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Stadtklimaanalyse Hamburg 2023

Die Stadtklimaanalyse Hamburg 2023 basiert auf einer modellgestützten Analyse zu den klimaökologischen Funktionen für das Hamburger Stadtgebiet. Die Berechnung mit FITNAH 3D erfolgte in einer hohen räumlichen Auflösung (10 m x 10 m Raster) und liefert Daten und Aussagen zur Temperatur und Kaltluftentstehung in Hamburg. Die Untersuchung wurde auf der Annahme einer besonders belastenden Sommerwetterlage für Mensch und Umwelt mit geringer Luftbewegung und hoher Temperaturbelastung erstellt. Als Grundlage für die flächenbezogenen Bewertungen und deren räumliche Abgrenzungen diente der ALKIS-Datensatz „Bodennutzung“ der Freien und Hansestadt Hamburg, Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) mit Stand Dezember 2022. Weitere Informationen zur Stadtklimaanalyse Hamburg 2023 sind unter folgendem Link abrufbar: https://www.hamburg.de/landschaftsprogramm/18198308/stadtklima-naturhaushalt/ Dort stehen der Erläuterungsbericht, die Analyse- und Bewertungskarten sowie eine Erläuterungstabelle für den Datensatz, der als Grundlage für die Ebenen 11 bis 14 dient, zum Download zur Verfügung. Die Ebenen des Geodatensatzes „Stadtklimaanalyse Hamburg 2023“ werden wie folgt präzisiert: 01 Windvektoren um 4 Uhr (aggregierte 100 m Auflösung) Die bodennahe Temperaturverteilung bedingt horizontale Luftdruckunterschiede, die wiederum Auslöser für lokale thermische Windsysteme sind. Ausgangspunkt dieses Prozesses sind die nächtlichen Temperaturunterschiede, die sich zwischen Siedlungsräumen und vegetationsgeprägten Freiflächen einstellen. An den geneigten Flächen setzt sich abgekühlte und damit schwerere Luft in Richtung zur tiefsten Stelle des Geländes als Kaltluftabfluss in Bewegung. Das sich zum nächtlichen Analysezeitpunkt 4 Uhr ausgeprägte Kaltluftströmungsfeld wird über Vektoren abgebildet, die für eine übersichtlichere Darstellung auf 100 m x 100 m Kantenlänge aggregiert werden. 02 Flurwinde und Kaltluftabflüsse Bei den nächtlichen Windsystemen werden Flurwinde von Kaltluftabflüssen unterschieden. Flurwinde werden durch den horizontalen Temperaturunterschied zwischen kühlen Grünflächen und warmer Bebauung ausgelöst. Kaltluftabflüsse bilden sich über Oberflächen mit Hangneigungen von mehr als 1 ° aus. 03 Bereiche mit besonderer Funktion für den Luftaustausch Diese Durchlüftungszonen verbinden Kaltluftentstehungsgebiete (Ausgleichsräume) und Belastungsbereiche (Wirkungsräume) miteinander und sind aufgrund ihrer Klimafunktion elementarer Bestandteil des Luftaustausches. Es handelt sich i.d.R. um gering überbaute und grüngeprägte Strukturen, die linear auf die jeweiligen Wirkungsräume ausgerichtet sind und insbesondere am Stadtrand das Einwirken von Kaltluft aus den Kaltluftentstehungsgebieten des Umlandes begünstigen. 04 Kaltlufteinwirkbereich innerhalb von Bebauung und Verkehrsflächen Hierzu zählen Siedlungs- und Verkehrsflächen, die sich im „Einwirkbereich“ eines klimaökologisch wirksamen Kaltluftstroms mit einem Wert von mehr als 5 m³/(s*m) befinden. Hier ist sowohl im bodennahen Bereich als auch darüber hinaus eine entsprechende Durchlüftung vorhanden. Die Eindringtiefe der Kaltluft beträgt, abhängig von der Bebauungsstruktur, zwischen ca. 100 m und bis zu 700 m. Darüber hinaus spielt auch die Hinderniswirkung des angrenzenden Bebauungstyps eine wesentliche Rolle. 05 Gebäude (Bestand und Planung) Mithilfe der Gebäudegrenzen werden Effekte auf das Mikroklima sowie insbesondere das Strömungsfeld berücksichtigt. Als Grundlage dient der ALKIS-Datensatz „Gebäude“ der Freien und Hansestadt Hamburg, Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) mit Stand Dezember 2022. Dieser Datensatz wurde anhand ausgewählter, zum Zeitpunkt der Bearbeitung im Verfahren sowie in Planung befindlicher Bebauungspläne und Großprojekte modifiziert. 06 Windgeschwindigkeit um 4 Uhr Siehe Hinweise zur Ebene 01 Windvektoren um 4 Uhr (aggregierte 100 m Auflösung). Die Rasterzellen stellen ergänzend zu den Windvektoren die Windgeschwindigkeit flächenhaft in 10 m x 10 m Auflösung dar. 07 Kaltluftvolumenstromdichte um 4 Uhr Der Kaltluftvolumenstrom beschreibt diejenige Menge an Kaltluft in der Einheit m³, die in jeder Sekunde durch den Querschnitt beispielsweise eines Hanges oder einer Kaltluftleitbahn fließt. Der Volumenstrom ist ein Maß für den Zustrom von Kaltluft und bestimmt neben der Strömungsgeschwindigkeit die Größenordnung des Durchlüftungspotenzials. Zum Zeitpunkt 4 Uhr morgens ist die Intensität der Kaltluftströme voll ausgeprägt. 