Vorlage-Sammeldokument

Der Oberbürgermeister Vorlage Federführende Dienststelle: Fachbereich Umwelt Beteiligte Dienststelle/n: Vorlage-Nr: Status: AZ: Datum: Verfasser: FB 36/0162/WP17 öffentlich 14.03.2017 FB 36/40 Antrag der CDU-BV vom 31.01.2017 RWTH-Untersuchung zur lokalen Kaltluft im Aachener Talkessel, zusammen-fassender Bericht, u.a. mit Bezug auf die Ortsteile Kornelimünster und Walheim Beratungsfolge: TOP:__ Datum Gremium Kompetenz 17.05.2017 B4 Kenntnisnahme Beschlussvorschlag: Die Bezirksvertretung Aachen Kornelimünster-Walheim nimmt die Ausführungen der Verwaltung zustimmend zur Kenntnis. Sie empfiehlt, die Ergebnisse der Untersuchung zur lokalen Kaltluft im Aachener Talkessel, incl. der zugehörigen Fachkarte, in den in Aufstellung befindlichen FNP zu integrieren. In Vertretung Dr. Markus Kremer Beigeordneter Vorlage FB 36/0162/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 24.03.2017 Seite: 1/5 finanzielle Auswirkungen Investive Ansatz Auswirkungen 20xx Fortgeschriebener Ansatz Fortgeschriebe- Ansatz ner Ansatz 20xx ff. 20xx Gesamt- Gesamtbedarf (alt) 20xx ff. bedarf (neu) Einzahlungen 0 0 0 0 0 0 Auszahlungen 0 0 0 0 0 0 Ergebnis 0 0 0 0 0 0 + Verbesserung / - 0 0 Deckung ist gegeben/ keine Deckung ist gegeben/ keine ausreichende Deckung ausreichende Deckung vorhanden vorhanden Verschlechterun g konsumtive Ansatz Auswirkungen 20xx Ertrag Fortgeschriebener Ansatz Fortgeschriebe- Ansatz ner Ansatz 20xx ff. 20xx 20xx ff. Folgekos- Folgekos- ten (alt) ten (neu) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Abschreibungen 0 0 0 0 0 0 Ergebnis 0 0 0 0 0 0 Personal-/ Sachaufwand + Verbesserung / Verschlechterun 0 0 Deckung ist gegeben/ keine Deckung ist gegeben/ keine ausreichende Deckung ausreichende Deckung vorhanden vorhanden g Vorlage FB 36/0162/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 24.03.2017 Seite: 2/5 Erläuterungen: Antrag der CDU-BV vom 31.01.2017: RWTH-Untersuchung zur lokalen Kaltluft im Aachener Talkessel, zusammenfassender Bericht, u.a. mit Bezug auf die Ortsteile Kornelimünster und Walheim Entwicklung eines Abgrenzungsschemas für kaltluftbeeinflusste Flächen auf Basis einer Modellsimulationsrechnung mit einem Kaltluftmodell des Deutschen Wetterdienstes (KLAM 21) für den FNP-Vorentwurf Aachen und Entwicklung einer Kaltluftzusatzkomponente für die Karte der Planungsempfehlungen aus dem Gesamtstädt. Klimagutachten 2000. 1. Vorbemerkungen Das Geographische Institut der RWTH Aachen, Arbeitsgruppe Klimatologie, Prof. Dr. C. Schneider und Dr. Gunnar Ketzler, arbeiten seit vielen Jahren zusammen mit dem Fachbereich Umwelt der Stadt Aachen daran, eine zusammenfassende Darstellung der Kaltluft beeinflussten Flächen im Stadtgebiet zu ermöglichen. Hierzu wurden aktuell neben zahlreichen meteorologischen Messungen auch umfangreiche Modell-Berechnungen unter Zuhilfenahme des Kaltluftmodells KLAM 21 des Deutschen Wetterdienstes durchgeführt. Mit diesen ergänzenden Untersuchungen der RWTH konnten die grundlegenden Erkenntnisse zu abendlicher / nächtlicher Kaltluftbildung und deren Wirksamkeit vor allem im klimatisch-lufthygienisch besonders belasteten Aachener Talkessel weiter vertieft und eine flächig anwendbare Kartengrundlage entwickelt werden. Für die Umwelt- und Stadtplanung ermöglicht die neue Karte eine erheblich verbesserte und wissenschaftlich abgesicherte Bewertung künftiger Bau- und Planungsprojekte. 