BMBF-Fördermaßnahme 'Stadtklima im Wandel' Urban Climate Under Change [UC]²

Verbundprojekt: Dreidimensionale Observierung atmosphärischer Prozesse in den Städten (3DO+M)

Teilprojekt 3: Evaluierung von PLALM-4U hinsichtlich Temperatur, Feuchte und Starkniederschlag auf Basis von Messungen und Analyse, FKZ: 01LP1912C

Mit der zweiten Phase der Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Ziel, das in der ersten Phase der Fördermaßnahme entwickelte Stadtklimamodell PALM-4U zu einem praxistauglichen Produkt weiterzuentwickeln, das die Bedürfnisse von Kommunen und anderen Anwendern erfüllt. Gleichzeitig soll das Modell auch für wissenschaftliche Forschung eingesetzt werden und dafür entsprechend weiterentwickelt und evaluiert werden. In Modul B (Verbundprojekt 3DO+M) der Fördermaßnahme sollen in der ersten Phase entwickelte Langzeitmessungen (LTO) weitergeführt sowie Sondermessungen bedarfsorientiert durchgeführt werden, um das Modell PALM-4U sowohl allgemein als auch anwendungsspezifisch zu evaluieren sowie für wissenschaftliche Beiträge zur internationalen Stadtklimaforschung einzusetzen. Die in Phase 1 entwickelte Datenbank soll weiterentwickelt und operationalisiert werden, um eine Verstetigung der Modellinfrastruktur (Open Source / Open Data) zu ermöglichen

Durch die räumlichen unterschiedlichen Baustrukturen, der Bodenversiegelung und der verschiedenen Grünflächen in der Stadt wird ein eigenes Temperatur-und Feuchtigkeitsfeld mit einer extrem heterogene Verteilung erzeugt. Deshalb spielen diese genannten Faktoren zukünftig eine wichtige Rolle in der städtischen Planungs- und Klimawandelanpassungs-strategie für Städte.

In einer zweiten Phase der Fördermaßnahme sollen zwei der drei übergeordneten strategischen Leitlinien des BMBF im Bereich Klimaforschung adressiert werden:

-    Praktische Kompetenz in der Nutzung von Klimawissen aufbauen

-    Die vordringlichsten Wissenslücken zum Klimawandel durch exzellente Forschung ermitteln und schließen

TP3 soll hierzu Beiträge leisten, die transdisziplinäre Forschung mit direkter Beteiligung von Akteuren aus Stadtplanung, Luftreinhaltung und anderen Sektoren, sowie die Entwicklung neuer Konzepte und Methoden für integrative Untersuchungen zur Bewältigung der Herausforderungen des Klimawandels für Städte erlauben.

Diese Teilprojekt, der AG Stadtklima und Stadtmessnetz, erstellt einen stadtspezifischen Datensatz der 2m-Temperatur und relativen Luftfeuchtigkeit, welches durch die dritte Dimension erweitert wird. Diese Daten werden zur Initialisierung, zum Forcing und Assimilation wie auch zur Evaluierung des PALM-4U Modells angewendet. Weiterhin werden diese Daten auch für Anwendungstest von Modul A und C sowie der integrierten Plattform verwendet.

Umfassende Stadtklimaanalyse zur Evaluierung von PALM-4U für Berlin

Der Standort der meisten Wetterstationen im Berliner Stadtgebiet befindet sich in nichtstädtischen Gebieten (z.B. Parks, Grünanlagen), da diese laut der World Meteorologischen Organisation (WMO) einen Standard erfüllen müssen, allerdings sind diese Stationen nur bedingt für städtische Klimastudien anwendbar. Das Stadtmessnetz der FU-Berlin (AWS) mit seinen langfristen Beobachtungsdaten wurde durch  21 neue Stationen erweitert, um repräsentative stadtspezifische Temperatur- und Feuchtedaten zu erhalten, die zur Validierung in Modul A und als Anwendungstests in Modul C angewendet werden. Die Erweiterung des AWS war zwingend notwendig, um die unterschiedlichen lokalen Klimazonen meteorologisch zu erfassen, die die Grundlage für eine umfassende städtische Klimaanalyse schaffen. Diese Klassifikation wird für die Modellevaluierung in Modul A verwendet. Für die Stadt Berlin wird eine umfassende Stadtklimaanalyse welche sich auf verschiedene 'Lokale Klimazonen (LCZ's) stützt erstellt. Die Evaluation wird durch Daten startender/landender Flugzeuge von den Flughäfen Tegel und Schönefeld für die dritte Dimension erweitert. Die Evaluation des Tagesgangs bei einer Hitze-, Kältewelle und nach einem Starkniederschlagsereignis wird damit erweitert.

Wetterbedingte Feuerwehreinsätze stehen in Zusammenhang mit extremen Wind- und Niederschlagsereignissen. Mit seiner extrem hohen räumlichen Auflösung stellt er somit einen Proxy-Datensatz für starke Niederschlagsereignisse dar. In Kombination mit den 40 Stationen der Berliner Wasserbetriebe und des Stadtmessnetzes sowie Radardaten kann somit eine Analysewie auch Auswertung der Modellergebnisse des PALM-4Uund der Genauigkeitfür Extremereignisse erfolgen. Dabei werden verschiedene Wetterlagen, die die Charakteristik der Niederschlagsereignisse bestimmen, unterschieden. Somit wird die Nutzbarkeit von PALM-4U Ergebnissen für die Einschätzung von Feuerwehreinsätzen geprüft um auch Modul C mit einzubinden.

Entwicklung und Prüfung eines Konzepts zur Evaluierung des städtischen Klimamodells entwickelt im Modul A ist über die AG Troposphärische Umweltforschung vertreten.

In Berlin wird das Gebiet um die Elisabeth-Aue bezüglich der nächtlichen Abkühlung zur Stadtmitte näher untersucht. Die ersten Ergebnisse liegen bereits vor.