Wiener Stadtklimaanalyse

Die Stadtklimaanalyse stellt planungsrelevante Klimaphänomene (u.a. Überwärmungspotential, Kaltluftentstehungsgebiete, Luftleitbahnen) der Stadt räumlich dar. Sie liefert damit wichtige Grundlagendaten für die Stadtplanung. So können stadtklimatischen Mechanismen, die für das Wohlbefinden und die Gesundheit der Bevölkerung relevant sind, in der frühen Planungsphase in geeigneter Weise berücksichtigt werden. So leistet die Stadtplanung einen wichtigen Beitrag zur Vermeidung von Hitze in der Stadt und zur Anpassung an den Klimawandel.

Durch die Stadtklimaanalyse wird es möglich, bei der Planung von Stadtteilen den Aspekt des Stadtklimas besser zu berücksichtigen. Ziel jeder Planung ist es, Hitze zu verringern oder zu vermeiden und vorhandene Luftleitbahnen für eine Durchlüftung des jeweiligen Stadtteils optimal zu nutzen.

Auf Basis von Simulationen, Berechnungen und der Analyse zahlreicher Wind- und Temperaturdaten können wichtige Aussagen über die Klimaphänomene und ihre Wechselwirkungen in der Stadt getroffen werden.

Die Stadtklimaanalyse Wien besteht aus folgenden Karten:

•  Klimaanalysekarte 
•  Themenkarte „Nächtliche Kaltluft“ 

Die Klimaanalysekarte zeigt die thermische und dynamische Komponente des Stadtklimas auf und verortet diese in der Stadt.

Die dynamische Komponente der Analyse gibt darüber Auskunft, wo Frischluft und Kaltluft entsteht, wo sie fließt und wo sie wirkt. Außerdem werden vorhandene Luftleitbahnen und Windfeldveränderungen sichtbar gemacht. Begünstigt ist die klimatische Situation Wiens durch die geografische Lage mit den großen Waldflächen des Wienerwalds im Westen, dem Donauraum, dem Bisamberg und der Lobau sowie einen großen Grünanteil in der Stadt.

Die Themenkarte „Nächtliche Kaltluft“ zeigt die Kaltlufthöhe in Metern, sowie die Fließrichtung und Wirksamkeit der Kaltluftbahnen ca. 4 Stunden nach Sonnenuntergang. Dieses Strömungssystem tritt während einer windschwachen (austauscharmen) Strahlungswetterlage im Sommer auf.

Vorausgesetzt sind gleichbleibend gute Ausstrahlungsbedingungen, das heißt geringe Bewölkung während der gesamten Nacht. Bei diesen Wetterlagen gibt es nur sehr geringen Luftaustausch und somit auch geringe Abkühlung der versiegelten, dicht bebauten Stadt. Daher sind in diesen Nächten Kaltluftsysteme besonders entscheidend für das Wohlbefinden der Bevölkerung.

Außerdem werden großflächige Windfeldveränderungen durch Hochhauscluster sowie die Luftleitbahn Donau in der Karte sichtbar gemacht. Letztere begünstigt die Durchströmung der Stadt durch regionale und großräumige Windsysteme und ist auch bei austauschreichen Wetterlagen vorhanden.

Das Diagramm skizziert die Erarbeitung der Klimaanalysekarte: Aus unterschiedlichen Grundlagen werden anhand von Computersimulationen die relevanten Klimaphänomene der Stadt berechnet.

Die Klimaanalysekarte zeigt die thermische und dynamische Komponente des Stadtklimas.

Bei dieser Analyse fließen unter anderem Informationen ein, wie ein Stück Land genutzt ist (z.B. Straße, Grünraum,…), wie viel verbautes Volumen es gibt und welche Dichte an Bäumen und Sträucher existieren. Außerdem werden langjährige Messreihen von  meteorologischen Stationen  herangezogen, die über die ganze Stadt verteilt sind.

Ein weiterer entscheidender Faktor für das Stadtklima sind lokale und regionale Windsysteme. Diese werden auf Grundlage der Geländeform (Berge und Täler) und der Durchlässigkeit der Landschaft (wie sehr wird eine Strömung blockiert) berechnet. Diese dynamische Komponente des Wiener Stadtklimas wird durch Schraffuren und Pfeile in der Klimaanalysekarte dargestellt.

Die nachfolgenden Grafiken zu Windhäufigkeiten und Windgeschwindigkeiten sowie zu Auswertungen der Temperatur zeigen lokale Unterschiede des Klimas in Wien.

Beim Vergleich der Messstellen „Hohe Warte“ und „Groß Enzersdorf“ wird sichtbar, dass bei der „Hohen Warte“ mit mehr als 15% die Westwindlage dominiert während in Groß-Enzersdorf Nordwestwind mit 15% am Häufigsten auftritt. Die jeweilige Windgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde (m/s) kann von „grün“ <1 m/s bis „violett“ ≥10m/s ergänzend an beiden Messstellen abgelesen werden.

