Mit Drohnen Hitze-Hot­spots in der Stadt auf der Spur

Die Sommerhitze wirkt sich massiv auf die Lebensqualität in den Städten aus - vor allem in der Innenstadt. Doch wo liegen die Ursachen für die urbane Erhitzung und was hilft, um der Bruthitze entgegenzusteuern? Die steirische Kleinstadt Weiz griff zur Klärung der Frage neueste Technologie auf: Hitzeinsel-Ortung mittels Drohnen mit speziellen Thermografie- und Multispektralkameras und entsprechenden Simulations-Tools. Jetzt entsteht eine "Grünoase" vor dem Rathaus.

An hochsommerlichen Tagen in der Stadt wünscht man sich ans Meer, in die kühlen Berge oder wenigstens Bäume mit breitem Blätterdach vor der eigenen Wohnung oder am Weg zum Einkauf. Nicht, dass es in den Städten nicht schon heiß genug wäre - an manchen Orten bilden sich richtiggehend Hitze-Hotspots, die das Flanieren und Verweilen nahezu unmöglich machen. Daniel Rüdisser, auf Stadtklima spezialisierter Physiker in Graz, spricht in diesem Zusammenhang von "innerstädtischen Hitzeinseln" (IUHI).

"In Städten ist es wärmer als im Umland, deswegen ist die Stadt an sich eine sogenannte städtische Wärmeinsel. Doch neben der Lufttemperatur sind es die Wärmestrahlung und reflektierte Sonnenstrahlung gewisser städtischer Oberflächen, die uns zusätzlich zum Schwitzen bringen", wie Rüdisser erklärte. Er hat für Weiz die innerstädtischen Hitze-Hotspots erhoben. Die Stadtgemeinde will Maßnahmen zu ihrer Vermeidung bzw. zur Verbesserung des Stadtklimas setzen und so der Überhitzung der Stadt entgegenwirken.

Es ist kein Geheimnis, dass es auf asphaltierten Plätzen gefühlt um mehrere Grad heißer ist, als in einem baumbestandenen Park, auch wenn an beiden Orten nahezu die gleiche Lufttemperatur gemessen wird. Die "gefühlte" Temperatur - also wie stark der Mensch die Wärmebelastung wahrnimmt - unterscheidet sich von der gemessenen Lufttemperatur und den Oberflächentemperaturen. Sie ergibt sich aus der Mischung aus Sonnenstrahlung, Wärmeausstrahlung diverser Oberflächen, Windgeschwindigkeit und der Lufttemperatur und -feuchte, sagte Rüdisser. Doch wie kann man so ein städtisches Mikroklima präzise erfassen und realistisch beschreiben? Satellitenaufnahmen, hochfliegende Forschungsflugzeuge, die mit einer Infrarotkamera ausgestattet sind, können die mikroklimatischen Einheiten nicht präzise genug wiedergeben - außerdem sind sie kostspielig.

Um die komplexen Zusammenhänge rund um die Entstehung von urbanen Hitze-Hotspots zu verstehen und gezielt Maßnahmen zu setzen, wurden in Weiz Drohnen hinzugezogen. Mit ihrer Hilfe wurden aus rund 30 Metern Höhe die zentralen zwölf Hektar der Stadt überflogen und mit zwei Spezialkameras tausende Aufnahmen angefertigt. "Das geht bei einer Stadt dieser Größe innerhalb einer Stunde ", schilderte Rüdisser.

Eine Thermografiekamera erfasste im Hochsommer zur heißesten Tageszeit die langwellige Wärmestrahlung, während eine Multispektralkamera für die reflektierte kurzwellige Solarstrahlung eingesetzt wurde. Diese Bilddaten wurden dann in dreidimensionale Punktwolken umgewandelt und schließlich in ein 3D-Stadtmodell übertragen, das beim Drohnenflug gleich mit angefertigt werden kann, wie Rüdisser erklärte. Die Hitze wird sozusagen von allen Seiten und hochaufgelöst betrachtet. In dieses Stadtmodell fließen auch die zusätzlichen Informationen über Lufttemperatur und Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit und -richtung ein.

