die Schwülewahrscheinlichkeit ist bis auf wenige Gebiete, wo sie als sehr gering (Bereich Olympiastadion, nordwestlich Wuhlheide) bzw. hoch (z. B. Haselhorst, Industriegebiet Tegel, Altstadt Köpenick) einzustufen ist, nur mäßig. Die Reduzierung der Windgeschwindigkeit reicht tags und nachts je nach Bau- und Vegetationsstruktur von mäßig bis gering. Während kleinere Grünflächen schlechter belüftet sind, kommt es über Stadtbrachen am Tage zu höheren Windgeschwindigkeiten und in den Nachtstunden je nach Stabilisierungsgrad der bodennahen Luftschicht zu stärkeren Reduzierungen. Gewerbe- und Industriegebiete mit einem hohen Anteil unbebauter Flächen sowie Bahnflächen sind ganztägig relativ gut belüftet. Im Bereich von Hochhaussiedlungen muss sogar mit stärkeren Windbelastungen gerechnet werden. Zone 4 umfasst nahezu ausschließlich die hochverdichtete Innenstadt sowie dicht bebaute und stark versiegelte industriell genutzte Bereiche außerhalb der Innenstadt (z. B. Industriegebiet Spreetal in Spandau). Analog zu den Aussagen der übrigen aktualisierten Klimakarten muss auch in dieser Karte der Bereich der stärksten innerstädtischen Veränderung nunmehr als geschlossener Ring dargestellt werden. Die bisherigen Unterbrechungen im Zuge der Verbindungen vom Gleisdreieck zum Humboldthafen sowie nördlich des Großen Tiergarten sind als Folge der Baumaßnahmen nicht mehr nachzuweisen. Im Süden bilden in etwa der Landwehrkanal, im Osten die Ebertstraße und im Norden der Moabiter Werder die Grenze der vom Großen Tiergarten günstig beeinflussten Zone 3. Die nächtliche Abkühlung und die Anzahl der Frosttage ist sehr gering. Dagegen muss die Schwülegefährdung im größten Teil von Zone 4 als hoch eingestuft werden. Die Reduzierung der Windgeschwindigkeit kann tagsüber als mäßig bis gering eingeschätzt werden. In den Nachtstunden verspätet sich zumindest die übliche Windabschwächung, da in den Straßenzügen eine geringere Neigung zur Stabilisierung der bodennahen Luftschicht besteht. Windverstärkungen sind im allgemeinen auf die Kanalisierung in den Straßenzügen zurückzuführen. Jedoch bedeutet dies keine Verbesserung des Luftaustausches, da eine Anbindung an höhere Luftschichten oder an das Umland nur unzureichend vorhanden ist. Die Immissionsgefährdung – vor allem innerhalb der geschlossenen Bebauungstrukturen – muss durch die unzureichende Be- und Entlüftung als sehr hoch eingestuft werden.
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Die im Rahmen der Klima-Untersuchungen für den Umweltatlas Berlin gewonnenen Ergebnisse haben zu einer umfassenden Bestandsaufnahme der klimatischen Situation im Stadtgebiet und im näheren Umland geführt. Die Karten 04.02 – 04.06 sowie 04.09 (SenStadt 2001a-d und SenSUT 1998) enthalten dazu neben einer Vielzahl von Grundlagen, wie Luft-, Oberflächentemperatur, Feuchtegehalt der Atmosphäre und bodennahe Windgeschwindigkeiten auch Aussagen zum bioklimatischen Belastungspotential. Die Bestandsaufnahme belegt den auch in vielen anderen Untersuchungen bestätigten Zusammenhang zwischen dem Klima verschiedener Stadtgebiete und ihrer Bau-, Freiflächen- und Vegetationsstruktur. Das typische Lokalklima entsteht aber nicht nur durch die Struktur eines Stadtgebietes, sondern auch durch seine Lage innerhalb der Stadt. So können verschiedene Räume einer Stadt untereinander oder mit dem Umland in Wechselwirkung stehen. Von entscheidender Bedeutung für den klimatischen Austausch sind dabei die Temperaturunterschiede benachbarter Gebiete. Eine Reduzierung dieser