07a Kaltluftvolumenstromdichte um 4 Uhr in den Grün- und Freiflächen Reduzierung der Ebene 07 Kaltluftvolumenstromdichte um 4 Uhr auf die Grün- und Freiflächen. 08 Lufttemperatur um 4 Uhr Der Tagesgang der Lufttemperatur ist direkt an die Strahlungsbilanz eines Standortes gekoppelt und zeigt daher i.d.R. einen ausgeprägten Abfall während der Abend- und Nachtstunden. Dieser erreicht kurz vor Sonnenaufgang des nächsten Tages ein Maximum. Das Ausmaß der Abkühlung kann je nach meteorologischen Verhältnissen, Lage des Standorts und landnutzungsabhängigen physikalischen Boden- bzw. Oberflächeneigenschaften große Unterschiede aufweisen. Besonders auffällig ist das thermische Sonderklima der Siedlungsräume mit seinen gegenüber dem Umland modifizierten klimatischen Verhältnissen. 08a Lufttemperatur um 4 Uhr im Siedlungsraum Reduzierung der Ebene 08 Lufttemperatur um 4 Uhr auf die Siedlungsflächen. 08b Lufttemperatur um 4 Uhr in den Verkehrsflächen Reduzierung der Ebene 08 Lufttemperatur um 4 Uhr auf die Verkehrsflächen. 09 Lufttemperatur um 14 Uhr Die Lufttemperatur am Tage ist im Wesentlichen durch die großräumige Temperatur der Luftmasse in einer Region geprägt und wird weniger stark durch Verschattung beeinflusst, wie es bei der PET der Fall ist (Erläuterung „PET“ siehe Ebene 10 und 13). Daher weist die für die Tagsituation modellierte Lufttemperatur eine homogenere Ausprägung auf. 10 Physiologisch Äquivalente Temperatur (PET) um 14 Uhr Meteorologische Parameter wirken nicht unabhängig voneinander, sondern in biometeorologischen Wirkungskomplexen auf das Wohlbefinden des Menschen ein. Zur Bewertung werden Indizes verwendet (Kenngrößen), die Aussagen zur Lufttemperatur und Luftfeuchte, zur Windgeschwindigkeit sowie zu kurz- und langwelligen Strahlungsflüssen kombinieren. Wärmehaushaltsmodelle berechnen den Wärmeaustausch einer „Norm-Person“ mit seiner Umgebung und können so die Wärmebelastung eines Menschen abschätzen. Die hier genutzte Kenngröße PET (Physiologisch Äquivalente Temperatur, VDI 3787, Blatt 9) bezieht sich auf außenklimatische Bedingungen und zeigt eine starke Abhängigkeit von der Strahlungstemperatur. Mit Blick auf die Wärmebelastung ist sie damit vor allem für die Bewertung des Aufenthalts im Freien am Tage sinnvoll einsetzbar. 11 Bewertung nachts Siedlungs- und Verkehrsflächen: mittlere Lufttemperatur um 4 Uhr Zur Bewertung der bioklimatischen Situation wird die nächtliche Überwärmung in den Nachtstunden (4 Uhr morgens) herangezogen und räumlich differenziert betrachtet. Der nächtliche Wärmeinseleffekt wird anhand der Differenz zwischen der durchschnittlichen Lufttemperatur einer Siedlungs- oder Verkehrsfläche und der gesamtstädtischen Durchschnittstemperatur von etwa 17,1 °C bewertet. Die mittlere Überwärmung pro Blockfläche wird in fünf Bewertungsstufen untergliedert und reicht von sehr günstig (≥ 15,8 °C) bis sehr ungünstig (>= 20 °C). 12 Bewertung nachts Grün- und Freiflächen: bioklimatische Bedeutung Bei der Bewertung der bioklimatischen Bedeutung von grünbestimmten Flächen ist insbesondere die Lage der Grün- und Freiflächen zu Leitbahnen sowie zu bioklimatisch ungünstig oder weniger günstig bewerteten Siedlungsflächen entscheidend. Es handelt sich um eine anthropozentrisch ausgerichtete Wertung, die die Ausgleichsfunktionen der Flächen für den derzeitigen Siedlungsraum berücksichtigt. Die klimaökologischen Charakteristika der Grün- und Freiflächen werden anhand einer vierstufigen Skala (sehr hohe bioklimatische Bedeutung bis geringe bioklimatische Bedeutung) bewertet. 13 Bewertung tags Siedlungs- und Verkehrsflächen: bioklimatische Bedeutung (PET 14 Uhr) Zur Bewertung der Tagsituation wird der humanbioklimatische Index PET um 14:00 Uhr herangezogen. Für die PET existiert in der VDI-Richtlinie 3787, Blatt 9 eine absolute Bewertungsskala, die das thermische Empfinden und die physiologischen Belastungsstufen quantifiziert. Die Bewertung der thermischen Belastung im Stadtgebiet Hamburg orientiert sich daran und reicht auf einer fünfstufigen Skala von extrem belastet (> 41 °C) bis schwach belastet ( 41 °C) zu einer sehr geringen Aufenthaltsqualität führt. 14 Bewertung tags Grün- und Freiflächen: Aufenthaltsqualität (PET 14 Uhr) Die Zuweisung der Aufenthaltsqualität von Grün- und Freiflächen in der Bewertungskarte beruht auf der jeweiligen physiologischen Belastungsstufe. Es werden vier Bewertungsstufen unterschieden. Eine hohe Aufenthaltsqualität ergibt sich aus einer schwachen oder nicht vorhandenen Wärmebelastung (PET 41 °C) zu einer sehr geringen Aufenthaltsqualität führt.

