PATZER VERLAGB e r l i n - H a n n o v e r

H E N D R I K L A U E

KlimagerechteLandschaftsarchitekturHandbuch zum Umgang mit Elementen und Faktoren des Klimas im Freiraum

inhalt 5

Inhalt

Vorwort 9

einleitung 11

1 Grundlagen

1.1 Das Klima 181.1.1 Die Zirkulation auf der Erde 191.1.2 Der Strahlungshaushalt der Erde 211.1.3 Wasserkreisläufe 221.1.4 Tages- und Jahreszeiten auf der Erde 231.2 Klimaelemente 261.2.1 Strahlung – Der Transport von Energie 261.2.2 Die Lufttemperatur 271.2.3 Wind – Die Bewegung von Luft 281.2.4 Wasser und seine Aggregatszustände 311.2.5 Energiebilanzbetrachtungen einzelner Klimaelemente 321.3 Klimafaktoren 341.3.1 Entfernung eines Ortes vom Äquator 341.3.2 Die Nähe zum Meer – Die kontinentale Lage 371.3.3 Einflüsse durch Topographie und Höhenlage 381.3.4 Die Bedeutung von Oberflächen und ihren thermischen Eigenschaften 391.3.5 Baustrukturen prägen das Stadtklima 401.3.6 Der Klimafaktor „Grün“ 421.3.7 Bauliche Objekte im Freiraum beeinflussen das Mikroklima 451.4 Klimaeinheiten 471.4.1 Makroklima – Die Klimazonen 471.4.2 Mesoklimate 521.4.3 Mikroklimate 541.4.4 Klimatope als definierte Einheiten des Mikroklimas 551.4.4.1 Gewässer 551.4.4.2 Freilandbereiche 561.4.4.3 Vorstadt- und Stadtrandgebiete 56

inhalt6

1.4.4.4 Stadt- und Innenstadtbereiche 581.4.4.5 Gewerbe- und Industrieflächen 581.4.4.6 Grünflächen, Parkanlagen oder Wälder 591.4.5 Kleinklimatope als definierte Raumeinheiten der Landschaftsarchitektur 601.4.5.1 Innenhöfe und Plätze 601.4.5.2 Straßenräume 611.4.5.3 Gärten 621.5 Der Mensch im Klima 621.5.1 Der Einfluss der Strahlung auf den Menschen 641.5.2 Der Strom fühlbarer Wärme (Konvektion) 641.5.3 Latenter Energietransport 641.5.4 Wärmeleitung durch Konduktion 641.5.5 Nicht klimatische und individuelle Einflussgrößen auf den menschlichen Wärmehaushalt 651.5.6 Thermische Behaglichkeit und Behaglichkeitsindizes 67

2 Planungsgrundsätze für die Klimazonen 69

2.1 Tropisch megathermale Klimate 702.1.1 Tropisch feuchte Klimate (A1) 732.1.1.1 Der Mensch im tropisch feuchten Klima 732.1.1.2 Planungsgrundsätze/tropisch feuchtes Klima 742.1.2 Tropisch wechselfeuchte Klimate (A2) 762.1.2.1 Der Mensch im tropisch wechselfeuchten Klima 772.1.2.2 Planungsgrundsätze/tropisch wechselfeuchtes Klima 782.2 Trockenklimate 802.2.1 Trockene und heiße Klimate (B1) 822.2.1.1 Der Mensch im trockenen und heißen Klima 832.2.1.2 Planungsgrundsätze/trockenes und heißes Klima 842.2.2 Trockene und winterkalte Klimate (B2) 862.2.2.1 Der Mensch im trockenen und winterkalten Klima 862.2.2.2 Planungsgrundsätze/trockenes und winterkaltes Klima 872.3 Gemäßigt mesothermale Klimate 892.3.1 Gemäßigt warme Klimate (C1) 902.3.1.1 Der Mensch im gemäßigt warmen Klima 932.3.1.2 Planungsgrundsätze/gemäßigt warmes Klima 932.3.2 Mittel gemäßigte Klimate (C2) 962.3.2.1 Der Mensch im mittel gemäßigten Klima 972.3.2.2 Planungsgrundsätze/mittel gemäßigtes Klima 982.3.3 Gemäßigt kühle Klimate (C3) 1002.3.3.1 Der Mensch im gemäßigt kühlen Klima 1012.3.3.2 Planungsgrundsätze/gemäßigt kühles Klima 1022.4 Kontinental mikrothermale Klimate 1032.4.1 Kontinentale Klimate (D1) 1042.4.1.1 Der Mensch im kontinentalen Klima 1072.4.1.2 Planungsgrundsätze/kontinentales Klima 108

inhalt 7

2.4.2 Kontinental kalte Klimate (D2) 1102.4.2.1 Der Mensch im kontinental kalten Klima 1112.4.2.2 Planungsgrundsätze/kontinental kaltes Klima 1122.5 Polare und alpine Klimate 1142.5.1 Polar-alpines Klima (E1 und E2) 1142.5.1.1 Der Mensch im polar-alpinen Klima 1162.5.1.2 Planungsgrundsätze/polar-alpines Klima 117

