09.11.2016
Stadtklima - Simulationen und Messungen Gabriele Krugmann Deutscher Wetterdienst, Hamburg
4. Regionalkonferenz Klimawandel Norddeutschland, Hannover, 02.11.2016
Städte haben ein eigenes Klima WIND
REGEN
TEMPERATUR
40 35 30 25 20 15 10 5 0
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Einfluss von Bebauung und Versiegelung Im Vergleich zum Umland stellen sich in der Stadt ein: Höhere Wärmespeicherung durch versiegelte und bebaute Flächen Geringere Verdunstung (= geringere Abkühlung) durch hohen Abfluss in Kanalisation und zu wenig Bäume und Grünflächen Pro 10% Zunahme Versiegelungsgrad steigt die Lufttemperatur im Sommer um 0.3 – 0.4 Grad. Der Grünflächenanteil in Städten sollte mindestens 25 % betragen. Vorlesung Hamburg 09/2010
Model chain
Urban Climate Projections Global
Regional
Local
Dynamic downscaling Dynamic or statistical downscaling
Global Climate Model (ECHAM/MPIOM+RCP4.5)
Regional Climate Model (COSMO-CLM)
COSMO-CLM model at fine spatial resolution < 1km (unresolved buildings) 4
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Evaluation
Mean temperature 1989-2008 winter
spring
summer
autumn
Model results: spatial resolution ~3 km urban parameterization TEB circles show observation stations and measured values (color)
winter: model is “colder” spring: good match summer:model is “warmer” autumn: good match mean temperature [ °C ]
5
Results
Mean temperature change till 2050 winter
spring
Model results: mean 1971-2000 (reference) mean 2021-2050 (projection)
+0.4°C
+0.2°C
spatial resolution ~3 km urban parameterization TEB summer
autumn: strongest warming over land
autumn
+0.8°C
+1.2°C
Winter, spring: strongest warming over water temperature difference [ °C ]
6
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Results
Future change of number of summer days hot days Tmax ≥ 25 °C
Tmax ≥ 30 °C
Hamburg: 31
tropical nights Tmin ≥ 20 °C
Hamburg: 6 Hamburg: 1
+2
+2 +1
number of days per year 7
Temperatur
Reale Stadt
Virtuelle Stadt Vereinfachung
Komplexe Landnutzung
Einfache Landnutzung
Komplexe Orografie
Keine Orografie
Keine Berücksichtigung lokaler und mesoskaliger Windsysteme
Höhe
Höhe
Lokale und mesoskalige Windsysteme
Alpen Wind
Alpen
München Wind
München
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www.dwd.de/inkas
Fläche in km2
Art der Bebauung
Bebauungsumgebung
Kategorie
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Messtechnik zur Erfassung des Stadtklimas
Wetterstation • Langjährige Reihen DWD-Messnetz • Temporäres Messnetz mehrere Standorte • Fremdmessnetze • TT, RH, SD, DD, FF, RR
SODAR • Akustisches Fernmesssystem + 10-m-Mast • Vertikales Windprofil • DD, FF, 300 m ü. G.
Messwagen • Variable Routen • Fahrten Frühmorgens, Nachmittags, Abends • Spitze 30 km/h : ca. alle 8 m ein Messwert • Horizontalprofile: TT, RH • Geländehöhenschnitt • Videodokumentation
Trams • TT, RH außen • TT, RH, TG innen • Horizontalprofile • Feste Routen nach Fahrplan • Fahrgastraum: Messung Wärmebelastung • Tempogrenzen: 2,5 km/h -> 70 km/h • Messwerte alle 0,7 m -> 20 m
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Profilmessfahrten am 25.08.2016 in Bremerhaven Nordroute, 17 km, ca. 45 min
1,7 °C Start/Endpunkt
- 0,3 °C ∆ Τ (Wst – Route)
3,7 °C
25.08.2016: Tn 19,9 °C / Tx 31,8 °C / SE 2 – 4 Bft
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Profilmessfahrten am 25.08.2016 in Bremerhaven Südroute, 15,6 km, ca. 45 min Start/Endpunkt
- 0,4 °C
0,5 °C Wetterstation
∆ Τ (Wst – Route)
2,5 °C
25.08.2016: Tn 19,9 °C / Tx 31,8 °C / SE 2 – 4 Bft
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Mobile Messungen mit Straßenbahnen Vorteile: Mobile Messungen auf festen Routen Langfristige Messungen meteorologische Parameter für typische städtische Flächennutzungsstrukturen Messungen, wenn die Stadtbewohner unterwegs sind
Nachteile: Zeitlicher Einsatz an Fahrplan gebunden, nicht spontan Fehlende Messungen bei Ausfall der Tram Messtechnik fest eingebaut
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Temperatur
Die Wärmeinsel: Beispiel Offenbach Temperaturmessungen des DWD in der Innenstadt und im Umland im August 2012
Quelle: Stadt Offenbach
Lufttemperatur °C und Temperaturdifferenz in K
City, dichte Bebauung Umland, Freifläche Temperaturdifferenz Temperaturdifferenz: bis 7 Kelvin 15
Wärmebelastung in Fußgängerzonen mit und ohne Beschattung Frankfurt: Roßmarkt/ Hauptwache/ Zeil im Vergleich Messungen am 20.07.2006, nachmittags wärmster Tag im Sommer 2006: Tx = 35,8 °C am Flughafen
Gefühlte Temperaturen
33.6 °C
40.2 °C
37.4 °C
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