Klimainformationssystem Bremen

Das Klimainformationssystem Bremen zeigt die Bioklimatische Situation im Land Bremen als Klimafunktionskarte. Die Klimafunktionskarte bildet die Funktionen und Prozesse des nächtlichen Luftaustausches für das Stadtgebiet von Bremen und Bremerhaven ab (Strömungsfeld, Kaltluftleitbahnen). Für Siedlungs- und Gewerbeflächen stellt sie die nächtliche Überwärmung dar, basierend auf der bodennahen Lufttemperatur in einer autochthonen Sommernacht um 04:00 Uhr morgens. Die Klimafunktionskarte ist ein Fachplan für die Belange des Stadtklimas und eine wichtige Grundlage für die gesamtstädtische räumliche Entwicklung. Die Karte bildet eine wichtige Abwägungsgrundlage für die bauliche Entwicklung in Bremen und für eine Weiterentwicklung klimawirksamer Freiflächen und Siedlungsstrukturen. Das Klimainformationssystem wurde vom Referat 20 Umweltinnovationen und Anpassung an den Klimawandel der Freien Hansestadt Bremen in Zusammenarbeit mit dem Landesamt GeoInformation Bremen aufgebaut. Die Anwendung selbst, basiert auf dem Open Source Webkarten-Client ‚Masterportal‘. Die Einbindung der Anwendung in eine eigene Webseite ist über einen IFrame möglich.

Klimaanalysekarte der fernen Zukunft mit starkem Klimaschutz (RCP 2.6 - Nacht) - Bremen

