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Stadtklimaanalyse Hamburg 2023

Die Stadtklimaanalyse Hamburg 2023 basiert auf einer modellgestützten Analyse zu den klimaökologischen Funktionen für das Hamburger Stadtgebiet. Die Berechnung mit FITNAH 3D erfolgte in einer hohen räumlichen Auflösung (10 m x 10 m Raster) und liefert Daten und Aussagen zur Temperatur und Kaltluftentstehung in Hamburg. Die Untersuchung wurde auf der Annahme einer besonders belastenden Sommerwetterlage für Mensch und Umwelt mit geringer Luftbewegung und hoher Temperaturbelastung erstellt. Als Grundlage für die flächenbezogenen Bewertungen und deren räumliche Abgrenzungen diente der ALKIS-Datensatz „Bodennutzung“ der Freien und Hansestadt Hamburg, Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) mit Stand Dezember 2022. Weitere Informationen zur Stadtklimaanalyse Hamburg 2023 sind unter folgendem Link abrufbar: https://www.hamburg.de/politik-und-verwaltung/behoerden/bukea/themen/hamburgs-gruen/landschaftsprogramm/stadtklimaanalyse-hamburg-896054 Dort stehen der Erläuterungsbericht, die Analyse- und Bewertungskarten sowie eine Erläuterungstabelle für den Datensatz, der als Grundlage für die Ebenen 11 bis 14 dient, zum Download zur Verfügung. Die Ebenen des Geodatensatzes „Stadtklimaanalyse Hamburg 2023“ werden wie folgt präzisiert: 01 Windvektoren um 4 Uhr (aggregierte 100 m Auflösung) Die bodennahe Temperaturverteilung bedingt horizontale Luftdruckunterschiede, die wiederum Auslöser für lokale thermische Windsysteme sind. Ausgangspunkt dieses Prozesses sind die nächtlichen Temperaturunterschiede, die sich zwischen Siedlungsräumen und vegetationsgeprägten Freiflächen einstellen. An den geneigten Flächen setzt sich abgekühlte und damit schwerere Luft in Richtung zur tiefsten Stelle des Geländes als Kaltluftabfluss in Bewegung. Das sich zum nächtlichen Analysezeitpunkt 4 Uhr ausgeprägte Kaltluftströmungsfeld wird über Vektoren abgebildet, die für eine übersichtlichere Darstellung auf 100 m x 100 m Kantenlänge aggregiert werden. 02 Flurwinde und Kaltluftabflüsse Bei den nächtlichen Windsystemen werden Flurwinde von Kaltluftabflüssen unterschieden. Flurwinde werden durch den horizontalen Temperaturunterschied zwischen kühlen Grünflächen und warmer Bebauung ausgelöst. Kaltluftabflüsse bilden sich über Oberflächen mit Hangneigungen von mehr als 1 ° aus. 03 Bereiche mit besonderer Funktion für den Luftaustausch Diese Durchlüftungszonen verbinden Kaltluftentstehungsgebiete (Ausgleichsräume) und Belastungsbereiche (Wirkungsräume) miteinander und sind aufgrund ihrer Klimafunktion elementarer Bestandteil des Luftaustausches. Es handelt sich i.d.R. um gering überbaute und grüngeprägte Strukturen, die linear auf die jeweiligen Wirkungsräume ausgerichtet sind und insbesondere am Stadtrand das Einwirken von Kaltluft aus den Kaltluftentstehungsgebieten des Umlandes begünstigen. 04 Kaltlufteinwirkbereich innerhalb von Bebauung und Verkehrsflächen Hierzu zählen Siedlungs- und Verkehrsflächen, die sich im „Einwirkbereich“ eines klimaökologisch wirksamen Kaltluftstroms mit einem Wert von mehr als 5 m³/(s*m) befinden. Hier ist sowohl im bodennahen Bereich als auch darüber hinaus eine entsprechende Durchlüftung vorhanden. Die Eindringtiefe der Kaltluft beträgt, abhängig von der Bebauungsstruktur, zwischen ca. 100 m und bis zu 700 m. Darüber hinaus spielt auch die Hinderniswirkung des angrenzenden Bebauungstyps eine wesentliche Rolle. 05 Gebäude (Bestand und Planung) Mithilfe der Gebäudegrenzen werden Effekte auf das Mikroklima sowie insbesondere das Strömungsfeld berücksichtigt. Als Grundlage dient der ALKIS-Datensatz „Gebäude“ der Freien und Hansestadt Hamburg, Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) mit Stand Dezember 2022. Dieser Datensatz wurde anhand ausgewählter, zum Zeitpunkt der Bearbeitung im Verfahren sowie in Planung befindlicher Bebauungspläne und Großprojekte modifiziert. 06 Windgeschwindigkeit um 4 Uhr Siehe Hinweise zur Ebene 01 Windvektoren um 4 Uhr (aggregierte 100 m Auflösung). Die Rasterzellen stellen ergänzend zu den Windvektoren die Windgeschwindigkeit flächenhaft in 10 m x 10 m Auflösung dar. 07 Kaltluftvolumenstromdichte um 4 Uhr Der Kaltluftvolumenstrom beschreibt diejenige Menge an Kaltluft in der Einheit m³, die in jeder Sekunde durch den Querschnitt beispielsweise eines Hanges oder einer Kaltluftleitbahn fließt. Der Volumenstrom ist ein Maß für den Zustrom von Kaltluft und bestimmt neben der Strömungsgeschwindigkeit die Größenordnung des Durchlüftungspotenzials. Zum Zeitpunkt 4 Uhr morgens ist die Intensität der Kaltluftströme voll ausgeprägt. 07a Kaltluftvolumenstromdichte um 4 Uhr in den Grün- und Freiflächen Reduzierung der Ebene 07 Kaltluftvolumenstromdichte um 4 Uhr auf die Grün- und Freiflächen. 08 Lufttemperatur um 4 Uhr Der Tagesgang der Lufttemperatur ist direkt an die Strahlungsbilanz eines Standortes gekoppelt und zeigt daher i.d.R. einen ausgeprägten Abfall während der Abend- und Nachtstunden. Dieser erreicht kurz vor Sonnenaufgang des nächsten Tages ein Maximum. Das Ausmaß der Abkühlung kann je nach meteorologischen Verhältnissen, Lage des Standorts und landnutzungsabhängigen physikalischen Boden- bzw. Oberflächeneigenschaften große Unterschiede aufweisen. Besonders auffällig ist das thermische Sonderklima der Siedlungsräume mit seinen gegenüber dem Umland modifizierten klimatischen Verhältnissen. 08a Lufttemperatur um 4 Uhr im Siedlungsraum Reduzierung der Ebene 08 Lufttemperatur um 4 Uhr auf die Siedlungsflächen. 08b Lufttemperatur um 4 Uhr in den Verkehrsflächen Reduzierung der Ebene 08 Lufttemperatur um 4 Uhr auf die Verkehrsflächen. 09 Lufttemperatur um 14 Uhr Die Lufttemperatur am Tage ist im Wesentlichen durch die großräumige Temperatur der Luftmasse in einer Region geprägt und wird weniger stark durch Verschattung beeinflusst, wie es bei der PET der Fall ist (Erläuterung „PET“ siehe Ebene 10 und 13). Daher weist die für die Tagsituation modellierte Lufttemperatur eine homogenere Ausprägung auf. 10 Physiologisch Äquivalente Temperatur (PET) um 14 Uhr Meteorologische Parameter wirken nicht unabhängig voneinander, sondern in biometeorologischen Wirkungskomplexen auf das Wohlbefinden des Menschen ein. Zur Bewertung werden Indizes verwendet (Kenngrößen), die Aussagen zur Lufttemperatur und Luftfeuchte, zur Windgeschwindigkeit sowie zu kurz- und langwelligen Strahlungsflüssen kombinieren. Wärmehaushaltsmodelle berechnen den Wärmeaustausch einer „Norm-Person“ mit seiner Umgebung und können so die Wärmebelastung eines Menschen abschätzen. Die hier genutzte Kenngröße PET (Physiologisch Äquivalente Temperatur, VDI 3787, Blatt 9) bezieht sich auf außenklimatische Bedingungen und zeigt eine starke Abhängigkeit von der Strahlungstemperatur. Mit Blick auf die Wärmebelastung ist sie damit vor allem für die Bewertung des Aufenthalts im Freien am Tage sinnvoll einsetzbar. 11 Bewertung nachts Siedlungs- und Verkehrsflächen: mittlere Lufttemperatur um 4 Uhr Zur Bewertung der bioklimatischen Situation wird die nächtliche Überwärmung in den Nachtstunden (4 Uhr morgens) herangezogen und räumlich differenziert betrachtet. Der nächtliche Wärmeinseleffekt wird anhand der Differenz zwischen der durchschnittlichen Lufttemperatur einer Siedlungs- oder Verkehrsfläche und der gesamtstädtischen Durchschnittstemperatur von etwa 17,1 °C bewertet. Die mittlere Überwärmung pro Blockfläche wird in fünf Bewertungsstufen untergliedert und reicht von sehr günstig (≥ 15,8 °C) bis sehr ungünstig (>= 20 °C). 12 Bewertung nachts Grün- und Freiflächen: bioklimatische Bedeutung Bei der Bewertung der bioklimatischen Bedeutung von grünbestimmten Flächen ist insbesondere die Lage der Grün- und Freiflächen zu Leitbahnen sowie zu bioklimatisch ungünstig oder weniger günstig bewerteten Siedlungsflächen entscheidend. Es handelt sich um eine anthropozentrisch ausgerichtete Wertung, die die Ausgleichsfunktionen der Flächen für den derzeitigen Siedlungsraum berücksichtigt. Die klimaökologischen Charakteristika der Grün- und Freiflächen werden anhand einer vierstufigen Skala (sehr hohe bioklimatische Bedeutung bis geringe bioklimatische Bedeutung) bewertet. 13 Bewertung tags Siedlungs- und Verkehrsflächen: bioklimatische Bedeutung (PET 14 Uhr) Zur Bewertung der Tagsituation wird der humanbioklimatische Index PET um 14:00 Uhr herangezogen. Für die PET existiert in der VDI-Richtlinie 3787, Blatt 9 eine absolute Bewertungsskala, die das thermische Empfinden und die physiologischen Belastungsstufen quantifiziert. Die Bewertung der thermischen Belastung im Stadtgebiet Hamburg orientiert sich daran und reicht auf einer fünfstufigen Skala von extrem belastet (> 41 °C) bis schwach belastet ( 41 °C) zu einer sehr geringen Aufenthaltsqualität führt. 14 Bewertung tags Grün- und Freiflächen: Aufenthaltsqualität (PET 14 Uhr) Die Zuweisung der Aufenthaltsqualität von Grün- und Freiflächen in der Bewertungskarte beruht auf der jeweiligen physiologischen Belastungsstufe. Es werden vier Bewertungsstufen unterschieden. Eine hohe Aufenthaltsqualität ergibt sich aus einer schwachen oder nicht vorhandenen Wärmebelastung (PET 41 °C) zu einer sehr geringen Aufenthaltsqualität führt.

