Fu-ECO

Bewertung kombinierter Belastungen im öffentlichen urbanen Raum – Modellierung, Analyse und Visualisierung kombinierter Belastung durch Lärm, Hitzestress, Feinstaub


Projektbeschreibung

Ein Großteil der Weltbevölkerung lebt heute in urbanen Räumen. Im Rahmen von Stadtplanung und Stadtentwicklung gilt es dabei divergente Ansprüche der Bewohner an den Lebensraum “Stadt” zu berücksichtigen. Dem Wunsch nach schönen und le-benswerten Quartieren, mit einem hohen Anteil an urbanem Grün, sauberer Luft, geringem Lärmpegel sowie einer angenehmen Umgebungstemperatur kommt dabei eine besondere Bedeutung zu.
Die Planung, Umsetzung und Aufrechterhaltung solcher Räume erfordert eine vielschichtige Betrachtung, die in der Forschung bisher aufgrund der fehlenden integrativen Methodik nicht in ausreichendem Umfang umgesetzt ist. Insbesondere die Berücksichtigung von Situationen mit kombinierten Belastungen stellt eine wichtige Herausforderung dar, da zusätzliche negative Kopplungseffekte, die aus der Kombination von Hitzestress, Lärmbelastung und Feinstaub resultieren, bei Betrachtung der Einzelfaktoren nicht erkennbar sind. Dieses Defizit ist umso bedenklicher, da durch die Auswirkungen des Klimawandels insbesondere im Sommer Belastungssituationen durch thermische Extreme und auch höhere Feinstaubkonzentrationen häufiger zu erwarten sind.

Vor diesem Hintergrund hat das Projekt Future Ecosystem (FuEco) zum Ziel, (1) die kombinierte Betrachtung aus Belastungssituationen über bestehende Ansätze hinaus in einer Mess- und Modellkette zu betrachten, (2) daraus kombinierte Belastungsindizes abzuleiten und (3) in virtueller Umgebung (aixCAVE) erfahrbar zu machen. Neben der thermischen Komponente werden lufthygienische, akustische und akzeptanzrelevante Faktoren betrachtet und integriert. Es wird untersucht, welche kombinierte Belastung sich für die städtische Bevölkerung bei unterschiedlich gestalteten städtischen Freiräumen auch in Hinsicht auf Zukunftsszenarien ergibt und wie daraus planerische Alternativen mit geringerer Gesamtbelastung abzuleiten sind. Gegenüber bisherigen Ansätzen der Wirkungsmodellierung werden im vorliegenden Projekt die Belastungen nach Nutzerprofilen, Geschlecht und Altersstruktur diversifiziert, sodass ein hohes Potenzial besteht, die Ergebnisse in die Anwendung überführen zu können.

Als modellhafte Untersuchungsgebiete sind öffentliche Räume in Aachen, Düsseldorf und Berlin avisiert, welche sich sowohl in Größe wie auch in Struktur unterscheiden. Die gewonnenen Daten der Messungen dienen der Kalibrierung und Validierung einer atmosphärischen numerischen Modellkette sowie einem Lärmausbreitungsmodell. Aus atmosphärenwissenschaftlicher Sicht kommt in einem ersten Schritt WRF zur Anwendung, um mesoskalige  Eingangsbedingungen für die im zweiten Schritt eingesetzten mikroskaligen Modelle AUSTAL2000, KLAM_21 und ENVI-met zu liefern. Die Auswertung und das Zusammenführen der Modellergebnisse wird exemplarisch Aufschluss über die Verteilung und Intensität der Belastung vor dem Hintergrund unterschiedlicher Stadttypen, Nutzergruppen und topographischer Lagen geben. Die Visualisierung ermöglicht die Einbindung der Modelldaten in den Planungsprozess und die Abwägung von städtebaulichen Alternativen.

Aus stadtklimatologischer Sicht werden im Projekt insbesondere folgende Forschungsfragen addressiert:

  • Lässt sich anhand einer Modellkette eine kombinierte Belastungssituation in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung darstellen?
  • Welcher raumzeitliche Zusammenhang besteht zwischen Temperatur, Luftqualität und Lärm?
  • Zwischen welchen Parametern ist der Zusammenhang am größten und wovon ist das abhängig?
  • Kann aus einer raumzeitlichen Belastungssituation ein Belastungsschema abgeleitet werden?
  • Wie sieht die aktuelle Belastungssituation aus, und wie würde sich diese im Zuge des anthropogenen Klimawandels verändern?
  • Welche Bereiche der untersuchten Platzanlagen sind besonders belastet und unter welchen Randbedingungen ist wo die Belastung am größten?
  • Wie ist der momentane thermische und akustische Komfort, und wie könnte sich dieser in der Zukunft verändern?

Team