Die Klimaanalysekarte synthetisiert die wesentlichen Aussagen der Analyseergebnisse für die Nachtsituation in einer Karte und präzisiert bzw. pointiert das Kaltluftprozessgeschehen zu den Themenfeldern Überwärmung, Kaltluftentstehung und Kaltluftfluss. Dargestellt werden für die Siedlungs- und Verkehrsflächen die Lufttemperatur in °C und für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen wird die Kaltluftvolumenstromdichte in m³/m*s. Außerdem werden die Kaltluftprozesse wie linienhaften Kaltluftbahnen, flächenhafter Kaltluftabfluss, Kaltluftentstehungsgebiete, sowie das Windfeld visualisiert. Das Strömungsfeld bzw. die Fließrichtung der Kaltluft wurde für eine bessere Lesbarkeit der Karte auf eine Auflösung von 200 m aggregiert und ab einer als klimaökologisch wirksam angesehenen Windgeschwindigkeit von 0,2 m/s mit einer Pfeilsignatur visualisiert. Kleinräumigere und/oder schwächere Windsysteme (z. B. Kanalisierungseffekte in größeren Zufahrtsstraßen im Übergang zwischen Grün- und Siedlungsflächen) werden aus der Karte nicht ersichtlich. Für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen erfolgt die Darstellung der Kaltluftentstehungsgebiete. Diese, mit einer überdurchschnittlichen Kaltluftproduktion, gekennzeichneten Flächen weisen eine mittlere Kaltluftproduktionsrate von >25,5 m³/m²*h auf. Kaltluftleitbahnen verbinden kaltluftproduzierende sogenannte Ausgleichsräume (Grünflächen und landwirtschaftliche Flächen) und sogenannte Wirkräume (Siedlungs- und Verkehrsflächen) miteinander und sind mit ihren meist hohen Kaltluftvolumenströmen elementarer Bestandteil des Kaltluftprozessgeschehens. Gleichzeitig sind diese aber auch hochgradig anfällig gegenüber Flächenentwicklungen in ihren Kern- und Randbereichen, die zu einer Verengung des Durchflussquerschnittes und einer erhöhten Rauigkeit und damit zu einer Funktionseinschränkung bzw. zu einem Funktionsverlust führen können. Flächenhafte Kaltluftabflussbereiche kennzeichnen großräumigere Kaltluftbewegungen. Sie sind nur dann von einer vergleichbaren Verletzlichkeit geprägt, wenn sie ausschließlich auf wenig dynamischen Flurwinden basieren. Hangfolgende Kaltluftabflüsse reagieren aufgrund der zumeist gegebenen Ausweichmöglichkeiten der Luft deutlich robuster auf ein moderates Maß an baulichen Entwicklungen. Eine Einschränkung der klimaökologischen Funktionen ist aber bei besonders intensiven Flächenentwicklungen oder unter besonderen Nutzungsbedingungen auch hier durchaus möglich und zu vermeiden bzw. auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Als weiteres Element wurde der Parkwind eingesetzt. Hierbei handelt es sich um kleinräumige Kaltluftströmungen aus innerstädtischen Grünflächen, die radial in die umgebenden Siedlungsflächen einströmen. Trotz ihrer geringen räumlichen Ausprägungen können sie einen wichtigen Ausgleichseffekt innehaben. Hier wird die Klimaanalysekarte für die ferne Zukunft mit starkem Klimaschutz (RCP 2.6) dargestellt. -------------------------------------------------------------------- Generelle Modellierungsinformationen: Für die Modellierung wurde das Modell FITNAH-3D in einer Auflösung von 5 m genutzt. Als meteorologische Rahmenbedingung wird ein autochthoner Sommertag (wolkenloser Himmel, nur sehr schwach überlagernder Wind) angenommen.Bei dem Szenario der nahen Zukunft mit starkem Klimaschutz (RCP 2.6) wird als Starttemperatur eine Lufttemperatur von 22 °C und eine Wassertemperatur von 21,1 °C angenommen unter Berücksichtigung der Stadtentwicklung mit Stadtentwicklungsflächen. Weiterführende Informationen und eine detaillierte Beschreibung der Methodik finden Sie in folgenden Berichten: 1. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil A - Ergebnisse und Planungshinweise 2. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil B - Fachliche Grundlagen und Analysemethodik

Klimaanalysekarte der fernen Zukunft mit hohen Emissionen (RCP 8.5 - Nacht) - Bremen

Die Klimaanalysekarte synthetisiert die wesentlichen Aussagen der Analyseergebnisse für die Nachtsituation in einer Karte und präzisiert bzw. pointiert das Kaltluftprozessgeschehen zu den Themenfeldern Überwärmung, Kaltluftentstehung und Kaltluftfluss. Dargestellt werden für die Siedlungs- und Verkehrsflächen die Lufttemperatur in °C und für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen wird die Kaltluftvolumenstromdichte in m³/m*s. Außerdem werden die Kaltluftprozesse wie linienhaften Kaltluftbahnen, flächenhafter Kaltluftabfluss, Kaltluftentstehungsgebiete, sowie das Windfeld visualisiert. Das Strömungsfeld bzw. die Fließrichtung der Kaltluft wurde für eine bessere Lesbarkeit der Karte auf eine Auflösung von 200 m aggregiert und ab einer als klimaökologisch wirksam angesehenen Windgeschwindigkeit von 0,2 m/s mit einer Pfeilsignatur visualisiert. Kleinräumigere und/oder schwächere Windsysteme (z. B. Kanalisierungseffekte in größeren Zufahrtsstraßen im Übergang zwischen Grün- und Siedlungsflächen) werden aus der Karte nicht ersichtlich. Für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen erfolgt die Darstellung der Kaltluftentstehungsgebiete. Diese, mit einer überdurchschnittlichen Kaltluftproduktion, gekennzeichneten Flächen weisen eine mittlere Kaltluftproduktionsrate von >25,5 m³/m²*h auf. Kaltluftleitbahnen verbinden kaltluftproduzierende sogenannte Ausgleichsräume (Grünflächen und landwirtschaftliche Flächen) und sogenannte Wirkräume (Siedlungs- und Verkehrsflächen) miteinander und sind mit ihren meist hohen Kaltluftvolumenströmen elementarer Bestandteil des Kaltluftprozessgeschehens. Gleichzeitig sind diese aber auch hochgradig anfällig gegenüber Flächenentwicklungen in ihren Kern- und Randbereichen, die zu einer Verengung des Durchflussquerschnittes und einer erhöhten Rauigkeit und damit zu einer Funktionseinschränkung bzw. zu einem Funktionsverlust führen können. Flächenhafte Kaltluftabflussbereiche kennzeichnen großräumigere Kaltluftbewegungen. Sie sind nur dann von einer vergleichbaren Verletzlichkeit geprägt, wenn sie ausschließlich auf wenig dynamischen Flurwinden basieren. Hangfolgende Kaltluftabflüsse reagieren aufgrund der zumeist gegebenen Ausweichmöglichkeiten der Luft deutlich robuster auf ein moderates Maß an baulichen Entwicklungen. Eine Einschränkung der klimaökologischen Funktionen ist aber bei besonders intensiven Flächenentwicklungen oder unter besonderen Nutzungsbedingungen auch hier durchaus möglich und zu vermeiden bzw. auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Als weiteres Element wurde der Parkwind eingesetzt. Hierbei handelt es sich um kleinräumige Kaltluftströmungen aus innerstädtischen Grünflächen, die radial in die umgebenden Siedlungsflächen einströmen. Trotz ihrer geringen räumlichen Ausprägungen können sie einen wichtigen Ausgleichseffekt innehaben. Hier wird die Klimaanalysekarte für die ferne Zukunft mit hohen Emissionen (RCP 8.5) dargestellt. -------------------------------------------------------------------- Generelle Modellierungsinformationen: Für die Modellierung wurde das Modell FITNAH-3D in einer Auflösung von 5 m genutzt. Als meteorologische Rahmenbedingung wird ein autochthoner Sommertag (wolkenloser Himmel, nur sehr schwach überlagernder Wind) angenommen. Bei dem Szenario der nahen Zukunft mit hohen Emissionen (RCP 8.5) wird als Starttemperatur eine Lufttemperatur von 25,8 °C und eine Wassertemperatur von 23 °C angenommen unter Berücksichtigung der Stadtentwicklung mit Stadtentwicklungsflächen. Weiterführende Informationen und eine detaillierte Beschreibung der Methodik finden Sie in folgenden Berichten: 1. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil A - Ergebnisse und Planungshinweise 2. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil B - Fachliche Grundlagen und Analysemethodik

