Geoportal  



 

Umweltatlas Berlin

04.10 Klimamodell Berlin - Analysekarten (Ausgabe 2009)

Kartenansicht English Text available Inhalt    zurück kein weiter

Kartenbeschreibung / ergänzende Hinweise

Nachfolgend werden anhand von ausgewählten Beispielen umfangreiche Zusatzinformationen zur Dynamik und Bedeutung des Kaltlufthaushaltes von Freiflächen angeboten. Der Text ergänzt damit die Inhalte des Kapitels Kartenschreibung. Die Legendeneinstufung von Kaltluftvolumenstrom und Luftaustausch orientiert sich an dem in der VDI-Richtlinie 3785 Blatt 1 (VDI 2008) beschriebenen Standardisierungsverfahren zur Z-Transformation. Dieses statistische Vorgehen legt allgemein das lokale/regionale Werteniveau einer Klimaanalyse zugrunde und bewertet die Abweichung eines Klimaparameters von den mittleren Verhältnissen in einem Untersuchungsraum. Die VDI-Richtlinie definiert zur Einordnung der Ergebnisse vier Bewertungskategorien (sehr günstig / günstig / weniger günstig / ungünstig), an denen sich auch die Klassifizierung der Modellergebnisse orientiert.

Kaltluftproduzierende Freiflächen und ihr Einfluss auf die Bebauung

In Abbildung 7 sind 3 Standorte gekennzeichnet, an deren Beispiel entlang eines ausgewählten Streckenabschnitts von jeweils 10 Rasterzellen mit 500 m Abschnittslänge näher auf den Kaltlufthaushalt eingegangen werden soll. Zur Charakterisierung der Dynamik des Kaltlufthaushaltes an verschiedenen Standorten im Stadtgebiet Berlins wurden diese Beispiele im Grenzbereich von kaltluftproduzierender Freifläche zur Bebauung platziert. Für den gebietsübergreifenden Vergleich der Werte innerhalb des 50 m Rasters wurde anschließend ein mittlerer Rasterzellenwert auf Basis der Zellen ermittelt, die sich entlang des Streckenverlaufs befinden.

Als Beispiele für die Ausgleichsleistung wurden drei Beispiele ausgewählt. Der südwestliche Bereich des ehemaligen Flughafens Tempelhof (A) repräsentiert einen innerstädtisch geprägten Standort, wohingegen für den Raum Spandau (B) der Einfluss von randstädtischen und umlandbezogenen Kaltluftentstehungsgebieten erläutert wird. Zwischen diesen beiden Standorten nimmt der Grunewald nach Wilmersdorf (C) eine Zwischenstellung ein.

Abbildung 7
Abb. 7: Lage der Beispielsgebiete A, B und C zur Verdeutlichung der Prozesse 'Kaltluftentstehung' und 'Kaltluftabfluss' während einer austauscharmen sommerlichen Strahlungswetternacht (22.00 Uhr; Rasterauflösung 50 m)

Beispiel Flughafen Tempelhof

Für die Betrachtung des Kaltlufthaushaltes im innerstädtischen Raum soll an dieser Stelle der südwestliche Teil des ehemaligen Flughafens Tempelhof dienen, wobei hier ein 500 m langer Abschnitt entlang des Tempelhofer Damms ausgewählt wurde (vgl. Abbildung 8). Der ehemalige Flughafen Tempelhof besitzt aufgrund seiner Größe und Lage innerhalb des Stadtgebiets Berlin eine hohe stadtklimatische Relevanz und leistet einen bedeutsamen lokalen Beitrag zur Reduzierung der sommerlichen Wärmebelastung in den angrenzenden Siedlungsräumen.

Abbildung 8 - Thumbnail
[Vergrößerung ca. 110 KB groß.]

