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Klimaökologische Untersuchung
Gewerbegebietsentwicklung Starnberg-Schorn
Auftraggeber:
ASTO Campus Starnberg GmbH
Tölzer Straße 32
82031 Grünwald
Auftragnehmer:
GEO-NET Umweltconsulting GmbH
Große Pfahlstraße 5a
30161 Hannover
Tel. (0511) 3887200
www.geo-net.de
In Zusammenarbeit mit:
Prof. Dr. G. Gross
Anerkannt beratender Meteorologe (DMG),
Öffentlich bestellter Gutachter für Immissionsfragen und Kleinklima der IHK Hannover-Hildesheim
Hannover, Juni 2019
Die Erstellung der Stellungnahme erfolgte entsprechend dem Stand der Technik nach besten Wissen und Gewissen. Die Stellungnahme bleibt bis zur Abnahme und Bezahlung alleiniges Eigentum des Auftragnehmers.
Auftrag: Klimaökologische Begleitung des Planungsprozesses Gewerbe-
Gebietsentwicklung Starnberg-Schorn
Standort: Starnberg - Schorn
Auftraggeber: ASTO Campus Starnberg GmbH
Projektnummer: 2_19_029
Berichtsnummer: 2_19_029_Gewerbeentwicklung_Starnberg_Schorn_r02
Version: 3
Datum: 28.06.2019
Erstellt von:
M.Sc. Meteorologie Katja Lohmüller
Unter Mitarbeit von: Prof. Dr. Günter Groß
Geprüft von:
Dipl.-Geogr. Peter Trute
1
1 Einleitung
Bei Starnberg Schorn ist geplant die Freiflächen nahe der Autobahnmeisterei östlich der A95 zukünftig
als Gewerbeflächen zu nutzen. Die klimaökologischen Auswirkungen des Vorhabens sollen mit der
vorliegenden, modellgestützten Klimaexpertise untersucht werden. Vor allem ist zu analysieren, welche
klimaökologischen Funktionen die Frei-/Grünflächen im Bereich Schorn erfüllen und wie diese mit
benachbarten Siedlungs- und Industrieflächen wechselwirken.
Abb. 1 zeigt ein Luftbild der aktuellen Flächennutzung im relevanten Bereich mit markiertem Plangebiet,
eingeordnet in das Untersuchungsgebiet. Um die klimaökologische Funktion der Frei- und Grünflächen
im Bereich Schorn und Wechselwirkungen mit benachbarten Siedlungs- und Industrieflächen
ausreichend zu untersuchen, wurde das Untersuchungsgebiet in einer Größe von 3,3 km x 3,0 um den
Geltungsbereich aufgespannt.
Abb. 1: Untersuchungsgebiet Starnberg Schorn (blau) mit gekennzeichnetem räumlichen Geltungsbereich (rot) aus dem B-Plan Entwurf (Stand 20.05.2019).
2
Insgesamt wurden zwei Modellläufe durchgeführt:
Ist-Zustand = derzeitiger Zustand
Plan-Zustand = Umsetzung der geplanten Bebauung
Für die modelltechnische Umsetzung des Plan-Szenarios der Gewerbeentwicklung bei Schorn wurde der
B-Plan Entwurf mit Stand des 20.05.2019 (s. Abb. 2) umgesetzt. Nach Absprache mit den Stadtplanern
(bsgm Architekten und Stadtplaner, München) wird eine maximale Überbauung von 70 Prozent
innerhalb der Baugrenzen mit gewerbetypischer Bebauung realisiert. Die Höhen der Gewerbebebauung
ist dem B-Plan direkt pro Baufeld zu entnehmen.
Abb. 2: Ausschnitt des B-Plan Entwurfs (Stand 20.05.2019).
3
Im Nachlauf zur Modellierung wurde zum B-Plan ein detaillierterer Grünordnungsplan (GOP) entworfen
(s. Abb. 3), welcher Baumstandorte im Geltungsbereich berücksichtigt und zudem südöstlich eine
Aufforstung des Bannwaldes als Ausgleich für die Abholzung der Waldfläche bei Baufeld GE7/GE8
realisiert. Dieser Stand wurde nicht als neues Szenario modelliert, im Ergebnisteil in Kapitel 2.4 wird
allerdings verbalargumentativ Stellungnahme zu den Auswirkungen der Maßnahmen genommen.
Abb. 3: Ausschnitt des GOP Entwurfs (Stand 06.06.2019).
4
1.1 GRUNDLAGEN DER MODELLIERUNG
Die Übersichtsmodellierung wird mit dem Strömungs- und Klimamodell FITNAH durchgeführt. Bei einem
numerischen Modell wie FITNAH muss zur Festlegung und Bearbeitung einer Aufgabenstellung eine
Reihe von Eingangsdaten zur Verfügung stehen. Nutzungsstruktur und Geländehöhe sind wichtige
Eingangsdaten für die Windfeldmodellierung, da über die Oberflächengestalt, die Höhe der jeweiligen
Nutzungsstrukturen sowie deren Versiegelungsgrad das Strömungs- und Temperaturfeld entscheidend
beeinflusst wird. Das gesamte Rechengebiet (s. Untersuchungsgebiet in Abb. 1) hat bei einer Abmessung
von 3,3 km x 3,0 km eine Fläche von 9,9 km².