Klimaanalysekarte der nahen Zukunft mit moderatem Klimaschutz (RCP 4.5 - Nacht) - Bremen

Die Klimaanalysekarte synthetisiert die wesentlichen Aussagen der Analyseergebnisse für die Nachtsituation in einer Karte und präzisiert bzw. pointiert das Kaltluftprozessgeschehen zu den Themenfeldern Überwärmung, Kaltluftentstehung und Kaltluftfluss. Dargestellt werden für die Siedlungs- und Verkehrsflächen die Lufttemperatur in °C und für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen wird die Kaltluftvolumenstromdichte in m³/m*s. Außerdem werden die Kaltluftprozesse wie linienhaften Kaltluftbahnen, flächenhafter Kaltluftabfluss, Kaltluftentstehungsgebiete, sowie das Windfeld visualisiert. Das Strömungsfeld bzw. die Fließrichtung der Kaltluft wurde für eine bessere Lesbarkeit der Karte auf eine Auflösung von 200 m aggregiert und ab einer als klimaökologisch wirksam angesehenen Windgeschwindigkeit von 0,2 m/s mit einer Pfeilsignatur visualisiert. Kleinräumigere und/oder schwächere Windsysteme (z. B. Kanalisierungseffekte in größeren Zufahrtsstraßen im Übergang zwischen Grün- und Siedlungsflächen) werden aus der Karte nicht ersichtlich. Für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen erfolgt die Darstellung der Kaltluftentstehungsgebiete. Diese, mit einer überdurchschnittlichen Kaltluftproduktion, gekennzeichneten Flächen weisen eine mittlere Kaltluftproduktionsrate von >25,5 m³/m²*h auf. Kaltluftleitbahnen verbinden kaltluftproduzierende sogenannte Ausgleichsräume (Grünflächen und landwirtschaftliche Flächen) und sogenannte Wirkräume (Siedlungs- und Verkehrsflächen) miteinander und sind mit ihren meist hohen Kaltluftvolumenströmen elementarer Bestandteil des Kaltluftprozessgeschehens. Gleichzeitig sind diese aber auch hochgradig anfällig gegenüber Flächenentwicklungen in ihren Kern- und Randbereichen, die zu einer Verengung des Durchflussquerschnittes und einer erhöhten Rauigkeit und damit zu einer Funktionseinschränkung bzw. zu einem Funktionsverlust führen können. Flächenhafte Kaltluftabflussbereiche kennzeichnen großräumigere Kaltluftbewegungen. Sie sind nur dann von einer vergleichbaren Verletzlichkeit geprägt, wenn sie ausschließlich auf wenig dynamischen Flurwinden basieren. Hangfolgende Kaltluftabflüsse reagieren aufgrund der zumeist gegebenen Ausweichmöglichkeiten der Luft deutlich robuster auf ein moderates Maß an baulichen Entwicklungen. Eine Einschränkung der klimaökologischen Funktionen ist aber bei besonders intensiven Flächenentwicklungen oder unter besonderen Nutzungsbedingungen auch hier durchaus möglich und zu vermeiden bzw. auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Als weiteres Element wurde der Parkwind eingesetzt. Hierbei handelt es sich um kleinräumige Kaltluftströmungen aus innerstädtischen Grünflächen, die radial in die umgebenden Siedlungsflächen einströmen. Trotz ihrer geringen räumlichen Ausprägungen können sie einen wichtigen Ausgleichseffekt innehaben. Hier wird die Klimaanalysekarte für die nahe Zukunft mit moderatem Klimaschutz (RCP 4.5) dargestellt. -------------------------------------------------------------------- Generelle Modellierungsinformationen: Für die Modellierung wurde das Modell FITNAH-3D in einer Auflösung von 5 m genutzt. Als meteorologische Rahmenbedingung wird ein autochthoner Sommertag (wolkenloser Himmel, nur sehr schwach überlagernder Wind) angenommen.Bei dem Szenario der nahen Zukunft mit moderatem Klimaschutz (RCP 4.5) wird als Starttemperatur eine Lufttemperatur von 22,8 °C und eine Wassertemperatur von 21,5 °C angenommen unter Berücksichtigung der Stadtentwicklung mit Stadtentwicklungsflächen. Weiterführende Informationen und eine detaillierte Beschreibung der Methodik finden Sie in folgenden Berichten: 1. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil A - Ergebnisse und Planungshinweise 2. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil B - Fachliche Grundlagen und Analysemethodik

