Bachelorarbeit
Untersuchung der veränderten Strömungsverhältnisse nach einem Dammdruchbruch im Quartier Kreuzstein auf das Stadtgebiet von Bayreuth mithilfe stationärer Langzeitmessungen und mobiler Spurengaserfassung
Betreuer: Christoph Thomas
In Städten herrschen andere atmosphärische Bedingungen als in der ländlichen Umgebung. Ursachen hierfür sind verschiedene Mechanismen, die dazu führen, dass städtische Gebiete häufig wärmer sind als ländliche. Dieses Phänomen wird als Urbane Wärmeinsel (UWI) bezeichnet. Dieser Effekt bewirkt höhere Lufttemperaturen in städtischen Gebieten, was zu weniger Schneefall im Winter und einer längeren Vegetationsperiode führt. Außerdem ermöglicht er den Anbau von Arten, die normalerweise in südlichen Regionen vorkommen. Hohe nächtliche Lufttemperaturen stellen insbesondere für vorbelastete Personen ein generelles Gesundheitsrisiko dar. Die nächtliche Wärmebelastung ist in einer Stadt räumlich ungleich verteilt, insbesondere in Gebieten mit Kaltluftzufuhr ist eine Verringerung der Belastung zu beobachten. Diese Kaltluftströme werden jedoch durch Barrieren daran gehindert, in das Zentrum der Stadt vorzudringen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss von Strömungshindernissen auf die Kaltluftdynamik zu quantifizieren. Außerdem sollen die Auswirkungen auf die Verteilung der städtischen Lufttemperatur untersucht werden. Es wird vermutet, dass sich die Kaltluft, die vom Sophienberg in nord-nordöstlicher Richtung abfließt, sich aufgrund des Dammes im Quartier Kreuzstein sammelt und so zur Bildung eines Kaltluftsees auf der südöstlichen Seite des Dammes führt. Außerdem wird angenommen, dass der Damm zwischen dem Quartier Kreuzstein und dem Glasenweiher ein Strömungshindernis für den nächtlichen Kaltluftabfluss darstellt, das von der Kaltluft nicht überwunden werden kann. Um die Situation im Quartier Kreuzstein und Glasenweiher in das Gesamtbild der Stadt zu einzuordnen, wurde darüber hinaus angenommen, dass der gesamte Süden Bayreuths von den Kaltluftabflüssen des Sophienberges profitiert, so dass es zu einer ausgeglichenen räumlichen Temperaturverteilung kommt und sich in diesem Bereich keine städtische Wärmeinsel ausbildet. Diese Hypothesen wurden mit Hilfe von meteorologischen Messungen in Bayreuth überprüft. Für den ersten Messansatz wurden die Daten des stadtweiten meteorologischen Messnetzes verwendet, welches aus dem MiSKOR Forschungsprojekt hervorgegangen ist. Dieses wurde im Rahmen dieser Arbeit um eine weitere Mikro-Wetterstation am Glasenweiher erweitert. Zusätzlich zu diesen stationären Messungen wurden mobile Messungen der Lufttemperatur mit dem Fahrrad durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass der Kaltluftsee im Quartier Kreuzstein nur gering ausgeprägt ist, daraus folgt, dass der Damm mit einer Höhe von 8-10 Meter nicht überströmt werden kann. Es wurde keine Differenz in der Lufttemperatur vor und hinter dem untersuchten Damm während Kaltluftnächten festgestellt. Dies deutet auf eine lokale Kaltluftentstehung am Weiher beziehungsweise den umliegenden Grünflächen oder eine weitere Kaltluftabflussbahn hin. Die spezifische Luftfeuchte unterscheidet sich jedoch in Kaltluftnächten und bei ungesättigten Verhältnissen gegenüber Wasserdampf stark. Die spezifische Feuchte am Glasenweiher ist stets höher, was auf ein ausgeprägtes, durch den Damm räumlich begrenztes Mikroklima hindeutet. Bereits kleine begrünte oder beschattete Flächen haben einen deutlichen Einfluss auf die Lufttemperatur. In den Nachmittagsstunden haben Flächen mit einem hohen Anteil an Vegetation einen kühlenden Effekt. Diese Arbeit zeigt, dass Kaltluftabflüsse einen signifikanten Einfluss auf die bodennahen Lufttemperaturen am Stadtrand einer mittelgroßen Stadt haben. Kaltluftströmungen können in dicht bebaute Gebiete aufgrund des geringeren Gefälles nur schwer eindringen. Bereits kleine Strömungshindernisse entlang der Fließwege der Kaltluft können zu einer Begrenzung des Kaltluftabflusses führen. Dies führt zu unter anderem zu einer geringeren nächtlichen Abnahme der Lufttemperatur in dichter bebaute Gebieten. Insbesondere innerstädtische Grünflächen haben ein großes Potenzial, die Lufttemperaturen am Nachmittag und Abend zu senken. Die Erhaltung von Kaltluftabflussbahnen durch eine angepasste nachhaltige Stadtplanung führt zu einer Senkung der Lufttemperaturen in der Nacht und damit zu einer Verbesserung der Lebensqualität in der Stadt, insbesondere während Hitzeperioden.