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Umweltatlas Berlin

04.11 Klimamodell Berlin - Bewertungskarten (Ausgabe 2009)

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Kartenbeschreibung


Karte 04.11.1 Klimafunktionen

Die Klimafunktionskarte bildet den planungsrelevanten Ist-Zustand der Klimasituation ab. Dabei werden bioklimatische Belastungszustände, Ausgleichsleistungen kaltluftproduzierender Flächen sowie räumliche Beziehungen zwischen Ausgleichs- und Wirkungsräumen dargestellt. Da sowohl die Ausgleichsleistungen als auch die Belastungen klassifizierbar sind, lassen sich planerische Prioritäten ermitteln um zu verdeutlichen, welche Siedlungsflächen von Veränderungen in Ausgleichsräumen betroffen sein können.

Grün- und Freiflächenbestand

Vegetationsbestandene Freiflächen mit nennenswerter Kaltluftproduktion stellen klima- und immissionsökologische Ausgleichsräume dar. Eine hohe langwellige nächtliche Ausstrahlung während austauscharmer Hochdruckwetterlagen führt zu einer starken Abkühlung der bodennahen Luftschicht, wodurch vor allem emittentennahe innerstädtische Parkanlagen als sehr immissionsgefährdet gelten müssen. Die Menge der produzierten Kaltluft hängt ab vom vorherrschenden Vegetationstyp, den Bodeneigenschaften und der damit verbundenen nächtlichen Abkühlungsrate. Insgesamt wurden 699 Grünflächeneinheiten ausgewiesen, welche sich aus den jeweiligen Block- und Blockteilflächen der ISU5 zusammensetzen. Die qualitative Einordnung hinsichtlich des Kaltluftmassenstroms zeigt Tabelle 4.

Abbildung 4 - Thumbnail
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Abb. 4: Aggregation der Grün- und Freiflächen zu insgesamt 699 Aggregationsräumen

Kaltluftproduktion Anzahl der ISU5-Bezugsflächen Gesamtgröße der Klasse in ha
hoch 3.797 12.297
mittel 5.032 16.506
gering bis
sehr gering
4.530 18.617
Tab. 4: Übersicht der qualitativen Einordnung der Grünflächenaggregationsräume

Die Gesamtfläche der potenziell kaltluftproduzierenden Grünflächen beziffert sich auf ca. 47.420 Hektar, was einem Flächenanteil von rund 53 % des gesamten Stadtgebietes entspricht und als hoch angesehen werden kann. Die Ausprägung der Kaltluftlieferung innerhalb von Grünarealen ist dabei meist räumlich differenziert. Oft weisen bei innerstädtischen Grünflächen die zentralen Bereiche einen niedrigeren Kaltluftvolumenstrom auf als die an die Bebauung angrenzenden Teilflächen. Dies ist darauf zurück zu führen, dass, angetrieben durch den Temperaturunterschied zwischen Freifläche und Bebauung, die Kaltluft erst beschleunigt werden muss und dann die Werte in Richtung auf die Bebauung zunehmen. Im Übergangsbereich von Grünfläche und Bebauung ist der Temperaturgradient und damit auch die Intensität des Luftaustausches am höchsten.

Grün- und Freiflächen mit einem hohen Kaltluftmassenstrom sind insbesondere am Stadtrand anzutreffen. Generell erweisen sich die größeren Wald- und Ruderalflächen, Friedhöfe und Kleingartenanlagen als sehr kaltluftproduktiv. Die für die Stadtmitte flächenhaft wichtigsten stadtklimatischen Beiträge gehen vom Großen Tiergarten, dem ehemaligen Flughafen Tempelhof und den Kleingartenkolonien am Priesterweg aus. Diese Flächen sind durch ihre ausgedehnten Kaltlufteinwirkbereiche gekennzeichnet. Zu den bedeutsamen Freiflächen mit Bezug zur Innenstadt zählen auch Teile des Grunewaldes. Die in Richtung auf die Stadtmitte vorgelagerten, durchgrünten Siedlungstypen sowie auftretende Hangneigungen > 1° unterstützen die Kaltluftströmung erheblich, so dass Kaltluftreichweiten in die Bebauung der Ortsteile Schmargendorf und Wilmersdorf von bis zu 2.000 m erzielt werden (vgl. dazu auch die ausführliche Beschreibung innerhalb der Karte 04.10 Klimamodell Berlin). Zusammen mit den Kleingartenanlagen nördlich des Spandauer Damms, am Heckerdamm sowie den Volksparken Jungfernheide und Rehberge ergibt sich ein ca. 10 km langer, die westliche Stadtmitte umrahmender Kaltlufteinwirkbereich. Eine ähnliche Bedeutung haben in der östlichen Stadtmitte die Grünbereiche um den Volkspark Prenzlauer Berg bzw. den Zentralfriedhof Lichtenberg.