3 Planungsstrategien 119

3.1 Klimaeinheiten und einflüsse 1213.1.1 Der Standort im Makroklima 1213.1.2 Der Standort im Mesoklima 1233.1.3 Der Standort im Mikroklima 1253.2 Planungsstrategien für das Mikroklima 1283.2.1 Planungsstrategien „Wärmen“ 1293.2.2 Planungsstrategien „Kühlen“ 1323.2.3 Planungsstrategien aktive Einflussmöglichkeiten „Wärmen und Kühlen“ 134

4 Praxisbeispiele 137

4.1 Thermische Varianten typischer Freiraumsituationen 1394.1.1 Ein Garten im gemäßigten Klima 1394.1.2 Ein Stadtplatz im gemäßigten Klima 1394.1.3 Eine Straßensituation im gemäßigten Klima 1444.1.4 Ein Stadtplatz im tropisch feuchten Klima 1454.1.5 Ein Stadtplatz im heißen Trockenklima 1454.1.6 Ein Stadtplatz im kontinentalen Klima 1544.2 einfluss von Materialien auf das Mikroklima 1554.2.1 Beispielhafte Mauersituationen in kalt und warm gemäßigten Klima 1554.3 Windeinflüsse auf thermische Verhältnisse im Mikroklima 1554.3.1 Varianten von Windgeschwindigkeiten und Windbarrieren 157

5 Resümee/ausblick 161

anhang 163 Klimagerechte Landschaftsarchitektur/Steckbriefe 164 Abbildungs-/Literaturverzeichnis/Software 177 Weltkarte 178

Stichwortverzeichnis 180

Autor 184

VorwortKlimagerechte Landschaftsarchitektur

Vorwort 9

Im Rahmen landschaftsarchitektoni-

scher Planungsprozesse sind nach gesetz-

lichen Vorgaben die Belange des Klimas

und der Luftreinhaltung zu berücksichti-

gen. Die Einbeziehung von Klima und Luft-

hygiene bei Entscheidungen räumlicher

Planungen dient gerade auch vor dem

Hintergrund absehbarer Folgen des Kli-

mawandels der Umweltsicherung, der

Umweltverbesserung oder der Umwelt-

verträglichkeit und sichert in diesem Zu-

sammenhang die Regulierungsleistung des

Ökosystems. Dieses ist der Berufsdisziplin

Landschaftsarchitektur bekannt, jedoch

werden die Belange des Klimas weniger

oder oft nicht ausreichend reflektiert und

berücksichtigt. Ziel des Buches ist in die-

sem Kontext, die Kommunikation von

Wissen für die Planungsdisziplin Land-

schaftsarchitektur zu fördern und somit

eine verstärkte Auseinandersetzung mit

den Elementen und Faktoren des ortsbe-

zogenen und/oder überortsbezogenen Kli-

mas stärker zu positionieren. Zahlreiche

Forschungsergebnisse aus der Meteoro-

logie und der Stadtklimatologie fokussie-

ren seit mehreren Jahrzehnten den Um-

gang mit den Klimaelementen und Fakto-

ren und bieten zahlreiche Lösungsansätze.

Das gilt insbesondere für den städtischen

Raum und damit auch für die Sicherung

urbaner Lebensqualität. Aufgrund von

Baumassen und Strukturen bildet sich

i. d. R. in urbanen Räumen ein spezielles

Klima heraus. Der Klimawandel wird mit

steigender Tendenz gerade in urbanen

Räumen und somit im unmittelbaren Ein-

flussbereich der meisten Menschen am

deutlichsten spürbar sein. Jedoch finden

die zahlreichen Erkenntnisse in den an-

wendungsbezogenen Planungsdisziplinen

wie z. B. der Landschaftsarchitektur nur

geringe Berücksichtigung. Dieses liegt we-

niger an dem vorhandenen Wissen, son-

dern an der Art der Vermittlung. Insofern

ist es wichtig, eine Planungsbezogene und

verständliche Ausdruckssprache zum Um-

gang mit Klima zu finden. Dabei sind Aus-

führungen zum Umgang mit Klima sowie

grafische Hilfsmittel in Form von Karten

und Visualisierungen in Varianten zielfüh-

render als datenbezogene und statische

Ausdrucksmittel der Meteorologie und Kli-

matologie. Nur so kann die Landschafts-

architektur Lösungsansätze auch umset-

zen. Im Weiteren erscheint es bedeutsam,

unmittelbare Raumeinheiten und Typolo-

gien der Landschaftsarchitektur zu fokus-

sieren: Landschaftsarchitekten planen

Freiräume die i. d. R. ein eigenes oder

mehrere typische Mikroklimate beinhal-

ten. Hier setzt das Buch an und zeigt für

bekannte Typologien der Landschaftsar-

chitektur Lösungsmöglichkeiten und un-

mittelbare Einflussvarianten in verständ-

licher Form auf. Über diesen möglichen

Einfluss auf Mikroklimate lassen sich zum

einen die unmittelbaren erlebbaren Nut-

zungsräume der Menschen klimatisch ver-

bessern und im Rahmen globaler Klima-

veränderungen auch anpassen. Zum an-

deren ergeben sich dadurch auch unmit-

telbare positive Einflüsse auf das umge-

bende Mesoklima und die Landschaftsar-

chitektur kommt den notwendigen Ver-

pflichtungen klimatisch angepasster Pla-

nungen der Stadt- und Raumplanung nach.