Die Modellierung der meteorologischen Parameter erfolgt mit einer Zellengröße von 10 m x 10 m,
wobei zur Aufbereitung der Nutzungsstrukturen die Daten des Urban Atlas1 verwendet werden. Um den
speziellen Anforderungen der Modellanalyse gerecht werden zu können, werden diese für die
Modellrechnung zu einem 15-klassigen Nutzungsschlüssel aggregiert. Außerdem wird ein digitales
Geländemodell2 in der Auflösung von 50 m (Stand 2017) verwendet. Eine Überprüfung bzw. Ergänzung
der Daten erfolgt auf der Basis von Luftbildern (Stand 2018) und dem B-Plan für das Plan-Szenario
(Abb. 2). Für die Einordnung des Oberflächenversiegelungsgrades werden nutzungsklassifiziert
vorliegende Literaturdaten (u.a. MOSIMANN et al. 1999) genutzt, die auf empirisch gewonnenen
Untersuchungsergebnissen aus mehreren deutschen Städten beruhen. Eine wichtige
Modelleingangsgröße stellt zudem die Höhe der Baustrukturen dar, welche einen maßgeblichen Einfluss
auf das lokale Windfeld ausübt. Als Datenquelle für die Höhe der Baustrukturen werden bewährte
Standardparameter für die 15-Nutzungsklassen verwendet. Auf dieser Grundlage ist den die Gebäude
repräsentierenden Rasterzellen eine individuelle Strukturhöhe zugewiesen. Mit der hohen räumlichen
Auflösung von 10 m x 10 m ist es möglich, die Gebäudestrukturen realitätsnah zu erfassen und ihren
Einfluss auf den nächtlichen Luftaustausch abzubilden.
Der Modellrechnung liegt eine sommerliche Strahlungswetterlage zugrunde (wolkenloser Himmel, keine
übergeordnete Windströmung), da die klimaökologischen Funktionen unter dieser Wetterlage fundiert
untersucht werden können.
2 Ergebnisse
Die Ergebnisse der Klimasimulation repräsentieren die Nachtsituation um 04:00 Uhr morgens bzw.
Tagsituation um 14:00 Uhr. Bei den modellierten Parametern handelt es sich um die bodennahe
Lufttemperatur, das bodennahes Kaltluftströmungsfeld sowie den Kaltluftvolumenstrom (jeweils
Nachtsituation) bzw. die PET als Maß für die Wärmebelastung am Tage.
Insgesamt ist bei der Betrachtung der Ergebnisse zu beachten, dass die Bebauung der
Gewerbeparkentwicklung eine exemplarisch angenommene ist, welche die Angaben der maximalen
Überbauung der Baufelder mit der maximalen Höhe darstellt. Die Bebauung beruht auf noch keinem
konkreten Raumkonzept und lässt noch Optimierungsspielraum für die klimatische Situation vor Ort zu.
1 https://land.copernicus.eu/local/urban-atlas/urban-atlas-2012
2 https://www.ldbv.bayern.de/produkte/weitere/opendata.html
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2.1 LUFTTEMPERATUR IN DER NACHT
In der Nacht steht weniger der Aufenthalt im Freien, sondern die Möglichkeit eines erholsamen Schlafes
im Innenraum im Vordergrund. Nach VDI-Richtlinie 3787, Blatt 2 besteht ein Zusammenhang zwischen
Außen- und Innenraumluft, sodass die Temperatur der Außenluft die entscheidende Größe für die
Beurteilung der Nachtsituation darstellt (VDI 2008, 25). Als optimale Schlaftemperaturen werden
gemeinhin 16 - 18 °C angegeben (UBA 2016), während Tropennächte mit einer
Minimumtemperatur ≥ 20 °C als besonders belastend gelten.
Abb. 4 zeigt die bodennahe Lufttemperatur zum nächtlichen Untersuchungszeitpunkt (04:00 Uhr). Unter
den angenommenen meteorologischen Rahmenbedingungen erreicht die nächtliche Lufttemperatur im
Untersuchungsgebiet Werte unter 6,5 °C über den Freiflächen bis hin zu 15 °C im Gewerbegebiet
Schorn, welches direkt südlich zum räumlichen Geltungsbereich liegt. Innerhalb der Waldflächen weist
die Temperatur Werte von circa 9 °C auf.
Abb. 4: Bodennahe nächtliche Lufttemperatur.