Wind in der Stadt hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensqualität und Aufenthaltsqualität im öffentlichen Raum. Wind kann einen positiven Effekt zur Durchlüftung/Abkühlung leisten. Kanalisierungseffekte - das heißt starke Strömungen mit hoher Windgeschwindigkeit - sind hingegen zu vermeiden. Durch Lage, Form und Ausrichtung eines Gebäudes oder kleine aerodynamische Anpassungen kann der Windkomfort und somit die Aufenthaltsqualität positiv beeinflusst werden.

Die beiden Grafiken am „Praterstern“ bzw. beim „Lainzertor“ zeigen für die Jahre 2002 bis 2019 die Anzahl an Hitzetagen. D.h. Tage, an denen 30°C oder mehr gemessen worden ist.

Beim Vergleich der beiden Standorte sieht man, dass in zentraler innerstädtischer Lage am „Praterstern“ die Häufigkeit an Hitzetagen deutlich höher liegt als beim „Lainzertor“.

Auch bei den nachfolgenden Grafiken zur Anzahl der Tropennächte ist die Häufigkeit an Tropennächten (Tmin ≥20°C) in zentraler Lage am Praterstern deutlich häufiger als in Stadtrandlage beim Lainzertor im Nahbereich des Wienerwaldes.

Die Stadtklimaanalyse wurde im Auftrag der Abteilung  Stadtentwicklung und Stadtplanung (MA 18)  von der Firma Weatherpark in Zusammenarbeit mit dem Kasseler Institut für Klima- und Energiekonzepte erstellt.

Welche Strategien verfolgt die Stadt Wien, um Hitzeinseln in der Stadt zu vermeiden und zu einer Verbesserung des Mikroklimas beizutragen?

Es gibt zahlreiche Strategien der Stadt, um zu einer Verbesserung des Mikroklimas beizutragen. Dazu zählen im wesentlichen folgende Strategien und Leitbilder der Stadtplanung:

•  Smart City Rahmenstrategie 2019-2050 
•  STEP 2025  sowie deren  Fachkonzepte 
•  Leitbild Grünräume 
• Wien.at – UHI Wien  https://www.wien.gv.at/umweltschutz/raum/uhi-strategieplan.html 

Im Wesentlichen werden zwei Ziele verfolgt:

1. Aufrechterhaltung von günstigen Mechanismen, die sich positiv auf das Mikroklima wie bspw. Kaltluftströmungen auswirken
2. Verbesserungen des Mikroklimas im bebauten Bereich und in Gebieten mit einem hohen Versiegelungsgrad

Wie gelingt es, die Grundlagendaten der Stadtklimaanalyse – insbesondere die Klimaanalysekarte und die Themenkarte „Nächtliche Kaltluft“ - optimal für die Stadtentwicklung und Objektplanung zu nutzen?

Die Stadtklimaanalyse zeigt die großräumigen Phänomene, wie Luftzirkulation, Kaltluftbahnen und etwaige Wechselwirkungen auf, die bei der Stadtplanung zu beachten sind.

Die Stadtklimaanalyse findet daher auf unterschiedlichen Planungsebenen ihre direkte Verwendung. Anhand der Ergebnisse können auf einen Blick grundlegende Aussagen und Empfehlungen für einen Standort getroffen werden. Das erleichtert von Beginn an eine Projektplanung im Einklang mit dem Klima am Standort. 

Die Stadtklimaanalyse bietet außerdem eine wertvolle Grundlage für vertiefende mikroklimatische Detailstudien (z.B. Windkomfort- oder Sommerkomfortuntersuchungen). Bei diesen Gutachten werden konkrete Hinweise gegeben, worauf bei der Detailplanung geachtet werden muss. Es ist daher auch ersichtlich, ob bzw. welche Detailstudien für das Planungsgebiet gemacht werden müssen.

Ohne eine Stadtklimaanalyse würde diese wichtige Grundlage fehlen, da keine Ersteinschätzung der stadtklimatischen Bedingungen an einem Standort möglich wäre. Durch die Verwendung einer Stadtklimaanalyse wird daher sichergestellt, dass nur Detailstudien zu Fragestellungen durchgeführt werden, die für den betroffenen Standort relevant sind. Dadurch werden Mehraufwand und somit auch Mehrkosten vermieden.

Was versteht man unter mikroklimatischen Detailstudien und welche Planungsziele lassen sich aus ihnen ableiten?

Je kleiner die Handlungsebene wird (Einzelobjektplanung), umso wichtiger werden die kleinräumigen Phänomene, wie Sonneneinstrahlung /Abschattung. Detailstudien (= Mikroklimauntersuchungen) erlauben es, diese mikroklimatischen Phänomene näher zu betrachten.

