RWTH-Untersuchung zur lokalen Kaltluft im Aachener Talkessel, zusammenfassender Bericht

Erläuterungen:

Entwicklung eines Abgrenzungsschemas für kaltluftbeeinflusste Flächen auf Basis einer Modellsimulationsrechnung mit einem Kaltluftmodell des Deutschen Wetterdienstes (KLAM21) für den FNP-Vorentwurf Aachen und Entwicklung einer Kaltluftzusatzkomponente für die Karte der Planungsempfehlungen aus dem Gesamtstädt. Klimagutachten 2000.

1. Vorbemerkungen

Das Geographische Institut der RWTH Aachen,Arbeitsgruppe Klimatologie, Prof. Dr. C. Schneider und Dr. Gunnar Ketzler arbeitet seit vielen Jahren zusammen mit dem Fachbereich Umwelt der Stadt Aachen daran, eine zusammenfassende Darstellung der Kaltluft beeinflussten Flächen im Stadtgebiet zu entwickeln. Hierzu wurden aktuell neben zahlreichen meteorologischen Messungen auch umfangreiche Modell-Berechnungen unter Zuhilfenahme des Kaltluftmodells KLAM 21 des Deutschen Wetterdienstes durchgeführt.

Mit diesen ergänzenden Untersuchungen der RWTH konnten die grundlegenden Erkenntnisse zu nächtlicher Kaltluftbildung und deren Wirksamkeit im Aachener Talkessel weiter vertieft und eine flächig anwendbare Kartengrundlage entwickelt werden. Für die Umwelt- und Stadtplanung ermöglicht die neue Karte eine erheblich verbesserte und wissenschaftlich abgesicherte Bewertung künftiger Bau- und Planungsprojekte.

2. Fachliche Erläuterung

Abendliche und nächtliche Kaltluftbildung stellt bei austauscharmen Wetterlagen einen wichtigen Klimaprozess dar; sie kann bei sommerlichen Strahlungswetterlagen für klimatisch-lufthygienisch belastete Stadtbereiche erhebliche Abkühlungsleistungen erbringen sowie für Frischluft sorgen. In Aachen liegen besonders günstige Bedingungen für Kaltluftbildung und Kaltluftabflüsse im kleinräumig gegliederten Relief vor.

Gleichzeitig können die Talkessellage, die z.T. sehr dichte Bebauung und erhöhte Luftschadstoffbelastungen zeitweise starke klimatisch-lufthygienische Belastungssituationen bewirken (siehe auch Luftreinhalteplan Aachen).

Während der Erstellung des Gesamtstädtischen Klimagutachtens, 2000, standen noch keine zuverlässig anwendbaren Kaltluftmodelle zur Verfügung, so dass sich die Bearbeitung im Wesentlichen an umfangreichen, aber letztlich doch nur punktuell vorhandenen Messdaten orientierte.

3. Auswertung der Modelldaten für die Karte „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“

Die KLAM21-Modellergebnisse (Computermodell des Deutschen Wetterdienstes) bestehen aus Rasterdatensätzen:

der mittleren horizontalen Geschwindigkeitskomponenten,

der Kaltlufthöhe und

des Kälteinhalts (Sievers, 2008).

Die verschiedenen Datensätze wurden für die Bearbeitung in ein geographisches Informationssystem (GIS) umgewandelt und daraus zusätzlich die Kaltluftströmungsgeschwindigkeit, /–richtung und die Abkühlung berechnet. Außerdem wurde das im Vorfeld der Studie in Aachen messtechnisch festgestellte Phänomen von gebietsweise über die Talgrenzen hinweg strömender Kaltluft (Kaltlufttransfluenzen) anhand einer gesonderten Modellrechnung untersucht und in die Auswertung mit einbezogen.

Die Auswertung der Modellergebnisse im Geographischen Informationssystem (GIS) ermöglicht Aussagen über die kommunale Klimavorsorge zu den drei zentralen Kriterien der hierfür maßgeblichen VDI-Richtlinie (VDI 3787, Blatt 5, Umweltmeteorologie - Lokale Kaltluft):

die Eindringtiefe der Kaltluft in die Bebauung,

die Klassifizierung der Kaltluftströmungstypen,

die kartographische Darstellung der Kaltluftbahnen (insb. Bachtäler).

Im Vergleich zu den bisherigen Untersuchungen ermöglicht die neue Karte „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“, stadtklimatische Konfliktpotentiale zwischen bestehenden oder geplanten Nutzungen (insb. Neubebauung) deutlich früher zu erkennen und zielkonforme (planerische) Lösungsstrategien zu entwerfen.

4. Zusätzliche KLAM-Modellauf mit Prognose für 2030

Im Hinblick auf das Aachener Klimafolgenanpassungskonzept 2013/14 wurde ein zusätzlicher Modelllauf mit dem Modell KLAM 21 durchgeführt. Dadurch konnten die Auswirkungen zusätzlicher Bebauung auf nächtliche Kaltluftströme und die damit verbundenen Belüftungsfunktionen sowie die Nachttemperaturen bei Strahlungswetterlagen ermittelt werden.

In dieser Analyse wurde für 2030 zusätzliche Bebauung (Wohnen, Gewerbe) im Umfang der aktuellen FNP-Prüfflächen angenommen. Das Ergebnis der Prognose verdeutlicht, dass damit eine gebietsweise deutlich reduzierte nächtliche Abkühlung einhergeht.Die kartographische Darstellung der Veränderungen 2030 gegenüber 2010 verdeutlicht, dass eine Abnahme nächtlicher Abkühlung mit Werten bis über 1,0 °C vor allem am südlichen und westlichen Innenstadtrand sowie am Rand des Burtscheider Kernbereichs, stellenweise in den Ortsteilen Brand, Forst, Eilendorf, Haaren, Laurensberg und Richterich sowie im Bereich der Gewerbe- und Industriegebiete anzunehmen ist. Weitere Informationen sind auch dem Aachener Klimafolgenanpassungskonzept 2013 (BKR, Aachen et al., 2013) zu entnehmen.

5.Fazit

Mit den vorliegenden Ergebnissen aus der Untersuchung zum Modellprojekt „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“ (Fertigstellung Oktober 2015) liegen jetzt wissenschaftlich abgesicherte und flächendeckende sowie quantifizierbare Informationen zu Kaltluftabflüssen im klimatisch-lufthygienisch besonders belasteten Talkessel Aachen als Grundlage für die FNP-Neuaufstellung vor.

Das vorliegende Klimaanpassungskonzept wird mittels der Ergebnisse aus der Untersuchung zur Kaltluft im Talkessel ergänzt. Das Klimaanpassungskonzept wurde bereits im März 2014 im Planungsausschuss und im Ausschuss für Umwelt und Klimaschutz als ein integrativer Bestandteil für den in Aufstellung befindlichen FNP verabschiedet.