6
Derzeit ist die Landnutzung im gekennzeichneten räumlichen Geltungsbereich der Gewerbeentwicklung
Starnberg Schorn durch Freiflächen sowie Teile des Bannwaldes zu charakterisieren. Somit bewegt sich
hier das Temperaturfeld zwischen der minimalen Temperatur im Untersuchungsgebiet von unter 6,5 °C
bis maximal 10 °C. Auf dem Gelände der Autobahnmeisterei direkt anschließend zum räumlichen
Geltungsbereich liegt die Temperatur bei maximal 14,5 °C.
Im Plan-Zustand nimmt aufgrund der erhöhten Versiegelung durch die Bebauung im Plangebiet deutlich
gegenüber dem Ist-Zustand zu. Dargestellt ist die Änderung der nächtlichen Lufttemperatur durch die
Gewerbeentwicklung in Abb. 5. Wie zu erkennen ist, nimmt die Lufttemperatur nahezu im gesamten
Plangebiet um mindestens 0,5 °C bis hin zu maximal mehr als 7,5 °C zu. Bis auf geringe Bereiche direkt
am Dreieck Starnberg der A 95, zwischen der Bebauung der Autobahnmeisterei sowie im südlich des
Plangebiets gelegenen Gewerbegebiet (geringe Temperaturzunahme um etwa 1 °C) beschränkt sich die
Temperaturzunahme direkt auf den Bereich des Plangebiets. Eine Temperaturänderung in den
Wohnsiedlungen von Schorn und Wangen durch die Gewerbeentwicklung ist nicht ersichtlich.
Abb. 5: Änderung der bodennahen nächtlichen Lufttemperatur zwischen Ist- und Plan-Zustand.
7
2.2 KALTLUFTPROZESSGESCHEHEN IN DER NACHT
Die variable bodennahe Lufttemperaturverteilung bedingt horizontale und vertikale
Luftdruckunterschiede, die wiederum Auslöser für lokale thermische Windsysteme sind. Die wichtigsten
nächtlichen Ausgleichsströmungen dieser Art sind Hangabwinde und Flurwinde. Mit ihrer (dichten)
Bebauung stellen Stadtkörper ein Strömungshindernis dar, sodass deren Luftaustausch mit dem Umland
eingeschränkt ist. Speziell bei austauschschwachen Wetterlagen wirken sich diese Faktoren
bioklimatisch zumeist ungünstig aus, wenn der Siedlungsraum schwach bis gar nicht mehr durchlüftet
wird. Daher können die genannten Strömungssysteme durch die Zufuhr kühlerer (und frischer) Luft eine
bedeutende klimaökologische (und immissionsökologische) Ausgleichsleistung für Belastungsräume
erbringen. Da die potentielle Ausgleichsleistung einer grünbestimmten Fläche nicht allein aus der
Geschwindigkeit der Kaltluftströmung resultiert, sondern zu einem wesentlichen Teil durch ihre
Mächtigkeit mitbestimmt wird (d.h. durch die Höhe der Kaltluftschicht), wird zur Bewertung der
Grünflächen auch der sogenannte Kaltluftvolumenstrom herangezogen.
Abb. 6: Nächtliches bodennahes Windfeld im Ist-Zustand.
8
Das nächtlich bodennahe Windfeld, dargestellt in Abb. 6, ist geprägt durch Hangabwinde und zudem
lässt sich überlagert eine Strömung in Richtung der Bereiche mit erhöhter Temperatur erkennen, der
Flurwind. Die Strömungsgeschwindigkeit liegt minimal bei weniger als 0,1 m/s im Waldbereich und weist
maximale Werte von über 1 m/s südlich des und im Plangebiet auf. Aufgrund der großen
Hinderniswirkung des Waldes ist die Strömung dort gering ausgeprägt. An den Waldkanten wird die
Strömung durch Reibungseffekte abgebremst und durch die zusätzliche Hinderniswirkung der
Waldkante abgelenkt. In das Plangebiet fließt die Strömung als Hangabwind aus Süden mit
Geschwindigkeiten von mehr als 1 m/s hinein und erfährt durch die derzeitig vorherrschenden
Freiflächen kaum eine Abbremsung und strömt so nahezu ungehindert in nördliche Richtungen durch
das Plangebiet hindurch.
Abb. 7 zeigt die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit vom Ist- zum Plan-Zustand. Es ist ersichtlich,
dass vor allem im südlichen Teil des Plangebiets die Strömungsgeschwindigkeit im Plan-Zustand
Abb. 7: Änderung der Strömungsgeschwindigkeit zwischen Ist- und Planzustand.
