Hitzeinseln
Halten Sie Ihre Stadt und Ihre Schule kühl!
Städte wärmen sich, unter anderem bedingt durch den Klimawandel, besonders stark auf. Aufgrund der großflächigen versiegelten Flächen und der dichten Bebauung werden die Städte im Sommer von den ansteigenden Temperaturen stärker beeinflusst als das Umland.
NUTZEN FÜR GRÜNE COOLE SCHULEN
- Zusammenhänge zwischen Hitzeinseln, bebauter Umgebung und Begrünung verstehen
- Sichtbarmachen der Hitzeinseln am Schulgelände oder in der Umgebung
- Maßnahmen – in Form von „mehr Grün“ – finden, um mit lokalen Hitzeinseln und den Auswirkungen des Klimawandels umzugehen
- Verständnis und Aufmerksamkeit erhöhen für „mehr Grün“ an der Schule. Wo würde Begrünung helfen, das Wohlbefinden am Schulgelände zu verbessern?
Hitzeinseln und deren Entstehung
Durch den hohen Anteil versiegelter Oberflächen ist in Städten die Verdunstung reduziert, während gleichzeitig die Wärme der Sonneneinstrahlung auf Gebäude- und Straßenoberflächen gespeichert wird. Außerdem blockiert die Bebauung den Luftaustausch mit dem kühlen Umland. Doch nicht nur die Sonne heizt die Stadt im Sommer auf, sondern auch die Menschen mit den Abgasen der Autos und der Abwärme der Industrie und auch von Klimaanlagen. Die Nutzung von elektrischen Geräten wärmt zusätzlich Wohnungen und Häuser auf. Wenn diese in den Abend- und Nachtstunden gelüftet werden, gelangt die Wärme in die Umwelt. Alle diese Vorgänge finden zusätzlich zur allmählichen Erderwärmung im Zuge des Klimawandels statt, welcher vor allem durch die Freisetzung von CO2 angetrieben wird. Die CO2-Moleküle gelangen in die Atmosphäre und verbleiben dort für über 100 Jahre. (Zum Vergleich: Wasserstoff bleibt nur für ein paar Tage in der Atmosphäre.) Dadurch werden die Sonnenstrahlen zunehmend reflektiert und wiederum zur Erde zurückgeworfen. Das führt zum anthropogenen Treibhauseffekt.
Aufgrund dieser zusammenwirkenden Effekte kommt es zur Ausbildung von Hitzeinseln, was dazu führt, dass die Temperaturen in der Stadt um bis zu 12 °C höher als im unbebauten Umland sind. Diese Hitze führt zu Beeinträchtigungen der Lebensqualität und des Wohlbefindens der Bevölkerung und hat auch gesundheitliche Folgen, insbesondere für vulnerable Bevölkerungsgruppen wie alte, junge oder kranke Menschen.
TIPP
Machen Sie mit der Klasse gemeinsam ein Brainstorming zum Thema „Hitze im Sommer“. Welchen Einfluss hat die Hitze auf die Kinder und Jugendlichen, welchen auf ältere Menschen? Welche Strategien haben die Schülerinnen* und Schüler*, um sich abzukühlen und der Sommerhitze zu entfliehen?
Maßnahmen gegen Hitzeinseln
Grünstrukturen und Grünflächen können die Wärmespeicherung vermindern und zur Erhöhung der Verdunstung und einer daraus resultierenden Abkühlung beitragen. Darüber hinaus fördern Pflanzen den Abbau von CO2 und filtern auf natürliche Weise Schadstoffe aus der Luft. Zahlreiche aktuelle Studien beschäftigen sich intensiv mit umweltverträglichen Maßnahmen, durch welche Hitzeinseln effektiv entgegengewirkt werden kann. Neben urbanen Wäldern, der Pflanzung von Stadtbäumen und der Gestaltung von weitläufigen Parkanlagen steht das Thema „grüne Infrastruktur“ im Fokus. Schon eine Erhöhung des Grünflächenanteiles im Stadtgebiet um nur zehn Prozent kann die durchschnittliche Lufttemperatur um 2,5 °C reduzieren.
Fassaden- und Dachbegrünungen können die Temperaturen in der unmittelbaren Umgebung lindern. Bei einer Anwendung im gesamten Stadtgebiet kann dem sogenannten Wärmeinseleffekt maßgeblich entgegengewirkt werden. Simulationen zeigten, dass die Temperaturen in Straßenschluchten zwischen begrünten Häuserfassaden um 4,5 °C bei mediterranen Klimaverhältnissen bzw. um 2,6 °C in gemäßigten Klimazonen reduziert werden können.
Mit der Sicherung von Freiflächen oder von Frischluftschneisen kann darüber hinaus der Transport von Kaltluft in Städten gefördert werden. Dies erfordert jedoch eine langfristige Stadtplanung.
WUSSTEST DU SCHON?