Das Buch gliedert sich in Einführung,

vier Hauptkapitel und Anhang: Nach einer

Einführung zur Bedeutung klimagerechter

Landschaftsarchitektur widmet sich das

erste Hauptkapitel den Grundlagen zum

Umgang mit Klima. Dabei spielen zunächst

die messbaren Klimaelemente wie bspw.

der Einfluss durch Strahlung und die ein-

flussgebenden Klimafaktoren wie bei-

spielsweise topographische Gegebenhei-

ten oder die Kontinentalität eine Rolle. Im

Weiteren wird auf die räumlichen Einhei-

ten des Klimas und auf die Einflussmög-

lichkeiten sowie auf die thermischen Zu-

sammenhänge im unmittelbaren Nutzer-

umfeld eines Menschen eingegangen. Das

zweite Kapitel betrachtet wichtige Pla-

nungsgrundsätze sowie Einflussmöglich-

keiten in unterschiedlichen Klimazonen

und Klimatypen wie bspw. in tropischen,

gemäßigten oder kontinentalen Klimaten.

Das dritte Kapitel fokussiert konkrete Pla-

nungsstrategien für Landschaftsarchitek-

ten: Welche Elemente wie bspw. vertikale

und horizontale Flächen, Vegetationsfor-

men oder baukonstruktive Elemente im

Freiraum lassen sich bei verschiedenen

Zielrichtungen gezielt einsetzen? Ab-

schließend werden im Kapitel 4 anhand

von thermischen Simulationsvarianten

räumliche Einflüsse durch unterschiedli-

che Planungsstrategien auf das Mikrokli-

ma verdeutlicht. Der Anhang erläutert u. a.

das Prinzip der Planungsstrategien aus

Kapitel 3 in ausformulierten Steckbriefen.

Ich bedanke mich bei Matthias Lampert

(Landschaftsarchitekt/München) und Se-

bastian Kupski (Stadtklimatologe/Kassel)

für die konstruktive Zusammenarbeit bei

der Entstehungsphase des Buches.

Hendrik Laue im März 2019

Vorwort10

Einleitung 11

einleitungKlimawandel und ortsgerechte Planungsansätze

Laue, 2013, sinngemäßnach Olafur Eliason „TheWeather Project“; installa-tion in Turbine Hall, TateModern, London, 2010.

<101 E/km2 11-100 E/km2 2-10 E/km2 >2 E/km2

Folgen des KlimawandelsEin Klimawandel ist absehbar und in

vielfältigen Diskussionen allgegenwärtig.

Nach unterschiedlichen Prognosen zum

globalen Temperaturanstieg geht man all-

gemein von 2 bis 4 °C bis zum Jahre 2100

aus (IPCC, 2013). Der anthropogene Ein-

fluss und die daraus resultierende Verant-

wortung durch beispielsweise Verringe-

rung von Treibhausgasemissionen oder

Rückbesinnung auf die Bedeutung unge-

störter Wasserkreisläufe spielen bei ver-

gangenen (und zukünftigen) Klimagipfeln

eine wesentliche Rolle. Das vorliegende

Buch möchte diese Diskussionen zum Kli-

mawandel anderen Fachdisziplinen über-

lassen. Entscheidend sind aber die Fakten

für die Planungsdisziplinen gebauter Um-

welt: Ein globaler Temperaturanstieg und

eine sehr wahrscheinliche Zunahme von

veränderten Lebensbedingungen durch

Extremwetterereignissen: Starkregen,

Stürme, Hitzewellen oder Trockenperi-

oden werden sich häufen. Die offensicht-

lichen Folgen sind bereits spürbar und ein

sensibler Umgang mit den Klimaelemen-

ten und ihren Klimafaktoren wird insbe-

sondere für die Disziplinen gebauter Um-

welt und ihre Planungsaufgaben wie bei-

spielsweise Architektur, Stadtplanung und

Landschaftsarchitektur immer bedeutsa-

mer. Warum? Die Fakten sprechen für

sich: Derzeit leben mit ansteigender Ten-

denz weltweit mehr als die Hälfte aller

Menschen in urbanen Räumen. Die Urba-

nisierung ist nach statistischen Zahlen des

World Urbanization Prospects der United

Nations in Europa und Nordamerika be-

reits auf mehr als 70 % gestiegen.