Mit einer Anzahl von 3.797 Blockflächen und einer Gesamtfläche von ca. 12.297 Hektar beträgt der Anteil dieser Kategorie am Grünflächenbestand ca. 26 %. Dazu zählen die ausgedehnten Wald- und Freiflächen in Stadtrandnaher Lage mit hohen Kaltluftvolumenströmen vor allem im Norden und Westen Berlins.

Die Ausgleichsleistung von Flächen mit einem mittleren Kaltluftmassenstrom ist ebenfalls als bedeutsam einzuschätzen. In der Innenstadt treten der Schlosspark Charlottenburg, der Volkspark Friedrichshain sowie der Volkspark Humboldthain mit einem ausgeprägten Kaltlufteinwirkbereich hervor. Im Süden des Stadtgebietes weisen verbreitet die durchgrünten Siedlungstypen ohne Anbindung an Park- oder Waldflächen einen mittleren Massenstrom auf. Die Flächensumme der als mittel einzustufenden Freiflächen beläuft sich auf 16.506 Hektar, was in etwa 35% aller hier bewerteten Flächen entspricht.

Grünflächen, die einen geringen Kaltluftmassenstrom aufweisen, haben mit ca. 18.221 Hektar einen Anteil von 38 % am Grünflächenbestand. Dazu zählen vor allem die kleineren Friedhöfe, Kleingärten und Parkareale mit einer Flächengröße von bis zu 10 ha. Solange diese Areale in eine insgesamt wärmere Umgebungsbebauung eingebettet sind, bilden sie nur selten einen eigenen Einwirkbereich aus. In Nachbarschaft zu kaltluftproduktiveren Grünarealen können sie jedoch deren Wirkungen unterstützen und damit den jeweiligen klimatischen Einwirkbereich vergrößern.

Grünflächen mit einem sehr geringen Kaltluftmassenstrom bilden in der Regel auch keinen Einwirkbereich mehr aus. Dabei handelt es sich vor allem um kleinere, innerhalb der Bebauung gelegene Flächen von bis zu 2,5 ha. Innerhalb von Belastungsbereichen können aber auch diese Flächen eine bedeutsame Funktion als klimaökologische Komfortinseln erfüllen, sofern sie ein Mosaik aus unterschiedlichen Mikroklimaten wie beispielsweise beschattete und besonnte Bereiche oder kühlende Wasserflächen aufweisen (Mikroklimavielfalt). Der Anteil dieses Flächentyps am Gesamtbestand beträgt mit 396 Hektar lediglich ca. 1 %. Einen räumlichen Überblick über die Verteilung der einzelnen Kaltluft-Produktivitätsklassen bietet Abbildung 5.

Abbildung 5 - Thumbnail
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Abb. 5: Klassifikation der Grünaggregationsräume und Freiflächen des Umlandes nach ihrer Kaltluftlieferung

Die Kaltluftentstehungsgebiete des Umlandes stehen oftmals in direktem Kontakt zu denen des Stadtgebietes und sind quasi als deren Erweiterung anzusehen. Aufgrund der größeren Distanz zu Siedlungsräumen ist das Strömungsfeld erst zum 06.00-Uhr-Zeitpunkt voll ausgeprägt. Die größten Kaltluftentstehungsgebiete sind im Nordosten Berlins anzutreffen. Der hier im Verhältnis auffallende Anstieg der Geländehöhe begünstigt in diesem Bereich ein weiträumiges Einströmen der Kaltluft in Richtung auf die Stadt. Zahlreiche kleinere Gebiete sind an der südlichen Stadtgrenze gruppiert, während am Westrand lediglich zwei Kaltluftentstehungsgebiete ausgewiesen werden konnten. Der Kaltluftmassenstrom ist verbreitet als hoch einzustufen. Die Relevanz der umlandbürtigen Flächen steigt mit der Nähe zu Siedlungsbereichen und ist somit in den Räumen Spandau, Marzahn sowie am südlichen Stadtrand am größten.

