Stadtklimatische Zonen 2000

Methode

Abgrenzung der Klimazonen

Zur Abgrenzung der verschiedenen stadtklimatischen Zonen wurden folgende Indikatoren herangezogen:

• Thermische Veränderungen, aus denen die Neigung zur Überhitzung, die nächtliche Abkühlung und die Anzahl der Frosttage abgeleitet werden können,
• Feuchteveränderungen, aus denen zusammen mit Temperaturveränderungen die Schwülegefährdung abgeleitet werden kann.

Zur Beschreibung der Zonen wurde zusätzlich die

• Modifizierung der bodennahen Windverhältnisse hinzugezogen, aus der sich Erkenntnisse über mögliche Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Klimabereichen und Anhaltspunkte für eine potentielle Immissionsgefährdung gewinnen lassen.

Die augenfälligsten Modifikationen der klimatischen Verhältnisse in Ballungsgebieten sind bei der Temperatur zu erwarten. Deshalb bot sich dieser Parameter als Hauptkriterium für eine Einteilung Berlins in stadtklimatische Zonen an. So ergeben sich im Zeitraum von Juni 1991 bis Mai 1992 hinsichtlich der Lufttemperatur an 11 Klimastationen die in Tabelle 1 aufgeführten Kenngrößen.

Tab. 1: Kenngrößen der Lufttemperatur von September bis November 1999 an Klimastationen in Berlin

Der Quotient Q in Tabelle 1 beschreibt das Verhältnis von mittlerer Tagesamplitude zum Mittelwert der Lufttemperatur. Dieser Wert zeigt eine Abhängigkeit von der Lage der Klimastationen im Stadtgebiet. Standorte auf Flächen mit hohen nächtlichen Abkühlungsraten (z. B. im Außenbereich oder auf innerstädtischen Rasenflächen) weisen einen Quotienten Q von mehr als 85 auf, während Q an Stationen in dicht bebauten Citylagen bis unter 60 liegt. Mittels Regressionsanalyse läßt sich der Zusammenhang zwischen den Ausgangsgrößen Jahresmitteltemperatur bzw. mittleres Temperaturminimum und der Zielgröße Q statistisch signifikant belegen. Q ist somit eine gut geeignete Größe zur Beschreibung stadtklimatischer Veränderungen.

Analog dem gewählten Verfahren in der ersten Ausgabe des Umweltatlasses (SenStadtUm 1985) wurden über die Klassifizierung von Q sechs Klimazonen entwickelt. Zur besseren Verständlichkeit wurden zu den Q-Werten die Klassenbreiten für die Temperaturgrößen Jahresmittel, mittleres Temperaturminimum und mittlere Tagesamplitude berechnet und zur Beschreibung der Klimazonen hinzugezogen (s. Tab. 2). Zone 0 beschreibt stadtklimatisch unbeeinflusste Gebiete; von Zone 1 bis Zone 4 nehmen das Mittel und das mittlere Minimum der Lufttemperatur zu und die Tagesamplitude ab. Aufgrund der hohen Korrelation zwischen der Jahresmitteltemperatur und der Anzahl der Frosttage (von Stülpnagel 1987) kann für jede Zone eine Aussage über die Anzahl der Frosttage abgeleitet werden.

Tab. 2: Parameter der Lufttemperatur und Anzahl der Frosttage nach Klimazonen

Für alle Messpunkte der einzelnen Messrouten (vgl. Karte 04.04.4) wurden die jeweiligen Jahresmittel- und Minimumtemperaturen für Juni 1991 bis Mai 1992 berechnet. Die Messungen für West-Berlin wurden 1981 – 1983 vorgenommen und anhand langjährig betriebener Klimastationen auf 1991/92 hochgerechnet; die Messungen für Ost-Berlin und das Umland erfolgten 1991 bzw. 1992. Die Ergänzungsmessungen im Jahre 1999 fanden insgesamt 12 Messfahrten auf drei Roten statt. Es ergaben sich 1935 Messpunkte, die jeweils viermal gemessen wurden. An 80 Messpunkten wurden gleichzeitig Windmessungen vorgenommen. 3 Klimastationen wurden extra für den Nachuntersuchungszeitraum eingerichtet. Über alle Zeiträume gerechnet wurden somit auf 37 Messrouten 162 Messfahrten mit 3735 Messpunkten und die Daten von 42 Messstationen ausgewertet. Die Meßpunkte wurden den Klimazonen zugeordnet und die Punktwerte auf die Fläche interpoliert.

Bioklimatische Belastungen

Die Überlagerung der Klimazonen mit der Verteilung der Äquivalenttemperatur bei austauscharmen Wetterlagen 1991 (vgl. Karte 04.04.3) erlaubt eine Darstellung schwülegefährdeter Gebiete. Die Äquivalenttemperatur setzt sich zusammen aus der Lufttemperatur und der latenten Wärme, die bei der Kondensation des vorhandenen Wasserdampfgehaltes verfügbar wäre. Da die verwendeten Messungen von Temperatur und Wasserdampfgehalt der Luft nachts erfolgten, wurde die Schwülegefährdung bereits bei entsprechend geringeren Äquivalenttemperaturen definiert. Bezogen auf diese Bedingungen wurden in Zone 4 bei Überschreitung von 38 °C Äquivalenttemperatur und in Zone 3 bei mehr als 39 °C stark schwülegefährdete Gebiete abgegrenzt. Dagegen wurde die Gefährdung bei Äquivalenttemperaturen unter 36 °C unabhängig von der Klimazone als gering eingestuft. Aus der Verknüpfung der Schwülewahrscheinlichkeit und der unterschiedlichen nächtlichen Abkühlung wurde – aktualisiert auf den Datenstand 2000 anhand der in Tabelle 3 dargestellten Matrix das Risiko für bioklimatische Belastungen abgeleitet. Weitere Bewertungen zu diesem Parameter liefert in einer eigenen Darstellung die Karte 04.09 Bioklima bei Tag und Nacht.

Tab. 3: Bewertung des bioklimatischen Belastungspotentials in Abhängigkeit von Schwülegefährdung und Tagesamplitude

Hinsichtlich der Windverhältnisse zeigt sich, dass diese unabhängig von stadtklimatischen Zonen nutzungsspezifisch zugeordnet und beschrieben werden können (vgl. Karte 04.03). Gesondert dargestellt werden hier lediglich Bereiche um Hochhausareale und Kraftwerke, in denen mit sehr hohen Windgeschwindigkeiten und sehr turbulenten Windverhältnissen zu rechnen ist.