Hitzeinseln

In den Städten weltweit bilden sich aufgrund des Klimawandels vermehrt Hitzeinselphänomene vor allem in den Sommermonaten aus. Das führt nicht nur zu ökologischen Problemen, sondern kann den Bewohnern und den Besuchern einer Stadt auch gesundheitlich schaden. Der Lebensraum Stadt wird dadurch unwegsam.

Was sind Hitzeinseln?

Das Ökosystem Stadt ist durch sein ganz eigenes, charakteristisches Stadtklima geprägt. Ein zentrales Merkmal von diesem sind die Bildungen der sogenannten Hitzeinseln (urban heat island UHI) schwerpunktmäßig in den Hochsommermonaten. Hitzeinseln bezeichnen lokal auftretende Überwärmungseffekte, die in der ganzen Stadt verteilt auftreten können, meist aber vom Umland zur Innenstadt hin zunehmen. Für die Innenstädte ist in der Regel charakteristisch, dass sie einen enorm hohen Versiegelungsgrad aufweisen, sehr dicht bebaut sind und größtenteils wenig Bäume und sonstige Vegetation vorhanden ist.

Die Gebäude ebenso wie die weiteren versiegelten Oberflächen (Straßen, Plätze etc.) absorbieren die Sonneneinstrahlung stärker als beispielsweise eine Wiese oder ein natürlicher Boden.

Dadurch heizen sich die Oberflächen unverhältnismäßig stark auf und geben diese Wärme wieder an die Umgebung ab. Zudem fehlt durch den Mangel an Grün und Vegetation nicht nur die Verschattung durch die Bäume, welche bereits das Aufheizen der Oberflächen signifikant reduzieren würde, sondern auch der kühlende Verdunstungseffekt der Pflanzen. Des Weiteren sind in den Städten häufig die Kalt- und Frischluftschneisen bebaut, was zu einer Minderung des Luftaustausches sowie der Zufuhr von Kaltluft aus dem Umland führt. Die anthropogen erzeugte Wärme durch den Verkehr, die zahlreichen Luftbeimengungen und die Wärme, die von Klima- und Kühlungsanlagen an die Umgebung abgegeben wird, erhöhen den Überwärmungseffekt zudem deutlich.

Welche Faktoren beeinflussen die Hitzeinseln?

Neben den eben bereits genannten Faktoren wird die Entstehung von Hitzeinseln durch zahlreiche Faktoren beeinflusst und tritt daher auch von Stadt zu Stadt äußerst individuell auf. Eine zentrale Rolle für die stadtklimatische Situation ist die geografische Lage der Siedlung. Insbesondere Städte, die sich in einer Tallage befinden, tragen ein grundsätzlich hohes Risiko für die Ausbildung von Hitzeinseln. Durch die eingekesselte Lage im Relief kann der Luftaustausch und besonders das Abziehen der Schadstoffe deutlich erschwert sein.
Gleichzeitig wird die Entstehung der Hitzeinseln durch die Flächennutzung, den Versiegelungsgrad und die verwendeten Baumaterialien beeinflusst. Bei letzteren ist auch die Farbe maßgebend, da die Erwärmung umso stärker ist, je dunkler das Material vom Farbton her ist. Die tagesaktuelle Wetterlage hat mitunter den größten Einfluss auf die Überwärmungseffekte. An warmen und heißen Sommertagen mit starker und langer Sonneneinstrahlung und wenig Wind macht sich der Backofeneffekt besonders stark bemerkbar. Eine Kombination der genannten Faktoren ist in vielen Städten und besonders in den innerstädtischen Kernbereichen häufig zu finden. Bedingt durch den Klimawandel und den Anstieg der Temperaturen wird das Phänomen weiter verstärkt.

Wann treten Hitzeinseln auf?

Die Überwärmungseffekte können zu jeder Tages- und theoretisch auch zu jeder Jahreszeit auftreten. Charakteristisch ist das Phänomen aber im Sommer, vornehmlich an Hochsommertagen in den Monaten Juni, Juli und August, wird es in der Stadt deutlich wärmer und der Temperaturunterschied zum Umland immer größer. Strahlungsintensive, windarme Wetterlagen mit vielen Sonnenstunden und hohen Temperaturen begünstigen das Phänomen zusätzlich.

Durch die Wärmeabgabe der versiegelten Oberflächen nehmen Innenstädte an heißen Sommertagen den Effekt eines Backofens an.

Aufgrund fehlender Verschattung durch Bäume oder Verdunstungskühle durch Vegetations- oder Wasserflächen heizt sich die Luft unangenehm auf. Am stärksten messbar sind die lokalen Überwärmungseffekte aber tatsächlich nicht am Tag, sondern in der Nacht. Die versiegelten Oberflächen haben die Eigenschaft, über Tag hochzuverlässig Wärme zu speichern und sie nach Sonnenuntergang langsam wieder an die Atmosphäre abzugeben. Während sich der ländliche Raum aufgrund der Kühlungseffekte durch die Grünflächen bereits in den frühen Abendstunden abzukühlen beginnt, bleibt die Wärme in der Stadt quasi gestaut wie unter einer Glocke. Bleibt die Wetterlage in den Hochsommermonaten dann über einige Tage oder sogar Wochen konstant warm, wird es in der Stadt schnell unangenehm.
Das Umland kühlt jede Nacht ab und wird mit frischer Luft versorgt, wodurch die hohen Temperaturen am Tag für die Bewohner wesentlich leichter zu ertragen sind. In der Stadt findet demnach über Tage oder Wochen weder eine signifikante Abkühlung noch ein kühlender Luftaustausch statt, wodurch die Bürger enorm unter dem Hitzestress leiden.

