Wie stark trifft der Klimawandel unsere Städte?

Die Digitalisierung eröffnet neue Chancen für Nachhaltigkeit: Wie können sich etwa Städte vor Extremwetter schützen? Dafür erarbeiten Forschende im Projekt "MOSAIK-2" ein Computerprogramm, das die lokalen Folgen von Hitze und Sturm berechnet.

'Stadtklima im Wandel“ - Projekt MOSAIK-2
Das Bild zeigt eine hochpräzise Berechnungen über die Belastung von Städten durch Extremwetter wie Hitze oder Sturm. © Projekt MOSAIK-2

Besser und nachhaltig leben, arbeiten und wirtschaften: Neue digitale Technologien sind ein wichtiger Schlüssel, um Innovationen für die Nachhaltigkeit, den Klimaschutz und die Klimaanpassung zu schaffen. Diese Innovationen werden auch von Städten dringend benötigt. Denn gerade die Stadtbevölkerung wird zunehmend durch Folgen des Klimawandels wie Hitze oder Stürme belastet. Klimaforschung und Digitalisierung können hier Abhilfe schaffen. Wie das geht, zeigen Forschende der Leibniz Universität Hannover. Sie haben kürzlich die ersten Erfolge des Projekts „Modellbasierte Stadtplanung und Anwendung im Klimawandel" (MOSAIK-2) vorgestellt. Das Projekt wird in der Leitinitiative „Lokale Klima- und Umweltmodelle für Zukunfts-Städte und -Regionen“ gefördert. Die Initiative ist Teil der Digitalstrategie des Bundesforschungsministeriums.

Forschende simulieren Auswirkungen des Klimawandels

Ziel der Leitinitiative ist es, Städte und Regionen dabei zu unterstützen, Klima-Anpassungsmaßnahmen zu beschließen und umzusetzen. Dazu mangelt es den Städten bisher vor allem an einer soliden Datenbasis, aber auch an Simulations-Werkzeugen. Auch den Kommunen fehlen bislang systematische Informationen zu den genauen Auswirkungen von Extremwetter-Lagen, sodass bei der Vorbereitung von kommunalen Entscheidungen für Klimaanpassungs-Maßnahmen noch zu viele Fragen offen sind: Wie entwickelt sich mehrtägige Hitze und damit auch die Feinstaubbelastung auf öffentlichen Plätzen und an Gebäuden? Wo sind Schutzmaßnahmen, wie Begrünungen oder hochreflektierende Wandfarben, sinnvoll? Und an welche Belastungen durch Extremwetter müssen Bebauungspläne angepasst werden?

In der Leitinitiative werden nun mit neuen, digitalen Werkzeugen und Datenbanken hochpräzise lokale Berechnungen zur Veränderung des Mikroklimas und der Umwelt in Städten erforscht und entwickelt. Diese Werkzeuge wollen die Forschenden den Städten in wenigen Jahren anbieten. So haben etwa die Forscherinnen und Forscher im Projekt MOSAIK-2 einen Prototyp für eine Computeranwendung entworfen, die metergenau Klima- und Umweltinformationen für alle Plätze und Gebäude in einer Stadt liefert – für heute, und für zukünftige klimatische Bedingungen.

Stadtklima wird im Computermodell getestet

Die Basis solcher Erfolge liegt nicht zuletzt in der intensiven interdisziplinären Zusammenarbeit bei Klima- und Umweltaspekten: Meteorologen und Meteorologinnen, Umwelt- und Urbanistikforschende sowie Wirtschafts- und Sozialwissenschaftler haben gemeinsam dazu beigetragen, die Anforderungen für diese Computeranwendung zu erstellen. Aus der Anwender-Praxis haben sich Kommunen ebenso wie Klimadienstleister am Projekt beteiligt.

Gemeinsam haben die Projektpartner eine weltweit einzigartige Datenbank aufgebaut. Dafür wurde in mehreren deutschen Städten ein Instrumentennetz für Stadtklima-Messungen zusammengeführt. Mit verschiedenen „Intensivmesskampagnen“ konnte die Datenbank noch einmal deutlich erweitert werden: Mehrere Tage lang wurden zu Fuß, auf dem Fahrrad, in der Luft, per Drohne und mit dem Flugzeug verschiedene Daten, wie Hitzebelastung, Windkomfort und Schadstoffkonzentration, erhoben. Mit diesen Messergebnissen kann nun das Stadtklima-Computermodell umfassend getestet, validiert und optimiert werden. Darüber hinaus sollen neue Elemente, wie etwa Wolken und Niederschlag, hinzukommen.

Modell liefert Grundlagen für politische Entscheidungen

Das fertige „Stadtklimamodell“ wird den Kommunen auf Open-Source-Basis im Internet frei bereitgestellt. Das nationale wie internationale Interesse an diesem Modell ist bereits groß. Das BMBF fördert die gesamte Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ in der zweiten Phase mit mehr als 13 Millionen Euro. Mit diesen Modellsimulationen können etwa die Effekte einer geplanten Bebauung oder unterschiedliche Optionen zur Luftreinhaltung von Städten berechnet und bewertet werden. So bilden diese Daten eine gute Grundlage für die politische Entscheidungsfindung. Das BMBF etabliert die Digitalisierung damit als eine entscheidende Antriebskraft, um die Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (SDGs) zu erreichen. Deutschland wird davon nicht zuletzt ökonomisch profitieren. Fortschrittliche Umwelttechnologien werden in den nächsten Jahren weltweit immer gefragter sein.