Grundlagen für eine klimawandelangepasste Stadt- und Freiraumplanung

Wolfgang Wende, Stefanie Rößler, Tobias Krüger (Hrsg.)
Grundlagen für eine klimawandelangepasste Stadt- und Freiraumplanung
REGKLAM – Reihe Band 6

Band 6 der Publikationsreihe des BMBF-geförderten Projektes REGKLAM – Regionales Klimaanpassungsprogramm für die Modellregion Dresden

104 Seiten. DIN A4. Broschur. Zahlreiche Abbildungen und Tabellen, 23 davon in Farbe. Preis: 30,80 Euro. ISBN: 978-3-944101-15-6. RHOMBOS-VERLAG, Berlin 2014

Das Projekt REGKLAM wird vom BMBF gefördert – Förderkennzeichen FKZ 01LR0802.

Internet: http://www.regklam.de/

Herausgeber Heft 6:

Prof. Dr. Wolfgang Wende (IÖR, TU Dresden)
http://www.ioer.de/ioer-im-ueberblick/beschaeftigte/wende/
Dr. Stefanie Rößler (IÖR)
http://www.ioer.de/ioer-im-ueberblick/beschaeftigte/roessler/
Dr. Tobias Krüger (IÖR)
http://www.ioer.de/ioer-im-ueberblick/beschaeftigte/krueger/

Vorwort

Die Folgen des Klimawandels sind insbesondere in den Siedlungsbereichen zu spüren. Der vorliegende Band der REGKLAM-Publikationsreihe fasst die Arbeiten des Projektes zu den Grundlagen einer klimawandelgerechten Siedlungsentwicklung zusammen. Neben Methoden werden konkrete Forschungsergebnisse vorgestellt und Ansatzpunkte für eine klimawandelangepasste Stadt- und Freiraumplanung formuliert.
Im REGKLAM-Teilprojekt 3.1.2 „Grün- und Freiflächen, städtebauliche Strukturen, biometeorologische Effekte“ ist ein breites Spektrum an Themenfeldern bearbeitet worden, die in unmittelbarem Zusammenhang mit bioklimatischen Auswirkungen urbaner Bebauungsund Vegetationsstrukturen stehen. Die beteiligten Arbeitsgruppen waren neben dem Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung, das die Koordination des Teilprojekts übernommen hatte, zum einen die Technische Universität Dresden mit den Professuren für Meteorologie (Institut für Hydrologie und Meteorologie), für Forstbotanik (Institut für Forstbotanik und Forstzoologie) und für Siedlungsentwicklung (Institut für Städtebau). Zum anderen war die Landeshauptstadt Dresden mit dem Umweltamt sowie dem Stadtplanungsamt und dem Amt für Stadtgrün und Abfallwirtschaft maßgeblich an der Projektbearbeitung beteiligt. Der Stadtwerke Dresden GmbH (DREWAG) sei für die freundliche Bereitstellung von Messdaten aus betriebseigenen Klimamessstationen gedankt.
Allen Beteiligten gilt besonderer Dank für die engagierte Mitarbeit und fruchtbare Kooperation, die zum Gelingen des Teilprojekts beigetragen haben. Dies zeigt sich v. a. in den gemeinsamen Veröffentlichungen, aber auch in der erfreulichen Anzahl an Qualifikationsarbeiten, die im Umfeld dieses Teilprojekts entstanden sind.
Der vorliegende Band greift die Arbeitsergebnisse aller Arbeitsgruppen des Teilprojekts 3.1.2 auf und bietet damit einen umfassenden Blick auf das wichtige Thema des Umgangs mit Wärmebelastungen im urbanen Raum. Detaillierte Ergebnisse finden sich in Forschungsberichten zu den einzelnen Teilprojekten, die unter http://www.regklam. de/publikationen/projektberichte/ abrufbar sind.
Im Einführungskapitel zum vorliegenden Band werden zunächst kurz die wesentlichen Auswirkungen des Klimawandels auf den Siedlungsbereich, die von städtischer Vegetation ausgehenden Anpassungspotenziale und mögliche freiraumund stadtplanerischen Anpassungsoptionen beschrieben.
Aufbauend auf globalen und regionalen Klimaprojektionen bedarf es kleinräumiger Analysen der mikro- und bioklimatischen Auswirkungen, um besonders von Überwärmung betroffene Gebiete zu identifizieren und die kleinräumigen Wechselwirkungen zwischen den klimatischen Rahmenbedingungen und der städtebaulichen Situation und Nutzung verschiedener Stadtgebiete darzustellen. In Kapitel 2 werden ein methodischer Ansatz zur Identifikation sensitiver Siedlungsbereiche unter Berücksichtigung der Bevölkerungsstruktur und die Anwendung für die Stadt Dresden vorgestellt. Modellierungsergebnisse zur thermischen Belastung in verschiedenen städtebaulichen Situationen werden in Kapitel 3 diskutiert.
Ausgehend von den vielfältigen Leistungen von Stadtgrün, die wichtige Ansatzpunkte für Anpassungsoptionen bilden, wird in Kapitel 4 eine Methode zur Erhebung der Grünausstattung von Siedlungsbereichen vorgestellt. Damit wird eine Erfassung des Stadtgrüns als Grundlage für die Bewertung der klimatischen Leistungsfähigkeit und der Auswirkungen planerischer Entscheidungen möglich.
Urbane Brachflächen bieten wichtige Anknüpfungspunkte zum Umbau bestehender Siedlungsräume zu klimawandelgerechten Siedlungsstrukturen. Neben Nachverdichtungspotenzialen zum Erhalt kompakter Siedlungsstrukturen und zur Verringerung der Flächenneuinanspruchnahme im Außenbereich können sie für eine Stärkung städtischer Freiraumsysteme genutzt werden. In Kapitel 5 werden verschiedene freiraumplanerische Nutzungsoptionen unter dem Gesichtspunkt ihrer Eignung für die Klimaanpassung und ihrer ökonomischen Bedeutung vorgestellt. Basierend auf einer Studie des IÖR im Auftrag des Stadtplanungsamts zur Ergänzung der Untersuchungen in REGKLAM wurde ein methodischer Ansatz zur gesamtstädtischen Bewertung des Brachflächenbestands hinsichtlich seiner Eignung für verschiedene Nutzungsoptionen entwickelt.
Stadt- und Straßenbäume bilden ein wichtiges Element städtischer Freiraumsysteme. Die ohnehin schwierigen Standortbedingungen in Städten werden sich durch die Folgen des Klimawandels vielerorts verschärfen. In Kapitel 6 werden Ergebnisse von Vitalitätsuntersuchungen für ausgewählte Baumarten in der Region Dresden vorgestellt und Eignungsempfehlungen formuliert.