Einleitung12

Bevölkerungsverteilungder erde – absehbare Kli-mazonenverschiebung dertropischen, subtropischen,gemäßigten, subpolarenund polaren Klimaten von2015 (Linie) über 2050(gestrichelt) bis zu 2100(fein gestrichelt). Sinngemäß nach rubel undKottek (2010), und Klima-prognosen iPCC, Bevölke-rungsverteilung sinngemäßnach „World map of thepopulation density in1994“, USdA.

Die schnellst wachsenden Städte sind

im asiatischen Raum zu finden. Aufgrund

von Baumassen und Stadtstrukturen bil-

den sich i. d. R. in urbanen Räumen ein oft

vollkommen anderes Klima im Vergleich

zum ländlichen Umland ab. Für gewöhn-

lich herrschen auf Grund dieser Struktu-

ren klimatisch extremere Bedingungen.

Der Klimawandel wird auf Grund dessen

in urbanen Räumen am deutlichsten spür-

bar sein. Die ohnehin extremeren klima-

tischen Bedingungen werden sich in Städ-

ten weiter verschärfen. Absehbar sind für

Städte und deren Bewohner steigende

Überwärmungen, vermehrte Über-

schwämmungsrisiken und eine allgemei-

nen Zunahme von thermischen Belastun-

gen. Bei einer gleichzeitig zunehmenden

Urbanisierung bedeutet das eine Ver-

schlechterung der Lebensbedingungen für

den Großteil der Erdbevölkerung. Das for-

dert eine verstärkte Auseinandersetzung

mit dem Stadtklima und mit den damit

verbundenen planerischen Steuerungs-

möglichkeiten. Städtische Freiräume bie-

ten dabei i. d. R. die größten Potentiale zur

direkten Mitigation sowie zur Adaption

veränderter Klimabedingungen. Globale

Klimaveränderungen könnten somit in

Städten abgepuffert werden. Gleichzeitig

würden sich veränderte Stadtklimate auch

auf globale Prozesse auswirken. Es be-

steht ein unmittelbarer Handlungsbedarf

für die Veränderung von Stadtstrukturen.

Warum? Bei dem Klimawandel sind nicht

unbedingt die Veränderungen so beängs-

tigend, sondern vielmehr ist es die Dyna-

mik, mit der diese Vorgänge ablaufen. Die

Klimatologen sprechen von einer Schnel-

ligkeit der Temperaturveränderungen, wie

Einleitung 13

Klimagerechte Land-schaftsarchitektur, Jardi-nes de alfalbia, Mallorca(2014).

sie nicht in den letzten zehntausend Jah-

ren vorkamen. Eine schnellere als gedach-

te Anpassung an veränderte klimatische

Rahmenbedingungen erscheint insbeson-

dere für stadtklimatische Strukturen zwin-

gend. Die derzeit gezogenen Klimagren-

zen von tropischem, subtropischem, ge-

mäßigtem, subpolarem und polarem Klima

werden sich vermutlich mit einer erdge-

schichtlich betrachtet nie dagewesenen

Dynamik verschieben. Bei allen Progno-

sen fallen insbesondere die großen Ver-

schiebungen jenseits der nördlichen und

südlichen 40. Breitengrade auf.

Klimagerechte Landschaftsarchitektur: Bedeutung als Planungsdisziplin

Die Landschaftsarchitektur hat im Ver-

gleich zur Architektur ein Problem: Alle

Freiräume sind thermisch gesehen immer

mit größeren klimatischen Einheiten ver-

knüpft. Klimatisch weitestgehend ortsun-

abhängige Freiräume lassen sich nur be-

dingt herstellen. Freiräume sind Außen-

anlagen und stehen immer im Zusammen-

hang größerer klimatischer Einflüsse. Ein

Verständnis für Klima in seinen Raumab-

stufungen ist also insbesondere für die

Landschaftsarchitektur unabdingbar. In

urbanen Lebensräumen ist die Land-

schaftsarchitektur i. d. R. immer im Kon-

text der anderen planerischen Fachdiszip-

linen wie Architektur, Städtebau und wei-

Einleitung14

Freiräume ohne Rücksichtauf das örtliche Klima,Freiraum am DänischenRundfunk, Kopenhagen(2010).

teren zu sehen. Historisch betrachtet hat

sie sich ähnlich wie in der Architektur im-

mer durch klimatisch und ortsangepasste

Planung definiert.

Aktuelle Projekte beispielhafter Platz-

gestaltungen oder beispielhafter Gebäu-

deumfeldplanungen zeigen jedoch zum ei-

nen ähnliche stereotypische Verhaltens-

muster wie in den anderen genannten

Fachdisziplinen.