Unterschiede, z.B. durch Erhöhung der Baudichte oder Angleichung der Strukturen verschlechtert das Stadtklima. Ziel der vorliegenden Karte ist es, Stadtgebiete nach ihrer klimatischen Funktion , d.h. ihrer Wirkung auf andere Räume abzugrenzen und die Empfindlichkeit dieser Funktion gegenüber strukturellen Veränderungen zu bewerten. Auf dieser Grundlage ergeben sich Maßnahmen zum Erhalt bzw. zur Verbesserung der klimatischen Situation. Die Aktualisierung des Kenntnisstandes auf das Jahr 2000 erlaubt auch die Berücksichtigung der klimatischen Folgen der baulichen Entwicklung der 90er Jahre. Den Rahmen für die Ausbildung des örtlichen Klimas bildet immer die übergeordnete Großwetterlage . Austauschreiche Wetterlagen mit Windgeschwindigkeiten über 4 m/s wirken in der Regel auch im dicht bebauten Innenstadtbereich klimatisch und lufthygienisch ausgleichend. Problematische Wetterlagen treten dagegen vorrangig bei geringen Windgeschwindigkeiten (unter 4 m/s), hoher Strahlungsintensität und Bewölkungsgrad unter 4/8 auf. Auch die mit den großräumig einströmenden Luftmassen herangeführten Wärme- und Feuchtegehalte der Atmosphäre beeinflussen die Ausbildung der lokalen Klimazustände. Tabelle 1 enthält – differenziert für den Sommer und die übrigen Jahreszeiten – den prozentualen Anteil einzelner Wetterlagen für die Untersuchungsjahre 1991 bis Februar 1993. Grundsätzlich ist zu jeder Jahreszeit eine zweigipflige Verteilung anzutreffen. Ein Gipfel repräsentiert Wetterlagen mit geringen Windgeschwindigkeiten und relativ starker Bewölkung. Der andere Gipfel repräsentiert die sowohl klimatisch als auch lufthygienisch problematischen Wetterlagen mit geringen Windgeschwindigkeiten und hoher Strahlungsintensität. In den Wintermonaten neigen diese Wetterlagen zu austauscharmen Situationen mit hohem Schadstoffanteil in der Atmosphäre. Im Sommer werden sie zumeist durch stationäre Hochdruckgebiete verursacht, in deren Verlauf sich lokal ein erhebliches bioklimatisches Belastungspotential entwickeln kann. In den Sommern der Untersuchungsjahre 1991 – 1993 traten diese Wetterlagen in mehr als 38 % aller Beobachtungsfälle auf. Vor allem vor dem Hintergrund dieser großräumig bedingten problematischen Wetterlagen sind klimatisch günstig und entlastend wirkende Strukturen von Bedeutung. Dies sind zum einen die an der Peripherie der Städte gelegenen großflächigen Freiräume mit ihren zum Teil bis in den Stadtkern reichenden Ausläufern. Ausschlaggebend für ihre Wirksamkeit sind Reliefverhältnisse, Vegetationsstrukturen und die Bebauungsdichte in den Übergangsbereichen zwischen Stadtkern und Umland. Selbst schwach geneigte Täler oder ebene Belüftungsbahnen , die in Richtung Stadt verlaufen, können klimatisch und lufthygienisch entlastend wirken, wenn diese Bereiche offen strukturiert sind. Mit zunehmender Entfernung vom Stadtrand und nachlassender Verbindung zu den klimatischen Ausgleichsflächen des Umlands gewinnen kleinräumige Windsysteme zwischen innerstädtischen Freiräumen und ihrer unmittelbaren Umgebung an Bedeutung. Die über der bebauten erwärmten Fläche aufsteigenden Luftmassen werden durch kühlere Luft aus den benachbarten Freiflächen ersetzt (Flurwindeffekt). Innerhalb der Grünflächen selbst ist je nach Vegetationsstruktur eine starke Verminderung der Belüftung zu erwarten. Bei austauscharmen Wetterlagen führt die dort gebildete bodennahe Kaltluft zu einer zusätzlichen Stabilisierung der bodennahen Luftschicht. Die Immissionsgefährdung von Grünflächen muss daher als sehr hoch