Wolfgang Wende
Stefanie Rößler
Tobias Krüger

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung 1
Stefanie Rößler, Tobias Krüger, Wolfgang Wende

2 Identifikation von hitzesensitiven Stadtquartieren 5
Tobias Krüger, Franz Held, Sebastian Hoechstetter

2.1 Einleitung 5
2.2 Methodische Grundlagen 6
2.2.1 Physiologische Äquivalenttemperatur (PET) 6
2.2.2 Methodischer Ansatz 7
2.3 Eingangsparameter der Modellierung 7
2.3.1 Oberflächentemperatur aus Satellitendaten 8
2.3.2 Bioklimatische Modellierung 9
2.3.3 Demographische Daten 10
2.3.4 Strukturtypenfaktor 11
2.4 Ergebnisse 16
2.5 Zusammenfassung und Ausblick 18
2.6 Literatur 19

3 Grünausstattung von Städten und Regionen und klimatische Wirkungen von Stadtgrün 21
Jörg Hennersdorf, Iris Lehmann

3.1 Einleitung 21
3.2 Wirkungen von Stadtgrün auf die mikroklimatische und lufthygienische Situation 21
3.3 Ermittlung der Grünausstattung 24
3.3.1 Definitionen und Grundlagen 24
3.3.2 Strukturtypenansatz auf der Grundlage modifizierter Stadtbiotoptypen 25
3.3.3 Grünausstattung der modifizierten Stadtbiotoptypen 27
3.3.4 Übertragung auf die Stadtstrukturtypen der Stadt Dresden 29
3.3.5 Auswirkungen der Projektion der zukünftigen Flächennutzung auf die Grünausstattung 31
3.3.6 Ermittlung der Grünausstattung auf regionaler Ebene 33
3.4 Wirkungsbeziehungen zwischen mikroklimatischer Situation und Grünausstattung sowie Bodenversiegelung 35
3.4.1 Nachweis auf der Grundlage von modifizierten Stadtbiotoptypen und meteorologischen Modellen 35
3.4.2 Wirkung der Grünausstattung auf die mikroklimatische und lufthygienische Situation (Ökologischer Flächenleistungswert) 36
3.5 Methodenkritik und Schlussfolgerungen 39
3.6 Literatur 39

