Mit Hilfe von Stadtplanungsszenarien können Entscheidungsträger über die wirksamsten Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels entscheiden. Die Kosten für die Stadt können erheblich gesenkt werden, wenn die richtigen Entscheidungen getroffen werden.

• Anpassungs- und Minderungsmaßnahmen für den Klimawandel
• Oberflächenentsiegelung, Stadtbegrünung, Nutzung von weißem Asphalt, Bewässerung
• SUEWS-Modelle für das Stadtklima - Surface Urban Energy Water-Balance Scheme

Versiegelte Oberflächen (z. B. Beton oder Pflaster) tragen zur Erwärmung von Städten bei. So verhindert die Oberflächenversiegelung die Versickerung von Wasser, das sonst verdunsten und damit die Umwelt abkühlen würde. Stattdessen absorbiert die Oberfläche die kurzwellige Sonnenstrahlung und gibt sie dann in Form von Wärme wieder ab. Fehlende Belüftung aufgrund der kompakten Bebauung verhindert die Zirkulation der Luftmassen und damit die Abkühlung der städtischen Gebiete. Dies sind nur einige der Faktoren, die das Stadtklima beeinflussen und zu einer allgemeinen Erwärmung der Stadt führen.

Ebenso steht fest, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, das Klima in der Stadt durch Anpassungsmaßnahmen zu verändern. Einige davon sind die Begrünung von Dächern und Fassaden, die Verwendung von weißem Asphalt, Entsiegelung von Flächen oder Bewässerung.

Die Entsiegelung von Flächen kann eine sehr effektive Anpassungsmaßnahme sein, wenn wasserdurchlässige Flächen einen großen Teil der Stadt einnehmen. Wenn die Flächen versiegelt sind, kann das Regenwasser nicht mehr versickern und später wieder verdunsten, was zur Abkühlung beitragen würde. Stattdessen heizen sich die versiegelten Flächen auf und tragen zur allgemeinen Erwärmung der Stadt bei. Die Entsiegelung kann die natürlichen Funktionen und die Versickerungsfähigkeit des Bodens wiederherstellen, wodurch die Flächen resistenter gegen Überschwemmungen werden. Unversiegelte Flächen können entweder begrünt oder geschottert werden. Die zusätzliche Vegetation trägt wiederum zur Kühlung der Stadt bei. Das Blätterdach der Bäume reduziert die Sonneneinstrahlung auf den Boden, d. h. der Schatten hält den Boden kühl und kann den thermischen Komfort erhöhen. Darüber hinaus kann die Vegetation eine Reihe von Vorteilen für das Mikroklima durch Evapotranspiration oder Regulierung der Luftbewegung und bessere Bedingungen für lebende Organismen haben.

Dieser Service untersucht die Auswirkungen der mit dem IoT-Messnetz umgesetzten Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel. Es werden punktspezifische Analysen der sich ändernden Luft- und Oberflächentemperaturen durchgeführt, die auf bewährten Modellen der Oberflächenenergiebilanz (SUEWS, oder Surface Urban Energy Water-balance Scheme) basieren. Im Rahmen dieses Services können mehr als 20 verschiedene Strategien zur Eindämmung des Klimawandels getestet werden.

Die Verringerung sowohl der Oberflächentemperatur als auch der Lufttemperatur (im Vergleich zum aktuellen Zustand) wird von den SUEWS-Modellen für verschiedene Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel berechnet. Die Analyse konzentriert sich dabei auf besonders heiße Gebiete in der Stadt. Auf diese Weise werden vier verschiedene Strategien mit unterschiedlichen Optionen verwendet (siehe untenstehende Tabelle), wobei verschiedene Größenordnungen von Anpassungsmaßnahmen simuliert werden.