Gesundheitliche Risiken durch die Hitzeinseln

Hitzeinseln stellen insbesondere durch ihre klimawandelbedingte Zunahme eine große Gefahr für die physische und psychische Gesundheit der Stadtbewohner dar. Stark gefährdet sind dabei die sogenannten vulnerablen Gruppen, also Menschen mit Vorerkrankungen, alte Menschen, Kinder oder Schwangere.

Durch die teils andauernde Belastung des Körpers mit hohen Temperaturen und schlechter Luft kann es zum sogenannten Hitzestress kommen. Symptome zeigen sich unter anderem in starkem Schwitzen, Schwächegefühlen und Müdigkeit, Konzentrationsproblemen, Schwindel oder Übelkeit. Durch die kaum vorhandene Abkühlung in der Nacht wird zudem der Schlaf empfindlich gestört, was wiederum zu weiteren gesundheitlichen sowie psychischen Problemen führen kann. Im schlimmsten Fall werden durch Hitzestress Herz-Kreislauf-Erkrankungen ausgelöst oder begünstigt. Der Körper muss mehr Energie aufwenden, um sich abzukühlen, was das Herz stärker beansprucht. Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Bluthochdruck oder Herzinsuffizienz sind besonders gefährdet. Studien zeigen, dass während Hitzewellen die Anzahl der Krankenhauseinweisungen und Todesfälle durch Herzinfarkte und Schlaganfälle ansteigt.

Ferner führt die Hitze in den Städten häufig zu einer Zunahme des bodennahen Ozons, welches durch eine chemische Reaktion zwischen Luftschadstoffen wie Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen, die unter Sonneneinstrahlung beschleunigt werden, entsteht. Hohe Ozonwerte können Atemwegsprobleme verschlimmern, insbesondere bei Menschen mit Asthma oder chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD). Zusätzlich sorgen die hohen Temperaturen in Kombination mit schlechtem Luftaustausch dafür, dass Schadstoffe länger in der Luft verbleiben, wodurch das Risiko für Erkrankungen wie Lungenkrebs erhöht werden kann.

Folgen für den Lebensraum Stadt

Neben den gesundheitlichen Auswirkungen bringen die städtischen Überwärmungseffekte auch vielfältige Probleme für den Lebensraum Stadt und das soziale sowie öffentliche Leben mit, denn die hohen Temperaturen schränken den Aufenthalt im städtischen Raum massiv ein. Parks, Plätze und Fußgängerzonen bieten den Menschen Orte der Begegnung, des Austauschs und eine Möglichkeit, die Freizeit draußen zu verbringen. Durch die massive Wärme, vorwiegend in Fußgängerzonen und auf innerstädtischen Plätzen, verlieren diese aber schnell ihre Attraktivität und werden an heißen Sommertagen eher gemieden. Dort ansässige Geschäfte und Gastronomiebetriebe bekommen dies ebenfalls zu spüren. Fehlt es dann an Grünflächen nahe der eigenen Wohnung, auf denen ein schattiger Platz im Freien aufgesucht werden kann, kommt es nicht selten dazu, dass besonders ältere Menschen in ihren Wohnungen bleiben und so wertvolle soziale Kontakte nicht pflegen können.

Auch für die städtische Infrastruktur sind die steigenden Temperaturen problematisch.

Straßenbeläge können durch die Hitze beschädigt werden und der übermäßige Einsatz von Klimaanlagen verbraucht nicht nur jede Menge Energie, sondern verschlimmert durch die Wärmeabgabe an die Umgebungsluft das Problem nur noch zusätzlich.

Lösungen und Maßnahmen zur Bekämpfung von Hitzeinseln

Im Hinblick darauf, dass die zumindest einige der klimawandelbedingten Folgen nicht mehr aufzuhalten sind und die Temperaturen im Durchschnitt steigen werden, ist eine Anpassung (Adaption) des Lebensraums Stadt und der städtischen Infrastruktur unabdingbar, um die nachteiligen Folgen für die Bevölkerung zu reduzieren und die Stadt als Lebensraum weiterhin attraktiv zu gestalten.
Eine zentrale Rolle in solchen Anpassungsstrategien spielt die Begrünung der urbanen Räume. Begrünte Dächer, Fassaden und zusätzliche Parks können die Temperaturen in Städten signifikant senken, da Pflanzen Verdunstungskälte abgeben, Schatten spenden und gleichzeitig die Luftqualität verbessern.

Ein weiterer Ansatz ist die Verwendung reflektierender Materialien. Straßen, Gehwege und Dächer können mit speziellen, hellen Oberflächen ausgestattet werden, die das Sonnenlicht reflektieren, anstatt Wärme zu speichern.

Auch Wasserflächen (sogenannte blaue Infrastruktur) tragen zur Verbesserung des Stadtklimas bei. Durch ihre Verdunstungskälte kühlen sie die Umgebungsluft und befeuchten diese zusätzlich. Gleichzeitig werten sie den Raum ästhetisch auf und schaffen attraktive Begenungsräume für Jung und Alt.

Zusätzlich sollten Städte auf eine nachhaltige Bauweise setzen und nicht nur umweltfreundliche und hitzetolerante Materialien verwenden, sondern insbesondere die Kalt- und Frischluftschneisen frei lassen, um den Luftaustausch und die Luftzirkulation zu fördern. Auch auf Alleestraßen mit dichten Baumkronen sollte verzichtet werden. Diese spenden zwar viel Schatten, sorgen durch das dichte Blattwerk der Bäume aber für eine erhebliche Erschwerung des Luftaustausches.

Die Reduzierung des motorisierten Verkehrs durch die Förderung von öffentlichem Nahverkehr und Radinfrastruktur trägt ebenfalls zu einem besseren Stadtklima und weniger schlechter Luft bei.

Autorin: Carina Pfeil