9
gegenüber der derzeitigen Situation um bis zu mehr als 1 m/s erhöht ist. Dies ist einerseits darauf
zurückzuführen, dass durch die Bebauung der Freiflächen die Temperatur im Plangebiet ansteigt und
somit größere Temperaturunterschiede zum Umland als in der Ist-Situation vorliegen. Somit erfährt die
Strömung im Plan-Zustand eine größere Beschleunigung in Richtung Plangebiet. Andererseits wird für
die Entwicklung des Campus Schorn eine Waldfläche an der östlichen Seite des Plangebiets abgeholzt
und somit eine höhere Durchströmung der abgeholzten Fläche im Plan-Zustand ermöglicht. Zusätzlich zu
beiden genannten Begründungen tritt in Gebäudenähe lokal Beschleunigung durch Turbulenz an
Gebäudekanten sowie Kanalisierung der Strömung durch die Anordnung der Gebäude zueinander auf.
Im nördlichen Teil des Plangebiets ist eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit im Plan-Zustand
gegenüber dem Ist-Zustand ersichtlich. Die Strömung tritt südlich in das Plangebiet ein und wird beim
Durchqueren des Gebiets etwa ab Auftreffen auf das Baufeld GE3/GE4 (vgl. B-Plan in Abb. 2) durch die
Hinderniswirkung der Gebäude abgebremst. Außerhalb des Plangebiets ist lediglich in direkter Nähe
Abb. 8: Nächtlicher Kaltluftvolumenstrom im Ist-Zustand.
10
zum Plangebiet eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit zu erkennen. Die Strömung in den
Siedlungen Schorn und Wangen wird durch die Gewerbegebietsentwicklung nicht beeinflusst.
Der Kaltluftvolumenstrom im Untersuchungsgebiet verhält sich ähnlich zum Strömungsfeld (s. Abb. 8).
Auf den Freifeldern und in den Wäldern im Untersuchungsgebiet entsteht die Kaltluft und wird mit der
Strömung transportiert. Analog zur Strömungsgeschwindigkeit nimmt der Kaltluftvolumenstrom seine
maximale Ausprägung mit Werten von über 50 m³/(s*m) im südlichen Teil des Plangebiets ein und ist in
den Waldteilen des Untersuchungsgebiets lediglich gering ausgeprägt. Durch die Gewerbeentwicklung
ist in der Änderung des Kaltluftvolumenstroms (s. Abb. 9) analog zur Änderung der Windgeschwindigkeit
Abb. 9: Änderung des Kaltluftvolumenstroms zwischen Ist- und Plan-Zustand.
11
im südlichen Teil des Plangebiets und im angrenzenden Bereich zum Plangebiets eine Zunahme des
Kaltluftvolumenstroms zu erkennen. Maximal ist der Kaltluftvolumenstrom um mehr als 20 % gegenüber
dem Ist-Zustand erhöht. Durch die in Richtung Norden zunehmende Bebauung im Plangebiet nimmt der
Kaltluftvolumenstrom analog zur Windgeschwindigkeit großflächig zwischen den Gebäuden und bis zur
Autobahnpolizei Oberdill um mehr als 20 % ab. Zudem ist bei Realisierung der angenommenen
Bebauung im Bereich des derzeit bereits bestehen Industriegebiets Starnberg Schorn und bei dem Gut
Schorn mit einer Reduzierung des Kaltluftvolumenstroms von bis zu maximal 20 % zu rechnen. In den
Siedlungsräumen westlich der A 59 und im Bereich des Reit- und Zuchthofs Reglauer nimmt größtenteils
der Kaltluftvolumenstrom um mehr als 20 % zu. In den Wohnsiedlungen Schorn und Wangen ist keine
signifikante Änderung des Kaltluftvolumenstroms durch die Gewerbeparkentwicklung zu erwarten.
2.3 WÄRMEBELASTUNG AM TAGE
Zur Bewertung der Wärmebelastung werden Indizes verwendet, die Aussagen zur Lufttemperatur,
Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit sowie zu kurz- und langwelligen Strahlungsflüssen kombinieren. In
Modellen wird der Wärmeaustausch einer „Norm-Person“ mit seiner Umgebung berechnet und die
Wärmebelastung eines Menschen abgeschätzt. Zur Bewertung der Tagsituation wird der humanbio-
klimatische Index PET um 14:00 Uhr herangezogen (Physiologisch Äquivalente Temperatur; Matzarakis
und Mayer 1996). Für die PET existiert in der VDI-Richtlinie 3787, Blatt 9 eine absolute Bewertungsskala,
die das thermische Empfinden quantifiziert (z.B. starke Wärmebelastung ab PET 35 °C;
Tab. A 1).
Im Untersuchungsgebiet heben sich vor allem die Waldflächen mit einer schwachen Wärmebelastung
aufgrund der hohen Verschattung ab (s. Abb. 10). Zentral auf den Freiflächen und im Gewerbegebiet
Schorn bzw. zwischen den Gebäuden der Autobahnmeisterei sind extreme Wärmebelastungen
ersichtlich. Dies ist auf die fehlende Verschattung in den Bereichen und zudem im Falle der bebauten
Gebiete auf die erhöhte Versiegelung zurückzuführen. Innerhalb der Siedlungsbereiche Schorn und
Wangen sind je nach Bebauungsdichte schwache bis sehr starke Wärmebelastungen zu finden.