Ein Ortsbezug bleibt nicht selten auf

Kosten von ökonomischen, funktionalen

oder ästhetischen Fokussierungen auf der

Strecke. Die Einflüsse von Globalisierung,

Ökonomisierung oder auch von Technisie-

rung überragen offensichtlich einfache

analytische Fragen zum Standort, Mikro-

klima und deren planerischen Konsequen-

zen. Was bleibt sind nicht selten thermisch

vollkommen ungünstige Freiräume. Die

Landschaftsarchitektur besitzt aber Mittel

und Möglichkeiten insbesondere für ur-

bane Mikroklimate Defizite durch gezielte

Planungshandlungen auszugleichen. In

vielen Forschungsbereichen zum urbanen

Lebensumfeld hat in den letzten Jahr-

zehnten auch eine verstärkte Auseinan-

dersetzung mit dem Wirkungsgefüge Kli-

ma und Behaglichkeit stattgefunden. Ne-

ben den Tätigkeiten der Einzeldisziplinen

wie Meteorologie, Klimatologie ist ein

Wissenstransfer zur Stadtklimatologie

oder Biometeorologie zu verzeichnen.

Zum anderen haben wir es mit einer

steigenden Nutzung von öffentlichen Frei-

räumen zu tun. Die Veränderungen der

letzten Jahrzehnte in den westlichen Kul-

turen haben ihre Ursachen in den gesell-

Einleitung 15

Klimatisch ungünstige,wind- und sonnenexpo-nierte Freiräume, PolderNeumühlen, Hamburg(2011).

schaftlichen Umstrukturierungen von der

Industriegesellschaft zur Freizeit- und Er-

lebnisgesellschaft. Durch diese Entwick-

lung haben die Freizeitaktivitäten und die

Nutzung von öffentlichem Raum ein ver-

stärktes Gewicht bekommen. Die Verkür-

zung der Arbeitszeiten stellt einer breiten

Bevölkerungsmasse einen größeren Anteil

Freizeit von der Lebenszeit zur Verfügung.

Gleichzeitig gewinnt durch die steigende

Lebenserwartung die Lebensphase des

Ruhestandes und somit die „freie“ Zeit an

Bedeutung. Insbesondere in den westli-

chen Gesellschaften ermöglicht zudem ein

gestiegenes Pro-Kopf-Einkommen eine ak-

tivere und intensivere Freizeitgestaltung

als in den früheren Jahren. In diesem Zu-

sammenhang haben sich u. a. durch eine

steigende Professionalisierung im Frei-

zeitsektor die Freizeitumsätze stark er-

höht. Diese Entwicklung bringt eine stei-

gende Bedeutung von städtischer Aufent-

haltsqualität mit sich. Der Landschaftsar-

chitektur kommt in Zusammenarbeit mit

der Stadtplanung auch eine zunehmende

Bedeutung als Planungsdisziplin zu. Es

gilt, den veränderten gesellschaftlichen

Bedingungen durch Planungshandlungen

gerecht zu werden. Mit mehr Nutzern im

öffentlichen Raum muss den gesellschaft-

lichen Wünschen sowie zum anderen den

grundsätzlichen Anforderungen an „Qua-

lität des Aufenthaltes“ im Freiraum Rech-

nung getragen werden. Das bedeutet ne-

ben steigenden ästhetischen und funktio-

nalen Ansprüchen auch eine Verbesserung

der klimatischen Bedingungen in städti-

schen Freiräumen.

Einleitung16

Hochschulgarten, Hoch-schule Ostwestfalen-Lippe(2018), Höxter, Klimage-rechte aufenthaltsqualitätmit Sonnen- und Schatten-bereichen, windgeschützt, ausgleichend thermischereinfluss durch eine Wasserfläche.

Planungsgrundsätze für die Klimazonen 69

2 Planungsgrundsätze für die KlimazonenKlimazonen verstehen und ortsbezogene Planungsgrundsätze

Barcelona (2017).

Planungsgrundsätze für die Klimazonen70

2.1 Tropisch megathermale Klimate

Die warme und feuchte Klimazone

Um den Äquator, bis etwa zum 23. Brei-

tengrad herrschen tropische Regenklima-

te. Sie umfassen weite Bereiche Süd- und

Mittelamerikas, Zentralafrikas, Indiens

und Südostasiens mit hohen Monatsdurch-

schnittstemperaturen von über 18 °C. Der

wichtigste klimabestimmende Faktor ist

die ganzjährig gleichmäßig hohe Sonnen-

einstrahlung. Die dadurch erwärmte, oft

sehr feuchte Luft steigt nach oben und

kühlt dort so stark ab, dass der in ihr ent-

haltene Wasserdampf kondensiert. Es bil-

den sich massive Gewitterwolken mit ent-

sprechend starken Niederschlägen. Diese

entstehen vor allem dort, wo die Sonnen-

einstrahlung am höchsten ist, die Sonne

also mittags im Zenit steht. Entsprechend

heißen sie auch Zenitalregen. Mit dem

Jahreslauf der Sonne pendelt die Zone

mit den höchsten Niederschlägen zwi-

schen den Wendekreisen. Wegen der von

Norden und Süden nachströmenden und

hier zusammentreffenden Passatwinde

spricht man auch von Innertropischer

Konvergenz (ITC).