Abb. 8: Luftaustausch pro Rasterzelle sowie autochthones Strömungsfeld im Bereich des ehemaligen Flughafens Tempelhof während einer austauscharmen sommerlichen Strahlungswetternacht (22.00 Uhr; Rasterauflösung 50 m)

Hinsichtlich der Luftwechselrate sind auf dem Flughafengelände mit dem Vorfeldbereich sowie dem südwestlichen, an den Tempelhofer Damm / Autobahn A 100 angrenzenden Gebiet zwei Areale mit vergleichsweise hoher stündlicher Austauschrate von über 30 pro Rasterzelle erkennbar. Trotz der auch flächenhaft hohen Austauschrate wird die Entfaltung des auf dem Vorfeld entstehenden Flurwindes sowohl um 22.00 Uhr als auch um 06.00 Uhr durch das Abfertigungsgebäude beeinflusst. Der südwestlich am ehemaligen Flughafen verlaufende Gleis- und Straßenraum ermöglicht dagegen mit seiner geringen Oberflächenrauigkeit das Vordringen der auf dem Tempelhofer Feld entstehenden Kaltluft in Richtung Westen. Die Reichweite dieser Strömung beträgt, ausgehend vom Tempelhofer Damm, etwa 700 m (vgl. Abb. 8). Ihr steht zu diesem Zeitpunkt eine ostwärts gerichtete Kaltluftbewegung aus den Kleingartenkolonien des Südgeländes Schöneberg gegenüber, während sich beide Flurwinde etwa bis zur Alboinstraße erstrecken.

Bis zum Zeitpunkt 06.00 Uhr ist letztgenannter Flurwind aus dem Koloniegelände nahezu zum Erliegen gekommen, während sich die Reichweite des vom Flughafen Tempelhof ausgehenden Flurwindes auf ca. 800 m erhöht hat und bis zu 400 m nach Süden in den Tempelhofer Damm bis auf Höhe von Alt-Tempelhof eindringt.

Tabelle 3 fasst die Ergebnisse für die Werte der Rasterzellen zusammen, welche sich entlang des Streckenabschnitts befinden. Dabei zeigt sich, dass die berechneten Werte im Verlauf der Nacht geringfügig zurück gehen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Verlauf der Nacht auch das Temperaturniveau in den bebauten Bereichen abnimmt und sich somit der Temperaturgradient als "Antrieb" für Luftaustauschprozesse reduziert.

Tab. 3: Mittlere Luftaustauschrate, Volumenstrom sowie Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes im Bereich des ehemaligen Flughafens Tempelhof
Zeitpunkt
mittlere Luftaustauschrate / h
pro 50 m Rasterzelle
mittlerer Volumenstrom in m³/s
pro 50 m Rasterzelle
mittlere Strömungs-
geschwindigkeit des Flurwindes in m/s
22.00 Uhr 50 793 0,72
06.00 Uhr 45 715 0,58
Tab. 3: Mittlere Luftaustauschrate, Volumenstrom sowie Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes pro Rasterzelle entlang eines Streckenabschnitts im Bereich des ehemaligen Flughafens Tempelhof während einer austauscharmen sommerlichen Strahlungswetternacht (Rasterauflösung 50 m)

Die mittlere Luftaustauschrate pro Rasterzelle geht von 50 zum 22.00 Uhr Zeitpunkt auf 45 um 06.00 Uhr zurück, was einer Abnahme von 10 Prozentpunkten entspricht. Der Kaltluftvolumenstrom geht ebenfalls um ca. 10 Prozentpunkte von 793 m³/s auf 715 m³/s zurück. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit sinkt hingegen um etwa 19 Prozentpunkte ab. Ganz generell ergibt sich für die innerstädtischen Kaltluft produzierenden Freiflächen die Tendenz einer abnehmenden Kaltluftlieferung im Verlauf einer Nacht. Das Niveau der Luftaustauschprozesse im Umfeld des ehemaligen Flughafens kann aufgrund seiner Größe aber auch zum Zeitpunkt 06.00 Uhr noch als vergleichsweise hoch bezeichnet werden. Der Rückgang der Kaltluftlieferung ist bei den übrigen, meist kleineren innerstädtischen Freiflächen daher oft noch stärker ausgeprägt und kann bis zum Ende der Nacht sogar vollständig zum Erliegen kommen.