Die Wärmebelastung im Untersuchungsgebiet verändert sich durch die Gewerbeentwicklung
ausschließlich im räumlichen Geltungsbereich (s. Abb. 11). Durch die erhöhte Versiegelung und die
geringe Verschattung ist zwischen den Gebäuden und im Straßenraum der Gewerbeentwicklung mit
einer extremen Wärmebelastung zu rechnen. Durch fehlende Grünkonzepte im Bebauungsplan mit
Stand des 20.05.2019 hat sich die Wärmebelastung im Planbereich durch die Gewerbeentwicklung
erheblich gegenüber dem derzeitigen Zustand verschlechtert.
12
Abb. 10: Wärmebelastung am Tage (PET) im Ist-Zustand.
13
Abb. 11: Wärmebelastung am Tage (PET) im Plan-Zustand.
14
2.4 EINFLUSS DES GOPS AUF DIE PARAMETER IM PLANGEBIET
Abb. 3 zeigt den GOP zur Gewerbeentwicklung des Campus Schorn mit Stand des 06.06.2019. Da dieser
zum Zeitpunkt der Modellierung nicht vorlag, konnte der GOP in der Aufbereitung der Eingangsdaten für
den Plan-Zustand nicht berücksichtigt werden. Grünflächen wurden ausschließlich im Bereich der im
B-Plan in Abb. 2 gekennzeichneten begrünten Flächen auf den Baugrundstücken realisiert und einzelne
Bäume nicht modelliert. Im folgenden Abschnitt wird der erwartete Einfluss der Maßnahmen des GOPs
auf die bisherigen Verhältnisse der modellierten Parameter dargelegt.
Es ist zu erwarten, dass die Berücksichtigung einzelner Baumstandorte in der Modellierung der
Klimaparameter signifikante Auswirkungen auf die Wärmebelastung am Tage im Plangebiet hat. In Abb.
12 ist der erwartete Einwirkbereich der Maßnahmen aus dem GOP schematisch dargestellt. In den
weißlich überblendeten Bereichen (Darstellung: Straßenräume durchgängig, Baumstandorte rund,
aufzuforstende Waldfläche gestrichelt) ist mit einer Abnahme von extremer Wärmebelastung auf bis zu
mäßiger Wärmebelastung zu rechnen. Gerade für Personen, welche im Bereich des Campus Schorn
ihren Arbeitstag verbringen oder auch für Radfahrer auf den Straßen erhöht sich der Aufenthaltskomfort
deutlich durch die zusätzlichen Bäume im Straßenraum und auf den Arealen zwischen den Gebäuden.
Durch Aufforstung des Bannwaldes im südlichen Teil des Plangebiets ist hier auf der betreffenden Fläche
zukünftig mit einer lediglich schwachen Wärmebelastung, analog zu den anderen Teilen des Waldes im
Untersuchungsgebiet, zu rechnen. Ein signifikanter Einfluss der Einzelbäume auf die anderen
modellierten Klimaparameter der Nachtsituation ist nicht zu erwarten.
Im Bereich des aufzuforstenden Bannwaldes ist mit voranschreitender Wuchshöhe und Bestandsdichte
mit einer Verringerung der Lufttemperatur am Tage gegenüber den modellierten Ergebnissen zu
rechnen. Jedoch stellt der Wald einen zunehmenden Wiederstand für die Strömung dar. Folglich ist hier
mit einer zukünftigen Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit und somit auch des nächtlichen
Kaltluftvolumenstroms im Plangebiet zu rechnen. Der Kaltluftvolumenstrom ist vor allem in den
Nachtstunden relevant, da dieser die Temperatur in überhitzen, versiegelten Gebieten verringert und
somit eine Entlastung der sich vor Ort befindlichen Personen darstellt. Aus klimaökologischer Sicht wäre
eine Verringerung des Kaltluftvolumenstroms durch Aufforstung im südlichen Plangebiet nicht relevant.
Diese Verringerung hätte lediglich Einfluss auf das Plangebiet und es ist davon auszugehen ist, dass sich
während der Nachtstunden in dem geplanten Gewerbegebiet keine oder nur wenige Personen
aufhalten. Zusätzlich ist die ausgeführte Beschäftigung während des Aufenthalts im zu untersuchenden
Gebiet entscheidend, denn für arbeitende Tätigkeiten gelten andere Temperaturrichtwerte als für einen
erholsamen Schlaf. Die Wohnsiedlungen von Wangen und Schorn sind nicht von dem Kaltluftvolumen,
welches südlich in das Plangebiet eindringt, beeinflusst. Zudem ist davon auszugehen, dass der
Kaltluftvolumenstrom nicht durch die Aufforstung vollständig zu erliegen kommt, sondern entlang der
neuen Waldkante abgelenkt in das Plangebiet strömen wird. Wahrscheinlich würde die Kaltluft jedoch
bei Überströmen des derzeitig bestehenden Gewerbegebiets Schorn eine geringe Erwärmung erfahren.