Impuls- und Energieflüsse in Gegenwart von oberflächenaktiven Substanzen

Unsere Motivation basiert auf der Tatsache, dass bei schwachen bis mäßigen Windgeschwindigkeiten die gekoppelten viskosen Luft-Wasser-Schichten auf beiden Seiten der Mikroschickt an der Wasseroberfläche (surface microlayer, SML) den Großteil der Windspannung tragen, die wiederum stark von den Oberflächenwellen moduliert wird. Dynamische Prozesse auf Skalen von Millimetern bis wenigen Zentimetern werden durch den Windstress angetrieben und sind von zentraler Bedeutung für ein tiefes Verständnis der SML-Dynamik und der Austauschprozesse zwischen Ozean und Atmosphäre. Wenn monomolekulare Oberflächenfilme an der Meeresoberfläche (marine Monolayers) die (mehrschichtige/ Mikrometer-) SML bedecken, dämpfen sie kleinskalige Oberflächenwellen, wodurch diese Austauschprozesse beeinflusst werden. Während die allgemeine Wirkung von Monolayern auf die kleinskalige Oberflächenrauheit, auf den Windstress und auf Gasflüsse grundsätzlich bekannt ist, fehlt es noch an Wissen über ihren Einfluss auf Prozesse, die auf sehr kleinen Längenskalen in der Größenordnung von Millimetern und darunter ablaufen. Im Teilprojekt 2.2 der Forschungsgruppe BASS werden wir diese Lücke durch eine Reihe von Laborexperimenten am Windwellenkanal der Universität Hamburg schließen, in denen modernste Beobachtungstechniken einen bisher nicht erreichten Einblick in kleinskalige Dynamiken innerhalb der SML und ihrer unmittelbare Umgebung liefern werden. Die Relevanz für die Forschungsgruppe BASS ergibt sich aus der Untersuchung von Transport-, Akkumulations- und Austauschprozessen innerhalb der SML, die hauptsächlich von kleinskaligen Dynamiken an der Meeresoberfläche getrieben werden und somit von ihnen abhängen. Um diese Prozesse zu verstehen, ist eine gründliche Kenntnis der kleinräumigen Oberflächenwellen- und oberflächennahen Strömungsfelder sowie der Turbulenzmuster sowohl ober- als auch unterhalb der (dynamischen) Wasseroberfläche erforderlich. Ihre Untersuchung erfordert Messungen auf räumlichen Skalen im Millimeterbereich und darunter, sowie Experimente unter kontrollierten (Wind- und Wellen-) Bedingungen, die nur in Laboreinrichtungen wie dem Windwellenkanal der Universität Hamburg möglich sind. Innerhalb dieses Teilprojekts werden wir kleinräumige (cm bis sub-mm) physikalische Prozesse an der rauen Luft-Wasser-Grenzfläche untersuchen, die von anderen Teilprojekten untersuchte Austauschprozesse modulieren und kontrollieren, und die durch monomolekulare Oberflächenfilme verändert werden, die häufig in Küstengewässern anzutreffen sind.

Chaotische Advektion in porösen Medien: Die Suche nach experimentellen Beweisen

Das Mischen von Flüssigkeiten ist in vielen Bereichen der Wissenschaft und Technik von größter Bedeutung. In porösen Medien sind Mischprozesse normalerweise ineffizient. Eine Verbesserung der Durchmischung kann potenziell durch eine Verbesserung der Schadstofffahnenverformung durch Dehnung und Faltung des Strömungsfeldes unter Verwendung von Injektions-Extraktions-Systemen oder in Systemen, die von Natur aus eine komplexe instationäre Dynamik aufweisen, wie z.B. die Wirkung von Gezeiten, erreicht werden. Frühere Studien wurden auf mehreren räumlichen Skalen (d.h. Poren-, Darcy-, Feld- und Regionalskala) durchgeführt, wobei hauptsächlich theoretische und Modellierungsansätze verwendet wurden. Experimentelle Studien hingegen, die unterkontrollierten Bedingungen durchgeführt wurden, sind nur spärlich vorhanden. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt zielt darauf ab, die Auswirkungen der chaotischen Advektion auf den Transport gelöster Stoffe in gesättigten porösen Medien unter kontrollierten Laborbedingungen experimentell nachzuweisen. Die experimentellen Arbeiten werden von der Entwicklung neuer fortschrittlicher numerischer Methoden begleitet, die in der DUNE-Umgebung (Distributed Unified Numerics Environment) entwickelt werden, um eine genaue modellgestützte Interpretation der Ergebnisse zuermöglichen. Darüber hinaus werden auch multiparametrische Studien durchgeführt, um die realistischen Szenarien zu untersuchen, die den Rahmen von Laborexperimenten sprengen. Dieses Forschungsprojekt ist innovativ, da folgende Punkte untersuchtwerden: 1) Die Auswirkung der nichtlinearen Geschwindigkeitsabhängigkeit der Dispersion und des Nicht-Fick‘schen Transports im Allgemeinen auf die chaotische Advektion; 2) Die Auswirkung der unvollständigen Vermischung auf der Porenskala auf die effektive Vermischungsverstärkung durch chaotische Advektion; 3) Die Auswirkung der Verzögerungs- und Dichteeffekte, die den Transport von gelösten Stoffen chemisch-relevanter Spezies beeinflussen, auf die durch chaotische Advektion erzielte Vermischungsverstärkung; 4) Die Auswirkung der chaotischen Advektion auf reaktiven Transport. Darüber hinaus zielen wir darauf ab, die fehlende Verbindung zwischen den Metriken, die die chaotische Advektion und die Vermischung auf der Darcy-Skalabeschreiben, herzustellen. Dies kann durch eine modellgestützte Interpretation der in diesem Forschungsprojekt gesammelten experimentellen Ergebnisse erreicht werden.

Sonderforschungsbereich Transregio 172 (SFB TRR): Arktische Verstärkung: Klimarelevante Atmosphären- und Oberflächenprozesse und Rückkopplungsmechanismen (AC)3, Teilprojekt D01: Großräumiger dynamischer Einfluss auf regionale arktische Klimaänderungen

Die Wechselwirkung zwischen der variablen großräumigen Zirkulation und arktischen regionalen Klimamustern werden untersucht. Wir werden den Grad der arktischen Verstärkung auf regionaler Skala in Rückkopplung mit großskaliger Dynamik und deren vergangenen und vorhergesagten Änderungen diagnostizieren. Die zentrale Frage ist zu welchem Grad die regionalen arktischen Klimaänderungen und arktische Verstärkung durch Änderungen in großräumigen horizontalen Wärmeflüssen, planetaren Wellenströmungen (insbesondere während plötzlicher stratosphärischer Erwärmungen), sowie durch allgemeine troposphärische und stratosphärische Zirkulationsmustern beeinflusst werden. Ausgedrückt wird diese in Form von der Variabilität der nordhemisphärischen Zirkulation, wie z. B. der Nordatlantischen Oszillation und der nördlichen jährlichen Mode.

Modelluntersuchungen zu turbulenten Strukturbildungsprozessen in Raumluftströmungen mittels Experimenten an komprimiertem Schwefelhexafluorid in einem weiten Kennzahlbereich

Die genaue Vorhersage der räumlichen Verteilung von Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit im Inneren von Gebäuden sowie in Passagierkabinen von Flugzeugen, Bahnen, Reisebussen und Personenkraftwagen ist für die Gesundheit und das Wohlbefinden von Menschen sowie für den sparsamen Einsatz von Energie zum Heizen und Klimatisieren von entscheidender Bedeutung. Obwohl die Strömungsmechanik bei der Erforschung dieser Strömungen - den sogenannten Raumluftströmungen - sowohl in experimenteller als auch in numerischer Hinsicht in den vergangenen zehn Jahren große Fortschritte erzielt hat, ist es bis heute noch nicht möglich, Strukturbildungsprozesse in diesen Strömungen auf räumlichen Skalen von mehreren Metern und auf zeitlichen Skalen von mehreren Stunden mit hinreichender Genauigkeit vorherzusagen. Die physikalische Ursache für diese Schwierigkeit liegt darin begründet, dass es sich hierbei um eine Überlagerung von erzwungener und natürlicher thermischer turbulenter Konvektion handelt, die als gemischte Konvektion oder Mischkonvektion bezeichnet wird. Dieser Strömungstyp ist im Gegensatz zu rein erzwungener oder rein thermischer Konvektion notorisch schwer vorherzusagen. Das Ziel des vorliegenden Projektes besteht darin, den Mangel an Wissen über Strukturbildungsprozesse in gemischter turbulenter Konvektion zu überwinden, wobei sich die untersuchte Geometrie an Fragestellungen der Raumluftströmung orientiert. Nachdem der Antragsteller im Rahmen des von 2007 bis 2012 laufenden DFG- Antrages Strukturbildung turbulenter Mischkonvektion in Räumen und Passagierkabinen erstmalig die Machbarkeit einer realitätsgetreuen Nachbildung von Raumluftströmungen in einem verkleinerten Modellmaßstab von 1 zu 10 durch Verwendung des Gases Schwefelhexafluorid bei 5 bar nachgewiesen hat, steht die im Paketantrag errichtete Versuchsanlage SCALEX nunmehr für umfassende experimentelle Untersuchungen zur Verfügung. Aufbauend auf den im Paketantrag geleisteten Vorarbeiten besteht das spezielle Ziel des vorliegenden Projektes in der experimentellen Analyse dreier Strukturbildungsaspekte turbulenter Mischkonvektion für eine bislang in keinem Laborexperiment erreichte Breite des Parameterbereiches von Reynolds- und Rayleighzahlen. Hierzu sollen in einem ersten Schritt räumliche Symmetriebrechungsprozesse, in einem zweiten Schritt Hystereseprozesse und in einem dritten Schritt zeitabhängige Strukturwandlungen erforscht werden. Obwohl das Projekt erkenntnisorientiert ist und nicht der Lösung konkreter Raumluftströmungsprobleme dient, ist die untersuchte Geometrie der Passagierkabine eines Verkehrsflugzeuges nachempfunden. Somit kommen die zu gewinnenden grundlegenden Erkenntnisse langfristig der Luftfahrt- sowie der Schinen- und Straßenfahrzeugforschung zugute.

