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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Häufigkeit und Intensität von Wärmeinselsituationen am Beispiel „Frankfurt am Main“

Städte sind von Hitzebelastung besonders betroffen

Die Ausbildung einer städtischen Wärmeinsel (Urban Heat Island = UHI) beschreibt das Phänomen, dass sich innerhalb von Städten Wärme- und Hitzebelastungen unterschiedlich stark bemerkbar machen und Städte im allgemeinen stärker betroffen sind als das unbebaute Umland. Je mehr Fläche die Städte beanspruchen und je dichter sie bebaut sind, desto größer fällt der Wärmeinseleffekt typischerweise aus. Die Darstellung als Indikator veranschaulicht diesen Effekt, hier am Beispiel der größten hessischen Stadt Frankfurt am Main (ca. 750.000 Einwohner). Infolge des Klimawandels steigen die Temperaturen in Hessen ganzjährig an. Für die menschliche Gesundheit ist die zusätzlich noch verstärkte Aufheizung der Stadt vor allem in den warmen Sommermonaten relevant. Insbesondere die mangelnde nächtliche Abkühlung ist dabei von großer Bedeutung. Zwar ist die Ausprägung einer Wärmeinsel in den Innenstädten keine direkte Folge des Klimawandels, sie gewinnt jedoch mit den aufgrund des Klimawandels steigenden Temperaturen zunehmend an Bedeutung. Durch den Wärmeinseleffekt werden aber nicht nur die menschliche Gesundheit, sondern auch urbane Ökosysteme beeinflusst.

Definition und Berechnungsweg

Mit dem Indikator wird die Häufigkeit und Intensität von Wärmeinselsituationen auf Grundlage der Unterschiede der Lufttemperaturen zwischen dem dicht besiedelten Stadtzentrum und dem von der Wärmeinsel möglichst unabhängigen Umland ermittelt. Zur Berechnung werden Messreihen von einem Stationspaar benötigt. Dieses muss die Bedingungen „dicht besiedelter Stadtkern“ (Stadtstation) und „möglichst unbeeinflusstes Umland“ (Umlandstation) erfüllen. Die Stadtstation soll die Aufheizung der Stadt durch die städtische Bebauung sowie der durch Energienutzung generierte Abwärme abbilden, die Umlandstation von diesen Faktoren möglichst unbeeinflusst sein. Der Wärmeinseleffekt wird für die Station Frankfurt Stadt als Stadtstation und die Station Frankfurt Flughafen als Umlandstation ermittelt.
Die Intensität der Wärmeinselsituation wird separat für den Nachtzeitraum (22 bis 6 Uhr) und den Tagzeitraum (11 bis 19 Uhr) bestimmt. Dafür werden die Stundenwerte als Differenz zwischen den Temperaturwerten der Stadtstation und der Umlandstation ermittelt. Berücksichtigt werden die Monate des meteorologischen Sommers (Juni, Juli, August).
Die Intensität der Wärmeinselsituation eines Tages- bzw. Nachtzeitraums entspricht der maximalen Temperaturdifferenz im jeweiligen Zeitraum. Zur Darstellung der Häufigkeit des Auftretens von Wärmeinseleffekten unterschiedlicher Intensität wird eine Einteilung in Klassen vorgenommen. In einer weiteren Abbildung wird der jährliche mittlere Wert des meteorologischen Sommers für die Temperaturdifferenz im Tages- bzw. Nachtzeitraum dargestellt.

 

Hinweis zur Interpretation der Werte
Die Daten werden für das Stationspaar „Frankfurt Stadt – Frankfurt Flughafen (als Umlandstation)“ erhoben. Für Frankfurt am Main als größte Stadt Hessens wird eine deutliche Ausprägung des Wärmeinseleffekts erwartet. Dieser Effekt wird durch die Lage des betrachteten Stationspaares jedoch nur eingeschränkt sichtbar – die Temperaturunterschiede zwischen beiden Stationen sind häufig recht gering –  und hat wahrscheinlich mit der spezifischen Lage der Messstandorte zu tun: Die Umlandstation am Flughafen ist durch größere Freiflächen geprägt und insbesondere die weitläufigen asphaltierten Flächen können bei bestimmten Wetterlagen zu Wärmestau und vergleichsweise hohen Temperaturen führen. Die Stadtstation befindet sich in einem vergleichsweise locker bebauten Gebiet. Da der nahe gelegene, baumbestandene Grüneburgpark im Sommer tagsüber deutlich kühlere Temperaturen aufweist als bebaute Flächen, kann dies zu einer Abschwächung des städtischen Wärmeinseleffektes an diesem Standort führen. Jedoch gibt es zurzeit keine weiteren, für den Zweck geeigneten Standortpaare in Hessen, die die Standortkriterien in dem erforderlichen Maß erfüllen und für die ausreichend Daten aus den zurückliegenden Jahren zur Verfügung stehen. Auch beim Stationspaar „Frankfurt am Main“ erfolgten im Laufe der Jahrzehnte verschiedene, die Interpretation eines Wärmeinseleffektes beeinflussende Standortänderungen, so dass die Verwendung der Daten erst ab dem Jahr 2009 für die hier gezeigten Analysen geeignet ist. Grundsätzlich steigt mit der Länge der Zeitreihe die Aussagekraft eines Indikators, so dass die Entwicklung des Wärmeinseleffekts in den kommenden Jahren mit Interesse beobachtet werden kann.