Die Methode zur Evaluierung der Wärmebelastung im städtischen Gebiet hat Rüdisser ursprünglich in einem Forschungsprojekt bei AEE-INTEC in Gleisdorf entwickelt. Das digitale und interaktive 3D-Stadtmodell macht die IUHI grafisch in unterschiedlicher Farbgebung sichtbar. Die Hitzekarten mit einer Auflösung von einem halben Meter zeigen, wo genau künftig Maßnahmen zur Kühlung getroffen werden sollten, um eine Innenstadt mit höherer Aufenthaltsqualität zu gestalten. "Wir wissen nun, dass es zwischen der gemessenen Temperatur und dem Hitzeempfinden bis zu zehn Grad Unterschied geben kann. Die Ergebnisse schaffen ein Bewusstsein, wo und was gemacht werden muss", resümierte Bürgermeister Ingo Reisinger.

Was muss nun zum Beispiel gemacht werden, um einen bestimmten Platz mit einer gefühlten Temperatur von 42 Grad Celsius auf eine mittlere Strahlungstemperatur von 34 Grad zu "kühlen"? Weniger Asphalt, mehr Grünfläche, mehr Bäume, Springbrunnen, hellere Pflastersteine? Mit einem Simulationstool werden auch Abschätzungen möglich, was konkrete Maßnahmen wie Fassadenbegrünung, Baumbepflanzungen, Wiesenflächen oder Verschattungen bewirken könnten. Die neue Methode wird mittlerweile auch für andere Städte und Kleinstädte als Dienstleistung angeboten.

In Weiz geht man nun daran, die Hitzebelastung durch gezielte Maßnahmen zu reduzieren. Einer der intensivsten Hitzehotspots ist der Hauptplatz. Versiegelte Böden und Fassaden heizen sich während des Tages auf und geben die Hitze ab. Je nach baulichen Bedingungen, Oberflächenmaterial, Farbe und Luftdurchströmung mehr oder weniger. Saunamäßig kann es am Vorplatz des Rathauses werden. Hier werden mehrere Maßnahmen gesetzt, um die Hitzeinsel zu entschärfen: Zum einen werden die Parkplätze vor dem Rathaus neu geordnet und verringert, die bisherige Versiegelung wird durch Rasengittersteine ersetzt.

Nun wird auch untersucht, inwieweit der Einsatz von Moosen im urbanen Raum gegen die innerstädtische Hitze mithelfen kann und eine Zusatzwirkung zur Verbesserung des Mikroklimas entfalten könnte. Vorerst entsteht dazu auf der Südseite des Rathauses eine 100 Quadratmeter große Demofläche mit "klimawandel-angepassten Strauch- und Baumarten, Moosen, Sträuchern und Farnen, die sich gegenseitig perfekt ergänzen sollen", wie die Projektverantwortliche für das Smart City-Projekt "Grüne StadtOase Weiz", Bernadette Karner vom Innovationszentrum W.E.I.Z. berichtete. "Wir wollen wissen, welche Pflanzen an diesem Standort überhaupt sinnvoll sind und überlassen nichts dem Zufall. Wenn es erforscht ist, dann kann es bei Bedarf auf weitere Plätze der Stadt ausgeweitet werden", so der Bürgermeister über die zukünftige Klima-Oase vor dem Rathaus.

Viel Wert wird auf die effiziente Nutzung von Wasser und Energie gelegt: Es soll das Regenwasser vom Rathausdach genutzt werden, und der Energiebedarf für ein auf Messdaten beruhendes Bewässerungssystem wird durch eine PV-Anlage auf dem Flachdach des Rathaus-Zubaus abgedeckt, wie Karner ausführte. Der Wasserbedarf für die Bewässerung der Pflanzen soll durch die Automatisierung um 25 Prozent im Gegensatz zu "herkömmlichen" Methoden reduziert werden.

In der Hitze dieses Sommers ist davon am Weizer Hauptplatz noch nicht viel zu sehen. "Wir sind in der finalen Phase der Auftragsvergabe. Gestartet wird im August, die Bepflanzung ist erst ab September sinnvoll", betonte Bürgermeister Reisinger. Ein weiterer Hitze-Hotspot - der innerstädtische Bahn und Busbahnhof - wird noch in den Ferien entschärft: Hier wird bereits über Förderung der Klimawandelanpassungsregion (KLAR!) eine rund 100 Quadratmeter große Fläche wieder entsiegelt und stattdessen ein Hochbeet mit klimafitten Sträuchern und Bäumen geschaffen. Im kommenden Jahr soll ein nochmaliger Drohnenüberflug zeigen, welche "gefühlte" Erleichterung die baulichen Veränderungen gebracht haben.