Micro-scaled hydraulic heterogeneity in subsoils

Nutrient and water supply for organisms in soil is strongly affected by the physical and physico-chemical properties of the microenvironment, i.e. pore space topology (pore size, tortuosity, connectivity) and pore surface properties (surface charge, surface energy). Spatial decoupling of biological processes through the physical (spatial) separation of SOM, microorganisms and extracellular enzyme activity is apparently one of the most important factors leading to the protection and stabilization of soil organic matter (SOM) in subsoils. However, it is largely unknown, if physical constraints can explain the very low turnover rates of organic carbon in subsoils. Hence, the objective of P4 is to combine the information from the physical structure of the soil (local bulk density, macropore structure, aggregation, texture gradients) with surface properties of particles or aggregate surfaces to obtain a comprehensive set of physical important parameters. It is the goal to determine how relevant these physical factors in the subsoil are to enforce the hydraulic heterogeneity of the subsoil flow system during wetting and drying. Our hypothesis is that increasing water repellency enforces the moisture pattern heterogeneity caused already by geometrical factors. Pore space heterogeneity will be assessed by the bulk density patterns via x-ray radiography. Local pattern of soil moisture is evaluated by the difference of X-ray signals of dry and wet soil (project partner H.J. Vogel, UFZ Halle). With the innovative combination of three methods (high resolution X-ray radiography, small scale contact angle mapping, both applied to a flow cell shaped sample with undisturbed soil) it will be determined if the impact of water repellency leads to an increase in the hydraulic flow field heterogeneity of the unsaturated sample, i.e. during infiltration events and the following redistribution phase. An interdisciplinary cooperation within the research program is the important link which is realized by using the same flow cell samples to match the spatial patterns of physical, chemical, and biological factors in undisturbed subsoil. This cooperation with respect to spatial pattern analysis will include the analysis of enzyme activities within and outside of flow paths and the spatial distribution of key soil properties (texture, organic carbon, iron oxide content) evaluated by IR mapping. To study dissolved organic matter (DOM) sorption in soils of varying mineral composition and the selective association of DOM with mineral surfaces in context with recognized flow field pattern, we will conduct a central DOM leaching experiment and the coating of iron oxides which are placed inside the flow cell during percolation with marked DOM solution. Overall objective is to elucidate if spatial separation of degrading organisms and enzymes from the substrates may be interconnected with defined physical features of the soil matrix thus explaining subsoil SOM stability and -dynami

Strömungsdynamik über ästuarinen Bodenformen

Ziel dieses Projektes ist die Beschreibung von Strömungsmustern über ästuarinen Bodenformen anhand von Rinnenexperimenten und numerischen Simulationen. Bodenformen (Riffel und Dünen) sind weitverbreitete Bestandteile von Flüssen, Ästuaren, Küstengewässern- und Tiefseegebieten. Bodenformen liefern Hinweise auf Richtung und Stärke von Sedimenttransportprozessen, haben einen starken Einfluss auf die über ihnen liegende Strömung und sind zudem von großer sozioökonomischer Bedeutung, z. B. hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Schiffbarkeit der Gewässer. In vielen Ästuaren bilden sich aufgrund der starken Hydrodynamik und der hohen Verfügbarkeit von sandigen Sedimenten große Bodenformfelder. Die Strömung über diesen Bodenformfeldern unterscheidet sich grundlegend von der Strömung über den bekannten, dreieckigen Bodenformen mit einem Neigungswinkel von 30°, die bisher im Fokus von Labor- und numerischen Modellierungsstudien standen. Ästuarine Bodenformen sind hauptsächlich flachgeböschte Dünen mit mittleren Luvwinkeln von 5 bis 20°. Die Strömungseigenschaften über derartigen, flachen Winkeln sind derzeit nicht genau bekannt. So ist zum Beispiel der Zusammenhang zwischen der Neigung der Leeböschung und dem Vorhandensein oder Fehlen einer intermittierenden oder permanenten Strömungsablösung noch nicht ausreichend verstanden. Außerdem haben ästuarine Dünen ein relativ flaches Tal und steile Böschungen in der Nähe des Kammes, während Flussdünen einen flachen Kamm und in der Nähe des Tals steile Böschungen haben. Die Auswirkungen dieses Unterschieds in der Dünenmorphologie auf die Strömung sind derzeit noch unbekannt. Darüber hinaus wurde der Zusammenhang zwischen einer sich in der Richtung ändernden Gezeitenströmung und der natürlichen Morphologie von Dünen, einschließlich der dreidimensionalen Variationen, noch nicht im Detail untersucht.Im Rahmen der vorgeschlagenen Studie werden mehrere Versuchsreihen in einer großen Laborrinne durchgeführt, um die Strömungseigenschaften (Geschwindigkeit und Turbulenz) über an Ästuardünen angelehnten Modelldünen aus Beton zu charakterisieren. Basierend auf Feldmessungen von Bodenformen in der Weser werden drei Dünenformvarianten untersucht: Steilgeböschte asymmetrische Dünen, flachgeböschte asymmetrische Dünen und flachgeböschte symmetrische Dünen. Darüber hinaus werden hochauflösende numerische Simulationen der Strömung über dreidimensionalen Bodenformfeldern die Rinnenexperimente ergänzen. Mithilfe der Modellsimulationen ist es möglich, die Geschwindigkeitsstrukturen der Gezeitenströmung und die Turbulenzstrukturen über natürlichen, in der Weser vorkommenden Dünenfeldern zu bestimmen. Die Ergebnisse dieses Projekts tragen zu einem besseren Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen ästuarinen Dünen und der Gezeitenströmung bei und erlauben eine bessere Parametrisierung der kleinräumigen Prozesse in großräumigen hydro- und morphodynamischen Modellen.

