Gesamtstädtische Klimaanalyse der Stadt Heilbronn

Am 17.10.2017 wurde im Bau- und Umweltausschuss der Stadt Heilbronn das Ergebnis der gesamtstädtischen Klimaanalyse vorgestellt.

Zusammenfassung der Studie

Zielsetzung

Das Ingenieurbüro Rau wurde vom Planungs- und Baurechtsamt der Stadt Heilbronn mit Vertrag vom 03.02.2015 beauftragt, eine gesamtstädtische Klimaanalyse für die Stadt Heilbronn durchzuführen. Ziel war die Erfassung und Bewertung der heutigen stadtklimatischen Situation für das gesamte Stadtgebiet. Die Ergebnisse wurden zu GIS-basierten Klimaanalyse- und Planungshinweiskarten aufbereitet und als GIS-Datenbank in Form eines Klimamanagementsystems verfügbar gemacht. Diese Werkzeuge sollen es der Umwelt- und Bauleitplanung ermöglichen, zukünftige Flächeneingriffe bezüglich der gesetzlich verankerten Umweltschutzgüter „Klima“ und „Luft“ im Rahmen einer Ersteinschätzung zu beurteilen und deren klimaökologische Relevanz zu ermessen, um ggf. mit erforderlichen Verbesserung- oder Schutzmaßnahmen reagieren zu können.

Datenerhebung

Die Datenerhebung erfolgte durch verschiedene Methoden. Mit einem stationären Messnetz aus acht Klimastationen wurden im Zeitraum vom 01.04.2015 bis zum 31.03.2016 die Messgrößen Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Windgeschwindigkeit und Windrichtung in einer hohen zeitlichen Auflösung erfasst und als stündliche Mittelwerte verarbeitet. Zur Verdichtung der räumlichen Klimainformation wurden ergänzend in fünf austauscharmen Strahlungsnächten insgesamt 20 Lufttemperaturmessfahrten durchgeführt. Ferner wurden die dynamischen Windverhältnisse und strahlungsnächtliche Kaltluftprozesse mittels numerischer Simulationsverfahren in hoher Auflösung flächendeckend analysiert. Neben der eigenen Datenerhebung wurden ergänzend historische Klimadaten sowie Zukunftsprojektionen zum Klimawandel ausgewertet.

Ergebnisse der klimatischen Untersuchungen

Seit 1859 bis heute wurde in Heilbronn bei den Jahresniederschlägen eine sehr hohe interannuelle Variabilität von 306 mm (1947) bis 1.217 mm (1882) beobachtet. Dabei war ein leicht ansteigender Trend bis zum Jahre 2003 zu beobachten. Seitdem ist der Trend jedoch stark rückläufig und der mittlere Jahresniederschlag der letzten Dekade (2001 – 2010) betrug ca. 650 mm. Bei den seit 1947 gemessenen Lufttemperaturen war seit 1957 ein deutlicher Temperaturanstieg auf zuletzt 10,7 °C Jahresmitteltemperatur (Dekade 2001 – 2010) zu verzeichnen, wobei insbesondere die Winter milder wurden. Der Vergleich der Referenzperioden 1961 – 1990 und 1971 – 2000 zeigt bei den Sommertagen (tmax ≥ 25°C) einen durchschnittlichen Zuwachs von 3,5 Ta- gen/Jahr (+7 %) auf 51 Tage sowie bei den heißen Tagen (tmax ≥ 30°C) von 1,9 Tagen/Jahr (+18 %) auf 12 Tage. Bei den Winden herrschten südliche bis südsüdwestliche Richtung vor, die vor allem durch das Relief des Neckartals geprägt wurden. Auch nordnordöstliche Winde wurden relativ häufig beobachtet. Die Windgeschwindigkeiten betrugen im Freiland zwischen 2,6 m/s bis 2,8 m/s, wurden aber in der Stadt aufgrund der strömungshemmenden Bebauung auf etwa 2,0 m/s abgebremst.

Einfluss der Bebauung

Die im Rahmen dieser Klimaanalyse durchgeführten Messungen zeigen für die Gegenwart einen deutlichen Einfluss der Bebauung auf die klimatischen Verhältnisse innerhalb des Stadtgebietes von Heilbronn. Bei den allgemeinen Lufttemperaturverhältnissen (Jahresmittel) zeigt die Innenstadt die ungünstigsten Verhältnisse mit im Sommer hoher Wärmebelastung und geringer nächtlicher Abkühlung. Wohngebiete sind thermisch etwas günstiger einzustufen, wenngleich es auch hier zu Wärmebelastung im Sommer kommen kann. Die Gefahr der Wärmebelastung nimmt zu den locker bebauten Siedlungsrändern hin ab. Mäßige bis günstige thermische Bedingungen herrschen in unversiegelten Bereichen vor. Hierzu zählen die städtischen Parks, die Landwirtschaftsflächen im Umland sowie die Wälder. Bei den Austauschverhältnissen weisen Landwirtschaftsflächen aufgrund freier Anströmbarkeit günstige Verhältnisse auf. Ungünstige Durchlüftungsbedingungen liegen hingegen in den Industrie- und Siedlungsbereichen und dort insbesondere in der Innenstadt vor. Aus der genauen räumlichen Analyse der Klimadaten konnte folgende klimatische Gliederung Heilbronns abgeleitet werden:

Innenstadtklimatop und Gewerbeklimatope

Zu den so genannten klimatischen Lasträumen, in denen dringender Handlungsbedarf zur Klimaverbesserung besteht, zählt der Innenstadtbereich. Dieses Innenstadtklimatop weist infolge der hochverdichteten Bebauung mit geringem Grünanteil das höchste thermische Niveau im Stadtgebiet auf, das aufgrund stark eingeschränkter Durchlüftung an heißen Tagen zu Hitzestaus führen kann. Auch in Sommernächten kommt es aufgrund mangelnder Abkühlung zu einer hohen Wärmebelastung. Industrie- und Gewerbegebiete sind ebenfalls als Lasträume einzustufen. Neben vereinzelt im gesamten Stadtgebiet auftretenden, kleineren Industrie- und Gewerbegebieten sind große und zum Teil zusammenhängende Industrie- und Gewerbeklimatope hauptsächlich nördlich der Innenstadt vorzufinden. Hierzu zählen die Industriegebiete Kanalhafen, Neckar und Osthafen. Daneben gibt es die kleineren Gewerbeklimatope Böckingen Nord, Knorrstraße und Sontheim. Da diese Komplexe weitestgehend innerhalb des Neckartals liegen, ist während wind- schwacher Inversionswetterlagen potenziell von einer Gefahr der Spurenstoffakkumulation auszugehen. Neben diesen städtischen oder stadtnahen Industriegebieten befinden sich auf den Freiflächen der westlichen Anhöhen die solitär gelegenen Gebiete Industriepark Böllinger Höfe in Neckargartach sowie das Gewerbegebiet Böckingen West.

Stadtklimatope

Etwas bessere Klimabedingungen herrschen in den so genannten klimatischen Ungunsträumen vor, obwohl auch hier Handlungsbedarf zur Klimaverbesserung besteht. Hierzu zählen die primär an den Innenstadtbereich angrenzenden Stadtklimatope, die bei kompakter, mehrgeschossiger Bauweise einen höheren Grünflächenanteil als die Innenstadt aufweisen. In diesen Klimatopen kann die Wärmebelastung trotzdem zeitweise sehr hoch sein. Sie befinden sich hauptsächlich auf der Neckarinsel, ferner im Bereich südlich der Innenstadt sowie im Gebiet nördlich der Innenstadt. Auch der Bereich östlich der Innenstadt ist überwiegend diesem Stadtklimatop zuzuordnen, wenngleich sich hier die großen innerstädtischen Grünflächen Alter Friedhof, Stadtgarten und Friedensplatz befinden, die eigene Klimatope darstellen (Erläuterung siehe weiter unten). Ein weiteres Stadtklimatopcluster liegt in Böckingen.

Stadtrand- und Vorstadtklimatope

In den Übergangsbereichen zwischen Last- und Ausgleichsraum der städtischen Peripherie wird die klimatische Situation besser. Die im Übergangsbereich zum Umland liegenden Stadtrandklimatope sind durch eine überwiegend aufgelockerte und geringgeschossige Wohnbebauung gekennzeichnet, in der aufgrund des höheren Grünflächenanteils die Durchlüftung besser sowie die thermische Belastung geringer als in der übrigen Bebauung ist. Auch die solitär im Umland gelegenen Vororte Biberach, Kirchhausen, Frankenbach und Klingenberg sind in weiten Teilen diesem Klimatoptyp zuzuordnen. In Biberach, Kirchhausen, Frankenbach sowie kleineren Teilen Neckargartachs und in Südost-Böckingen nimmt die Durchgrünung weiter zu, sodass fast dorf- ähnliche Strukturen vorherrschen. Die Areale sind als Vorstadtklimatope einzustufen.

Wald-, Freiland und Gewässerklimatope

Die Frei- und Waldflächen jenseits der Siedlungsgebiete nehmen mit ihren positiven klimatischen und lufthygienischen Verhältnissen weite Teile des Heilbronner Stadtgebietes ein. Sie stellen klimatische Ausgleichsräume mit hohem Schutzbedarf dar, da sie eine ausgleichende oder positive Wirkung auf die Last- und Ungunsträume ausüben können. Größere zusammenhängende Wälder befinden sich in den höheren Relieflagen beiderseits des Neckars. Das größte Waldklimatop liegt auf den südöstlichen Anhöhen oberhalb der Weinberge. Weitere, wenn auch kleinere Waldgebiete befinden sich in Kirchhausen, Biberach, Neckargartach und Frankenbach. Der übrige, nicht bebaute Umlandbereich ist den Freilandklimatopen mit ihren positiven klimatischen und luft- hygienischen Eigenschaften zuzuordnen und umfasst flächenmäßig den größten Teil des Heilbronner Stadtgebietes. Die Freilandklimatope bestehen hauptsächlich aus Acker- und Wiesenflächen, aber auch aus Weinbergen sowie Brachflächen. Die Freilandklimatope liegen hauptsächlich auf den westlichen Anhöhen sowie südlich von Horkheim und Sontheim, wobei Acker- und Wiesenflächen dominieren. In den steileren Hanglagen von Klingenberg und Horkheim sowie insbesondere der Höhenzüge östlich des Neckars befinden sich die Weinbauflächen mit ihrem mild- warmen Mikroklima. Die Freilandklimatope stellen mit Ausnahme der Weinbauflächen zudem potenzielle Produzenten für lokale Kaltluft dar, die weitgehend in die niedrigere Neckartalung und damit der Bebauung zufließt. Ein tiefes Eindringen der Kaltluft in die Bebauung findet jedoch aufgrund weitreichender Strömungsriegel entlang der Bebauungsränder sowie fehlender in die Stadt gerichteter Ventilationsbahnen nicht statt.