4 Einfluss der Stadtstruktur auf die thermischen Komfortbedingungen bei sommerlichem Extremwetter 43
Valeri Gordberg, Cornelia Kurbjuhn

4.1 Hintergrund 43
4.2 Modelle und Bioklima-Indizes 44
4.2.1 Modell ENVI-met 44
4.2.2 Modell RayMan und Bioklima-Indizes 44
4.3 Untersuchungsgebiete in Dresden 44
4.3.1 Ausgangssituation 44
4.3.2 Städtebauliche Szenarien der Untersuchungsgebiete 46
4.4 Modellkonfiguration, Initialisierung und Modelloutput 47
4.5 Ergebnisse 48
4.5.1 Mikroklimatische Effekte städtebaulicher Entwicklung 48
4.5.2 Effekte städtebaulicher Entwicklung auf die thermische Belastung 50
4.5.3 Zusammenfassung der Ergebnisse 52
4.6 Ergebniskritik, Fazit und Ausblick 53
4.7 Literatur 54

5 Potenziale urbaner Brachflächen für den Umgang mit dem Klimawandel in der Stadt 57
Stefanie Rößler, Juliane Mathey

5.1 Einleitung 57
5.2 Urbane Brachflächen – Potenzialräume der Stadtentwicklung 57
5.2.1 Ausgangssituation 57
5.2.2 Potenziale urbaner Brachflächen für eine klimawandelgerechte Stadtentwicklung 58
5.2.3 Urbane Brachflächen im Kontext weiterer Herausforderungen der Stadtentwicklung 58
5.3 Freiraumplanerische Nutzungsoptionen 59
5.3.1 Urbane Landwirtschaft 61
5.3.2 Urbaner Wald 61
5.3.3 Gärten 61
5.3.4 Sport- und Spielangebote 62
5.3.5 Veranstaltungsorte 62
5.3.6 Extensive Grünanlagen 62
5.3.7 Naturerfahrungsräume 63
5.3.8 Sukzession/Wildnis 63
5.3.9 Bewertung der Nutzungsoptionen 64

5.4 Methodik zur Bewertung von Brachflächen für die Umsetzung von freiraumplanerischen Nutzungsoptionen 65
5.4.1 Bedarf für die freiraumplanerische Nachnutzung 65
5.4.2 Eignung für die freiraumplanerische Nachnutzung 66
5.4.3 Zusammenfassende Bewertung 67
5.4.4 Übertragbarkeit der Methode und Methodenkritik 68
5.4.5 Bewertung von Einzelflächen für unterschiedliche Nutzungsoptionen 68
5.5 Umsetzung 70
5.5.1 Akteure 71
5.5.2 Planungsinstrumente 71
5.5.3 Finanzierung 72
5.6 Literatur 72
6 Eignungsempfehlungen für Stadtbäume unter den Bedingungen
des Klimawandels 77
Sten Gillner, Andreas Roloff
6.1 Einleitung 77
6.2 Material und Methoden 77
6.2.1. Standort- und Artauswahl 77
6.2.2. Dendrochronologische Datenaufbereitung und Klima-Zuwachs-Untersuchungen 79
6.2.3. Gaswechselanalytik 80
6.3 Ergebnisse 80
6.3.1. Reaktionsverhalten und Wachstumsentwicklung 80
6.3.2 Klimawirkung und Einfluss von Jahren mit stark abweichenden
Witterungsverhältnissen 81
6.3.3. Gaswechsel und artspezifische Wassernutzungseffizienz 82
6.4 Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse für die Praxis 85
6.5 Fazit 87
6.6 Literatur 88