Stadtklima Wärmeinsel

Eine Stadt ist nicht nur ein Ort, an dem viele Menschen wohnen, sondern auch ein eigener Klimaraum. Gebäude, Straßen und Plätze verändern Temperatur, Wind, Luftfeuchtigkeit und Luftqualität. Man spricht vom Stadtklima. Wer im Sommer vom Dorf in die Innenstadt fährt, merkt das oft sofort: Die Luft steht, der Boden strahlt Hitze ab, und abends bleibt es lange warm.

Besonders auffällig ist die städtische Wärmeinsel. Damit meint man, dass die Temperaturen im Zentrum einer Stadt höher sind als im ländlichen Umland. Auf einer Temperaturkarte sieht das Zentrum wie eine warme Insel in einem kühleren Meer aus. Im Jahresmittel beträgt der Unterschied meist 1 bis 3 Grad, in klaren, windschwachen Sommernächten können es 5 bis 10 Grad sein. Der größte Unterschied tritt also nachts auf.

Wichtig ist, die Wärmeinsel vom Klimawandel zu unterscheiden. Der Klimawandel erwärmt die ganze Erde. Die Wärmeinsel ist ein lokaler Effekt, der durch die Bebauung entsteht und nur in der Stadt wirkt. Beides verstärkt sich allerdings: Wenn Hitzewellen durch den Klimawandel häufiger werden, treffen sie auf Städte, die ohnehin wärmer sind. Deshalb gilt das Stadtklima als wichtiges Thema der Zukunft.

Die wichtigste Ursache ist die Versiegelung. In Städten sind große Flächen mit Asphalt, Beton und Stein bedeckt. Diese Materialien nehmen die Sonnenstrahlung auf, speichern die Wärme und geben sie erst abends und in der Nacht langsam wieder ab. Dunkle Flächen wie Straßen und Dächer reflektieren wenig Licht und erwärmen sich besonders stark. In Deutschland sind etwa 15 Prozent der Fläche Siedlungs- und Verkehrsfläche, in Großstädten ein viel größerer Teil.

Die zweite Ursache ist, dass Pflanzen und offene Böden fehlen. Wenn Wasser verdunstet, entzieht es der Umgebung Wärme. Dieser Effekt heißt Verdunstungskälte und ist der Grund, warum es im Wald und auf einer Wiese angenehm kühl ist. In der Stadt fließt Regenwasser über die Kanalisation schnell ab, statt im Boden zu bleiben. Deshalb steht im Sommer wenig Wasser zum Verdunsten zur Verfügung.

Dazu kommt die Bauweise. In engen Straßenschluchten wird die Sonnenstrahlung zwischen den Hauswänden mehrfach reflektiert und bleibt im Straßenraum. Nachts können Wärmestrahlung und Luft nur schlecht entweichen. Hohe Häuser bremsen zudem den Wind, sodass die warme Luft nicht weggetragen wird. Schließlich geben Heizungen, Klimaanlagen, Industrie und Verkehr zusätzlich Abwärme ab, und Staub und Abgase können wie eine Dunstglocke wirken.

Die Wetterdienste benutzen feste Begriffe, um Hitze zu beschreiben. Ein Sommertag ist ein Tag mit einer Höchsttemperatur von mindestens 25 Grad Celsius. Ein Hitzetag, auch heißer Tag genannt, hat mindestens 30 Grad Celsius. Eine Tropennacht liegt vor, wenn die Temperatur in der Nacht nicht unter 20 Grad Celsius fällt. Tropennächte sind für das Stadtklima besonders wichtig, weil sie zeigen, dass die Stadt sich nachts nicht mehr abkühlt.

Tropennächte kommen in dicht bebauten Innenstädten viel häufiger vor als im Umland. Auf dem Land kühlt es nachts meist auf unter 20 Grad ab, in der Stadt nicht. Das liegt daran, dass die gespeicherte Wärme der Gebäude und des Asphalts nachts langsam abgegeben wird. Für die Gesundheit ist das ein Problem, denn der Körper braucht kühle Nächte, um sich zu erholen.

Mit Messungen kann man die Wärmeinsel nachweisen. Die Meteorologen stellen Messstationen in der Innenstadt, am Stadtrand und im Umland auf und vergleichen die Werte. Zusätzlich helfen Wärmebilder von Satelliten, die die Oberflächentemperaturen zeigen. Auf solchen Bildern erkennt man die kühlen Flächen von Parks, Wäldern und Flüssen und die heißen Flächen von Dächern, Parkplätzen und Industriegebieten.

Die wichtigste Folge ist die Hitzebelastung für Menschen. Wer an heißen Tagen und in warmen Nächten nicht ausreichend schlafen und sich erholen kann, bekommt Kreislaufprobleme, Kopfschmerzen und Erschöpfung. Besonders gefährdet sind ältere Menschen, Babys, Kleinkinder, Kranke und Menschen, die im Freien arbeiten. Das Robert Koch-Institut schätzt für das Jahr 2022 rund 4 500 hitzebedingte Todesfälle in Deutschland. Hitzewellen gelten damit als eines der größten Gesundheitsrisiken des Klimawandels.