Beispiel Spandau

Der Ortsteil Spandau ist sowohl durch seine Randlage im Stadtgebiet als auch durch die urban geprägte Siedlungsstruktur gekennzeichnet. Im vorliegenden Beispiel wird ein 500 m langer Abschnitt in Höhe des Weinmeisterhornwegs betrachtet. Das Kaltluftquellgebiet für diesen Raum stellt die Freifläche dar, die sich westlich der Potsdamer Chaussee außerhalb Berlins im Raum Seeburg befindet. Wie Abb. 9 zeigt, treten hohe Luftwechselraten vor allem dort auf, wo sich Kleingartenanlagen und Einzelhausbebauung an die weitläufigen unbebauten Areale des Umlandes anschließen und das Eindringen der Kaltluft in den Siedlungsraum begünstigen. Dies ist auf den geringen Überbauungsgrad und den hohen Vegetationsanteil zurück zu führen, so dass diese Flächen kleinräumig als Kaltluftleitbahnen wirksam werden. Sie heben sich mit Luftwechselraten von über 30 pro Rasterzelle und Stunde deutlich von den benachbarten stärker überbauten Siedlungsflächen ab.

Die Kaltluft dringt zum Zeitpunkt 22.00 Uhr bis über die Heerstraße hinaus in die Bebauung vor, so dass die Reichweite der Strömung hier mehr als 600 m beträgt. Weiter östlich im Bereich der Fahremundstraße strömt die Kaltluft bis zum Blasewitzer Ring, so dass sich, ausgehend vom Weinmeisterhornweg, eine Reichweite von ca. 1.300 m ergibt, bevor die Strömungsgeschwindigkeit auf unter 0,2 m/s und der Luftaustausch auf ein sehr geringes Niveau absinken.

Bis um 06.00 Uhr verstärkt sich insgesamt die Kaltluftdynamik im Beispielgebiet. Während sich zum Beginn der Nacht das Eindringen von Kaltluft in die Bebauung vor allem an den gering überbauten Strukturen orientiert, ist nun ein flächenhaftes Einströmen zu beobachten. Damit geht auch eine hohe Eindringtiefe von lokal mehr als 2.000 m einher.

Abbildung 9 - Thumbnail
[Vergrößerung ca. 101 KB groß.]

Abb. 9: Luftaustausch pro Rasterzelle sowie autochthones Strömungsfeld im Bereich Spandau während einer austauscharmen sommerlichen Strahlungswetternacht (22.00 Uhr; Rasterauflösung 50 m)

Die Intensivierung der Luftaustauschprozesse ist vor allem auf den im Verlauf der Nacht stetig anwachsenden Kaltluftvorrat zurück zu führen, den die ausgedehnten Freiflächen im Umland zur Verfügung stellen. Dieser Vorgang spiegelt sich in den ermittelten Werten wieder (Tab. 4).

Tab. 4: Mittlere Luftaustauschrate, Volumenstrom sowie Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes in Spandau
Zeitpunkt
mittlere Luftaustauschrate / h
pro 50 m Rasterzelle
mittlerer Volumenstrom in m³/s
pro 50 m Rasterzelle
mittlere Strömungs-
geschwindigkeit des Flurwindes in m/s
22.00 Uhr 28 409 0,34
06.00 Uhr 44 744 0,75
Tab. 4: Mittlere Luftaustauschrate, Volumenstrom sowie Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes pro Rasterzelle entlang des Streckenabschnitts in Spandau während einer austauscharmen sommerlichen Strahlungswetternacht (Rasterauflösung 50 m)

So wächst die mittlere Luftaustauschrate von 28 auf 44 an, was einem Anstieg von 57 Prozentpunkten bezogen auf den 22.00 Uhr Zeitpunkt entspricht. Eine deutliche Zunahme ist auch beim Kaltluftvolumenstrom zu verzeichnen, der von 409 m³/s pro Rasterzelle auf 744 ansteigt, was einer Steigerung um +82 Prozentpunkten entspricht. Die höchste Zunahme von 121 Prozentpunkten liegt jedoch bei der mittleren Strömungsgeschwindigkeit vor. Sie steigt von 0,34 m/s auf 0,75 m/s an.

Beispiel Grunewald

Der Grunewald zählt mit einer Größe von über 3.000 ha zu den größten Waldflächen im Stadtgebiet. Auf einer Länge von ca. 11 km profitieren insbesondere Teile der östlich gelegenen Stadtteile Charlottenburg-Wilmersdorf und Zehlendorf-Steglitz von der hohen Kaltluftlieferung. Abbildung 10 zeigt den Übergangsbereich vom Grunewald zur Einzelhausbebauung in Wilmersdorf, hier fällt der Luftaustausch pro Rasterzelle und Stunde mit Wechselraten von über 30 vergleichsweise hoch aus.