Zusammenfassung der möglichen Klimaanpassungsstrategien

Blaue Strategien	Grüne Strategien	Maßnahmen an Gebäuden	Technische Maßnahmen zur Veränderung der Materialeigenschaften
Bewässerung von Grünflächen	Dachbegrünung	Fassadenbegrünung	Wärmedämmende Dachmaterialien (Cool Roofs)
Bau von Springbrunnen und Wasserflächen	Pflanzung neuer Bäume	Klimawandelangepasste Materialien an Gebäuden	Klimawandelangepasste Materialien für Asphalt (Cool Pavements)
	Anlage von neuen Grünflächen		Weiße Straßen

Bei der Analyse wird nach Tages- und Jahreszeiten sowie einer Reihe von atmosphärischen Bedingungen (wie Windverhältnisse, Bewölkung und Hitzetage) unterschieden. Die Kopplung mit den Emissionsszenarien für den Klimawandel (aus dem IPCC-Bericht) ermöglicht einen Vergleich der derzeitigen Bedingungen mit den für 2050 (optional 2085) erwarteten Bedingungen. Auf diese Weise lassen sich die unterschiedlichen Auswirkungen des Klimawandels mit und ohne Anpassungsmaßnahmen abschätzen. Die Daten werden über ein Web-Repository (z. B. OneDrive) als csv-Dateien und png-Dateien (oder ähnliche) bereitgestellt. Dieser Service kann auch zwischen eindimensionalen (1D) punktspezifischen Analysen und zweidimensionalen (2D) Flächenanalysen unterscheiden.

Während sich die 1D-Analysen auf einen spezifischen und repräsentativen Ort konzentrieren, decken die 2D-Analysen ein Gebiet ab, für das Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel kombiniert werden.

Die Ergebnisse werden dann den Stadtverwaltungen vorgelegt, damit diese über die effektivsten Maßnahmen zur Klimaanpassung entscheiden können, die anschließend in der Stadt umgesetzt werden können.

Technischer Ansatz

Die Analyse wird mit SUEWS auf Grundlage von Lufttemperaturmessungen in der Umgebung des betreffenden Gebiets durchgeführt. Die Analyse liefert Ergebnisse für die Oberflächentemperatur und die Lufttemperatur.

Zunächst wird eine Referenzsimulation des aktuellen Zustands des Gebiets durchgeführt. Anschließend werden mehrere "Sensitivitätsläufe" durchgeführt, bei denen die Oberfläche des Gebietes künstlich verändert wird. Die künstliche Oberflächenmodifikation verändert wichtige oberflächenspezifische Materialeigenschaften wie Albedo, Emissionsgrad, Wärmeleitfähigkeit und andere.

Die Unterschiede (vorher - nachher) bei Oberflächentemperatur und Lufttemperatur werden durch eine Differenzberechnung ermittelt:

ΔT=T_sens-T_ref

Wobei T_sens die Temperatur des Sensitivitätslaufs (nach der Anpassung) und T_ref die Temperatur der Referenzsimulation (vor der Anpassung) ist.

Insgesamt können 3 verschiedene Gruppen von Parametern geändert werden:

1. Die Anpassungsstrategie an den Klimawandel
2. Die Anpassungsoption an den Klimawandel
3. Das Ausmaß der Anpassungsmaßnahme

Um die Wirksamkeit der geplanten Klimaanpassungsmaßnahme zu testen, kann die Fläche der Anpassung im Modell in der Größe angepasst werden. So lassen sich beispielsweise Fragen beantworten, wie sich die Temperatursenkung verändert, wenn die betrachtete Fläche verdoppelt oder halbiert wird. Die Temperaturabsenkung durch die Anpassungsmaßnahme wird für das Gebiet der Anpassungsmaßnahme simuliert und dann auf das gesamte Gebiet hochgerechnet.

Oberflächentemperatur und Lufttemperatur werden für folgende Bedingungen angezeigt:

• Tageszeit: Tag- vs. Nachtbedingungen
• Jahreszeiten: Sommer vs. Winterbedingungen
• Strahlung: bewölkt vs. sonnig
• Wind: windige Bedingungen vs. Windstille
• Aktuelle Bedingungen im Vergleich zu den Bedingungen im Jahr 2050
• Alle Ergebnisse werden in Form von Diagrammen, Karten oder Tabellen mit Trends, Extremwerten und Häufigkeitsverteilungen dargestellt.