Des Weiteren ist zu beachten, dass die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit und des
Kaltluftvolumenstroms sukzessiv und voraussichtlich über Jahrzehnte erfolgen und erst ab einer
bestimmten Bestandsdichte einsetzen wird.
Um dennoch den Eintrag des Kaltluftvolumens in das Plangebiet nicht zu verringern, wären Maßnahmen
notwendig. Eine Freihaltung in Form einer Kaltluftschneise im aufzuforstenden Waldgebiet wäre
denkbar, jedoch müsste hierfür erfahrungsgemäß eine Breite von mindestens 50 m freigehalten werden.
Da die Mächtigkeit der Kaltluftschicht auf der aufzuforstenden Fläche bisher bei etwa 40 m liegt, könnte
15
durch Beschränkung der Wuchshöhe der aufgeforsteten Bäume auf 20 bis 30 m ein Transport des
Kaltluftvolumens oberhalb des Waldes in das Plangebiet hinein sichergestellt werden.
Grenzwerte für eine maximale Bestandsdichte zum Erhalt der Durchströmbarkeit innerhalb des
Waldgebiets sind nicht bekannt. Aus fachlicher Sicht ist zu sagen, dass bei Aufforstung um die laut GOP
geplante Fläche die Strömung bzw. der Kaltluftvolumenstrom bei Eindringen in den Waldbestand nach
und nach abgebremst werden würde und höchstwahrscheinlich vor Erreichen der relevanten Fläche der
Bebauung zum Erliegen käme. Lediglich bei einer Bepflanzung mit Einzelbäumen auf der
aufzuforstenden Fläche würde der Kaltluftvolumenstrom noch zu dem relevanten Bereich vorstoßen.
Abb. 12: Darstellung des erwarteten Einwirkbereichs der Maßnahmen aus dem GOP auf die PET.
16
3 Fazit
Die modellgestützte Analyse mit FITNAH-3D hat verdeutlicht, welche klimaökologischen Funktionen das
Untersuchungsgebiet „Campus Schorn“ bei austauscharmen Strahlungswetterlagen erfüllt und welche
Klimaveränderungen sich durch die neu geplanten Strukturen der Gewerbeentwicklung ergeben.
Das Plangebiet des Campus Schorn ist aktuell sowohl am Tag als auch in der Nacht einer geringen
Wärmebelastung ausgesetzt, d.h. die nächtliche Lufttemperatur erreicht in den Plangebieten nicht mehr
als 9,5 °C und die PET um 14 Uhr fällt mit größtenteils unter 38 °C bzw. im Bereich der Freiflächen mit
größtenteils unter 41 °C für die jeweilige Nutzung verhältnismäßig gering aus.
Im Vergleich des Ist-Zustandes mit dem Plan-Zustand geht hervor, dass sich die in dem Planszenario
vorgesehenen Veränderungen klimatisch größtenteils auf das Plangebiet selbst und lediglich geringe
angrenzende Bereich mit dem geringsten Änderungssignal der jeweiligen Größe auswirken. Durch die
Hinderniswirkung von Gebäuden sind die Strömungsgeschwindigkeiten und Kaltluftvolumenströme im
Plangebiet teilweise herabgesetzt oder verstärken sich durch Kanalisierung der Strömung, wogegen das
großräumige Strömungsgeschehen bestehen bleibt. Mit der Realisierung des Entwicklungskonzeptes
sind in der Nacht im Bereich der neu entstehenden Gebäude moderate Temperaturen zwischen weniger
als 6,5 °C bis 15 °C zu erwarten. Dies kann als klimaökologisch vertretbar eingestuft werden. Bei einer
Umsetzung des Bauvorhabens ist zu erwarten, dass die Wärmebelastung am Tage in dem Plangebiet
stark zunehmen wird. Jedoch werden mit den Maßnahmen aus dem GOP durchgängige Bereiche mit
natürlicher Überschattung und damit einer verträglichen Wärmebelastung für Personen, die sich im
Freien aufhalten, geschaffen. In diesen Bereichen ist dann lediglich mit einer schwachen bis mäßigen
Wärmebelastung zu rechnen.
Insgesamt ist der im Planszenario vorgesehene Eingriff aus klimaökologischer Sicht in Bezug auf die
Umgebung des Plangebiets als nicht erheblich einzustufen. Aufgrund der hohen Wärmebelastung
(insbesondere am Tag) und der Reduktion des Kaltluftvolumenstroms innerhalb des Plangebiets sollten
entsprechende Anpassungsmaßnahmen im Plangebiet (z.B. helle Fassaden, Dachbegrünung, zusätzliche
Bäume zum GOP als Schattenspender) vorgenommen werden. Mögliche Maßnahmen zur Verbesserung
des Klimas einschließlich ihrer Wirksamkeit werden im nachstehenden Kapitel beschrieben.
