Klimaanpassung in Städten ganzheitlich denken

Wie können sich Städte an ein sich veränderndes Klima anpassen und welche Folgen haben Maßnahmen wie mehr Grün- oder Wasserflächen für Mikroklima, Ökosysteme und die Gesundheit der Menschen? Mit diesen Fragen beschäftigt sich das transdisziplinäre Klima.Zukunftslabor UMEX-HOPE. Im Interview erläutert Prof. Dr. Björn Maronga, wie das Zusammenspiel von städtischem Mikroklima und ökologischen Prozessen erforscht wird und welche Zielkonflikte und gesundheitlichen Risiken bei der Klimaanpassung eine Rolle spielen.

Was sind aus Ihrer Sicht die größten Risiken des Klimawandels für das Leben der Menschen in Städten?

Die größten Risiken lassen sich in drei Komplexe gliedern: Hitzebelastung, Luftqualität und Wasserverfügbarkeit. Diese stehen in enger Beziehung zueinander und sind mit erheblichen Gesundheitsbelastungen verbunden. Städte heizen sich – insbesondere nachts – stärker auf als das Umland. Im Zuge des Klimawandels nehmen daher Tropennächte und sehr heiße Tage zu, wobei in Städten deutlich mehr Menschen betroffen sind. Probleme der Luftqualität sind natürlich nicht primär durch den Klimawandel verursacht, können aber im Zusammenspiel mit Hitze zusätzliche Gesundheitsrisiken und erhöhte Sterblichkeit begünstigen. Ein weiteres zentrales Problem ist die Wasserverfügbarkeit. Aufgrund der hohen Bodenversiegelung im urbanen Raum kann Niederschlagswasser bei zunehmenden Extremniederschlägen weder ausreichend versickern noch vollständig durch Abwasserkanäle abtransportiert werden. Dadurch steigt die Überflutungsgefahr. Gleichzeitig entstehen Nutzungskonflikte um verfügbares Wasser, etwa für Trinkwasser, Bewässerung oder Kühlung.

Mit welchen grundlegenden Maßnahmen können sich Städte an diese Risiken anpassen?

Anpassungsmaßnahmen zielen darauf ab, die negativen Folgen des Klimawandels abzumildern. Es gibt verschiedene Maßnahmen, die auf unterschiedlichen räumlichen Skalen und damit auch in unterschiedlichen Verantwortungsbereichen möglich sind. Teilweise werden die Effekte solcher Maßnahmen aber massiv überschätzt oder falsch eingeordnet. Fassadenbegrünung beispielsweise hat kaum Auswirkung auf die Außenlufttemperatur und das thermische Wohlbefinden, kann aber die Innenraumtemperaturen bei Hitzewellen effektiv reduzieren. Weiß gestrichene Dächer hingegen reflektieren die einfallende Sonnenstrahlung und tragen damit sehr effizient dazu bei, dass weniger Wärmeenergie in der Stadt aufgenommen wird. Als besonders wirksam gelten Entsiegelungsmaßnahmen mit Renaturierung und im Sinne einer verbesserten Wasserverfügbarkeit Maßnahmen zur Regenwasserspeicherung. Schattenspendende Bäume haben einen großen Effekt auf das thermische Wohlbefinden, aber weniger auf die Lufttemperatur selbst. Da Städte sehr unterschiedlich sind, ist es schwierig allgemeingültige Maßnahmen zu nennen. Sehr wichtig ist dabei der Flächenbezug. Wenn Maßnahmen auf 1 % der Stadtoberfläche umgesetzt werden, ist kein nennenswerter Effekt zu erwarten. Anpassungsmaßnahmen sollten daher deutlich größer als bisher gedacht werden.

Was ist das zentrale Forschungsinteresse von UMEX-HOPE?

In UMEX-HOPE wollen wir herausfinden, welche Ökosystemrisiken es in Städten gibt, wie diese sich von denen in ländlicheren Gegenden unterscheiden, und welche Interaktion es zwischen unterschiedlichen Risiken wie Hitzebelastung, Schadstoffbelastung oder Infektionsrisiken gibt. Im Laufe des Projekts werden wir uns zudem anschauen, wie sich diese Risiken unter den Bedingungen des Klimawandels verändern und wie man sie minimieren kann.

Wie ist das Klima.Zukunftslabor UMEX-HOPE strukturiert?

