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Bei heissem Wetter ist es in Städten wärmer als in den umliegenden ländlichen Gebieten. Dieses Phänomen – bekannt als der städtische Wärmeinseleffekt – ist nachts besonders akut, wenn Beton und Asphalt die tagsüber gespeicherte Wärme abgeben. In der Innenstadt von Lausanne zum Beispiel können die nächtlichen Temperaturen bis zu 8°C höher sein als in den Vororten. Die Antwort auf dieses Problem liegt darin, Grünflächen anzulegen, wo immer es möglich ist, und längerfristig diese Überlegungen in die Stadtentwicklungsplanung mit einzubeziehen. Martí Bosch, der gerade seine Promotion im Bereich Umwelttechnik an der EPFL-Fakultät für Bau, Architektur und Umwelt abgeschlossen hat, untersuchte in seiner Dissertation Möglichkeiten zur Messung der Umweltauswirkungen der Zersiedelung. Er schlägt ein Werkzeug vor, das die räumliche Quantifizierung der Auswirkungen von Massnahmen zur Eindämmung des städtischen Wärmeinseleffekts ermöglicht.
«Die meisten Forschungen zum städtischen Wärmeinseleffekt haben sich auf kleine Stadtteile konzentriert, weil die Simulationsmodelle komplex sind», erklärt Bosch, der seine Dissertation in der Forschungsgruppe für Stadt- und Regionalplanung (CEAT) unter der Leitung von Jérôme Chenal durchgeführt hat, «aber mit unserem einfacheren Modell können wir den Effekt über ein ganzes Stadtgebiet hinweg untersuchen, was es einfacher macht, Wärmeinseln zu identifizieren und zu messen.»
Erste Anwendung in der Praxis
Das Team begann damit, alle möglichen Daten zu sammndenln, beginnend mit Temperaturaufzeichnungen von 11 Messstationen in ganz Lausanne. Wie erwartet, fanden die Forschenden nächtliche Schwankungen zwischen dem Stadtzentrum und den äusseren Vororten. Angesichts des Höhenunterschieds von fast 400 Metern zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Punkt des Ballungsraums erwarteten sie auch, dass die Höhe eine Rolle spielen würde. Überraschenderweise hatte sie fast keinen Einfluss: «Die Vegetation ist der entscheidende Faktor», sagt Bosch. Und das ist eine gute Nachricht, denn es ist einfacher, Bäume zu pflanzen als eine ganze Stadt zu verschieben. Die mögliche kühlende Wirkung des Genfersees wurde im Modell allerdings nicht berücksichtigt.
Boschs nächster Schritt war die Anwendung eines bisher ungenutzten Modells, das vom Natural Capital Project an der Stanford University entwickelt wurde. In Zusammenarbeit mit dem Designteam des Modells zeigte er, wie es verwendet werden kann, um die Auswirkungen von Massnahmen zur Eindämmung der städtischen Hitze in einer Stadt – Lausanne – zu simulieren, die auf drei wichtigen biophysikalischen Mechanismen basieren: Baumschatten, Evapotranspiration und Albedo (wie gut eine Oberfläche die Sonnenenergie reflektiert).
«Unsere Forschung hat methodische Grenzen, weil sie einen vereinfachten Ansatz verwendet», sagt Bosch, «aber das Modell ist ein nützliches Werkzeug, um die Auswirkungen von Planungsvorschlägen auf die städtische Hitze zu bewerten und zu sehen, wie sie diesen Effekt abschwächen könnten.»
Hohe oder niedrige Bebauungsdichte?
Im Rahmen seiner Forschung quantifizierte Bosch auch die raum-zeitlichen Muster der Urbanisierung in drei Schweizer Städten – Bern, Zürich und Lausanne – zwischen 1980 und 2016. Seine Ergebnisse zeigen, dass in den Aussenbezirken von Bern und Lausanne noch immer eine niedrige Bebauungsdichte vorherrscht, während die gleiche Zone um Zürich fast so dicht ist wie das Stadtzentrum. «Das Modell kann verwendet werden, um die Auswirkungen zukünftiger Urbanisierungstrends – niedrige Dichte in den Aussenbezirken oder hohe Dichte in den Innenbezirken – auf die Intensität der städtischen Wärmeinsel abzuschätzen», erklärt Bosch. Letztlich stehen Planende überall vor dem gleichen heiklen Balanceakt: die Zahl der Menschen, die der übermässigen Hitze der Stadt ausgesetzt sind, zu begrenzen, ohne zu viel Ackerland zu opfern. Boschs Modell kann ihnen bei ihren Entscheidungen helfen.