2. Fachliche Erläuterung Abendliche und nächtliche Kaltluftbildung und deren Abflüsse stellen bei austauscharmen Wetterlagen (30-40 % der Abende bzw. Nächte pro Jahr im langjährigen Mittel) einen wichtigen Klimaprozess dar; sie kann bei sommerlichen Strahlungswetterlagen für klimatisch - lufthygienisch belastete Stadtbereiche erhebliche Abkühlungsleistungen erbringen sowie für Frischluft sorgen. In Aachen liegen besonders günstige Bedingungen für Kaltluftbildung und Kaltluftabflüsse im kleinräumig gegliederten Relief vor. Gleichzeitig können die Luftschadstoffbelastungen Talkessellage, zeitweise die starke z.T. sehr dichte Bebauung klimatisch-lufthygienische und erhöhte Belastungssituationen hervorrufen (siehe auch Luftreinhalteplan Aachen). Während der Erstellung des Gesamtstädtischen Klimagutachtens, 2000, standen noch keine zuverlässig anwendbaren Kaltluftmodelle zur Verfügung, so dass sich die Bearbeitung im Wesentlichen an umfangreichen, aber letztlich doch nur punktuell vorhandenen Messdaten orientierte. Vorlage FB 36/0162/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 24.03.2017 Seite: 3/5 3. Auswertung der Modelldaten für die Karte „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“ Die KLAM21-Modellergebnisse (Computermodell des Deutschen Wetterdienstes -DWD) bestehen aus Rasterdatensätzen:  der mittleren horizontalen Geschwindigkeitskomponenten,  der Kaltlufthöhe und  des Kälteinhalts (DWD, Sievers, 2008). Die verschiedenen Datensätze wurden für die Bearbeitung in ein geographisches Informationssystem (GIS) umgewandelt und daraus zusätzlich die Kaltluftströmungsgeschwindigkeit, /–richtung und die Abkühlung berechnet. Außerdem wurde das im Vorfeld der Studie in Aachen messtechnisch festgestellte Phänomen von gebietsweise über die Talgrenzen hinweg strömender Kaltluft (Kaltlufttransfluenzen) anhand einer gesonderten Modellrechnung untersucht und in die Auswertung mit einbezogen. Die Auswertung der Modellergebnisse im Geographischen Informationssystem (GIS) ermöglicht Aussagen über die kommunale Klimavorsorge zu den drei zentralen Kriterien der hierfür maßgeblichen VDI-Richtlinie (VDI 3787, Blatt 5, Umweltmeteorologie - Lokale Kaltluft):  die Eindringtiefe der Kaltluft in die Bebauung,  die Klassifizierung der Kaltluftströmungstypen,  die kartographische Darstellung der Kaltluftbahnen (insb. Bachtäler). Im Vergleich zu den bisherigen Untersuchungen ermöglicht die neue Karte „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“, stadtklimatische Konfliktpotentiale zwischen bestehenden oder geplanten Nutzungen (insb. Neubebauung) deutlich früher zu erkennen und zielkonforme (planerische) Lösungsstrategien zu entwerfen. 