UMEX-HOPE besteht aus sechs thematischen Schwerpunkten bzw. Teilprojekten, die durch ein Querschnittsthema zusammengeführt werden. Wir arbeiten dabei sehr interdisziplinär innerhalb der Schwerpunkte, was uns von vielen Großprojekten unterscheidet, bei denen oftmals jede Teildisziplin ein separates Teilprojekt bearbeitet. Grundsätzlich bewegen wir uns dabei in den mikroklimatischen Themen Hitze und Luftqualität im Innen- und Außenraum in Verbindung mit biologischen Themen der Infektionsbiologie/Parasitologie, Biodiversität und damit zusammenhängenden Gesundheitsrisiken für Menschen.

Welche wissenschaftlichen Disziplinen sind beteiligt und welche Partner aus der Praxis arbeiten mit UMEX-HOPE zusammen?
Das Konsortium besteht aus Wissenschaftler*innen aus den Forschungsbereichen Umweltmeteorologie, Klimatologie, Landschaftsökologie, Parasitologie, Humanmedizin und Verkehrsplanung. Unsere Praxispartner*innen kommen zum Großteil aus den Regionen Braunschweig und Hannover. Neben der Landeshauptstadt Hannover und der Stadt Braunschweig arbeiten wir mit der Region Hannover sowie den Peripheriegemeinden Wedemark und Cremlingen zusammen. Darüber hinaus werden wir unterstützt vom Niedersächsischen Landesgesundheitsamt und dem Umweltbundesamt.

Für welche Forschungsstandorte haben Sie sich entschieden und nach welchen Kriterien wurden diese ausgewählt?

Wir fokussieren uns in UMEX-HOPE auf die Metropolregion Hannover-Braunschweig mit kleineren Kommunen in der Peripherie. Dies hat vor allem rein logistische Gründe, da wir bereits mit lokalen Akteur*innen in anderen Projekten zusammengearbeitet haben, entsprechende Daten verfügbar sind und die Durchführung von Messungen effizient gestaltet werden kann. In der ersten Phase werden wir Messungen und Modellierungen für die Stadt Hannover mit der Gemeinde Wedemark als rurale Peripherie durchführen. Danach folgen Untersuchungen im Raum Braunschweig.

Mit welchen Methoden arbeiten Sie im Projekt, um das städtische Mikroklima und seine Auswirkungen zu untersuchen?
Wir arbeiten mit unterschiedlichen Methoden. Das Herzstück des Projekts wird die Kombination aus mikroskaligen Modellsimulationen mit dem Modell PALM und einem mikroklimatischen Messnetz sein. Die Simulationen umfassen fast die gesamte Region Hannover und erlauben eine Bewertung von Gebieten mit extremer Hitzebelastung und schlechter Luftqualität. Die Messungen basieren auf temporären professionellen Messsystemen, die durch low-cost Messstationen sowie das bereits existierende Messnetz der Stadt Hannover ergänzt werden. So können wir unterschiedliche Biotope bemessen, unter anderem um festzustellen, ob sich ähnliche Mikroklimate in vergleichbaren Biotopen in Stadt und Land finden lassen, oder Unterschiede bestehen. Dies verbinden wir mit Mückenfallen und Biodiversitätsanalysen, um herauszufinden, welche und wie viele Mückenarten sich aktuell in Niedersachsen aufhalten und welche Viren sich in den Mücken befinden.

Sie identifizieren in mehreren Teilprojekten niedrig- und hochriskante Zonen in Städten. Welche Rolle spielen dabei soziale Faktoren und besonders gefährdete Bevölkerungsgruppen?

Diese Faktoren können eine große Rolle spielen. Gebiete mit hoher Hitzebelastung und schlechter Luftqualität korrelieren oft mit der Bevölkerungsdichte; und diese wiederum mit sozialen Faktoren. In der Vergangenheit wurden Risikogebiete zudem häufig unabhängig von demographischen Gegebenheiten betrachtet. Es wurde zum Beispiel nicht berücksichtigt, dass eine starke Hitzebelastung in einem Industriegebiet vielleicht weniger kritisch ist (da dort kaum Fußgänger*innen unterwegs sind) im Vergleich zu einem Gebiet in der Innenstadt mit hoher Fußgängerdichte. Das wird in UMEX-HOPE über verschiedene Ansätze stärker berücksichtigt.

UMEX-HOPE untersucht auch mögliche Zielkonflikte von Klimaanpassungsmaßnahmen – etwa zwischen mehr Grün in der Stadt und gesundheitlichen Risiken. Warum ist es wichtig, diese Trade-offs frühzeitig mitzudenken?