Auch die Luftqualität leidet. Bei Hitze und Sonne bilden sich aus Abgasen leichter bodennahes Ozon, das die Atemwege reizt. Der Energieverbrauch steigt, weil mehr Klimaanlagen und Ventilatoren laufen, und deren Abwärme verstärkt die Wärmeinsel wieder. Das ist ein Teufelskreis. Bäume und Pflanzen in der Stadt leiden unter Trockenstress und Hitze, manche sterben ab und können dann nicht mehr kühlen.

Hinzu kommt ein Problem mit Wasser. Weil der Boden versiegelt ist, kann bei Starkregen das Wasser nicht versickern. Es fließt auf der Oberfläche ab, überlastet die Kanalisation und führt zu Überschwemmungen. Hitze und Starkregen hängen deshalb zusammen: Dieselben Flächen, die die Stadt aufheizen, verhindern auch, dass Regenwasser gespeichert wird. Fachleute sprechen von einer doppelten Herausforderung.

Städte können viel tun, um die Wärmeinsel zu verkleinern. Eine wirksame Maßnahme sind Bäume. Sie spenden Schatten und kühlen durch Verdunstung. Unter einem großen Baum ist es an heißen Tagen deutlich kühler als auf dem freien Platz. Auch Parks und Grünflächen wirken wie kühle Inseln und strahlen ihre Kühle teilweise in die Umgebung aus. Wichtig ist, dass sie gut verteilt sind, damit möglichst viele Menschen sie zu Fuß erreichen können.

Auch Gebäude können helfen. Begrünte Dächer und Fassaden halten Regenwasser zurück, kühlen durch Verdunstung und dämmen im Sommer und im Winter. Helle Dächer und helle Straßenbeläge reflektieren mehr Sonnenlicht. Flächen, die nicht unbedingt versiegelt sein müssen, etwa Parkplätze oder Schulhöfe, kann man entsiegeln oder mit durchlässigen Belägen bauen. Brunnen, Teiche und Bäche kühlen die Umgebung zusätzlich.

Eine große Rolle spielt der Luftaustausch. Frischluftschneisen sind freie, unbebaute Bahnen, die kühle Luft von Wäldern, Feldern und Hängen am Stadtrand in die Innenstadt leiten. Nachts kühlt die Luft über Wiesen ab und fließt wie ein unsichtbarer Strom bergab in die Stadt. Damit das funktioniert, dürfen diese Schneisen nicht zugebaut werden. Ergänzend setzen viele Städte auf das Konzept der Schwammstadt: Regenwasser wird nicht abgeleitet, sondern in Mulden, Zisternen und Grünflächen gespeichert und später zur Kühlung genutzt.

Stuttgart liegt in einem Talkessel und hat deshalb schon lange Probleme mit schlechter Luft und Hitze. Die Stadt hat ihre Frischluftschneisen in einem Klimaatlas erfasst und schützt sie vor Bebauung. Neue Gebäude müssen auf bestimmten Flächen Gründächer bekommen, und die Stadt achtet darauf, dass Hänge und Grünzüge frei bleiben, damit kühle Luft in das Zentrum strömen kann.

Hamburg hat 2014 eine Gründachstrategie beschlossen, die dafür sorgt, dass auf vielen neuen Flachdächern Pflanzen wachsen. Die Dächer speichern Regenwasser und kühlen die Umgebung. In Paris werden Schulhöfe in sogenannte Oasen umgebaut: Statt Asphalt gibt es Bäume, Beete und Wasserspiele, die Kinder bei Hitze schützen und die Viertel kühlen.

Auch Bürgerinnen und Bürger können mithelfen. Sie können Fassaden begrünen, Vorgärten statt mit Schotter mit Pflanzen gestalten, Bäume pflanzen oder Regenwasser sammeln. In vielen Städten gibt es Förderprogramme dafür. Die Beispiele zeigen: Das Stadtklima lässt sich verbessern, wenn Politik, Bauherren und Bewohner zusammenarbeiten und früh planen.

Ein typischer Fehler ist die Annahme, die Wärmeinsel entstehe vor allem durch Autos und Klimaanlagen. Abwärme spielt eine Rolle, die Hauptursachen sind aber die Wärmespeicherung der Oberflächen und der fehlende Verdunstungseffekt. Ebenso falsch ist die Vorstellung, der Unterschied zwischen Stadt und Umland sei tagsüber am größten. Tatsächlich ist er in klaren Nächten am stärksten, weil das Umland schneller abkühlt.

Ein zweiter Fehler: Stadtklima und Klimawandel werden gleichgesetzt. Das Stadtklima ist ein örtlicher Effekt der Bebauung, der Klimawandel ein weltweiter. Auch Wetter und Klima werden manchmal verwechselt. Eine einzelne heiße Nacht ist Wetter, die häufige Wiederkehr von Tropennächten in der Innenstadt gehört zum Klima. Achte in Klausuren auf diese Unterscheidung.

Für den Alltag kannst du dein eigenes Umfeld untersuchen: Miss an einem warmen Tag die Temperatur auf einem Schulhof, in einem Park und unter einem Baum und vergleiche die Werte. Für die Klassenarbeit solltest du die Ursachen der Wärmeinsel nennen, die Begriffe Hitzetag und Tropennacht erklären und mindestens drei Maßnahmen beschreiben können.