4 Zu empfehlende Maßnahmen der Klimaoptimierung
In diesem Kapitel werden Maßnahmen aufgezeigt, welche zur klimatischen Optimierung des
Plangebietes beitragen. Ein Schwerpunkt beinhaltet vor allem die Reduktion der Wärmebelastung am
Tage. Insofern sind beispielweise ein hoher Grünanteil und Verschattungselemente (z.B. durch Bäume,
Sonnenschirme) von Bedeutung.
Mikroklimatische Vielfalt in den begrünten Freiräumen Campus Schorn
Damit innerstädtische Grün- und Freiflächen ihr Potential an klimaökologischen Dienstleistungen
umfänglich ausschöpfen können, sollten sie innerhalb von bebauten Flächen möglichst vielfältige
Mikroklimate bereitstellen. Als Leitbild kann der erweitere, für jedermann kostenlos begehbare
„Savannentyp“ (Kuttler 2013) dienen. Er besteht zu einem großen Anteil aus gut wasserversorgten
Rasenflächen und kleinen Baumgruppen, die mit offenen multifunktionalen Wasserflächen (z.B.
Wasserspielplatz und Retentionsraum für Starkregenereignisse), Hügellandschaften, verschatteten
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Wegen und Sitzgelegenheiten sowie weiteren Strukturmerkmalen (Beete, Rabatten, Blumenwiesen,
Sukzessionsflächen) angereichert sind. Die Übergangsbereiche zur angrenzenden Bebauung sollten
offen gestaltet sein. Es empfiehlt sich, den Baumanteil in den geplanten Freiräumen und im
Straßenraum des Campus Schorn gegenüber dem aktuellen geplanten Zustand zu erhöhen, um die
tagsüber auftretende Wärmebelastung zu minimieren.
Dach- und Fassadenbegrünung
Die Dach- und Fassadenbegrünung zählen zu den effektiven Maßnahmen, die Erwärmung der Gebäude
am Tage abschwächen. Sie wirkt zweifach positiv auf einen Gebäudebestand ein, da einerseits durch die
Schattenspende die Wärmeeinstrahlung am Tage reduziert wird und andererseits über die
Verdunstungskälte des Wassers Wärme abgeführt wird. Eine Fassadenbegrünung ist insbesondere an
West- und Südfassaden wirksam, da hier die stärkste Einstrahlung stattfindet. Darüber hinaus mindert
eine Begrünung die Schallreflexion und damit die Lärmbelastung und kann zu einem gewissen Grad
Stäube und Luftschadstoffe binden. Die Möglichkeiten bei der Realisierung einer Fassadenbegrünung
werden allerdings entscheidend von der baulichen Ausgangssituation mitbestimmt. In Bezug auf den
Abkühlungseffekt ist eine Fassadenbegrünung einer Dachbegrünung zu bevorzugen.
Bei einer Dachbegrünung wirkt die Vegetation zusammen mit dem Substrat isolierend und verringert
damit das Aufheizen darunter liegenden Wohnraums. Zudem senkt die Dachbegrünung die
Oberflächentemperatur des Daches aufgrund der Verdunstung von Wasser ab und verringert die
Temperatur in der oberflächennahen Luftschicht. Allerdings können nur relativ niedrige Gebäude (wie
z.B. Einzel- und Reihenhäuser) mit Dachbegrünung zu einem im bodennahen Bereich positiven
Abkühleffekt beitragen. Gründächer auf 3-5 geschossigen Gebäuden zeigen in der untersten Schicht der
Stadtatmosphäre (= Aufenthaltsbereich des Menschen, 2 m ü. Grund) keinen nennenswerten positiven
Temperatureffekt. Jedoch können zumindest die oberen Geschosse von der Kühlwirkung der
Dachbegrünung profitieren. Voraussetzung für die Kühlwirkung ist allerdings immer ein ausreichendes
Wasserangebot für die Vegetation. Im Winter isoliert ein Gründach zusätzlich und kann zur Senkung des
Heizbedarfes beitragen. Ein weiterer Vorteil von Dachbegrünung ist im Retentionsvermögen von
Regenwasser zu sehen, wodurch die Kanalisation vor allem bei Starkregenereignissen entlastet wird.
Hohe Oberflächenalbedo von Gebäuden
Eine Möglichkeit der Optimierung ist die Verwendung heller Oberflächen, die eine hohe Rückstrahlung
haben (Albedo). Eine hohe Albedo hat aus thermischer Perspektive sowohl eine positive Auswirkung auf
die Wärmeleitung als auch auf die Lufterwärmung. Je höher also die Albedo der Baumaterialien oder der
Fassadenanstriche („cool colors“) ist, desto mehr einfallende Sonnenstrahlung wird von ihnen reflektiert
und desto geringer fällt die Erwärmung der Oberfläche und der angrenzenden Luftmassen aus. Die
Gestaltung von hellen Fassaden und Belägen ist auch ein Belang der Stadtgestaltung und ist daher nicht
allein eine Frage der Klimaanpassung.