Das liegt unter anderem daran, dass die kommunale Verwaltung sehr oft in Fachbereich unterteilt ist und daher Anpassungsmaßnahmen häufig nicht ganzheitlich gedacht werden. Wenn wir Städte für steigende Temperaturen und Extremwetterlagen wappnen wollen, dann müssen diese Zielkonflikte mitgedacht werden. Blaue Infrastruktur wird derzeit als eine der besten Maßnahmen propagiert, um extreme Hitze zu vermeiden. Dabei darf nicht vernachlässigt werden, dass damit zum Beispiel Habitate für die asiatische Tigermücke geschaffen werden können, die bei steigenden Temperaturen zur Ausbreitung des West-Nil-Virus führen können. Je nach lokaler Situation kann es daher sinnvoll sein, alternative oder angepasste Maßnahmen in Betracht zu ziehen.

Was ist für Sie persönlich, vor dem Hintergrund Ihres wissenschaftlichen Werdegangs, der spannendste Aspekt an UMEX-HOPE?

Wir haben in der Vergangenheit vor allem fachspezifische Untersuchungen durchgeführt: Wie beeinflusst grün-blaue Infrastruktur das Mikroklima? Was können wir tun um die Luftqualität zu verbessern? Der interdisziplinäre Ansatz und die Zusammenarbeit mit Expert*innen aus der Medizin und Parasitologie, aber auch die Einbeziehung kommunaler Perspektiven sind neu und sehr spannend!

Welche Erkenntnisse oder Ergebnisse erwarten Sie sich bis zum Ende der Projektlaufzeit?

Im Wesentlichen erwarte ich, dass wir ökosystemübergreifende Risiken beschreiben können und nicht nur fachspezifisch bewerten. Ebenso hoffe ich, dass wir einen großen Schritt bei der Bewertung von Klimaanpassungsmaßnahmengemacht haben werden – insbesondere solcher, die Zielkonflikte minimieren und Städten wie auch kleineren Gemeinden ein Instrument an die Hand geben, das direkt in die kommunale Planung einfließen kann.

Mit dem Urban Ecosystem Risk Dashboard sollen komplexe Daten zusammengeführt werden. Für wen sind diese Ergebnisse gedacht und wie können sie kommunale Entscheidungen konkret unterstützen?

Das Dashboard wird das zentrale Produkt sein, das die Ergebnisse aus dem Projekt zusammenführt und zusammenfasst. Es ist geplant, unterschiedliche Versionen bereitzustellen, die sowohl für Wissenschaftler*innen als auch für Personen aus der kommunalen Praxis wie Stadtplaner*innen nutzbar sein sollen. Im Dashboard kann der Ist-Zustand hinsichtlich unterschiedlicher Ökosystemrisiken dargestellt werden, aber auch deren Interaktion. In meiner Vision können dann auch Maßnahmen durchgespielt oder die Situation unter zukünftigen Klimabedingungen analysiert werden.

Ein zentrales Ziel transdisziplinärer Forschung ist es, wissenschaftliche Erkenntnisse stärker in die Praxis zu überführen. Wie kann das im Fall von UMEX-HOPE gelingen?

Das funktioniert nur in einem engen Dialog zwischen Wissenschaft und Praxis. Das Dashboard wird ein Baustein dafür sein. Innerhalb des Projektes führen wir zudem einen kontinuierlichen Dialog, z. B. im Rahmen von regelmäßigen Workshops und Newslettern.

Die Fallstudien konzentrieren sich auf Hannover, Braunschweig und den ländlichen Raum. Inwiefern lassen sich die Ergebnisse auch auf andere Städte oder Regionen übertragen?

Die Modellregion ist grundsätzlich typisch für den mitteleuropäischen Raum bzw. die dortigen Klimabedingungen. Die Ergebnisse sollten auf ähnliche Bedingungen in ähnlichen Klimaten direkt übertragbar sein. Dies zu zeigen ist auch für die zweite Phase des Projekts vorgesehen. Für andere Klimate sind die Ergebnisse vermutlich nur teilweise übertragbar. So wird die bei uns anstehende Problematik mit durch Mücken übertragenen Krankheiten in kälteren Klimaten in naher Zukunft weiterhin keine Rolle spielen. Ebenso sind Anpassungsmaßnahmen wie Begrünung in heißen ariden Gebieten z. B. aufgrund des fehlenden Wassers oft nicht umsetzbar. In UMEX-HOPE wollen wir nicht nur Risiken für niedersächsische Städte und Gemeinden bestimmen, sondern grundsätzlich ein besseres Verständnis darüber erlangen, welche Ökosystemkomponenten überhaupt miteinander in Beziehung stehen und wie man diese quantifizieren kann. Diese Erkenntnisse sind auch auf beliebige Teile der Erde übertragbar, auch auf andere Klimate, in denen einzelne Komponenten des Ökosystems sich anders verhalten.