Siedlungsräume

Wie unter Methode beschrieben, ist die bioklimatische Belastungssituation auf Basis der Z-Transformation des modellierten PMV (Predicted Mean Vote) ermittelt worden. Mit diesem Vorgehen lässt sich eine räumliche Untergliederung des Siedlungsraumes in belastete und bioklimatisch eher ungünstige Bereiche einerseits sowie bioklimatische Gunsträume andererseits durchführen.

Letztere sind meist als Kaltlufteinwirkbereiche durch eine moderate Überwärmung und eine ausreichende Durchlüftung aufgrund der von einer kaltluftproduzierenden Freifläche ausgehenden Strömungen gekennzeichnet. Die Reichweite der Kaltluftströmung in die Bebauung hängt neben der Kaltluftproduktivität von der Hinderniswirkung des angrenzenden Bebauungstyps ab. Abbildung 6 zeigt die Situation im Umfeld des Großen Tiergartens, wobei das konzentrische, nächtliche Ausströmen der Kaltluft als Einwirkbereich deutlich wird. Im Gegensatz zu den randlichen Stadtteilen verbleiben im Innenstadtbereich auch die von Kaltluft durchströmten Areale oft auf einem weniger günstigen Niveau.

Im zentralen Bereich des Tiergartens ist eine Zone reduzierter Strömungsgeschwindigkeiten von weniger als 0,2 m/s zu erkennen. Von hier aus wird die produzierte Kaltluft beschleunigt und dringt, angetrieben vom nutzungsbedingten Temperaturunterschied, in die angrenzende Bebauung ein. Grüne Areale stellen Grünflächen dar, während orange die weniger günstigen und rot die bioklimatisch ungünstigen Baublöcke kennzeichnen.

Abbildung 6 - Thumbnail
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Abb. 6: Simulierter Einwirkbereich der im Großen Tiergarten produzierten Kaltluft

Von den Wohlfahrtswirkungen größerer innerstädtischer Freiflächen wie dem ehemaligen Flughafen Tempelhof oder dem Volkspark Friedrichshain profitieren selbst in der Innenstadt weiträumige Siedlungsbereiche. Hierbei dienen vorgelagerte, kleinere Freiflächen oftmals als "grüne Trittsteine" und erleichtern das Vordringen von Kaltluft in die Bebauung.

Diesen Gunsträumen stehen Belastungsbereiche mit einer überdurchschnittlichen Wärmebelastung und einem Durchlüftungsmangel gegenüber. Dies betrifft vor allem Gebiete folgender Bezirke:

  • Mitte,
  • Pankow,
  • Friedrichshain-Kreuzberg,
  • Lichtenberg,
  • Tempelhof-Schöneberg.

Aber auch mehr peripher gelegene, verdichtete Stadtteilzentren weisen eine erhöhte potenzielle bioklimatische Belastung auf, so z.B. in den Bezirken bzw. Ortsteilen

  • Spandau,
  • Weißensee,
  • Hohenschönhausen,
  • Marzahn,
  • Ober- und Niederschöneweide,
  • Mariendorf.

Darüber hinaus treten in fast allen Ortsteilen vereinzelte Baublöcke mit weniger günstigen Verhältnissen hervor. Dabei weisen Hochhaussiedlungen strukturbedingt über Abstandsflächen eine tendenziell günstigere Durchlüftung auf als im Kartenbild dargestellt. Stellenweise kann aber das Belastungsniveau so ausgeprägt sein, dass es auch durch eine vorhandene Kaltluftströmung nicht ausgeglichen werden kann.

Verkehrsbedingte Luftbelastung

Insbesondere innerstädtische Hauptverkehrsstraßen sind von erhöhten Belastungen betroffen; in der Summe liegen nach jetziger Einschätzung rund 8 % des untersuchten Verkehrsnetzes oberhalb des späteren Grenzwertes.

Bei der potenziellen flächenhaften Belastung von Grünflächen durch die Stickstoffdioxid-Emissionen des Verkehrs sind besonders die Konstellationen interessant, in denen Flächen mit einem hohen bzw. mittleren Kaltluftproduktionsvermögen von NO2-Konzentrationen > 80 µg/m³ betroffen sein können. Dies ist auf rund 3,3 % der Flächen mit hohem oder mittlerem Kaltluftbildungsvermögen der Fall.

Zwar erscheint diese Zahl relativ gering, in innenstadtnahen Grünflächen jedoch sind z.T. die gesamte Flächenausdehnung (Schlosspark Charlottenburg) oder zumindest größere Teilflächen (westl. Bereich des Großen Tiergarten) betroffen (vgl. Abbildung 7).