Der Bereich des immerfeuchten tropi-

schen Regenwaldklimas, zwischen etwa

10° nördlicher und 10° südlicher Breite

ist ganzjährig von der ITC geprägt. Hohe

Jahresniederschläge von z. T. weit über

1500 mm/p.a. sorgen ohne längere Tro-

ckenzeiten für eine fast durchweg hohe

relative Luftfeuchtigkeit. Bis etwa zum 25.

Breitengrad, nimmt der ganzjährige Ein-

Tropisch megathermalesKlima auf der erde: tro-pisch feuchte (a1) und tro-pisch wechselfeuchte (a2)Klimatypen. Grundlage nach Kottek et al. (2006).

90 °N

90°S

23,5°N

23,5°S

0°

A1 tropisch feucht Af - RegenwaldklimaAm - Monsunklima

A2 tropisch wechselfeucht As Savannenklima (Sommertrocken)Aw Savannenklima (Wintertrocken)

As Mombasa (KEN)Aw Mumbai (IND)Aw Bangkok (THA)Aw Darwin (AUS)

Af Kuala Lumpur (MAS) Af Singapur (INA)Am Freetown (SIL)Am Miami (USA)

HinweisMeteorologische Grund-lagen nach METEOnOrMVersion 6.1.0.23.

fluss der ITC über das Monsunklima mit

seiner kurzen Trockenzeit zum Savannen-

klima stetig ab, wobei die Jahresnieder-

schläge auf unter 1500 mm sinken. Im Sa-

vannenklima sind Regen- und Trockenzei-

ten deutlich ausgeprägt. Insgesamt führt

die gleichmäßige Verteilung der solaren

Strahlungsgewinne in den Tropen zu ei-

nem charakteristischen Tageszeitenklima,

bei dem die Temperaturschwankungen

zwischen Tag und Nacht größer sind als

im Jahreslauf. Die Jahresdurchschnitts-

temperaturen liegen um 25 °C. An zwi-

schen 90 und 360 Tagen im Jahr ist die

Wärmebelastung hoch.

Planungsgrundsätze für die Klimazonen 71

Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

RH (%)

A1 Singapur (Af)

A1 Freetown (Am)

A2 Mombasa (As)

A2 Darwin (Aw)

Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

RR (mm)A1 Singapur (Af)

A1 Freetown (Am)

A2 Mombasa (As)

A2 Darwin (Aw)

Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr0

1

2

3

4

5

6

7

FF (m/s)A1 Singapur (Af)

A1 Freetown (Am)

A2 Mombasa (As)

A2 Darwin (Aw)

Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez0

5

10

15

20

25

30

35

Ta (°C)

A1 Singapur (Af)

A1 Freetown (Am)

A2 Mombasa (As)

A2 Darwin (Aw)

Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr

0

50

100

150

200

250

300

G_Gh (W/m²)

A1 Singapur (Af)

A1 Freetown (Am)

A2 Mombasa (As)

A2 Darwin (Aw)

Gemittelte typische Jah-resverläufe in tropischfeuchten (a1) und tropischwechselfeuchten Klimaten(a2): Lufttemperatur (Ta),Luftfeuchte (RH), Nieder-schlag (RR), Globalstrah-lung (GGh), Windgeschwin-digkeiten (FF). datengrundlage METEO-nOrM Version 6.1.0.23.

Planungsgrundsätze für die Klimazonen72

Typische Windrichtungennach Jahreszeiten: hierSingapur (af), Freetown(am), Mombasa (as), Darwin (aw). daten nach METEOnOrMVersion 6.1.0.23.

Typische Sonnenstands-verläufe im Bereich derTropen, hier: Singapur,Klimatyp a1 Tropischfeucht, 1,367° nördlicherBreite.

21.03.9 Uhr

21.12.9 Uhr

21.06. 9 Uhr

12,10 m

3,40 m

2,00 m

3,10 m

12,30 m

11,90 m

6,50 m

5,40 m

7,00 m

26°

27°

26°

61°

63°

72°

43°

48°

41°6,00 m

21.06.12 Uhr

21.03.12 Uhr

21.12.12 Uhr

21.03.16 Uhr

21.12.16 Uhr

21.06.16 Uhr

° 9 | 9 9 9 | | | 9 9 | 9 90 90 | | O O | O O | | |

S

O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O

O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5° O | 22,5°O | 22,5° | O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5° O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5° O | 22,5° O | 22,5° NN

S | 180°

O | 112,5°SO 247,5°

292,5° O | 67,5°ON

O | 157,5°SSSSW | 202,5°S

W | 337,5°NN | 22,5°NNNNNNNN

S | 135°OSW | 225°

W | 315°N

70° 90°

N | 0°

ANJ

ANJ

ARM

ARM

JUN

JUN

SEP

SEP

ZDE

ZDE

SW | W

W | NW

in)warw (DAa)ss (MombaA

wn)oteeAm (Frapur)ginAf (S

W | 27

Planungsgrundsätze für die Klimazonen 73

2.1.1 Tropisch feuchte Klimate (a1)

Tropisch feucht: Singapur liegt am südli-

chen Ende der Malaiischen Halbinsel

knapp nördlich des Äquators (1° nördliche

Breite) im Bereich der immerfeuchten Tro-

pen. Im Tagesverlauf schwankt die Luft-

temperatur im Mittel zwischen etwa 24 °C

und 31 °C bei Extremwerten um 19 °C bzw.

