Satellitendaten: DLR weist hohe Hitzebelastung in deutschen Großstädten nach

Die erste größere Hitzewelle im August ist hierzulande zwar gebrochen, doch städtebauliche Maßnahmen zum Anpassen an den Klimawandel dürften weiter gefragt sein. In einer Analyse hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) dafür erstmals systematisch die Verteilung der Oberflächentemperaturen in allen deutschen Großstädten mit über 100.000 Einwohnern untersucht. Die Ergebnisse bestätigen, dass stark versiegelte und dicht bebaute Stadtbereiche besonders unter Hitze leiden.

Die Studie macht die geografische Lage und Struktur der Hitzebelastung in mehr als 70 Städten wie Berlin, München, Frankfurt, Stuttgart, Köln und Hamburg räumlich nachvollziehbar. Basis dafür sind thermale Aufnahmen der US-amerikanischen Landsat-Satelliten, die eine fundierte, datenbasierte Grundlage für gezielte Maßnahmen gegen die Hitze in Ballungsräumen schaffen sollen.

Die DLR-Wissenschaftler untersuchten die durchschnittlichen Oberflächentemperaturen der Sommermonate Juni, Juli und August von 2013 bis 2024. Obwohl Oberflächen- und Lufttemperatur nicht identisch sind, stehen sie in direktem Zusammenhang, was die Identifizierung von Hitzeinseln ermöglicht. Diese Daten haben die Experten mit verschiedenen Variablen wie Stadtgröße, Lage und Strukturtypen – etwa Einfamilienhausgebiet oder Blockbebauung – in Beziehung gesetzt.

Hitze-Hotspots präzise identifizieren

Um die Temperaturverteilung noch genauer zu simulieren, kombinierten die Forscher Erdbeobachtungsdaten mit Stadtklimamodellen. Dadurch konnten sie die Hitzeverteilung bis auf einen Meter genau erfassen und wichtige Faktoren wie die Beschattung einzelner Bereiche präzise simulieren. So konnten sie herausfinden, wo der Hitzestress am höchsten ist.

„Aus der Fernerkundung haben wir mittlerweile umfangreiche Daten, um räumliche Hitze-Hotspots zu identifizieren, zu quantifizieren und zu überwachen“, erläutert Thilo Erbertseder, DLR-Forscher für Stadtklima und Gesundheit. „Dieses Wissen kann eingesetzt werden, um die Hitzebetroffenheit der Stadtbevölkerung zu reduzieren.“ Dabei sei zu beachten, dass die gefühlte Hitzebelastung für den Menschen auch von Faktoren wie Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit und Strahlung abhänge.

Grün- und Wasserflächen kühlen

Die Analyse bestätigt, dass Strukturen mit geringer Bebauungsdichte und hohem Grünanteil deutlich niedrigere Temperaturdifferenzen zum Umland aufweisen als dicht bebaute Gebiete. Grüne und blaue Infrastruktur (Vegetation und Wasserflächen) haben einen signifikanten Kühleffekt und werden daher bereits als Anpassungsmaßnahme genutzt, um die städtischen Temperaturen zu senken.

Hannes Taubenböck vom Earth Observation Center (EOC) des DLR betont, dass es in jeder Stadt Nutzungskonflikte zwischen Initiativen zum Anpassen an den Klimawandel und dem Bedarf an Wohnraum und Verkehrsinfrastruktur gebe. Die Forscher wollten daher Wissen liefern, „um gesellschaftliche und politische Entscheidungen dazu bewusster treffen zu können“. Mögliche Initiativen, die auf dieser Datenbasis umgesetzt werden könnten, umfassten die gezielte Information der Bevölkerung bei Hitzewellen, die Bereitstellung kühler Räume, hitzeschutzorientierte Sanierungen und langfristige städteplanerische Eingriffe. Das EOC hat mithilfe von Landsat-Daten auch bereits großflächige Verluste des Baumbestands hierzulande sichtbar gemacht: Von Januar 2018 bis April 2021 geriet demnach auf über 500.000 Hektar Fläche Grünvegetation in Mitleidenschaft. Als Auslöser gelten vor allem starke Hitze- und Dürreperioden, die wiederum Schadinsekten beflügelten.

Ausblick und Methodik

In künftigen Arbeiten will das DLR die Wirksamkeit verschiedener Abhilfeinstrumente untersuchen und Stadtklimamodelle mit Fernerkundungsdaten verknüpfen, um mögliche Szenarien zu bewerten. Die diesmal herangezogenen Landsat-Erdtrabanten überfliegen Deutschland jeweils am späten Vormittag oder gegen Mittag und erfassen dabei die Temperaturen der Oberflächen, also etwa an Baumkronen in Wäldern oder über Wassergebieten.

Aus diesen Daten berechnete das Team anschließend die Durchschnittstemperaturen der Sommermonate. Die flächendeckende Messung per Fernerkundung löst den Forschern zufolge das Problem, dass Lufttemperaturmessungen in Städten oft nicht ausreichend verfügbar sind, um lokale Hotspots zu identifizieren und gezielte Planungen zu ermöglichen.

„Informationen aus dem Weltraum sind grundlegend für ein noch besseres Verständnis von Prozessen wie den klimatischen Entwicklungen in Städten und Ballungsräumen“, ist sich die DLR-Vorstandsvorsitzende Anke Kaysser-Pyzalla sicher. Durch die im DLR entwickelten Verfahren und Methoden zur Be- und Verarbeitung von Satellitendaten könne das Institut verlässliche Informationen und Anwendungen für ein breites Spektrum an Handlungsempfehlungen bereitstellen.

(des)