Klimaanalysekarte der IST-Situation (Nacht) - Bremen

Die Klimaanalysekarte synthetisiert die wesentlichen Aussagen der Analyseergebnisse für die Nachtsituation in einer Karte und präzisiert bzw. pointiert das Kaltluftprozessgeschehen zu den Themenfeldern Überwärmung, Kaltluftentstehung und Kaltluftfluss. Dargestellt werden für die Siedlungs- und Verkehrsflächen die Lufttemperatur in °C und für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen wird die Kaltluftvolumenstromdichte in m³/m*s. Außerdem werden die Kaltluftprozesse wie linienhaften Kaltluftbahnen, flächenhafter Kaltluftabfluss, Kaltluftentstehungsgebiete, sowie das Windfeld visualisiert. Das Strömungsfeld bzw. die Fließrichtung der Kaltluft wurde für eine bessere Lesbarkeit der Karte auf eine Auflösung von 200 m aggregiert und ab einer als klimaökologisch wirksam angesehenen Windgeschwindigkeit von 0,2 m/s mit einer Pfeilsignatur visualisiert. Kleinräumigere und/oder schwächere Windsysteme (z. B. Kanalisierungseffekte in größeren Zufahrtsstraßen im Übergang zwischen Grün- und Siedlungsflächen) werden aus der Karte nicht ersichtlich. Für die Grünflächen und landwirtschaftlichen Flächen erfolgt die Darstellung der Kaltluftentstehungsgebiete. Diese, mit einer überdurchschnittlichen Kaltluftproduktion, gekennzeichneten Flächen weisen eine mittlere Kaltluftproduktionsrate von >25,5 m³/m²*h auf. Kaltluftleitbahnen verbinden kaltluftproduzierende sogenannte Ausgleichsräume (Grünflächen und landwirtschaftliche Flächen) und sogenannte Wirkräume (Siedlungs- und Verkehrsflächen) miteinander und sind mit ihren meist hohen Kaltluftvolumenströmen elementarer Bestandteil des Kaltluftprozessgeschehens. Gleichzeitig sind diese aber auch hochgradig anfällig gegenüber Flächenentwicklungen in ihren Kern- und Randbereichen, die zu einer Verengung des Durchflussquerschnittes und einer erhöhten Rauigkeit und damit zu einer Funktionseinschränkung bzw. zu einem Funktionsverlust führen können. Flächenhafte Kaltluftabflussbereiche kennzeichnen großräumigere Kaltluftbewegungen. Sie sind nur dann von einer vergleichbaren Verletzlichkeit geprägt, wenn sie ausschließlich auf wenig dynamischen Flurwinden basieren. Hangfolgende Kaltluftabflüsse reagieren aufgrund der zumeist gegebenen Ausweichmöglichkeiten der Luft deutlich robuster auf ein moderates Maß an baulichen Entwicklungen. Eine Einschränkung der klimaökologischen Funktionen ist aber bei besonders intensiven Flächenentwicklungen oder unter besonderen Nutzungsbedingungen auch hier durchaus möglich und zu vermeiden bzw. auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Als weiteres Element wurde der Parkwind eingesetzt. Hierbei handelt es sich um kleinräumige Kaltluftströmungen aus innerstädtischen Grünflächen, die radial in die umgebenden Siedlungsflächen einströmen. Trotz ihrer geringen räumlichen Ausprägungen können sie einen wichtigen Ausgleichseffekt innehaben. Hier wird die Klimaanalysekarte für die Ist-Situation dargestellt. -------------------------------------------------------------------- Generelle Modellierungsinformationen: Für die Modellierung wurde das Modell FITNAH-3D in einer Auflösung von 5 m genutzt. Als meteorologische Rahmenbedingung wird ein autochthoner Sommertag (wolkenloser Himmel, nur sehr schwach überlagernder Wind) angenommen. Bei der Ist-Situation wird als Starttemperatur eine Lufttemperatur von 21,2 °C und eine Wassertemperatur von 20,7 °C angenommen mit der heutigen Stadtstruktur. Weiterführende Informationen und eine detaillierte Beschreibung der Methodik finden Sie in folgenden Berichten: 1. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil A - Ergebnisse und Planungshinweise 2. Stadtklimaanalyse Bremen - Teil B - Fachliche Grundlagen und Analysemethodik

