Satellitengestützte Fernerkundung urbaner Wärmeinseln im Grundwasser

Susanne Benz1, Peter Bayer2, Frank-M. Goettsche3, Folke S. Olesen3, Philipp Blum1
1 Institut für Angewandte Geowissenschaften, KIT - Karlsruher Institut für Technologie
2 Geologisches Institut, ETH Zürich
3 Institut für Meteorologie und Klima, KIT - Karlsruher Institut für Technologie

O 14.5 in Urban hydrogeology

15.04.2016, 14:45-15:00, Audimax B, Geb. 30.95

 

Temperaturen im urbanen Raum sind im Vergleich zu ihrer ländlichen Umgebung erhöht. Dieses Phänomen wird als urbane Wärmeinsel bezeichnet und wird sowohl in der Atmosphäre, an der Oberfläche als auch im Untergrund von Städten angetroffen. Ziel dieser Arbeit ist es, den Zusammenhang zwischen urbaner Wärmeinsel an der Oberfläche und im Grundwasser zu analysieren und eine Methode zu entwickeln, die es ermöglicht, urbane Grundwassertemperaturen (GWT) anhand satellitengestützter Fernerkundung abzuschätzen. Zunächst wurden jährliche mittlere aus Satellitendaten bestimmte Land-Oberflächen-Temperaturen (LST) und interpolierte Grundwassertemperaturen in Berlin, München, Köln und Karlsruhe gerastert und ihre Unterschiede analysiert, um das Zusammenspiel zwischen urbaner Wärmeinsel unter und oberhalb der Erdoberfläche besser zu verstehen. Die besten Korrelationen von über 0,8 wurden in Köln und Berlin gefunden. Aufgrund der Größe und des Alters dieser Städte sowie der relativ großen Messtiefe der Grundwassertemperaturen von mehr als 15 m kann das thermische Grundwasserregime als quasi-stationär betrachtet werden. Saisonale Temperaturänderungen zeigen keinen großen Einfluss mehr. In Karlsruhe, der jüngsten und kleinsten Stadt mit einem Flurabstand von lediglich 5 m liegt die Korrelation zwischen Grundwasser- und Oberflächentemperatur immer noch über 0,5. Im absoluten Vergleich der Temperaturen zeigt sich, dass die Grundwassertemperatur im Gegensatz zur Oberflächentemperatur unter dicht bebauten Flächen und Industriegebieten lokale Maxima aufzeigt. Überhaupt ist die Grundwassertemperatur in 95% der analysierten Fläche höher als die mittlere LST. Dies bestätigt den Einfluss unterirdischer anthropogener Wärmequellen wie z. B. Gebäudekeller. Aus diesem Grund wurde eine Methode entwickelt, die Grundwassertemperaturen nicht nur anhand von LST abschätzt, sondern auch Bebauungsdichte und Kellertemperatur beachtet. Die Anwendung an den hier untersuchten Städten zeigt, dass mit dieser Methode Grundwassertemperaturen auf ±0.9 °C genau abgeschätzt werden können. Da sowohl Oberflächentemperatur als auch Bebauungsdichte durch Fernerkundung ermittelt werden, ermöglicht die entwickelte Methode eine großflächige Abschätzung urbaner Grundwassertemperaturen und bietet somit auch einen ersten, nicht-invasiven Einblick in das regionale geothermische Potential dieser urbanen Grundwasserleiter.



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