4. Zusätzlicher KLAM-Modellauf mit Prognose für 2030 Im Hinblick auf das Aachener Klimafolgenanpassungskonzept 2013/14 wurde ein zusätzlicher Modelllauf mit dem Modell KLAM 21 durchgeführt. Dadurch konnten die Auswirkungen zusätzlicher Bebauung auf nächtliche Kaltluftströme und die damit verbundenen Belüftungsfunktionen sowie die Nachttemperaturen bei Strahlungswetterlagen ermittelt werden. In dieser Analyse wurde für 2030 zusätzliche Bebauung (Wohnen, Gewerbe) im Umfang der aktuellen FNP-Prüfflächen angenommen. Das Ergebnis der Prognose verdeutlicht, dass damit eine gebietsweise deutlich reduzierte nächtliche Abkühlung einhergeht. Die kartographische Darstellung der Veränderungen 2030 gegenüber 2010 verdeutlicht, dass eine Reduzierung der positiven nächtlichen Abkühlung mit Werten bis über 1,0 °C vor allem am südlichen und westlichen Innenstadtrand sowie am Rand des Burtscheider Kernbereichs, stellenweise in den Ortsteilen Brand, Forst, Eilendorf, Haaren, Laurensberg und Richterich sowie im Bereich der Gewerbe- und Industriegebiete anzunehmen ist. Weitergehende Informationen sind dem Aachener Klimafolgenanpassungskonzept 2013 (BKR, Aachen et al., 2013) zu entnehmen. 5. Auswirkungen auf den Ortsteil Kornelimünster / Walheim Vorlage FB 36/0162/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 24.03.2017 Seite: 4/5 Für den Ortsteil Kornelimünster, der außerhalb des Aachener Talkessels liegt und sowohl gut durchlüftete Kuppenlagen / Höhenlagen als auch tiefe Tallagen aufweist, ergeben sich aus den aktuellen Kaltluftuntersuchungen der RWTH nur wenige Planungsempfehlungen bezüglich zukünftiger Bauentwicklungen. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass vor allem die Kaltluftströmungsbereiche (Talbereiche von Inde, Itterbach und Oberforstbacher Bach / Rollefbach, mit ihren Nebentälern) empfindlich und daher besonders schützenswert sind. Daher sollten die im FNP-Verfahren angedachten Bauentwicklungsflächen am westlichen und südlichen Rand des Ortsbereiches von Kornelimünster durch klimatische Planungsempfehlungen begleitet bzw. optimiert werden. Für den Ortsteil Walheim ergeben sich aus zwei Gründen keine Planungsempfehlungen: Einerseits verlieren die Ergebnisse aus der Kaltluftuntersuchung mit zunehmender Entfernung vom Aachener Talkessel an Aussagesicherheit (Modellrand). Darüber hinaus wirkt sich die Kaltluftbildungsund Abflusssituation nicht auf den städtischen bzw. verstädterten Raum aus, sondern lediglich auf den ländlichen Raum des südlichen Stadtgebietes von Aachen mit deutlich geringerer Klimasensibilität und geringeren Klimaanpassungsnotwendigkeiten. Zudem sind bisher im FNP-Aufstellungsverfahren für den Ortsteil Walheim keine bedeutsamen Siedlungsentwicklungsflächen bekannt, so dass aktuell keine Klimabetroffenheit erkennbar ist. Ansonsten gelten die Planungsempfehlungen aus dem Gesamtstädtischen Klimagutachten Aachen, 2000. 6. Fazit Mit den vorliegenden Ergebnissen aus der Untersuchung zum Modellprojekt „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“ (Fertigstellung Oktober 2015) liegen wissenschaftlich abgesicherte und flächendeckende sowie quantifizierbare Informationen zu Kaltluftbildung und Kaltluftabflüssen im klimatisch-lufthygienisch besonders belasteten Talkessel Aachen vor. Weiterhin liegen in geringem Umfang Ergebnisse mit Bezug auf die Randbereiche außerhalb des Talkessels, wie z.B. den Ortsteil Aachen-Kornelimünster vor. Diese klimatischen Informationen dienen als Grundlage für die FNPNeuaufstellung. Anlage/n: Ergebniskarte zur Untersuchung ‚Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel‘ Vorlage FB 36/0162/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 24.03.2017 Seite: 5/5 Lo ka le K a lt luftim Aa c hen er K es s el Geo gra phis c hesI ns t it utder RWTHAa c hen im Auft ra g der St a dt Aa c hen Fa c hb ereic hU mwelt 25 25 30 15 20 30 25 10 15 25 25 20 15 10 25 20 20 20 25 35 25 20 35 35 25 20 10 15 25 20 25 15 35 15 30 15 15 10 15 20 10 20 25 10 10 10 20 30 35 15 30 15 25 20 10 30 20 25 30 25 15 10 20 25 30 35 30 15 15 35 10 10 20 35 35 25 35 35 25 10 25 15 30 30 30 15 10 20 25 30 40 30 15 20 30 30 10 10 20 25 25 20 20 15 10 40 30 15 25 15 10 40 15 10 5 30 3 45 10 10 15 10 20 20 15 25 10 15 10 25 15 25 25 15 10 15 15 40 10 20 25 25 15 20 20 10 10 15 15 20 25 20 25 25 30 30 15 10 30 45 15 15 25 10 35 50 20 30 10 30 25 15 35 15 25 30 20 30 25 20 20 20 Ergeb n isse vo n K a lt luft Simula t io n srec hn un gen 10 20 25 10 2 20 5 10 10 15 10 15 20 10 25 15 10 15 10 15 15 20 25 20 20 10 15 20 10 10 20 25 20 10 20 25 20 25 15 10 25 20 15 15 15 15 15 10 10 20 40 15 20 25 30 25 20 35 25 20 25 10 20 15 10 15 10 35 10 15 20 15 10 30 25 10 20 15 30 10 30 15 10 10 10 20 35 15 10 25 15 15 40 25 20 50 30 35 10 25 15 40 20 30 35 25 25 55 30 35 45 60 20 20 25 50 30 30 20 10 40 25 15 30 15 20 30 35 35 15 10 10 15 25 50 45 25 40 30 20 20 20 25 35 30 15 10 25 20 10 15 10 20 10 35 30 15 70 30 20 20 10 25 15 40 45 30 65 55 20 40 20 25 50 20 25 20 15 20 40 30 60 20 10 15 25 2. 000m 30 35 50 45 10 10 15 1. 000 45 500 25 20 10 30 65 35 1m/ s) Auswert un gen a ufBa sisein er M o dellrec hn un g mitK LAM _ 21fürein en Zeit pun kt 3St un den n a c hSo n n en un t erga n g n a c hK rit erien der V DI Ric ht lin ie 3787 ( Bla t t5" Lo ka le25 K a lt luft " ) 15 40 15 15 30 20 10 0, 5 55 30 25 K a lt luft St rö mun gs gesc hwin digkeitun d ric ht un g ( 0, 1 25 15 10 45 35 25 15 K a lt luft üb erst rö mun gen a usa n deren Tälern 035 20 20 K a lt luft s t au K a lt luft s a mmelgeb iet( St rö mun g zeit weise a b weic hen d vo m Gefälle) K a lt luft mäc ht igkeit( 10m,15m,20m usw. ) 40 60 45 55 30 20 15 10 klein räumigerK a lt luft a b flus sin n erha lb der Beb a uun g 25 10 20 Gren ze der K a lt luft( Ein1dr n gt iefe) 5 i 10 gro ßräumige K a lt luft b a hn en ( a ußerha lb /in n erha lb derBeb a uun g) 35 30 45 20 10 75 30 25 35 10 15 40 50 25 15 K a lt luft zielgeb iet e in derBeb a uun g 20 5 2 25 35 20 30 K a lt luft en t st ehun gsfläc hen 35 35 65 60 55 25 15 10 10 15 10 15 20 30 25 15 20 20 45 40 20 15 20 20 25 30 10 10 15 20 10 20 50 15 10 30 15 20 25 15 15 25 10 25 15 20 10 25 30 10 10 30 20 40 35 30 25 15 20 10 20 15 10 10 10 10 25 20 30 15 15 25 30 20 10 25 10 10 20 10 Aus wert un g der M o dellda t en für die K a rt e „Lo ka le K a lt luftim Aa c hen er K essel“ Der K LAM _ 21M o dello ut putb est ehta usRa st erda t en sät zen der mit t leren ho rizo n t a len Ges c hwin digkeit sko mpo n en t en ,der K a lt luft hö he un d desK ält ein ha lt s( Sievers,2008) .Diese Da t en sät ze wurden für die Bea rb eit un g in Arc GI Sumgewa n deltun d da ra uszus ät zlic hdie St rö mun gsgesc hwin digkeit ,–ric ht un g un d die Ab kühlun g b erec hn et . Die Aus wert un g der M o dellergeb n isse in Arc GI Swird a uf