36 °C. Die durchschnittliche gemittelte

Jahrestemperatur liegt bei über 26 °C.

Jahreszeitliche Schwankungen sind kaum

ausgeprägt. Das gilt auch für Luftfeuchte,

Niederschläge und Strahlung. Die mittlere

relative Luftfeuchte liegt durchweg bei

über 80 %. Die Niederschläge summieren

sich auf über 2000 mm/Jahr wobei sich

die mittlere Monatssumme in den meisten

Monaten zwischen 140 mm und 200 mm

bewegt. Im November und Dezember lie-

gen die Werte im Mittel mit ca. 250 mm

und 300 mm am höchsten. Analog

schwankt die Anzahl der Tage pro Monat

mit mindestens 1 mm Niederschlag zwi-

schen 10 und 19. Die mittlere Sonnen-

scheindauer liegt im Jahresdurchschnitt

bei 5,5 Std. Sie ist im Dezember mit ca.

4 Std am geringsten und im März mit ca.

6 Std am höchsten. Zwischen Mai und Ok-

tober herrschen Winde aus südlichen und

südöstlichen, zwischen November und

April aus nördlichen und nordöstlichen

Richtungen vor. Die durchschnittliche

Windgeschwindigkeit liegt im Jahresmit-

tel bei ca. 2 m/s an den umgebenden

Messstationen in 10 m Höhe. Örtlich kön-

nen die Windgeschwindigkeiten stark ab-

weichen. Von Dezember bis März sind hö-

here Windgeschwindigkeiten von bis zu

3 m/s zu verzeichnen.

Tropisch feucht, monsunal: Freetown als

Hauptstadt des westafrikanischen Staates

Sierra Leone liegt an der Nordwestspitze

der Halbinsel Freetown Penisula am At-

lantischen Ozean (8° Nördlicher Breite) im

Randbereich der immerfeuchten Tropen.

Die Lufttemperaturen liegen ganzjährig

zwischen 25 und 27 °C. Nachts fällt die

Temperatur selten unter 24 °C. Jahreszeit-

liche Schwankungen sind kaum ausge-

prägt. Saisonal sind aber Luftfeuchte und

Niederschlag im Einflussbereich eines

Monsunklimas. Die mittlere relative Luft-

feuchte fällt selten unter 70 % steigt je-

doch in den Sommermonaten auf Grund

starker Regenfälle auf bis zu 90 %. Die Nie-

derschläge schwanken im Jahresverlauf

des Monsuns: Die Regenzeit beginnt im

Mai und endet zwischen Oktober und

November. Sie summieren sich auf fast

3000 mm/Jahr wobei sich die mittlere

Monatssumme in der Trockenzeit auf ma-

ximal 100 mm und in der Regenzeit auf

bis zu 700 mm /Monat ansteigen können.

Zwischen Dezember und Februar steht

Freetown im Einflussbereich des Harmat-

tan, ein Wind aus der Sahara. Februar,

März und April sind die heißesten Monate

mit kaum Niederschlag und starker Son-

neneinstrahlung durch verringerte Bewöl-

kung. Zwischen April und Oktober herr-

schen Winde aus südlichen und südwest-

lichen, zwischen November und April aus

östlicher und südöstlichen Richtungen vor.

Die Lage am Atlantik verschafft Freetown

Windgeschwindigkeiten von durchschnitt-

lich 3 m/s an den umgebenden Messsta-

tionen in 10 m Höhe.

2.1.1.1 Der Mensch im tropisch feuchten Klima

Der niedrige Breitengrad führt zu einer

hohen Jahresdurchschnittstemperatur von

über 26,5 °C und monatlichen Mitteltem-

peraturen von ganzjährig über 25,5 °C.

Trotz insgesamt moderater Temperaturen

und der durch die Bewölkung reduzierten

solaren Einstrahlung sind die klimatischen

Bedingungen über das ganze Jahr hinweg

zumindest belastend (vgl. Abb. typische

Zustände thermischer Behaglichkeit). Die

hohen Lufttemperaturen, die ganzjährig

hohe Luftfeuchtigkeit und die relativ ge-

ringe nächtliche Abkühlung erschweren

es, überschüssige Wärme über Verduns-

tung und Schweißbildung abzuführen.