Innerstädtische Grünflächen stellen lokalklimatische Ausgleichsflächen innerhalb der Siedlungsstrukturen dar, da sie aufgrund ihrer Größe ein spürbares und zudem günstiges Eigenklima gegenüber der bebauten Umgebung entwickeln können. Großflächige Durchgrünungen sind innerhalb der Heilbronner Bebauung nur sporadisch vorhanden und fehlen in der Innenstadt völlig. Zu diesen Klimatopen der innerstädtischen Grünflächen zählen im Stadtklimatopbereich der Alte Friedhof, der Stadtgarten und der Friedensplatz. Bereits im Stadtrandbereich liegen zudem Pfühl- park, Hauptfriedhof und Landwehr. Nordwestlich der Innenstadt entsteht in einem Umfeld aus Gewerbegebieten auf dem Fruchtschuppenareal derzeit das BUGA-Gelände mit dem Stadtquartier Neckarbogen. Südlich davon (südlich der Otto-Kunz-Brücke) liegt beiderseits des Neckars der große Grünflächenkomplex mit den Sportanlagen, dem Wertwiesenpark und den Böckinger Seewiesen. Auffällig ist, dass bis auf diesen Grünflächenkomplex die Klimatope der innerstädtischen Grünflächen untereinander nicht durch Grünzüge miteinander vernetzt sind. Eine Sonderstellung nehmen die Gewässerklimatope ein, die sich entlang der Gewässerläufe von Neckar, Kanalhafen, Osthafen, des Leinbach und dem Böllinger Bach ausdehnen und als Lüftungsschneisen dienen.

Klimaprojektionen

Die Klimaprojektionen für das Heilbronner Klima der Zukunft haben gezeigt, dass auch Heilbronn vom Klimawandel betroffen sein wird. Die Jahresmitteltemperatur wird bis zum Ende dieses Jahrhunderts um bis zu 3,3 K auf ca. 13,2 °C ansteigen und dabei insbesondere zu einer Verdoppelung bis Verdreifachung der Situationen mit hoher Wärmebelastung (Hitzestress) führen. Dieses Klima wird den mediterranen Verhältnissen bereits sehr nahekommen. Bei den Niederschlägen ist langfristig ein nur leichter Anstieg von ca. 4 % zu erwarten, jedoch wird sich die jährliche Niederschlagsverteilung zu trockeneren Sommern und niederschlagsreicheren, aber schneeärmeren Wintern hin verschieben. Mit einer Zunahme von Überflutungen durch Starkniederschläge muss gerechnet werden.

Erstellung einer Klimaanalysekarte und eines Klimamanagementtools

Basierend auf den Untersuchungsergebnissen sowie unter Berücksichtigung der aktuellen Flächennutzung und Topografie wurden abschließend eine Klimaanalysekarte und eine Planungs- hinweiskarte erarbeitet. Diese stellen zum einen eine bewertende, flächenhafte Übersicht der klimatischen und lufthygienischen Verhältnisse im Stadtgebiet dar und liefern zum anderen Planungshinweise zur Verbesserung bzw. Sicherung der klimatischen und lufthygienischen Verhältnisse. Um diese Information in der Planungspraxis effizient anwenden zu können, wurde ergänzend ein Klimamanagementsystem erstellt. Dieses im GIS der Heilbronner Stadtverwaltung bereitgestellte Werkzeug ermöglicht die objektive und quantitative Ersteinschätzung der klimatisch- lufthygienischen Situation der kommunalen Flächen auf B-Planebene.

Ausblick

Schließlich kann diese Klimaanalyse auch als Datenbasis zur Erstellung von Klimawandelanpassungskonzepten dienen. Wie die Klimawandelprojektionen gezeigt haben, scheint in den Themenfeldern der sommerlichen Hitzebelastung und der Starkregenschäden ein Handlungsschwer- punkt zu liegen. Da derzeit (Stand 2017) für die Erstellung von kommunalen Klimawandelanpassungskonzepten öffentliche Fördermittel aus dem Bundeshaushalt zur Verfügung stehen, bietet sich die zeitnahe Bearbeitung dieses Themas an.

 

Der Abschlussbericht kann hier heruntergeladen werden.

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