Planungshinweise Stadtklima 2022

Karte 04.11.1 Planungshinweiskarte Stadtklima – Gesamtbewertung der Tag- / Nachtsituation Siedlungsflächen Die Siedlungsfläche in Berlin weist mit einem Flächenanteil von 33,1 % zu etwa einem Drittel eine Wärmebelastung auf, welcher die Situation am Tag und/oder in der Nacht zugrunde liegt. Davon weisen 2,6 % eine sehr ungünstige Situation auf, für welche aus fachlicher Sicht proaktive Maßnahmen zur Verbesserung der Situation sowie ein verantwortungsvoller Umgang mit der Flächenressource dringend anzuraten sind. Mit Blick auf Extremereignisse sowie den Klimawandel lässt sich dieser Hinweis auf die Flächen der Klasse „ungünstig“ ausweiten. Etwa 67 % der Siedlungsfläche sind demgegenüber als „weniger günstig“ oder „günstig“ einzustufen und weisen ein tendenziell eher niedriges Belastungsniveau auf (vgl. Abbildung 1). Hier ist bei baulichen Maßnahmen darauf hinzuwirken, dass sie nicht für die Tag- oder Nachtsituation zu erheblichen negativen Auswirkungen auf der Fläche selbst sowie auf angrenzenden Flächen führen. Die räumlichen Schwerpunkte der tageszeitlich kombinierten thermischen Belastung liegen in den Bezirken Friedrichshain-Kreuzberg und Mitte (vgl. Abbildung 2 und Abbildung 3). Hier fallen jeweils >60 % der Siedlungsfläche in die Klassen „weniger günstig“ oder „ungünstig“, womit eine Empfehlung zur Verbesserung der Situation einhergeht. „Geschlossene Blockrandbebauungen“ (Flächentypen 2 und 7) sowie der „großflächige Einzelhandel“ (Typ 30) machen in den beiden Bezirken mehr als 40 % der Flächennutzung aus. Entsprechend hoch sind Bauvolumen und Versiegelungsgrad und entsprechend niedrig ist das Grünvolumen. Beides führt zu teilräumlich hohen Belastungen vor allem in der Nacht, in Teilräumen aber auch am Tag. Vergleichsweise gut ist die thermische Situation in den Bezirken Reinickendorf, Treptow-Köpenick und Spandau, in denen jeweils auf weniger als 40 % der Fläche Maßnahmen zur Verbesserung notwendig sind. Den Bezirken kommt zum einen ihr hoher Grünanteil und dessen Anschluss an die Kaltluftentstehungsgebiete in der Stadt und im Umland (u.a. ausgedehnte Waldgebiete zwischen Müggelsee und Dahme in Treptow-Köpenick) zu Gute. Zum anderen begünstigt auch die historisch bedingt offenere Bebauungsstruktur ein vergleichsweise geringes thermisches Belastungsniveau. So nehmen in allen Bezirken „Freistehende Einfamilienhäuser mit Garten“ (Typ 23) den höchsten Flächenanteil ein. In Marzahn-Hellersdorf beträgt dieser Anteil sogar nahezu 50 %. Diese Flächentypen werden zusammen mit anderen durchgrünten Siedlungstypologien wie z.B. „Reihen- und Doppelhäusern mit Gärten“ (Typ 22), „Freistehende Einfamilienhäuser mit Gärten“ (Typ 23) oder „Villen und Stadtvillen mit parkartigen Gärten“ (Typ 24) zur Kategorie „ Wohngebiete mit klimarelevanter Funktion “ zusammengefasst und in der PHK gesondert dargestellt. Diese Areale tragen durch ihren hohen Grünanteil zur nächtlichen Abkühlung im Berliner Stadtgebiet bei. Dadurch erhalten diese eine besondere Relevanz innerhalb der Siedlungsflächen, wobei lokal auftretende Kaltluftströmungen erhalten bleiben sollten. Zudem werden die Stadtgebiete ohne Schlaffunktion ausgewiesen. Hierbei handelt es sich um Areale mit einem niedrigen Einwohneranteil von weniger als 10 pro Hektar, so dass für diese keine Wohnnutzung angenommen wird. Hier sind Maßnahmen zur Hitzeminderung relevant, die vor allem auf die Tagsituation abzielen. Dies kann gebäudetechnische Maßnahmen wie Fassaden- und Dachbegrünung umfassen oder auch die Verschattung des Außenraumes zur Verbesserung der Aufenthaltsqualität im Freien. Etwa 62 % der Verkehrsflächen Berlins lassen sich den beiden höchsten Belastungsklassen zuordnen (vgl. Abbildung 4). Für die Straßenabschnitte und Plätze der Klasse „sehr ungünstig“ wird empfohlen, bereits kurzfristig Maßnahmen zur Verbesserung der thermischen Situation umzusetzen. Diese sollten eine Wirkung für die Tagsituation entfalten (vor allem verschattende Maßnahmen). Wenn eine in der Nachtsituation als thermisch belastete Siedlungsfläche unmittelbar angrenzt, sind zusätzliche Maßnahmen sinnvoll (vor allem solche, die die Wärmespeicherung reduzieren). Ein besonderer Fokus sollte dabei auch auf solche Abschnitte gelegt werden, auf denen sowohl eine ungünstige thermische Situation modelliert als auch eine erhöhte oder sehr hohe verkehrliche Luftbelastung ausgewiesen wurde. Mittelfristig sind Maßnahmen aber auch schon auf Teilflächen zu empfehlen, denen die Klasse „weniger günstig“ zugeordnet wurde. Während Hitzeperioden können hier noch deutlich höhere Belastungen erreicht werden als in der Modellierung abgebildet wird. Zudem wird der Klimawandel das Belastungsniveau eines durchschnittlichen Sommertages allmählich auch im öffentlichen Straßenraum anheben. Auf den übrigen 4,5 % der Fläche der Raumeinheit kann die thermische Situation gegenwärtig als „günstig“ eingestuft werden. Maßnahmen zur weiteren Verbesserung sind nicht zwingend notwendig, sollten aber in Betracht gezogen werden, wenn etwaig angrenzende Siedlungsflächen eine Belastung aufweisen und Maßnahmen dort nicht oder in nicht ausreichendem Umfang umgesetzt werden können. Das großräumige Luftaustauschsystem Berlins besteht vor allem aus drei Komponenten: Luftleit- und Ventilationsbahnen , orographisch-thermisch induzierte, flächenhafte Kaltluftabflüsse , thermisch induzierte, linienhafte Kaltluftleitbahnen . Die für Berlin wichtigen Luftleit- und Ventilationsbahnen folgen den Tälern von Havel, Dahme und Spree. Sie sind vor allem bei windstärkeren allochthonen Wetterlagen von Bedeutung, bei denen sich aufgrund von mehr oder weniger großräumigen Luftdruckunterschieden regionale Windsysteme ausbilden. Dabei herrschen westliche Windrichtungen vor. In den Tälern wird die herangeführte Kaltluft kanalisiert, beschleunigt und auf diese Weise in die vergleichsweise windschwachere Innenstadt transportiert („Düseneffekt“). Um dieses Phänomen optimal ausnutzen zu können, sollten Uferbereiche freigehalten und in den Übergangszonen zu Gewässern die Bebauung offen gehalten werden. Autochthone Wetterlagen ohne (oder mit nur sehr schwach ausgeprägten) übergeordneten Windsystemen treten in Berlin zwar seltener auf (ca. 25 % der Nächte in den Sommermonaten der Jahre 1991 bis 2020 an der Station Tegel; SenStadt 2024). Für die Gesundheit der Stadtbevölkerung sind sie in aller Regel aber mit stärkeren Belastungen verbunden, da aufgrund von Inversionen der Abtransport von Luftschadstoffen gehemmt wird und es zur Ausprägung der städtischen Wärmeinsel kommt. Für diese Wetterlagen übernehmen lokale, thermisch und/oder orographisch induzierte Kaltluftabflüsse und Flurwindsysteme die Versorgung der Stadt mit Kalt-/Frischluft. Der thermisch-orographisch induzierte Kaltluftabfluss ist auf Reliefunterschiede zurückzuführen, die in den frühen Morgenstunden zu einem hangparallelen Abfluss der sich abkühlenden Luft führt. Die Voraussetzung für planungsrelevante Kaltluftabflussvolumina ist eine großflächige Hangneigung von > 1 %, die zudem in Richtung einer (thermisch belasteten) Siedlungsfläche ausgerichtet sein sollte. Das flächenmäßig größte Kaltluftabflusspotential besitzt der Grunewald, wobei insbesondere im nördlichen und östlichen Teil die angrenzende Wohnbebauung hiervon unmittelbar profitiert. Rein thermisch induzierte Kaltluftleitbahnen sind demgegenüber deutlich häufiger und zudem homogener über das Stadtgebiet verteilt. Sie sind auf die kleinräumige Abfolge von lokalen Hoch- und Tiefdruckgebieten innerhalb Berlins während der Nachtstunden autochthoner Wetterlagen zurückzuführen und sorgen dafür, dass die über den warmen, dicht bebauten Siedlungsbereichen aufsteigende Luft bodennah durch vergleichsweise kühlere Luftmassen aus ihrem Umfeld, insbesondere größeren Grün-/Freiflächen ersetzt wird. Sie stellen insbesondere für den Innenstadtbereich die wichtigsten Entlastungswirkungen dar. Ihre Wirkungsbereiche untereinander und gegen die der anderen Komponenten des Luftaustauschsystems flächenscharf abzugrenzen ist aufgrund von räumlichen Überschneidungen nicht ohne weitere modell- und messtechnische Analysen möglich. Allerdings lassen sich die Kernbereiche der einzelnen Leitbahnen auf Basis der Modellierung näherungsweise räumlich abgrenzen und damit überschlägig bilanzieren und vergleichen. Als Kernbereich des thermisch induzierten Leitbahntyps eigenen sich Grünzüge im besonderen Maße. Sie transportieren nicht nur die im Außenbereich erzeugte Kaltluft weiter, sondern reichern den Luftstrom mit zusätzlichen Kaltluftvolumina weiter an. Auch über breite Straßenzüge können relevante Mengen an Kaltluft in die Stadt transportiert werden. Hier müssen lufthygienisch belastete von unbelasteten Leitbahnen unterschieden werden (VDI 2015). Die Ausweisung der Leitbahnen und ihrer Korridore erfolgte manuell als gutachterliche Einschätzung und orientiert sich an der Ausprägung des autochthonen Strömungsfeldes der durchgeführten FITNAH-Simulation. Die Abgrenzung der Leitbahnkorridore ist dabei nicht flächenscharf und bedarf im konkreten Planungsfall (z.B. einem Bauvorhaben) zumeist mindestens einer zusätzlichen gutachterlichen Einschätzung. Für das Berliner Stadtgebiet wurden insgesamt 23 Leitbahnen identifiziert (vgl. Abbildung 7). Ihre Kernbereiche umfassen eine Fläche von insgesamt etwa 2.206 ha, was ca. 2,5 % des gesamten Stadtgebietes entspricht. Jede Leitbahn stellt eine zentrale Komponente des Luftaustauschsystems Berlins dar. Daher sind alle baulichen Hindernisse zu vermeiden, die einen Kaltluftstau verursachen könnten. Grundsätzlich ist der Erhalt des Grün- und Freiflächenanteils anzustreben. Im Falle einer Bebauung sind die Bauhöhen möglichst gering zu halten und die Neubauten längs zur Leitbahn auszurichten. Randbebauungen sind gänzlich zu vermeiden. Für alle drei Hauptkomponenten des Berliner Luftaustauschsystems gilt gleicher Maßen, dass zwar ihre individuellen Strukturen (Luftleit- und Ventilationsbahnen), Potentialflächen (Kaltluftabflüsse) bzw. Kernzonen (Kaltluftleitbahnen) aus den