Stadtklima

In einer Stadt werden Geofaktoren wie z.B. Boden, Tier- und Pflanzenwelt, Wasserhaushalt, vor allen Dingen aber das Klima vom Menschen beeinflusst und verändert. Eine Stadt unterscheidet sich erheblich von naturnahen Ökosystemen wie z.B. Wiesen und Wälder. Als Folge davon können Stadtbewohner häufiger unter Kopfschmerzen und Bronchialerkrankungen leiden als Einwohner ländlicher Gegenden.
Auf diesem Infrarot-Thermalbild sieht man Stuttgart, Mitte August, kurz nach Sonnenuntergang. Ein wichtiges Ereignis des Stadtklimas ist der lokale Luftaustausch. Dabei kommen jede Nacht große Mengen an Frischluft aus dem umliegenden Gebiet in die Stadt. Für den lokalen Luftaustausch sind die verschiedenen Oberflächen von entscheidender Bedeutung: zum Einen Freiflächen wie Wiesen- und Ackerflächen, zum Anderen die Stadtflächen.
Freiflächen kühlen in der Nacht stark aus. Dadurch produzieren sie große Mengen an Kaltluft. Die schwere Kaltluft sinkt auf den Boden ab und sorgt dort für einen hohen Luftdruck.
In den Stadtflächen befindet sich viel Asphalt und Beton und nur wenige Grünflächen. Dadurch kommt es tagsüber zu einer starken Aufheizung. Nachts bildet sich deshalb eine Wärmeinsel aus. Das bedeutet, dass am Boden Warmluft aufsteigt. Deshalb herrscht hier ein niedriger Luftdruck.
Die Waldflächen sind für den Luftaustausch von untergeordneter Bedeutung, denn hier herrschen tagsüber relativ niedrige Temperaturen und nachts sinkt die Temperatur kaum ab, es wird also nur wenig Kaltluft produziert. Die Waldflächen sind für das Stadtklima aber trotzdem wichtig, da hier Sauerstoff produziert und Kohlenstoffdioxid abgebaut wird. Zudem dienen die Waldflächen als Filter für Schadstoffe und Staub, deshalb enthält die Waldluft bis zu 1000 mal weniger Staub- und Rußpartikel als die Stadtluft.
Und das ist der Grund, weshalb es nachts zu dem lokalen Luftaustausch kommt: Von den Freiflächen strömt die Luft wegen dem Druckausgleich in die Stadt. Unterstützt wird der Luftaustausch durch die Lage der Stadt, die meistens in einem Tal oder an einem Hang liegt. Die dabei entstehenden Winde werden Flurwinde genannt. Der Transport der Frischluft erfolgt durch Frischluftschneisen, das sind hauptsächlich Täler. Deshalb ist es bei der Stadtplanung wichtig, dass diese Schneisen nicht durch hohe Bauten blockiert werden, sondern vielmehr als Sportanlagen oder Ackerflächen dienen. Da es in den Stadt- und Industrieflächen große Gebäude gibt, wird dadurch allerdings das Windfeld (regionale und überregionale Winde) verändert. In diesem Fall werden die Flurwinde abgebremst bzw. abgelenkt. Das bedeutet also, dass zwar frische Luft in die Stadt strömt und die Stadtluft mit Sauerstoff vermischt wird, die schadstoffreiche Stadtluft wird aber kaum aus der Stadt transportiert.

In einer Stadt ist die Konzentration an Schadstoffen wesentlich höher als in den umgebenden Gebieten. Das liegt an den großen Wohn-, Industrie- und Gewerbeflächen und am starken Verkehrsaufkommen. Verstärkt wird die Lage durch hohe Temperaturen und niedrigen Windgeschwindigkeiten. Dadurch kann es dann zu gesundheitsgefährdenden lufthygienischen Situationen kommen.
Die wichtigsten Schadstoffe sind Schwefeldioxid, Stickoxide und Kohlenmonoxid. Die Hauptproduzenten dieser Schadstoffe sind neben Verkehr und Industrie und Gewerbe der Hausbrand. Als Hausbrand wird der Einsatz von Brennstoffen zum Heizen der Häuser bezeichnet. Kohlenmonoxid wird hauptsächlich vom Verkehr produziert, Schwefeldioxid von Industrie und Gewerbe (Buch S.83, M4).
Zur Minderung des Schadstoffausstoßes gibt es auf den drei Gebieten verschiedene Möglichkeiten. Beim Hausbrand fallen bei Gasfeuerung weniger Schadstoffe an als beim Einsatz von Festbrennstoffen. Beim leichten Heizöl kann zudem der Schwefelgehalt reduziert werden. Durch Sanierung und Nachrüstung von Kraftwerken können die Schadstoffe ebenfalls vermindert werden. Beim Verkehr gibt es neben dem Einsatz von Katalysatoren die Möglichkeit der Geschwindigkeitsbegrenzung bei LKWs.
Eine weitere gesundheitsgefährdende Situation ist Smog. Hierbei unterscheidet man zwischen Sommer- und Wintersmog. Grundlage für die Bildung von Smog ist eine Inversionswetterlage. Eine Inversionswetterlage ist eine austauscharme Wetterlage, bei der sich die unterschiedlichen Luftschichten kaum oder gar nicht vermischen, weil nur eine geringe Windgeschwindigkeit vorhanden ist oder es windstill ist. Normalerweise nimmt die Lufttemperatur mit steigender Höhe ab, am Boden befindet sich wärmere Luft als in der Höhe. Bei einer Inversionswetterlage befindet sich aber eine kalte Luftschicht unter einer Warmen. Im Winter entsteht das dadurch, dass die bodennahen Luftschichten abkühlen, und so kälter sind als die darüber liegenden Schichten. Ansonsten kann eine Inversionswetterlage entstehen, wenn eine Warmfront über ein Tal zieht. Diese warme Luftschicht legt sich wie ein Deckel über die kalte Luftschicht und wirkt dann wie eine Sperrschicht, die kältere Luftmassen nicht durchdringen können. Dazu zählen natürlich auch Abgase, die von der kalten Bodenluft abgekühlt werden und sich unter der Sperrschicht sammeln und so die typische Dunstglocke bilden. (Buch S.84, M7). Dadurch kommt es dann zu einer gesundheitsgefährdenden Ansammlung von Schadstoffen im Stadtgebiet.