Abbildung 10 - Thumbnail
[Vergrößerung ca. 111 KB groß.]

Abb. 10: Luftaustausch pro Rasterzelle sowie autochthones Strömungsfeld im Übergangsbereich Grunewald-Wilmersdorf während einer austauscharmen sommerlichen Strahlungswetternacht (22.00 Uhr; Rasterauflösung 50 m)

Die entsprechend große Reichweite der Kaltluftströmung ist in Wilmersdorf um 22.00 Uhr mit bis zu 3.000 m am stärksten ausgeprägt und liegt in der ausgedehnten Einzelhausbebauung begründet. In Steglitz wird dagegen mit zunehmend dichterer Bebauung ein Wert von ca. 1.250 m erreicht. Um 06.00 Uhr morgens dringt die Kaltluft nur noch ca. 1.200 bis maximal 2.100 m in die Bebauung ein.

Für den 500 m langen Abschnitt sind beispielhaft die mittlere Ausprägung des Luftaustausches pro Rasterzelle, des Volumenstroms sowie die Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes berechnet worden (vgl. Tabelle 5) Diese Strecke beginnt in der Auerbachstraße an der Avus und endet an der Koenigsallee.

Dabei zeigen sich nur moderate Veränderungen der mittleren Rasterzellenwerte im Verlauf der Nacht. Die Luftwechselrate geht von 33 auf 32 um ca. 3 Prozentpunkte zurück. Die Abnahme des Kaltluftvolumenstroms ist mit 10 Prozentpunkten etwas stärker ausgeprägt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes steigt dagegen um ca. 9 Prozentpunkte von 0,47 m/s auf 0,51 m/s leicht an. Es bleibt jedoch festzustellen, dass trotz der Abnahme von Luftaustauschrate und Volumenstrom alle drei Klimaparameter bis zum 06.00 Zeitpunkt auf einem hohen Niveau verbleiben.

Tab. 5: Mittlere Luftaustauschrate, Volumenstrom sowie Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes im Übergangsbereich Grunewald-Wilmersdorf
Zeitpunkt
mittlere Luftaustauschrate / h
pro 50 m Rasterzelle
mittlerer Volumenstrom in m³/s
pro 50 m Rasterzelle
mittlere Strömungs-
geschwindigkeit des Flurwindes in m/s
22.00 Uhr 33 568 0,47
06.00 Uhr 32 510 0,51
Tab. 5: Mittlere Luftaustauschrate, Volumenstrom sowie Strömungsgeschwindigkeit des Flurwindes pro Rasterzelle entlang des Streckenabschnitts im Übergangsbereich Grunewald-Wilmersdorf während einer austauscharmen sommerlichen Strahlungswetternacht (Rasterauflösung 50 m)

Fazit

Die Auswertung der Klimaparameter an einem innerstädtischen (Tempelhof), einem peripheren (Spandau) sowie einem intermediären Standort (Grunewald) macht die räumliche Ausprägung der Klimadynamik im Stadtgebiet Berlins deutlich. So zeigt sich am Beispiel Tempelhof die Tendenz, dass die Kaltluftlieferung von innerstädtischen Grünflächen zu Beginn einer Nacht am größten ist und sich zu deren Ende allmählich abschwächt. Bei den Kaltluftentstehungsgebieten des Umlandes ist es umgekehrt. Hier sind die Strömungssysteme in der zweiten Nachthälfte am stärksten entwickelt, nachdem entsprechende Kaltluftvolumina über den Freiflächen gebildet wurden. Das Beispiel Grunewald zeigt dagegen Merkmale sowohl von innerstädtischen als auch peripheren Standorten und nimmt somit eine Zwischenstellung zwischen beiden Situationen ein. Bei der stadtklimatischen Bewertung von Grünflächen sollte daher auch stets die Lage im Beurteilungsraum berücksichtigt werden.

Kartenansicht English Text available Inhalt    zurück kein weiter

umweltatlas_logo_klein