Im Hinblick auf eine Optimierung der klimatischen Funktionen dieser Grünräume auch durch Verbesserung der lufthygienischen Situation ist diesen Konstellationen besondere Aufmerksamkeit zuzuwenden.

Abbildung 7 - Thumbnail
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Abb. 7: Potenziell durch verkehrsbedingte Schadstoffe (hier: NO2, lila schraffiert) überlagerte Bereiche in klimawirksamen Grünflächen

Luftaustausch

Strukturen, die den Luftaustausch ermöglichen und Kaltluft heranführen, sind das zentrale Bindeglied zwischen Ausgleichsräumen und bioklimatisch belasteten Wirkungsräumen. Leitbahnen sollten generell eine geringe Oberflächenrauhigkeit aufweisen, wobei gehölzarme Tal- und Auenbereiche, größere Grünflächen und Bahnareale als geeignete Strukturen in Frage kommen. Breite Straßen können aufgrund ihrer Immissionsbelastung nur dem Klimaausgleich, nicht jedoch dem Heranführen unbelasteter Luft dienen. Die Leitbahnen werden in der Klimafunktionskarte hinsichtlich des Prozessgeschehens untergliedert, wobei auch eine kaltluftproduzierende (Teil-) Fläche eine Leitbahnfunktion ausüben kann.

Es überwiegen die vorwiegend thermisch induzierten Leitbahntypen im Zusammenhang mit einer rein auf die nutzungsbedingten Temperaturunterschiede zurückzuführenden Ausgleichsströmung. Beispielhaft für solche Strömungen seien als eine der innenstadtnächsten Leitbahnen die Kleingartenanlagen am Priesterweg angeführt, die Kaltluft vom Friedhof an der Bergstraße in Steglitz und vom Insulaner in Richtung Norden transportieren. Des Weiteren leiten die Kleingartenanlagen am Heckerdamm sowie der Volkspark Rehberge einen Teil der auf dem Flughafen Tegel produzierten Kaltluft in Richtung Innenstadt. Eine weitere Anzahl thermisch induzierter Leitbahnen konnte nördlich einer Linie Tegel - Lichtenberg sowie im Süden zwischen Lichterfelde und Bohnsdorf ausgewiesen werden. Im westlichen Stadtgebiet gruppieren sich Leitbahnen um Spandau und führen Kaltluft aus dem nördlichen Gatower Feld sowie dem Umland heran. Grenzt eine Grünfläche direkt an die Bebauung, kommt es hingegen nicht gesondert zu einer Leitbahnausweisung.

Vorwiegend orographisch induzierte Leitbahnen sind auf das östliche Stadtgebiet konzentriert. Dabei handelt es sich um Talbereiche z.B. der Wuhle und dem Mühlenfließ, die aufgrund ihrer Ausrichtung, Breite und Oberflächenbeschaffenheit als Leitbahnen angesprochen werden können. Im westlichen Stadtgebiet kann dahingehend die vom Grunewald ausgehende Tiefenlinie Hundekehlsee - Dianasee - Koenigssee - Halensee eingeordnet werden.

Die Niederungen der größeren Fliessgewässer wie Spree und Havel gehen über diese Funktion hinaus und besitzen zudem eine Eigenschaft als übergeordnete Luftleit- und Ventilationsbahnen. Sie begünstigen den Luftaustausch in der angrenzenden Bebauung auch bei stärkeren, übergeordneten Wetterlagen.

Ein flächenhafter Kaltluftabfluss ist auf Areale mit Hangneigungen > 1° begrenzt und tritt im Stadtgebiet Berlin aufgrund der vergleichsweise geringen Höhenunterschiede selten auf.

Daher ist dieser Prozess an die wenigen Bereiche mit einer nennenswerten Hangneigung wie die des Grunewaldes und der Köpenicker Bürgerheide gekoppelt. Darüber hinaus kann nördlich des Tegeler Sees, in Kaulsdorf sowie im Forst Düppel vereinzelt von einem Kaltluftabfluss ausgegangen werden. Die Kaltluftlieferung ist auf diesen geneigten Waldflächen überdurchschnittlich hoch, da die Ausstrahlung und damit die primäre Abkühlung hauptsächlich aus dem oberen Kronenbereich und nicht aus unmittelbarer Bodennähe erfolgt. Aufgrund der großen, ausstrahlenden Oberfläche des Bestandes fließt die Kaltluft auch im und über den Kronenbereich ab, statt erst in den Stammraum einzusinken (Groß 1989).

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