Modellergebnissen und weiteren Sach- und Geodaten abgeleitet werden können. Eine flächenscharfe bzw. komponentenbezogene Abgrenzung ihrer spezifischen Einwirkungsbereiche – die in aller Regel deutlich über die oben dargestellten Flächen hinausgehen – kann allerdings aufgrund von gegenseitiger räumlichen Überlagerung und Beeinflussung ohne weitere vertiefende Untersuchungen nicht mit ausreichender Sicherheit geleistet werden. Es ist allerdings möglich, den zusammenhängenden uns aus den einzelnen Prozessen hervorgehenden Kaltlufteinwirkungsbereich des Berliner Austauschsystems abzubilden und zu bilanzieren (vgl. Abbildung 8). Bestandteil dieser Analyse ist auch die aus den vielen kleineren und größeren Grünflächen sowie den stark durchgrünten Siedlungsräumen ausströmende Kaltluft. Diese lokalen Phänomene bilden das kleinste Mosaikstück des Berliner Luftaustausches und bieten vor allem Teilflächen von kaltluftleitbahn- bzw. kaltluftabflussfernen Siedlungsräumen eine klimaökologische Wohlfahrtswirkung (dies betrifft u.a. die Bezirke Mitte und Friedrichshain-Kreuzberg). Wie Abbildung 9 verdeutlicht, bestehen zwischen den Berliner Bezirken große Unterschiede in Bezug auf den absoluten und relativen Anteil der von der Kaltluft profitierenden Bewohner sowie der beeinflussten Siedlungsfläche. In allen genannten Kategorien nehmen die Bezirke Reinickendorf, Pankow und Spandau die drei günstigsten Ränge ein. Sie profitieren am stärksten vom Luftaustausch. Der Bezirk Reinickendorf sticht in der Statistik besonders heraus: ungefähr 45 % der Siedlungsfläche ist an Kaltluftströmungen angeschlossen, während der Flächenanteil mit Wärmebelastung („ungünstig“ und „sehr ungünstig“) lediglich 24 % beträgt. Es kann davon ausgegangen werden, dass die deutlich unterdurchschnittliche nächtliche thermische Belastung und vor allem der sehr geringe Anteil an Block(teil)flächen der Klasse „ungünstige thermische Situation“ in den drei Bezirken sehr eng mit der guten Versorgung mit Kaltluft verbunden ist. Dieser Zusammenhang lässt sich in umgekehrter Weise auch für die Bezirke Tempelhof-Schöneberg und vor allem Mitte unterstellen. In beiden Bezirken beträgt der Flächennteil mit einwirkender Kaltluft lediglich 15,3 % bzw. 16,2 %. Gleichzeitig ist eine Wärmebelastung auf 44,0 % bzw. 64,2 % der Siedlungsfläche festzustellen. Insgesamt profitieren in Berlin auf Grundlage der Modellergebnisse ca. 35 % der Bebauung von der über das vielschichtige Luftaustauschsystem in die Stadt transportierten oder direkt in ihr produzierten Kaltluft. Diese Werte verdeutlichen zum einen die zentrale Bedeutung des Kaltlufthaushaltes für Berlin . Sie zeigen zum anderen aber auch ein Verbesserungspotential auf, das es mithilfe von Maßnahmen zu erschließen gilt. Von den Grün- und Freiflächen weisen ca. 22 % die höchste Schutzwürdigkeit auf (Abbildung 10 und Abbildung 11). Diese Flächen umfassen die für die gegenwärtige Siedlungsstruktur besonders wichtigen klimaökologischen Ausgleichsräume. Ihre Klimafunktionen sind von sehr hoher Bedeutung. Bauliche Eingriffe sollten vermieden oder, sofern bereits planungsrechtlich vorbereitet (FNP-Bauflächen), unter Berücksichtigung der grundsätzlichen Klimafunktionen erfolgen. Zur Optimierung der Ökosystemdienstleistung sollten eine gute Durchströmbarkeit der angrenzenden Bebauung, eine Vernetzung mit benachbarten Grün- und Freiflächen sowie ggf. eine Erhöhung der Mikroklimavielfalt angestrebt werden. Neben sämtlichen kernstädtischen Grün- und Freiflächen (u.a. Park am Gleisdreieck, Tempelhofer Feld, Großer Tiergarten) sind auch einige landwirtschaftliche Nutzflächen im Berliner Norden Bestandteil der höchsten Bewertungsklasse. Von besonderer Bedeutung sind die Grünkorridore innerhalb der Kaltluftleitbahnen, da diese eine wichtige Klimafunktion für die Belüftung des Stadtkörpers aufweisen. Bei rund 54 % der Frei- und Grünflächen Berlins kann eine hohe Schutzwürdigkeit beigemessen werden. Den mit ca. 77 % weitaus überwiegenden Anteil daran machen die ausgedehnten Waldgebiete Berlins aus. Unter dem übrigen Flächenanteil dominieren vor allem Parkanlagen, Kleingärten und vegetationsbestimmte Brachflächen. Diese Flächen stellen für die gegenwärtige Siedlungsstruktur wichtige klimaökologische Ausgleichsräume dar. Bauliche Eingriffe sollten äußerst maßvoll oder, sofern bereits planungsrechtlich vorbereitet (FNP-Bauflächen), unter Berücksichtigung der grundsätzlichen Klimafunktionen erfolgen. Zur Optimierung der Ökosystemdienstleistung sollten eine gute Durchströmbarkeit der angrenzenden Bebauung, eine Vernetzung mit benachbarten Grün- und Freiflächen sowie ggf. eine Erhöhung der Mikroklimavielfalt angestrebt werden. Damit weisen rd. 76 % aller Berliner Grün- und Freiflächen eine hohe bis sehr hohe klimaökologische Schutzwürdigkeit auf. Dies illustriert die herausragende Relevanz der meisten Grün- und Freiflächen für ein gesundes Berliner Stadtklima. Flächen mit einer mittleren Schutzwürdigkeit stellen den Ergänzungsraum zum stadtklimatischen Ausgleichssystem dar und generieren in größerer Entfernung zu den wärmebelasteten Siedlungsflächen Kaltluft. Sie machen aber nur einen sehr geringen Anteil an der Gesamtfläche der Raumeinheit aus. Die angrenzende Bebauung profitiert von den bereit gestellten Klimafunktionen, ist in aller Regel aber nicht auf sie angewiesen. Allen übrigen Flächen wurde eine geringe Schutzwürdigkeit zugewiesen. Sie stellen für die gegenwärtige Siedlungsstruktur keine klimaökologisch relevante Dienstleistung bereit. Für alle Flächen mit einer geringen oder mittleren Schutzwürdigkeit gilt, dass ihre Bewertung im Falle ihrer Bebauung oder einer Bebauung ihrer näheren Umgebung neu vorgenommen werden muss. Zur Bewertung der Tagsituation wird der humanbioklimatische Index „physiologisch äquivalente Temperatur (PET)“ um 14:00 Uhr herangezogen. Für die PET existiert in der VDI-Richtlinie 3787, Blatt 2 (VDI 2022) eine absolute Bewertungsskala, die das thermische Empfinden und die physiologische Belastungsstufen quantifizieren (Tabelle 1). Die Bewertung der thermischen Belastung in der Siedlungsfläche bzw. der Aufenthaltsqualität von Grün- und Freiflächen in der Bewertungskarte beruht auf der jeweiligen physiologischen Belastungsstufe. So liegt eine hohe Aufenthaltsqualität bei einer schwachen oder nicht vorhandenen Wärmebelastung vor, während eine starke oder extreme Wärmebelastung zu einer geringen bzw. sehr geringen Aufenthaltsqualität führt. Die bioklimatische Bewertung am Tag ist ein Maß für die Aufenthaltsqualität in den Siedlungsflächen außerhalb von Gebäuden sowie in Grün- und Freiflächen. Diese beeinflusst zwar auch die Situation innerhalb der Gebäude, doch hängt das Innenraumklima von vielen weiteren (z.B. gebäudebezogenen) Faktoren ab. Diese Zusammenhänge können im Rahmen der vorliegenden Arbeit allerdings nicht weiter vertieft werden. Die Siedlungsflächen lassen mit knapp 65 % eine verbreitet starke bioklimatische Belastung erkennen, wobei eine extreme Belastung auf 2,8 % der Flächen vorliegt (Abbildung 12). Dies betrifft meist Gewerbeflächen, welche oftmals große versiegelte Areale aufweisen und in der Regel wenige Grünflächen und eher niedrigere Gebäude aufweisen, sodass die Einstrahlung und entsprechend die thermische Belastung am Tag hoch ausfällt. Dahingehend zeichnen sich einige Areale in Pankow, Marzahn-Hellersdorf und Treptow-Köpenik ab (Abbildung 13). Die Ausprägung der Wärmebelastung in den gut durchgrünten Siedlungstypologien hängt allerdings auch von ihrem Baumanteil ab. So ist beispielsweise im Umfeld des Grunewaldes in den Siedlungstypen mit Hausgärten bzw. Villenbebauung mit parkartigen Gärten meist eine mäßige Wärmebelastung anzufinden. Bilanziert für das Stadtgebiet Berlin hat diese Kategorie einen Anteil von 30,3 %. In Marzahn-Hellersdorf weisen die freistehenden Einfamilienhäusern mit Gärten entlang des Blumberger Damms einen vergleichsweise geringeren Anteil an Bäumen bzw. Verschattung auf. Dies resultiert in einer meist starken Belastung am Tag, während diese Flächen in den Nachtstunden wiederum eine intensivere Abkühlung erfahren. Die Spanne der im Tagesverlauf auftretenden Temperaturen ist hier somit größer als im Umfeld des Grunewaldes. Eine schwache Belastung ist mit einem Anteil von 2,0 % in den eher peripheren Siedlungsflächen mit höherem Anteil mit Schatten spendenden Grünstrukturen zu beobachten. Verkehrsflächen weisen aufgrund ihrer nahezu vollständigen Versiegelung ebenfalls verbreitet thermische Belastungen auf. Bei diesen Flächen liegt generell eine große Bandbreite struktureller Ausprägungen vor – von offenen, vollversiegelten Plätzen bis hin zu durch Bäume (oder Gebäude) stark verschatteten Straßenabschnitten. Der Flächenanteil mit extremer Belastung ist mit 5,8 % deutlich höher als in den Siedlungsflächen (Abbildung 14). Dies gilt allerdings auch für den Anteil an schwach belasteten Verkehrsflächen, deren Anteil mit 4,5 % mehr als doppelt so hoch ist wie bei den Siedlungsflächen. Eine starke Belastung Belastung liegt auf 56,5 % der Verkehrsfläche vor, während eine mäßige Belastung auf 33,7 % der Verkehrsfläche auftritt. Insgesamt gesehen ist die Relation der Verteilung mit der der Siedlungsflächen vergleichbar. Etwa 58 % der Grünflächen im Stadtgebiet kann eine hohe Aufenthaltsqualität mit geringer PET zugeschrieben werden, d.h. sie bieten an Sommertagen eine relativ hohe Aufenthaltsqualität und eignen sich je nach Lage als (potenzielle) Rückzugsorte und Aufenthaltsbereiche für die Bevölkerung (Abbildung 16). Dabei handelt es sich vor allem um Waldflächen sowie Parkanlagen mit ausgeprägtem Baumbestand wie dem Großen Tiergarten oder dem Volkspark Friedrichshain. Zudem weisen 16,8 % der Grünflächen eine mäßige Aufenthaltsqualität auf. Hier ist der Baumanteil geringer ausgeprägt, was mit einer insgesamt stärkeren Besonnung einhergeht. Somit liegt auf drei Viertel der Berliner Grünflächen eine gute Aufenthaltsqualität vor. Die übrigen Flächen erlauben aufgrund der meist starken Sonneneinstrahlung keinen Rückzugsort und tragen zu einem Anteil an Grünflächen