eingestuft werden. Dies verdeutlicht, dass die positiven Wirkungen von Freiräumen auf die Umgebung nur dann voll entfaltet werden können, wenn klimatische Ausgleichsräume nicht durch bodennahe Emittenten belastet werden. Die räumliche Ausdehnung des Wirkungsbereiches wird durch die Struktur der Randbebauung bestimmt. Untersuchungen und Messungen im Großen Tiergarten belegen die beschriebenen Zusammenhänge; sie beziehen sich allerdings auf die Zustände vor den umfangreichen Baumaßnahmen der 90er Jahre. Die gemessenen Temperaturdifferenzen zwischen dem inneren Bereich des Großen Tiergartens und den südwestlich und nördlich angrenzenden dicht bebauten Gebieten betrugen zu dieser Zeit bis zu 7 °C. Die breit angelegten Straßen innerhalb dieses Freiraumes führten zu einer Aufteilung der Kälteinsel in mehrere Teilbereiche (Horbert und Kirchgeorg 1980). Die in Hochlage geführte S- und Fernbahntrasse behindert den Austausch der Luft zwischen dem Großen Tiergarten und der Umgebung nach Norden und Nordwesten. An den Unterführungen im Süden und Osten konnten dagegen damals erhebliche Reichweiten festgestellt werden. Nach Westen reichen die Auswirkungen entlang der Straße des 17. Juni noch über den Ernst-Reuter-Platz hinaus, nach Südwesten bis zum Breitscheidplatz (v. Stülpnagel 1987). Die Folgen der Bebauung in den Bereichen Potsdamer Platz, Ministergärten, Pariser Platz/Brandenburger Tor bis zum Spreebogen werden in den oben erwähnten Klimakarten und auch hier unter Kartenbeschreibung erläutert. Aufgrund der begrenzten Reichweite von Freiflächen sind für die Entlastung von Ballungsgebieten auch Maßnahmen im bebauten und verdichteten Gebiet selbst erforderlich. Von großer Bedeutung in diesem Zusammenhang ist die Begrünung von Stadtplätzen, Straßen, Gebäuden und Innenhöfen. Die Überwärmung kann so vermindert, der Feuchtigkeitsgehalt der Luft erhöht und Staub gebunden werden. Die Erwärmung von Dächern hängt sehr stark von ihrer Farbe und ihrem Material ab (vgl. Karte 04.06, SenStadt 2001d). Am günstigsten verhalten sich begrünte Dächer, wobei die Art der Pflanzen eine große Rolle spielt. Jedoch muß die positive Auswirkung von hoch gelegenen Dächern auf den stärker belasteten Straßenraum als begrenzt angesehen werden. Insgesamt dürfte die Begrünung von Fassaden klimatisch wirksamer ausfallen. Umfangreiche Untersuchungen zur Bedeutung von Fassaden- und Dachbegrünungen für das Mikroklima wurden von Bartfelder und Köhler (1987) in Berlin durchgeführt. Zur klimatisch-lufthygienischen Verbesserung des Wohnumfeldes gehört auch die Gestaltung bzw. die Vegetationsausstattung von Innenhofbereichen (Horbert, v. Stülpnagel, Welsch 1986, Horbert 1992). Enge geschlossene Höfe zeichnen sich durch eine Verminderung der Tagestemperaturen und eine geringe Abkühlung in den Abend- und Nachtstunden aus. Die Besonnung ist stark eingeschränkt. Dies gilt auch für den Luftaustausch, woraus sich eine hohe Immissionsgefährdung ergibt. Die Begrünung dieser Höfe verbessert die klimatischen Bedingungen, wobei zur Förderung des Luftaustausches eine Wandbegrünung günstiger ist als das Pflanzen von Bäumen. Größere Hofanlagen erreichen gegenüber engen Höfen und gegenüber dem Straßenraum deutlich günstigere klimatische Eigenschaften, vor allem, wenn der Versiegelungsgrad gering und die Begrünung locker strukturiert ist. Die Abkühlungsrate in den Abend- und Nachtstunden ist hoch. Der Luftaustausch gilt als sehr gut. Eine Verbindung mit benachbarten kleineren Höfen über Baulücken fördert deren Be- und Entlüftung.