Folgende Phänomene können in Detailstudien untersucht werden:

Die Auswahl, ob bzw. welche Detailstudie an einem Standort notwendig ist, erfolgt anhand der Stadtklimaanalyse.

Ziel dieser Detailuntersuchungen ist es, folgende Auswirkungen zu verhindern:

Somit können bereits in einer frühen Planungsphase konkrete Aussagen zum Mikroklima eines Stadtteils berücksichtigt werden.

Was sind Kaltluftbahnen?

Kaltluftbahnen entstehen in der Nacht bei Wetterlagen, die von hohem Luftdruck geprägt sind, bei denen nur geringe Windgeschwindigkeiten aus großräumigen Systemen auftreten und nur geringe oder keine Bewölkung vorhanden ist. Sie haben großen Nutzen in warmen Sommernächten (z.B. Tropennächte), weil sie relativ kühlere Luft bis weit in die Stadt hinein transportieren. Die kalte Luft entsteht dabei in Kaltluftentstehungsgebieten (idealerweise unbebaute Flächen, vor allem Wiesen, aber auch Wälder) und wird über Kaltluftleitbahnen transportiert. Jene bebauten Bereiche, wo die Bevölkerung von der kalten Luft profitiert, heißen Wirkungsräume. Maßzahlen für die Größe und Bedeutung eines Kaltluftstroms sind die Kaltlufthöhe in m und die Fließgeschwindigkeit in m/s.

Was bedeutet Windkomfort und warum ist er für die Stadtplanung relevant?

Wind in der Stadt hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensqualität und Aufenthaltsqualität im öffentlichen Raum. Der Wind lässt sich durch Gebäude lenken bzw. rund um Immobilien hinsichtlich Windkomfort optimieren. Windkomfort stellt daher einen wichtigen Teil in der Planung eines Gebäudes oder von Stadtteilen dar. Es kann die aktuelle Windsituation oder die künftige Windsituation simuliert werden. Wichtige Einflussfaktoren in diesem Zusammenhang sind die Lage, Form und Ausrichtung eines Bauwerks oder kleine aerodynamische Anpassungen im Design eines Bauwerkelements oder windoptimierte Gestaltungen durch Bäume oder Hecken. Auch bei bestehenden Häusern ist die Verbesserung der Windsituation möglich.

Was bedeutet Sommerkomfort?

Hohe Temperaturen und häufige Hitzewellen beeinträchtigen die Lebensqualität von Menschen zunehmend. Sommerkomfort bezeichnet das Behagen oder Unbehagen, die hohe Temperaturen und Hitzewellen hervorrufen. Der Sommerkomfort ist abhängig von der gefühlten Temperatur, die über das Komfortmaß PET (physiological equivalent temperature) bestimmt wird. Die gefühlte Temperatur entspricht oft nicht der gemessenen Lufttemperatur, denn auch die Strahlung (Sonne oder Schatten), der Wind und die Luftfeuchtigkeit beeinflussen das Temperaturempfinden des Menschen. All diese meteorologischen Parameter und somit auch das Komfortmaß PET können in einem Mikroklimamodell simuliert werden. Ist der Planungsstand eines Projekts bzw. Stadtteils bereits so konkret, dass verschiedene Varianten vorliegen, kann man bei einer Untersuchung des Sommerkomforts z.B.: auch die unterschiedlichen Auswirkungen auf die Lufttemperatur und die gefühlte Temperatur im neuen Stadtteil vergleichen. Durch vorausschauende Planung kann somit die Aufenthaltsqualität der Freiräume gezielt verbessert werden. Durch hohen Sommerkomfort und somit kühleren Nächten wird auch die Schlafqualität der Bewohnerinnen und Bewohner der Stadt erhöht.

 Stadtklimaanalyse Wien 

 Coole Straßen in Wien 

Die Gestaltung von Straßenräume trägt wesentlich zur Hitzeentwicklung – insbesondere im Sommer bzw. wenn die Sonne scheint – in der Stadt bei. Die Auswahl von Bodenbelägen oder die Verfügbarkeit von (natürlichem)  Schatten  hat erheblichen Einfluss auf die Aufenthaltsqualität im öffentlich Raum.

 Fachkonzept Grünraum  und Grünraumschutz/-vernetzung

Das Fachkonzept Grün- und Freiraum informiert über die Bedeutung von Grünraum für die Stadt und ihre Bevölkerung. Weiters informiert es über die Absichten der Stadt bestehende  Grünräume zu schützen  bzw. weiterzuentwickeln und neue Grünraum zu schaffen bzw. das Grün- und Freiraumsystem weiterzuentwickeln. Die Bedeutung von Grünflächen – insbesondere der großen Erholungsgebiete und Waldflächen - wird in der Klimaanalysekarte sichtbar.