Fassaden und Dächer als Grünflächenpotenzial
Grünflächen in Stadtgebieten sind durch den Ausbau von Verkehrsinfrastrukturen und den fortwährenden Neubau von Gebäuden bereits Mangelware geworden. Bauwerksbegrünungen, wie zum Beispiel Dach- oder Fassadenbegrünungen, sind dabei gute Möglichkeiten, diese verlorenen Grünzonen in der Stadt zumindest teilweise zu kompensieren. Im direkten Flächenvergleich weisen vertikale Oberflächen mehr Potenzial für Begrünungsmaßnahmen an Gebäuden auf als Dächer. Bei Hochhäusern ist dies um ein Vielfaches mehr. Bei Dachflächen eignen sich insbesondere Flachdächer und flach geneigte Dächer bis zu einer Neigung von 20 Grad gut zur Begrünung. Fassaden und Dächer bieten somit ein vielfach noch ungenutztes Potenzial zur Begrünung von stark versiegelten Stadtbereichen.
Was bedeutet „Mikroklima“?
Der Begriff „Mikroklima“ bezieht sich auf den bodennahen Bereich bis zu zwei Meter Höhe und die darin befindlichen Luftschichten. Das Mikroklima bildet sich in einem klar umrissenen Bereich (z. B. zwischen Gebäuden in einer Stadt) aus. Es wird häufig durch Bodenreibung und vor allem große Temperaturunterschiede geprägt. Menschen, Pflanzen und Tiere sind dem Mikroklima direkt ausgesetzt. In Städten kann das Mikroklima aufgrund der Bebauung stark vom regional typischen Klima abweichen.
Was ist der Treibhauseffekt?
Der natürliche Treibhauseffekt sorgt dafür, dass die Erde anstatt durchschnittlich -18 °C angenehme 15 °C aufweist. An der Erdoberfläche wird ein Teil des Sonnenlichts in Wärme umgewandelt. Die in der Atmosphäre natürlich vorkommenden Gase Methan (CH4), Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserdampf (H2O) bremsen die Abstrahlung dieser Wärme ins Weltall, sie wirken also wie ein Treibhaus. Durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen und durch landwirtschaftliche Großbetriebe gelangen zusätzliches Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe (CmHn) und Ozon (O3) in die Atmosphäre. Sie halten noch mehr von der Wärmeabstrahlung in der Atmosphäre zurück und wärmen die Erde somit noch mehr auf. Dieses Phänomen nennt man den anthropogenen, also den von Menschen verursachten Treibhauseffekt.
WUSSTEST DU SCHON?
Klima und Böden
Böden und Klima befinden sich in einem dynamischen Gleichgewicht und beeinflussen sich gegenseitig. Das Klima ist maßgeblich für die Ausbildung des Bodens verantwortlich. Gesunde und intakte Böden wiederum haben einen Einfluss auf das Klima, indem sie Kohlenstoff und andere Treibhausgase aus der Atmosphäre aufnehmen und binden. Böden als Kohlenstoffspeicher leisten somit einen Ausgleich zur Erderwärmung bzw. zum Treibhauseffekt.
Wusstest du, dass Ozeane wie eine Lunge für die Erde sind?
Große Mengen von CO2 werden von Kieselalgen und Kalkalgen – auch Phytoplankton genannt – im Ozean aufgenommen; bei der Photosynthese wird Sauerstoff freigesetzt.
MÖGLICHKEITEN, DAS THEMA FÄCHERÜBERGREIFEND ZU VERTIEFEN
Als Vertiefung können Sie mit den Schülerinnen* und Schülern* folgende Fragen bearbeiten:
Welchen Einfluss hat das Mikroklima auf die Schülerinnen* und Schüler*?
- Die Schülerinnen* und Schüler* beschreiben den Begriff Mikroklima und wenden diesen auf das eigene Lebensumfeld und die Schulumgebung an.
- Sie beschreiben die vorzufindenden Eigenschaften.
Was zeichnet ein ideales Stadtklima aus?
- Gemeinsam werden die Eigenschaften eines idealen Stadtklimas erörtert und mit anderen bekannten Städten verglichen.
- Im Physikunterricht können Sie mit Ihren Schülerinnen* und Schülern* über Absorption und den Treibhausgas-Effekt diskutieren.
- Sprechen Sie im Geschichtsunterricht zum Beispiel darüber, wie sich der Schadstoffgehalt in der Atmosphäre durch die Industrialisierung verändert hat.
Experimente
Experiment: Temperaturen und Oberflächentemperaturen messen
Temperaturen und Oberflächentemperaturen messen In diesem praktischen Beispiel messen die Schülerinnen* und Schüler* die Temperaturen an verschiedenen Standorten. So wird aus nächster Nähe ermittelt, welchen Einfluss Materialien, Grünflächen, Pflanzen und Wasser auf unser Mikroklima haben. Ausgestattet mit Infrarotmessgeräten werden unterschiedliche…
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