Entwicklung von Verfahrensweisen zur Simulation bewegter Objekte mit OpenFOAM

3D-numerische Simulation von Starrkörperbewegungen Es ist heute möglich strömungsmechanische Berechnungen mit vertretbarem Zeitaufwand durchzuführen. Gleiches soll für die Simulation bewegter Objekte gelten. Im Rahmen des FuE-Projekts sollen Verfahrensweisen entwickelt werden, mit denen anfallende Fragestellungen zur Simulation bewegter Objekte mit OpenFOAM bearbeitet werden können. Aufgabenstellung und Ziel Die dreidimensionale numerische Simulation ist ein wertvolles Werkzeug, das detaillierte Einblicke in Strömungsvorgänge im Bauwerksnahfeld ermöglicht. Im Rahmen der Projektarbeit treten immer wieder Fragestellungen auf, bei denen bewegte Objekte eine wesentliche Rolle spielen und Einfluss auf das Simulationsergebnis haben. Die Simulation der Schleusung eines Schiffes ist ein Beispiel, das stellvertretend für die Schwierigkeiten bei der Modellierung bewegter Objekte steht. Der große Bewegungsumfang des schwimmenden Schiffes bei gleichzeitig sehr geringem Abstand zu statischen Umrandungen und die Querschnittsfreigabe an Verschlüssen erweisen sich als Herausforderungen für den Modellierungsprozess. Ein weiteres Beispiel ist die Modellierung von größeren, sich durch das Simulationsgebiet bewegenden Partikeln, wobei die Interaktion zwischen Partikeln und Strömungsfeld sowie die auf die Partikel wirkenden Kräfte korrekt abzubilden sind. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Beim Entwurf von Schleusen werden kurze Schleusungszeiten bei gleichzeitig geringen hydraulischen Krafteinwirkungen auf das zu schleusende Schiff durch eine optimierte Füllstrategie erreicht. Bislang wurden Schützfahrpläne sowie die Schiffskräfte meist mit gegenständlichen Modellen ermittelt. Die Entwicklung numerischer Methoden soll mittelfristig ermöglichen, derartige Problemstellungen auch mit numerischen Modellen zu bearbeiten. Der Aufwand für den Aufbau der Modelle ist gegenüber gegenständlichen Modellen gering, während die Simulation vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nimmt. Ein Vorteil numerischer Modelle besteht in der leichten Auswertbarkeit der Strömungsdaten an beliebigen Stellen des Modells. Numerische und gegenständliche Modelle können dann entweder zeitgleich, z. B. für hybride Modellierungsansätze, oder unabhängig voneinander genutzt werden. Die Auftragsbearbeitenden werden in die Lage versetzt, für jede Fragestellung und zu jedem Zeitpunkt die geeignetste Untersuchungsmethode zu wählen, wodurch Effizienz und Qualität der Gesamtbearbeitung für die WSV gesteigert werden. Untersuchungsmethoden Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) verwendet das Verfahren OpenFOAM® für die dreidimensionale numerische Strömungssimulation. Zur Berücksichtigung von Starrkörperbewegungen existieren unterschiedliche Methoden, die sich einerseits in Bezug auf die Komplexität, andererseits hinsichtlich des realisierbaren Bewegungsumfangs unterscheiden und jeweils individuelle Vor- und Nachteile aufweisen. Für die Modellierung eines Schleusungsprozesses wurde in diesem Vorhaben zunächst die Deforming-Mesh-Methode herangezogen. Weiterhin werden auch konkurrierende Ansätze wie die Overset-Mesh- und die ImmersedBoundary-Methode betrachtet. Diese ermöglichen hinsichtlich der Objektbewegung eine größere Flexibilität, weisen jedoch Einschränkungen in der Genauigkeit und Robustheit auf. Zur Modellierung von partikelauflösendem Sedimenttransport wird eine Methode betrachtet, die an der Hochschule Emden/Leer entwickelt wird. Dabei werden größere Partikel, ähnlich wie bei der Immersed-Boundary-Methode, durch das Gitter bewegt. Das Volumen der durch einzelne Partikel belegten Zellen wird dabei entsprechend korrigiert.