Gleichzeitig schränken sie die Wirkung

passiver oder einfacher technischer Maß-

nahmen zur Klimamodifikation im Frei-

raum ein. Der Wärmeverlust durch Ab-

strahlung spielt eine untergeordnete Rolle.

Ausgleichsmaßnahmen im Rahmen der

Wärmebilanz sind nur durch Konvektion

(Wind/Ausgleichströmungen) oder direkte

Wärmeleitung und Kühlung (Konduktion)

zu erreichen.

2.1.1.2 Planungsgrundsätze/tropisch feuchtes Klima

es ist sinnvoll, unter diesen Bedingun-

gen alle planerischen Potentiale sowohl

zur Kühlung als auch zur Vermeidung un-

nötiger Wärmebelastungen auszuschöp-

fen: Hauptansatzpunkte sind die Reduk-

tion von Strahlungsgewinnen durch Ver-

schattung und reflektierende Oberflächen

sowie die Nutzung vorhandener Luftbe-

wegungen. In kleinräumig abgegrenzten

Bereichen mit Quasi-Innenraumbedingun-

gen können technische Lösungen mit ver-

tretbarem technischem und energeti-

schem Aufwand sinnvoll sein. Regen-

schutz ist unabhängig von thermischen

Aspekten zu berücksichtigen. Aufgrund

der Überversorgung mit Wasser sollte auf-

Planungsgrundsätze für die Klimazonen74

he

lhb hb hb h hhhhh

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Typische Zustände thermi-scher Behaglichkeit fürtropisch-feuchte Klima-typen (a1), hier: Singapur(Tropisches Regenwaldkli-ma) und Freetown (Mon-sunklima) im März/Juni/September/Dezember.Sinngemäß nach weatherspark.com (Online-ressource).

kommendes Regenwasser bei Nieder-

schlägen schnellst möglich abgeführt wer-

den.

Strahlung: Die Auswahl vertikaler und ho-

rizontaler Oberflächen im Freiraum soll-

ten bei Sonneneinstrahlung durchgängig

hohe Reflexionswerte aufweisen (hohe Al-

bedo). Eine Beschattung hilft i. d. R. ganz-

jährig vor zu hohen Strahlungsumsätzen.

Beschattete vertikale oder horizontale

Oberflächen können als massive Bauteile

(Flächen und Bauelemente wie bspw.

Mauern) wertvolle konduktive Kühlung

liefern (In ihrer Trägheit in der Wärme-

aufnahme begründet, i. d. R. Baustoffe mit

hoher Dichte und niedriger Albedo). Idea-

lerweise sollten dabei massive Bauele-

mente wie Mauern oder Wände direkt

durch vorgestellte Verschattungselemente

von der Wärmeaufnahme durch Sonnen-

einstrahlung „abgekoppelt“ sein. Eine

langwellige und zeitverzögerte Wärmeab-

gabe von massiven Bauteilen findet dann

im reduzierten Umfang statt und ermög-

licht eine wertvolle Abkühlung in den

Abend- und Nachstunden.

Wasser: Orte des tropisch-feuchten Kli-

mas weisen eine ganzjährige hohe Luft-

feuchtigkeit und andauernde warme bis

heiße Temperaturen auf. Durch über das

Jahr verteilte starke Niederschläge be-

steht ein hohes Wasservorkommen so-

wohl gasförmig in der Atmosphäre, ge-

bunden in lebenden Organismen, als auch

in flüssiger Form, wie z. B. als Grundwas-

ser. In Kombination mit durchgängig ho-

Planungsgrundsätze für die Klimazonen 75

Beispielhafte Platzgestal-tung im Bereich der im-merfeuchten Tropen (a1),hier: Singapur, 1,367°Nördlicher Breite.

SingapurA1 / Tropisch feuchtBeispielhafte Platzgestaltung

MAR:200

Durschnittliche Strahlungsintensität (W/m²)

Durschnittliche Lufttemperatur (°C)

Durschnittliche Windge-schwindigkeit (m/s)

Durschnittlicher Niederschlag (mm)

DEZ:170

JUN:180

JUN:28

MAR:27

DEZ:26

JUN:1,5MAR:

DEZ:2,0

MAR:SEP:170

DEZ:300

JUN:140

Strahlung: – Fassaden/Dächer mit hoher Albedo– Reflexion kurzwelliger Strahlung

Strahlung: – Ganzjährige Verschattung– „Abkopplung“ der Verschattungselemente vonmassiven Bauteilen

– Unmittelbare Reflexion kurzwelliger Strahlung

Wasser: – Ganzjähriger Regenschutz– Ableitung des Regenwasser

Wind: – Konvektiver Abtransportlatenter Wärme (hohe Luftfeuchtigkeit, hoheLufttemperatur)

Strahlung: – Konduktive Kühlung durch beschattete und „träge“ Oberflächen(Wärmeaufnahme/ -Abgabe)

Wind: – Offene Platzgestaltung– Nutzung von Windeffekten

Wasser: – Ableitung desRegenwassers