Verschattung von Gebäuden
Die Verschattung von Gebäuden und Freiflächen durch Bäume oder auch durch bautechnische
Maßnahmen (Ausführungsbeispiele hierfür sind Vordächer, Vertikallamellen, Markisen und
Sonnensegel) ist eine gute Maßnahme der Hitzevorsorge. Das primäre Ziel ist es, die direkte Aufheizung
sowie die Wärmespeicherung der Gebäude über die Gebäudehülle (Dach, Fassade, Fenster) oder auch
der befestigten Erschließungsflächen zu verringern. Sonnenexponierte Gebäudeseiten sind dabei von
besonderer Bedeutung. Großkronige Laubbäume sind gegenüber Nadelbäumen zu bevorzugen, da sie
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im Winter einen vergleichsweise geringeren Einfluss auf die Einstrahlung ausüben und dadurch zu einer
Reduktion von Heizenergie und damit von Heizkosten und Treibhausgasemissionen führen können. Im
Straßenraum sind Bäume bereits vorgesehen: Die Pflanzung von Bäumen nach dem GOP trägt zur
Verbesserung des Straßenklimas (insbesondere am Tag, vgl. Kapitel 2.4) bei. Bei der Gestaltung der
privaten Freiflächen kann der Aspekt der Verschattung in die Freiraumgestaltung integriert werden. Bei
den geplanten Gebäuden mit Zweck der gewerblichen Nutzung spielen auch Zeiten der Nutzung eine
Rolle. Die Gebäude werden vor allem tagsüber während der Betriebszeiten genutzt. Die Verschattung
mit Bäumen oder sonstigen Maßnahmen sollte insbesondere dieses Zeitfenster abdecken.
Vermeidung von Austauschbarrieren / Optimierung der nächtlichen Kaltluftströmung
Grün- und Freiflächen können ihre ausgleichende Wirkung nur dann entfalten, wenn Kalt- bzw. Frischluft
aus den Flächen möglichst ungehindert ausströmen kann. Durch die Hinderniswirkung der Gebäude sind
die Strömungsgeschwindigkeiten und Kaltluftvolumenströme im Plangebiet teilweise herabgesetzt. Um
diesen Effekt möglichst gering zu halten, empfiehlt sich eine Ausrichtung der Gebäudekörper in
Strömungsrichtung. Das bedeutet in dem Falle, dass die Gebäude in dem zukünftigen
Entwicklungskonzept für konkrete Bebauung möglichst in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet werden und
zudem in Ost-West Ausrichtung nicht zu breit geplant werden, um eine Durchströmung innerhalb der
Baufelder zu ermöglichen.
Mit den dargelegten Instrumentarien kann im Folgenden Verlauf die Struktur von Bauquartieren des
Campus Schorn auch einzeln feiner modelliert werden, sodass eine Optimierung der Baufeldstrukturen
aus klimaökologischer Sicht möglich ist.
19
Literaturnachweis
Kuttler, W. (2013): Klimatologie. Kapitel: Lokale
Maßnahmen gegen den globalen Klimawandel.
Paderborn: Schöningh (2. Auflage).
Matzarakis, A. und H. Mayer (1996): Another kind of
environmental stress: Thermal stress. WHO
Newsletter No. 18: 7-10.
Mosimann, Th., P. Trute und Th. Frey (1999):
Schutzgut Klima/Luft in der
Landschaftsplanung. Informationsdienst
Naturschutz Niedersachsen, Heft 4/99.
UBA – Umweltbundesamt (2016): Heizen, Raum-
temperatur. Online (Abruf 26.06.2019):
www.umweltbundesamt.de/themen/wirtschaft
-konsum/umweltbewusstleben/heizen-
raumtemperatur
VDI – Verein Deutscher Ingenieure (2004): VDI-
Richtlinie 3787 Blatt 9. Umweltmeteorologie.
Berücksichtigung von Klima und Lufthygiene.
VDI – Verein Deutscher Ingenieure (2008): VDI-
Richtlinie 3787 Blatt 2. Umweltmeteorologie.
Methoden zur human-biometeorologischen
Bewertung von Klima und Lufthygiene für die
Stadt- und Regionalplanung. Teil I: Klima.
Anhang
Tab. A 1: Zuordnung von Schwellenwerten für den Bewertungsindex PET in den Tagesstunden (Auszug nach VDI 2004).
PET Thermisches Empfinden Physiologische Belastungsstufe
20 °C Behaglich Keine Wärmebelastung
23 °C Leicht warm Schwache Wärmebelastung
29 °C Warm Mäßige Wärmebelastung
35 °C Heiß Starke Wärmebelastung
41 °C Sehr heiß Extreme Wärmebelastung
