«Asphalt hat einen gewichtigen Nachteil»

ETH-Professor Jan Carmeliet untersuchte zusammen mit Wissenschaftlern der Empa die Hitzewelle vom vergangenen Juni. Im Interview erklärt er, wo es in Zürich im Sommer am angenehmsten ist und wie man Städte mit baulichen Massnahmen vor Hitzeextremen schützen kann.

von Fabio Bergamin, ETH News 21.07.2017 15:45

Herr Carmeliet, warum ist es im Sommer in Städten so viel heisser als auf dem Land?

In den Städten gibt es viel Beton und Asphalt. Diese Materialien sind verhältnismässig dunkel und absorbieren daher Sonneneinstrahlung besonders stark. Am Tag erwärmen sie sich und speichern die Wärme. Nachts wirken Gebäude und Strassen dann wie Heizkörper: Sie geben die tagsüber gespeicherte Wärme ab und heizen die Umgebung auf. Ausserdem halten in Städten Gebäude den Wind ab, und es hat weniger Vegetation als auf dem Land. Wind und Pflanzen, die Wasser verdunsten, haben einen kühlenden Effekt.

Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Empa untersuchten Sie die jüngste Hitzewelle Ende Juni für die Stadt Zürich. Wie viel wärmer war es da in der Stadt?

Der Stadt-Land-Unterschied – in der Wissenschaft sprechen wir von städtischen Hitzeinseln oder auf Englisch von der Urban Heat Island Intensity – betrug in der Nacht auf den 22. Juni in Zürich 6 Grad. Wir hatten da während des Vortags eine hohe Sonneneinstrahlung. Die Nacht war wolkenlos, weshalb in ländlicher Umgebung viel Wärme in die Höhe entweichen konnte und sich die Luft dort stark abkühlen konnte. Im Stadtzentrum hingegen strahlten die Gebäude und Strassen viel Wärme ab. Die nächtliche Abkühlung war daher viel geringer. Sechs Grad ist ein hoher Wert. Während der Hitzewelle im Sommer 2015 betrug der Stadt-Land-Unterschied nur maximal 4,5 Grad.

Mit einer Computersimulation modellierten Sie die Temperaturen für die Stadt Zürich mit hoher Auflösung. Wo war es in Zürich während der jüngsten Hitzewelle am heissesten?

Am heissesten war es in der Umgebung des Hauptbahnhofs und auf den Gleisfeldern davor. Die dunklen Geleise und der dunkle Schotter absorbierten sehr viel Wärme. Ebenfalls sehr heiss war es in Unterstrass sowie zwischen dem Stadion Letzigrund und Altstetten.

Und wo waren die Temperaturen in Zürich am angenehmsten?

In Seenähe – im Seefeld, beim Bürkliplatz und in der Enge – waren die Nachtemperaturen tiefer. Dort brachte die Luftzirkulation kühlere Luft vom See in die Stadt. Ebenfalls angenehme Temperaturen herrschten im Hirslandenquartier und in Schwamendingen. Diese Stadtteile profitierten von Fallwinden vom Adlisberg und vom Zürichberg.

Was möchten Sie mit solchen Computermodellierungen erreichen?

Wir möchten Hitzewellen in Städten kleinräumig besser verstehen. Da es nicht praktikabel ist, eine ganze Stadt mit einem sehr dichten Netz an Temperaturmessstationen zu überziehen, behelfen wir uns mit Simulationen. Als Randbedingungen nutzen wir die Temperatur- und Wind-Messwerte von Wetterstationen und errechnen dann die Temperatur für Zürich und die Umgebung mit einer Auflösung von 250 Metern. Für die Simulation ergänzten wir ein bestehendes Wettermodell mit Informationen zu Gebäuden, den verwendeten Materialien und der Vegetation. Mit solchen Modellen können wir auch den Einfluss von Hitzewellen auf das Wohlbefinden und die Gesundheit der Stadtbewohner untersuchen. Denn dieser Einfluss ist gross. Viele ältere und kranke Personen haben Mühe mit Extremtemperaturen. Ihr Stoffwechsel passt sich nur langsam oder gar nicht an hohe Temperaturen an.

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Bis zum Ende dieses Jahrhunderts müssen wir mit einer deutlichen Zunahme von Hitzeextremen rechnen, vor allem in Südeuropa, aber auch bei uns, prognostizieren Klimawissenschaftler. Müssen wir aufhören, unsere Städte weiter zu verdichten?

Wenn wir unsere Städte verdichten, müssen wir das intelligent machen und Luftzirkulation ermöglichen. Die typische Blockrandbebauung mit einem geschlossenen Innenhof ohne Vegetation oder Beschattung führt zu Wärmeinseln. Wichtig ist, dass wir die Luftzirkulation in der Stadt ermöglichen und beispielsweise rund um Seen und Gewässer eine offene Bauweise erhalten. Geschlossene Häuserfronten am Ufer verhindern, dass kühlere Seeluft in die Stadt strömen kann.

In Ihrer Forschung beschäftigen Sie sich auch mit der Frage, wie wir unsere Städte vor häufiger werdenden Hitzeextremen schützen können. Welche Möglichkeiten gibt es da?

Die städtische Infrastruktur kann man nicht ohne weiteres verändern. Umsetzbar wären jedoch Massnahmen an Hotspots. Effizient sind die Beschattung und die Kühlung mit Wasser. Exponierte Strassen könnten etwa mit hellen Segeln beschattet werden. Oder es könnte Regenwasser – zum Beispiel von Sommergewittern – lokal gespeichert und an Hitzetagen versprüht werden. Weil Bäume sowohl beschatten als auch Wasser verdunsten, sind auch sie sehr effizient. Grosses Potenzial liegt zudem in der Entwicklung neuer Baumaterialien.

Inwiefern?

Nehmen Sie den Strassenbelag als Beispiel: In der Schweiz sind sehr viele Strassen, Trottoirs und Freiflächen asphaltiert. Solche Flächen sind einfach zu unterhalten. Asphalt hat jedoch auch einen gewichtigen Nachteil: Wegen seiner dunklen Farbe absorbiert er viel Wärme. Wünschenswert wären hellere und poröse Beläge, die bei Regen Wasser aufnehmen oder bewässert werden können. In einem meiner Forschungsprojekte beschäftige ich mich mit der Entwicklung solcher Beläge.

Zur Person

Jan Carmeliet (56) ist Professor für Bauphysik an der ETH Zürich und Leiter der Forschungsgruppe Urban Climate an der Empa. Seine Hauptforschungsinteressen sind das städtische Klima, urbane Energiesysteme und deren Modellierung sowie die Suche nach Lösungen für negative Folgen des Klimawandels in Städten durch den Einsatz neuartiger Baumaterialen und Bepflanzung.