mit geringer bzw. sehr geringer Aufenthaltsqualität in Höhe von 23,9 % bzw. 1,1 % bei. In diese Kategorie sind auch die landwirtschaftlich genutzten Areale innerhalb des Stadtgebietes einzuordnen. Ein erholsamer Schlaf ist nur bei günstigen thermischen Bedingungen möglich, weshalb der Belastungssituation in den Nachtstunden eine besondere Bedeutung zukommt. Da die klimatischen Verhältnisse der Wohnungen in der Nacht im Wesentlichen nur durch den Luftwechsel modifiziert werden können, ist die Temperatur der Außenluft der entscheidende Faktor bei der Bewertung der thermophysiologischen Belastung. Entsprechend spiegelt die Beurteilung des Bioklimas weniger die thermische Beanspruchung des Menschen im Freien wider als vielmehr die positive Beeinflussbarkeit des nächtlichen Innenraumklimas. Die bioklimatische Belastungssituation der Blockflächen erfolgt auf Basis der nächtlichen Lufttemperatur als Flächenmittelwert (vgl. Abbildung 18 und 19). Damit ergibt sich eine räumliche Untergliederung des Siedlungsraumes in bioklimatisch belastete Bereiche einerseits sowie unbelastete bzw. lediglich gering belastete andererseits. Letztere sind, durch von Kaltluft produzierenden Grünflächen ausgehende Kaltlufteinwirkbereiche, nur gering überwärmt oder weisen aufgrund eines hohen Grünanteils eine starke flächeninterne Abkühlung auf. Diesen Gunsträumen stehen Belastungsbereiche mit einer überdurchschnittlichen Wärmebelastung und einem Durchlüftungsdefizit gegenüber. Dies betrifft vor allem die Bezirke Mitte, Charlottenburg-Wilmersdorf und Friedrichshain-Kreuzberg. Aber auch in Stadtteilzentren sowie größeren Gewerbeflächen innerhalb des übrigen Stadtgebietes können bioklimatisch ungünstige bzw. sehr ungünstige Bedingungen vorliegen. Diese resultieren aus dem hohen Überbauungs- und Versiegelungsgrad sowie einer in Teilen unzureichenden Durchlüftung. Die Siedlungs- und Verkehrsflächen weisen dahingehend eine einheitliche Flächenkulisse auf, wobei die meisten Flächen mit einer Belastungssituaton in der Stadtmitte bzw. im Bereich der Ringbahn lokalisiert sind. Eine flächenhafte Bilanzierung zeigen die Abbildungen 20 und 21. Im Gegensatz zur Tagsituation unterscheidet sich die prozentuale Verteilung der Belastung zwischen den Siedlungs- und Verkehrsflächen deutlich. Während im Siedlungsraum insgesamt etwa 77 % der Fläche eine günstige Situation mit schwacher Überwärmung aufweisen, beträgt dieser Anteil bei den Verkehrsflächen lediglich 21 %. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die im Siedlungsraum enthaltenen Grünraumanteile zur Abkühlung dieser Flächen beitragen können, während diese Elemente in den Verkehrsflächen meistens nicht enthalten sind. Hier können lediglich Straßenbegleitgrün oder Brachflächen thermisch ausgleichend wirken. Kaltluft, die während einer Strahlungsnacht innerhalb der Freiräume entsteht, kann nur dann von planerischer Relevanz sein, wenn den Flächen ein entsprechender Siedlungsraum zugeordnet ist, der von ihren Ausgleichsleistungen profitieren kann. Die Bewertung der Grünflächen hinsichtlich ihrer thermischen Ausgleichsfunktion gegenüber den Siedlungsflächen ist anthropozentrisch ausgerichtet, d.h. Flächen, die für den derzeitigen Siedlungsraum keine Funktion erfüllen bzw. keinen Ausgleichsraum darstellen, wurden gering bewertet. Im Falle zusätzlicher Bebauung im Bereich dieser Flächen kann sich deren Funktion allerdings ändern und muss ggf. neu bewertet werden. Für die Bewertung der Grünflächen wird ein teilautomatisierbares Verfahren angewendet. Die nach diesem Verfahren ermittelte bioklimatische Bedeutung der Freiräume basiert zum einem auf ihrer Lage in Bezug zu bioklimatisch belasteten Siedlungsstrukturen, zum anderen auf der flächeninternen Ausprägung der Klimaparameter, d.h. im Wesentlichen auf ihrem Kaltluftliefervermögen. Diese Unterscheidung wurde getroffen, weil die flächeninternen Klimaparameter nicht in allen Bereichen gleichermaßen aussagekräftig sind. So kann eine Grünfläche trotz relativ geringem Kaltluftliefervermögen in einem ansonsten stark überbauten Umfeld signifikant zur Verminderung der dort auftretenden hohen Belastungen beitragen. Aus diesem Grund wurden Freiräume im direkten Umfeld von Siedlungsbereichen mit nächtlicher Überwärmung und einhergehenden ungünstigen bioklimatischen Verhältnissen generell eine hohe bioklimatische Bedeutung zugesprochen. Somit verfügt eine in ihrer bioklimatischen Bedeutung als „sehr hoch“ eingestufte Grünfläche über einen direkt zugeordneten, bioklimatisch stark belasteten Wirkungsraum. Eine als „hoch“ eingestufte Grünfläche verfügt entweder über einen direkt zugeordneten, bioklimatisch weniger günstigen Wirkungsraum mit mäßiger Überwärmung oder weist ein überdurchschnittliches Kaltluftliefervermögen auf und ist gleichzeitig als Ausgleichsraum oder Kaltluftquellgebiet einzustufen. Die Bewertung der Grünflächen ist ein integraler Bestandtteil der PHK Hauptkarte 04.11.1. Deren räumliche Verteilung im Stadtgebiet wird in Abbildung 11 dargestellt. Flächen mit besonderen stadtklimatischen Missständen Für alle Block(teil)flächen der Siedlungs- bzw. alle Verkehrsflächen mit einer weniger günstigen und vor allem mit einer ungünstigen thermischen Situation wird die Umsetzung von Maßnahmen empfohlen. Darüber hinaus existiert auch für einige Frei- und Grünflächen ein Potential zur Verbesserung ihrer klimatischen Ökosystemdienstleistungen (vor allem im Zusammenhang mit der Aufenthaltsqualität). Bei Flächen mit einem besonderen stadtklimatischen Missstand handelt es sich um denjenigen Ausschnitt der Flächenkulisse, für den aufgrund eines besonders hohen Belastungsniveaus ein prioritärer Handlungsbedarf besteht, der z.B. im Rahmen der Stadtsanierung oder des Stadtumbaus gedeckt werden könnte. Um möglichst konkrete Hinweise für die drei Raumeinheiten (Siedlungsflächen, Grün-/Freiflächen, Verkehrsflächen) der Hauptkarte geben zu können, werden im Folgenden sechs Flächenkategorien unterschieden (vgl. Tabelle 2). Vier davon beziehen sich auf die Siedlungsflächen. Hier wird zwischen den Funktionen Wohnen, Gewerbe/Industrie, Gemeinbedarf/Sondernutzungen und Kerngebiet unterschieden. Für die Verkehrsflächen sowie die Grün- und Freiflächen wurde je eine Kategorie prioritärer Handlungsräume ausgewiesen. Die Ausweisung beruht im Sinne eines fachplanerischen Hinweises auf rein klimatischen Aspekten. Eine Verknüpfung mit weiteren Vulnerabilitätsfaktoren erfolgt in einem weiteren Schritt (vgl. Kapitel „Flächen mit einer besonderen Vulnerabilität gegenüber dem Stadtklima“). Flächenkategorien übergreifend sind 3.303 prioritäre Handlungsräume identifiziert worden. Den größten Anteil daran weist mit fast 91 % die Kategorie „Verkehrsflächen“ auf. Von den verbleibenden Kategorien stellt der Siedlungstyp „Gemeinbedarf und Sondernutzung“ mit 191 Block(teil)flächen und 5,8 % die größte Gruppe dar. Die restlichen ca. 1,0 % entfallen auf die Kategorie Park | Grünfläche | Stadtplatz | Promenade (Abbildung 22). Grundsätzlich kann festgestellt werden, dass in allen Bezirken Flächen mit einem prioritären Handlungsbedarf identifiziert worden sind. Der räumliche Brennpunkt liegt bei den Siedlungsflächen im Bezirk Mitte, während bei den Verkehrsflächen vor allem Marzahn-Hellersdorf, Pankow und Treptow-Köpenik von Bedeutung sind. Einen nachgeordneten Schwerpunkt bilden die Bezirke Neukölln, Spandau und Tempelhof-Schöneberg. In den Bezirken Friedrichshain-Kreuzberg und Charlottenburg-Wilmersdorf hingegen treten, in absoluten Zahlen gesehen, die geringste Anzahl an Hot-Spots auf (Abbildung 23 und Abbildung 24). Die Ausweisung von Flächen mit einem besonderen stadtklimatischen Missstand basiert auf einer rein fachplanerischen, klimatischen Perspektive. Ihre Verknüpfung mit weiteren nicht-klimatischen Kriterien kann in Sinne einer räumlich differenzierten Vulnerabilitätsbetrachtung zusätzliche Entscheidungshilfen im Zusammenhang mit der Umsetzung von Maßnahmen insbesondere für die Raumeinheit „Siedlungsflächen“ offenlegen. Inwiefern einzelne Block(teil)flächen der Siedlungsflächen vulnerabel gegenüber der stadtklimatischen Situation sind, ist neben dem primären Kriterium des Aufenthalts-/Nutzungszeitpunktes noch von weiteren sekundären Faktoren abhängig. Hierzu gehört allen voran die demographische Zusammensetzung des betrachteten Quartiers. Darüber hinaus sind auch das Vorhandensein bestimmter sensibler Gebäude-/Flächennutzungen sowie der Versorgungsgrad von Wohngebieten mit adäquaten Grünflächen Faktoren, die einen Einfluss auf das Vulnerabilitätsniveau ausüben. Besondere Vulnerabilitäten aufgrund der demographischen Zusammensetzung Als besonders sensibel gegenüber thermischem (Hitze-)Stress gelten gemeinhin vor allem der ältere Teil der Bevölkerung (über 65 Jahre, Ü65,]) aufgrund der mit dem Alter steigenden Anfälligkeit für Herz-Kreislauferkrankungen sowie Kleinkinder unter 6 Jahren (U6) und vor allem Säuglinge aufgrund ihrer fehlenden bzw. nicht vollausgeprägten Fähigkeit zur Thermoregulation (Jendritzky 2007). Ein Zusammenhang zwischen einer erhöhten Mortalität und dem Auftreten von Hitzeperioden ist für den Raum Berlin-Brandenburg empirisch nachweisbar und lässt sich auch modelltechnisch abbilden (Scherber 2014, Scherer et al. 2013, Fenner et a. 2015). In Berlin leben etwa 940.000 Menschen, denen aufgrund ihres Alters eine besondere thermische Sensitivität unterstellt werden kann (Statistik SenStadt 2022). Das Verhältnis zwischen dem sensiblen älteren und dem sensiblen jüngeren Anteil der Bevölkerung liegt in etwa bei 3,2: 1. Dass die Risikogruppe der älteren Menschen deutlich größer ist als diejenige der Kleinkinder und Säuglinge ist für alle Bezirke gleichermaßen gültig. Am stärksten ausgeprägt ist dieses Phänomen im Bezirk Steglitz-Zehlendorf (5,2: 1), wo auch mit knapp 94.300 die insgesamt meisten thermisch sensiblen BerlinerInnen wohnen. In Friedrichshain-Kreuzberg – dem Bezirk mit der geringsten Anzahl an thermisch sensiblen Einwohnern (ca. 48.000) – kommen auf eine Person im Alter U6 lediglich 1,7 Ü65-Jährige. In welchem Ausmaß sich aus dieser Sensitivität auch eine tatsächliche Vulnerabilität ableiten lässt, hängt im Wesentlichen von der geographischen Verteilung der Risikogruppen im räumlich differenzierten Belastungsfeld ab. Im Ergebnis besteht in ca. 13 % aller Block(teil)flächen eine hohe oder sehr hohe demographische Vulnerabilität. Ungefähr ein Fünftel aller hitzesensiblen Berlinerinnen und Berliner wohnen in diesen Gebieten (rund 177.000 Einwohner). Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass lediglich auf einem vergleichsweise kleinen Gebiet Maßnahmen umgesetzt werden müssten, um einen hohen Anteil der vulnerablen Bevölkerungsgruppen thermisch zu entlasten. Die Flächenkulisse der demographischen Vulnerabilität geht mit der Ausprägung der Wärmebelastung einerseits sowie der Altersstruktur der Anwohner andererseits einher (Abbildung 25). Wie die räumliche differenzierte Analyse auf Ebene der Berliner Bezirke zeigt, ist die absolute Anzahl an den vulnerablen Altersstufen von unter 6 bzw. über 65 Jahren in den Bezirken Steglitz-Zehlendorf, Charlottenburg-Wilmersdorfs sowie Tempelhof-Schöneberg mit mehr als 90.000 Einwohnern am höchsten (Abbildung 26). Der Bezirk Friedrichshain-Kreuzberg weist mit ca. 48.000 Bewohnern die niedrigste Anzahl auf. Bezogen auf die Gesamtzahl der Einwohner ist der prozentuale Anteil in den Bezirken Steglitz-Zehlendorf und Reinickendorf mit 30,8 % bzw. 29,1 % am stärksten ausgeprägt (Abbildung 27). Vergleichsweise niedrig ist er hingegen in Mitte (18,7 %) und Friedrichshain-Kreuzberg, während hier gleichzeitig der Anteil an wärmebelastetem Siedlungsraum mit 64,2 % bzw. 70,8 % überdurchschnittlich hoch ist (vgl. Abb. 27). Als aus stadtklimatischer Perspektive sensible Flächen-/Gebäudenutzungen können vor allem solche bezeichnet werden, die bevorzugt von den Risikogruppen genutzt werden. Für die vorliegende Analyse wurden insgesamt sieben verschiedene Nutzungstypen unterschieden: Krankenhäuser, Pflegeheime, Kindertagesstätten, Schulen, Horte, Spielplätze und Sportanlagen . In den Teilflächen drei übergeordneten Raumeinheiten der PHK 2022 existieren entsprechend dem Erfassungsstand gegenwärtig insgesamt rd. 7.300 entsprechende Einzelnutzungen. Den Hauptanteil machen mit etwa 61 % Spielplätze und Kindertagesstätten aus. Insgesamt beheimaten rund 20 % der Siedlungsfläche, ca. 9 % aller Grün-und Freiflächen und 0,2 % aller Teilflächen der Raumeinheit Verkehrsfläche wenigstens einen klimasensiblen Nutzungstyp. In über 88 % der Fälle treten pro Teilfläche nicht mehr als zwei verschiedene Nutzungstypen gleichzeitig auf, im Einzelfall kommen aber auch bis zu sechs Typen als Cluster vor. Die räumliche Verteilung der sensiblen Flächen-/Gebäudenutzungen innerhalb Berlins ist relativ homogen und zeigt mit Bezug zu den Bezirken eine hohe Korrelation mit der Bevölkerungssumme. Grundsätzlich gilt: Je mehr Einwohner ein Bezirk hat, desto mehr klimasensible Nutzungen treten auch auf. Der Bezirk Pankow steht demnach mit 280 betroffenen Block(teil)flächen am oberen Ende der Skala, während die Bezirke Marzah-Hellersdorf und Reinickendorf am unteren Ende auf 139 bzw. 135 Block(teil)flächen mit mindestens einer klimasensiblen Nutzung kommen. Die Auswertung zeigt, dass auch für dieses Thema eine Relevanz in allen Berliner Bezirken besteht. Inwiefern sich aus dieser räumlichen Verteilung eine tatsächliche Vulnerabilität der einzelnen Gebiete ergibt, hängt im Wesentlichen von der geographischen Lage im differenzierten Belastungsfeld ab. Die absolut betrachtet größte Zahl an Flächen mit vulnerablen Nutzungen liegt im Bezirk Pankow, der auch die größte Anzahl sensibler (also potentiell vulnerabler) Flächen-/Gebäudenutzungen aufweist. Abgesehen von diesem Umstand lässt das Ergebnis keinerlei Zusammenhang mehr zwischen der Auftrittshäufigkeit vulnerabler und sensibler Nutzungen bzw. der Bevölkerungsstärke erkennen. Dieses liegt in den räumlich divergierenden prozentualen Anteilen von sensiblen Nutzungen in einer thermisch belasteten Umgebung begründet. Bezogen auf ganz Berlin beträgt der entsprechende Wert etwa 46 %. Innerhalb der zwölf Berliner Bezirke schwankt dieser Anteil aber beträchtlich zwischen ca. 34 % in Steglitz-Zehlendorf und 58 % in Pankow (Abbildung 28). Demgegenüber entspricht die Rangfolge der absoluten Anzahl der vulnerablen Nutzungstypen exakt derjenigen der Rangordnung für die sensiblen Typen. Spielplätze und Kindertagesstätten treten auch hier sehr viel häufiger auf, als die übrigen Nutzungstypen (Abbildung 29). Sie machen 60 % der insgesamt 2.618 Teilflächen mit vulnerablen Flächen-/Gebäudenutzungen aus. Analog zur bezirklichen Auswertung bestehen aber auch hier größere Unterschiede in dem Umfang in dem aus klimasensiblen auch tatsächlich vulnerable Nutzungen werden. Besonders relevant ist die hohe Quote bei den Schulen, Kindertagesstätten und Krankenhäusern, die zu deutlich mehr als 50 % in einer thermisch belasteten Umgebung verortet sind und für die sich daher eine hervorgehobene Handlungspriorität ableiten lässt. Über die Bereitstellung von Kaltluft hinaus stellen die Berliner Grün- und Freiflächen noch eine zweite zentrale klimaökologische Dienstleistung zur Verfügung: Sie sind Kühlinseln am Tag, die aktiv von (thermisch) gestressten Stadtbewohnern aufgesucht werden können und ihnen Erholung verschaffen. Anders als bei der Kaltluftproduktion – die für die Lieferung von relevanten Volumina auf größere zusammenhängende Flächen (> 1-2 ha) angewiesen ist – ist ein regelmäßiges Mosaik aus kleineren Grünflächen für die Kurzzeiterholung besonders geeignet . Nur so kann im Sinne einer sozial-ökologischen Gerechtigkeit sichergestellt werden, dass die Stadtbewohnerinnen und Stadtbewohner aller Stadtteile ihren Erholungsbedarf erfüllen können (Scherer 2007). Kleinräumig betrachtet sind Grün- und Freiflächen mit einem hohen Schattenanteil vor allem in solchen Gebieten von großer Bedeutung, in denen ein relevantes thermisches Belastungsniveau am Tag gemeinsam mit einer Unterversorgung an privaten Grünflächen auftritt. Eine Verknüpfung dieser beiden Parameter zeigt, auf welchen Block(teil)flächen eine besondere stadtklimatische Vulnerabilität aufgrund einer Unterversorgung mit Grünflächen besteht. Diese Flächen bedürfen einer besonderen Aufmerksamkeit bei der Bereitstellung von thermischen Komfortinseln (sog. „Pocket parks“) im privaten und öffentlichen Raum. Insgesamt weisen 3.201 Block(teil)flächen der Siedlungsflächen eine Vulnerabilität gegenüber dem Stadtklima aufgrund einer Grünflächenunterversorgung auf (entspricht in etwa 19 % aller Block(teil)flächen oder 15,7 % bezogen auf deren Fläche). Die betroffenen Quartiere haben rd. 1.510.000 Einwohner, wovon ca. 322.500 einer Risikogruppe angehören. Die Flächen sind über das gesamte Berliner Stadtgebiet verteilt, räumliche Schwerpunkte sind aber erkennbar. Zu den Hot-Spots zählen die Bezirke Pankow, Charlottenburg-Wilmersdorf und Mitte die sowohl die meisten betroffenen Block(teil)flächen als auch die meisten betroffenen Bewohner aufweisen. Von den hier insgesamt 4.078 Blockflächen weisen ca. 24 % (Pankow), 41 % (Mitte) bzw. 42 % (Charlottenburg-Wilmersdorf) eine Unterversorgung mit Grün auf. Etwa 137.000 der in diesen drei Bezirken wohnenden Menschen ist einer Risikogruppe zuzuordnen. Die beste Situation besteht in Marzahn-Hellersdorf, wo eine thermische relevante Unterversorgung für etwa 25.000 Einwohner festgestellt werden konnte (Abbildung 30 und Abbildung 31). Jede Stadtstruktur und jeder Flächentyp bietet unterschiedliche Grundvoraussetzungen für Klimaschutz und Klimaanpassung. Der spezifische Handlungsbedarf, die geeigneten Maßnahmen und deren Umsetzbarkeit variieren je nach Strukturtyp und werden von mehreren Faktoren beeinflusst. Hierzu zählen neben der geografischen Lage und der Betroffenheit, beispielsweise durch Hitzebelastung, auch die typischen Merkmale der städtebaulichen Struktur, wie die Verteilung von Gebäuden und Freiräumen. Zusätzlich ist zu klären, ob und in welchem Umfang überhaupt Flächen für die Umsetzung von Maßnahmen zur Verfügung stehen. In der dritten Hauptebene der PHK 2022 sind den rund 53.000 Block(teil)- und Straßenflächen 16 verschiedenen Maßnahmen und Planungshinweise zugeordnet worden. Diese Maßnahmen basieren auf den im Stadtentwicklungsplan Klima 2.0 (StEP Klima, dort insgesammt 23 Maßnahmen) ausgearbeiteten Hinweisen für relevante Siedlungs- und Verkehrsflächen (SenStadt 2021b). Geeignete Maßnahmen für Siedlungs- und Freiräume lassen sich anhand von Stadtstruktur- und Flächentypen bestimmen. Dafür wurden im StEP Klima aus dem Umweltatlas Berlin Flächenkulissen abgeleitet, wobei die Typen teilweise neu aggregiert und vereinfacht wurden. Dabei bieten die verschiedenen Stadtstruktur- und Flächentypen unterschiedliche Potenziale für Klimaschutz und -anpassung. Der Handlungsbedarf und geeignete Maßnahmen hängen von Faktoren wie der Lage, Betroffenheit (z. B. durch Hitzebelastung), dem städtebaulichen Charakter sowie der Verfügbarkeit von Flächen für Maßnahmen ab. Es werden zehn Stadtstruktur- und Flächentypen berücksichtigt, insbesondere jene mit stark urbanem Charakter. Typen wie Sport- und Freizeitflächen, landwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Gebiete, Wälder, Infrastrukturflächen mit hohem Baumanteil sowie Gewässer weisen eine so spezifische Ausprägung auf, dass sie sich nur bedingt für allgemeine Handlungspakete eignen. Der StEP Klima sieht die folgenden Handlungsansätze mit den jeweiligen Maßnahmen vor (Abbildung 32): 1. Stadt der kurzen Wege (in der PHK nicht berücksichtigt) 2. Blau-grüne Stadtentwicklung, 3. Klimaoptimierte, kühlende Grün- und Freiräume, 4. Synergie Stadt und Wasser, 5. Vorsorge Starkregen und Hochwasser. Die Relevanz einer Maßnahme für einen bestimmten Typ wurde anhand der Kriterien Betroffenheit, Handlungsbedarf innerhalb des Strukturtyps, Eignung und Wirksamkeit der Maßnahmen sowie Flächenverfügbarkeit und Umsetzbarkeit bewertet. Detaillierte Ausführungen zu den 16 Einzelmaßnahmen können dem Begleitdokument zum StEP Klima 2.0 entnommen werden.