Modellierung der Eisbergdrift im Weddellmeer zur Bestimmung des Süßwassereintrages durch Schmelzen und Zerfall

Ziel der Arbeiten ist die Untersuchung der Drift kleinerer und mittlerer Eisberge im Weddellmeer und des damit verbundenen Süßwassereintrags mit Hilfe gemessener Driftbahnen und numerischer Modellrechnungen. Dabei soll die regionale Verteilung des Schmelzwassereintrags und dessen Bedeutung für die Stabilität der polaren Wassersäule untersucht werden. Ferner soll der Eintrag von Substanzen bestimmt werden, die das Algenwachstum beeinflussen können. Die Driftmessungen erfolgen durch eine tägliche Übertragung der Eisbergpositionen mittels ARGOS Sender. Das Driftmodell berücksichtigt neben der direkten Wirkung von Wind, Ozeanströmung, Meeresoberflächenneigung und Erdrotation auch die Kräfte, die bei einer geschlossenen Meereisbedeckung auftreten, und beinhaltet basales und laterales Schmelzen. Die Ergebnisse der Analyse der Driftbeobachtungen werden zur Validierung der Modellergebnisse und zur Optimierung der angewendeten Parametrisierungen herangezogen.

Ökologische Durchgängigkeit, Wanderkorridore einheimischer Fischarten in stauregulierten Bundeswasserstraßen

Nach derzeitigem Kenntnisstand nutzen wandernde Fischarten die Strömung eines Fließgewässers zur Orientierung. Sie schwimmen gegen die Strömung gerichtet flussaufwärts. Dabei verbrauchen sie Energie. Der Energieverbrauch steigt mit der stärke der Gegenströmung, die der Fisch im Querprofil des Flusses wählt. Es gibt Hinweise, dass der Wanderweg im Querschnitt eines Gewässers dabei nicht zufällig gewählt ist, sondern einen Wanderkorridor gewählt wird, in dem die Strömung zur Orientierung ausreicht aber möglichst geringe Energiekosten verursacht. Im Projekt soll untersucht werden, ob sich solch ein Wanderkorridor belegen und anhand welcher abiotischer Faktoren er sich beschreiben lässt. Dabei werden neben der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung auch weitere Faktoren untersucht. Ziel des Projektes ist es, Wanderkorridore für unterschiedliche Arten modellhaft zu beschreiben und Schlüsselfaktoren für eine räumliche und zeitliche Abgrenzung von Wanderkorridoren zu ermitteln.

Graduiertenkolleg (GRK) 1398: Non-linearities and upscaling in porous media, GRK 1398: Nichtlinearitäten und Upscaling in porösen Medien

Der Umgang mit Nichtlinearitäten und die Frage des Upscaling stellen eine der größten Herausforderungen für technische und umweltrelevante Anwendungen im Gebiet der Strömungs- und Transportphänomene in porösen Medien dar. Eine Vielzahl hierarchischer (räumlicher und zeitlicher) Skalen können in porösen Medien identifiziert werden, die im Allgemeinen mit deren Heterogenitätsstrukturen zusammenhängen. Strömungs- und Transportphänomene können von gekoppelten Mechanismen verursacht oder beeinflusst werden, die von einem nichtlinearen Zusammenspiel von physikalischen, (geo-)chemischen und/oder biologischen Prozessen herrühren. Um Probleme auf diesem Feld sinnvoll angehen zu können, ist eine interdisziplinäre Umgebung unerlässlich. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeichnen sich in den unterschiedlichsten Arbeitsgebieten aus: angewandte Mathematik, Umwelt- und Bauingenieurwesen, Geowissenschaften und Erdölingenieurwissenschaften. Die gemeinsamen niederländisch-deutschen Forschungsprojekte werden an der TU Delft, der TU Eindhoven, der Universität Utrecht und der Universität Stuttgart durchgeführt. Grundlagenforschung, so wie etwa die Anwendung stochastischer Modelle und die Entwicklung effizienter numerischer Methoden, soll mit angewandter Forschung auf Feldern wie der Optimierung von Brennstoffzellen, Sequestrierung von CO2 oder der Vorhersage von Hangrutschungen verbunden werden. Als mögliche weiterführende Themen werden auch Anwendungen in der Papierherstellung oder der Biomechanik angestrebt. Ein zentraler Aspekt des Internationalen Graduiertenkollegs ist ein Lehrprogramm, das die Unterstützung von Lehre und Forschung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zum Ziel hat. Dies soll erreicht werden, indem anspruchsvolle Kurse angeboten werden, die typischerweise die Fragestellungen der jungen Wissenschaftler abdecken. Außerdem soll alle vier Wochen via Videokonferenz ein Graduiertenseminar zur Diskussion von Forschungsergebnissen stattfinden. Es soll weiterhin ein Austauschprogramm geben, das Doktorandinnen und Doktoranden erlaubt, sechs bis neun Monate im Partnerland zu verbringen. Das somit entstehende internationale und interdisziplinäre Umfeld wird es Doktorandinnen und Doktoranden ermöglichen, effizient Spitzenforschung auf dem Feld der Nichtlinearitäten und des Upscaling im Untergrund durchzuführen.

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