Tiefenaufgelöste Analytik von Biofilmen mittels Photoakustischer Spektroskopie (PAS) zur Untersuchung von Flockenabriss und Kolloidinkorporation

Unter einem Biofilm versteht man die Aggregation von Mikroorganismen an einer Oberfläche, die in eine Matrix aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) eingebettet sind. Biofilme sind in der Natur weit verbreitet (Boden, Gewässer) und werden im Rahmen der biologischen Abwassserreinigung zum Abbau organischer Wasserinhaltsstoffe eingesetzt. Neben der Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen haben insbesondere Stofftransport, Biofilmwachstum und -ablösung einen entscheidenden Einfluß auf die Effektivität des Prozesses. Schichtdicke und Stabilität des Biofilms werden von einer Vielzahl an Prozeßbedingungen (pH, Temperatur, Strömungsbedingungen, Zusammensetzung von Nährmedium und Abwasser) beeinflußt. Da jedoch bisher keine geeignete On-line-Analytik zur Verfügung stand, konnten die Auswirkungen verschiedener Parameter auf den Biofilm nicht ausreichend untersucht werden. Ein im Rahmen des von der DFG geförderten SFB 411 entwickeltes photoakustisches Sensorsystem soll nunmehr zur simultanen Überwachung von Biofilmen an drei Stellen in einem Reaktor eingesetzt werden. Der Einfluß variierendener Prozeßparameter auf Architektur und Stabilität soll untersucht werden, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf Partikelinkorporation und Flockenabriss liegt. Die Ergebnisse des beantragten Projekts könnten einen wesentlichen Beitrag leisten, um die Prozeßsteuerung bezüglich der Biofilmablösung zu verbessern.

Klima - Klimaanpassung Stadtgemeinde Bremen

Daten zur Klimaanpassungsstrategie ° Bioklimatische Situation (Klimafunktionskarte) ° Bioklimatische Situation (Siedlungsflächen, Grün- und Freiflächen) ° Klimakomfort: Wärmebelastung ° Windkomfort/Sturmgefahr Bioklimatische Situation (Klimafunktionskarte): Die Klimafunktionskarte bildet die Funktionen und Prozesse des nächtlichen Luftaustausches für das Stadtgebiet von Bremen ab (Strömungsfeld, Kaltluftleitbahnen). Für Siedlungs- und Gewerbeflächen stellt sie die nächtliche Überwärmung dar, basierend auf der bodennahen Lufttemperatur in einer autochthonen Sommernacht um 04:00 Uhr morgens. Bioklimatische Situation der Siedlungsflächen (mit Kaltlufteinwirkbereich) • Siedlungsflächen im Einwirkbereich der Kaltluftströmung: Siedlungsbereiche die von nächtlicher Kaltluft durchströmt werden. Der Kaltlufteinwirkbereich kennzeichnet das bodennahe Ausströmen der Kaltluft aus den Grünflächen in die angrenzende Bebauung während einer autochthonen Sommernacht. Als Kaltlufteinwirkbereich sind Siedlungs- und Gewerbeflächen innerhalb des Stadtgebiets gekennzeichnet, die von einem überdurchschnittlich hohen Kaltluftvolumenstrom durchflossen werden oder durch eine Windgeschwindigkeit von mind. 0,2 m s-1 gekennzeichnet sind. • Bioklimatische Situation der Siedlungsflächen: Einteilung der bioklimatischen Situation in vier Klassen (sehr günstig, günstig, weniger günstig, ungünstig) in Relation zum Gebietsmittel auf Grundlage des z-transformierten PMV-Wertes (predicted mean vote). Siedlungsräume lassen sich in ausreichend durchlüftete Areale und damit meist klimatisch günstige Siedlungsstrukturen sowie klimatische Belastungsbereiche untergliedern. Die nächtliche Überwärmung beruht auf dem Temperaturunterschied zu den Grünflächen der Stadt. Der Wärmeinseleffekt ergibt sich als Abweichung von diesem Bezugswert und stellt somit eine geeignetere Kenngröße zur Erfassung des Stadtklimaeffekts dar als absolute Temperaturwerte. Bioklimatische Bedeutung der Grün- und Freiflächen (Kaltluftentstehung/-produktion) • Flächen mit sehr hoher Kaltluftentstehung/-produktion: Grünflächen mit sehr hoher Kaltluftproduktion sind Flächen, die in Relation zum Mittelwert im Untersuchungsraum eine mehr als überdurchschnittliche Kaltluftproduktion aufweisen. Sie werden durch Punktsymbole gekennzeichnet. Auswahlkriterium ist eine z-transformierte Kaltluftproduktionsrate größer 1. Kaltluftentstehungsgebiete kennzeichnen Grünflächen mit einer deutlich überdurchschnittlichen Kaltluftproduktionsrate und speisen die Kaltluftaustauschbereiche bzw. reichen auch über diese hinaus. • Bioklimatische Bedeutung der Grün- und Freiflächen: Einteilung der stadtklimatischen Bedeutung von Grünflächen in vier Klassen (gering, mittel, hoch, sehr hoch). In der Klimafunktionskarte werden Grün- und Freiflächen hinsichtlich ihres Kaltluftliefervermögens charakterisiert. Als Kaltluft produzierende Bereiche (Kaltluftentstehungsgebiete) gelten insb. unversiegelte Freiflächen (z.B. Wiesen, Weiden und Ackerflächen) sowie durch aufgelockerten Vegetationsbestand geprägte Grünflächen (z.B. Parkareale, Kleingärten und Friedhofsanlagen) und Wälder. Für die Charakterisierung dieser Ausgleichsleistung wird der Kaltluftvolumenstrom aus benachbarten Flächenherangezogen. • Siedlungsflächen mit klimarelevanter Funktion: Kaltluft kann in Einzelfällen auch über Siedlungsflächen mit geringer Baudichte, niedrigen Bauhöhen und/oder einem hohen Grünanteil weitergeleitet werden. Diese Siedlungsbereiche mit sehr hohen Kaltluftvolumenströmen haben eine Leitbahn ähnliche Funktion innerhalb des Siedlungsraumes und sind mit einer horizontalen Schraffur ausgewiesen. • Luftaustausch: Einteilung bzw. Bewertung des Kaltluftliefervermögens von Grünflächen in Relation zum Gebietsmittel (z-transformierter Kaltluftvolumenstrom). Kaltluftaustauschbereiche verbinden Kaltluftentstehungsgebiete (Ausgleichsräume) und Belastungs-bereiche (Wirkungsräume) über (lokale oder übergeordnete) Kaltluftleitbahnen miteinander oder erfüllen eine wichtige Durchlüftungsfunktion und sind somit elementarer Bestandteil des Luftaustausches.

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