dreizen t ra le K rit erien der V DI Ric ht lin ie a usgelegt :1.die Ein drin gt iefe der K a lt luft ,2.die K la ssifizierun g vo n St rö mun gst ypen ,3.die La ge der K a lt luftrela t iv zur Beb a uun g. Außerdem wird da sim V o rfeld der St udie in Aa c hen fest gest ellt e Phän o men vo n üb er die Ta lgren zen hin weg st rö men der K a lt luft( K a lt luft t ra n sfluen zen )in die Auswert un g ein b ezo gen . Die Ein drin gt iefe der K a lt luftwird mitdem für pla n erisc he Zwec ke a lsreleva n ta n gesehen en U n t ersc hreit en ein er Durc hlüft un gsra t e vo n et wa 2/ ha n geset zt ,die a lsM erkma lfür ein e n o c hgut e Durc hlüft un g gewert etwird ( V DI ,2003,S.35) . Da b eiwird ein e mit t lere Geb äudehö he ( Ca n o pyhö he)vo n 18m a lsvert ika le Bezugsgrö ße für die Durc hlüft un g a n geset zt ;der Sc hwellen wertfür die Gren ze der K a lt luften t spric htdemn a c hein em V o lumen st ro m vo n 0, 01m3m2s1. Beiein em Bet rieb desM o dellsb ei15m Ra st erweit e en t st ehen Art efa kt e durc hein zeln e fehlerha ft e Ra st erin fo rma t io n en in sb eso n dere direkta n der M o dellgren ze. Diese werden da durc helimin iert ,da ssn ur so lc he Fläc hen elemen t e b erüc ksic ht igtwerden ,b eiden en in ein em U mkreisvo n 50m da sErgeb n isin min dest en s50% der Ra st erzellen ein t rit t ;a n sc hließen d wird mitein er Bufferfun kt io n der hierdurc hzu weitb erec hn et e Gren zverla ufwieder um 50m zurüc kverlegt . K a lt luft a b fluss,a kkumula t io n un d –st a u werden en t sprec hen d der M erkma le a usTa b elle 6( V DI ,2003,S.35)un t ersc hieden . Da b eiwird die K o mb in a t io n a usSt rö mun gsgesc hwin digkeitun d Sc hic ht dic ke a lsK rit erium hera n gezo gen .Ha n ga b wärt iger K a lt luft a b flusswird mitWert en <5m3m2s1defin iert ,t a lb wärt iger ( in der V DI RLet wa sun glüc klic ha ls„K a lt luft a kkumula t io n “ b ezeic hn et )mitWert en da rüb er. Aufgrun d derAa c hen er Gelän desit ua t io n mitTälern ein er meis tgerin geren Tiefe a ls50m un d der b ewusst en Beschrän kun g a uf den M o della usga b ezeit pun kt3hn a c hSo n n en un t erga n g,zu dem die vo llen K a lt luft mäc ht igkeit en n o c hn ic hterreic htsin d,erwiessic hder Gren zwertvo n 50m für K a lt luft s t a u n a c hV DI RLa lsun zwec kmäßig. Eswird st at tdessen ein Wertvo n 30m a n geset zt( der V DI Sc hwellen wertder Gesc hwin digkeitvo n 0, 5m s1wird b eib eha lt en ) . Die La ge zur Beb a uun g ( in n erha lb o der a ußerha lb )wird üb er die Gren ze desb a ulic hen Außen b ereic hsdefin iert .Diesb ein ha lt etzwa r U n sc härfen in Bezug a ufdie Rea ln ut zun g,jedo c hwird so die K o n flikt sit ua t io n mitho hem po t en t iellen Nut zun gs druc k direkterken n b a r. I m Ein zugsgeb ietdesJo ha n n isb a c hswurde in ein er Ta lmulde a n der V a a lser St ra ße b eiM essun gen im Gelän de ein Ü b erst rö men vo n K a lt lufta usdem Do rb a c ht a lb eo b a c ht et .Die Ergeb n isse desM o dellla ufswurden da ra ufhin un t ersuc ht ,o b diese K a lt luft t ra n sfluen z a b geb ildetwird,wa sder Fa llwa r. Zur K lärun g der Fra ge,o b mö glic herweise weit ere Tra n sfluen zen vo rliegen ,wurde da sges a mt eU nt ersuc hun gsgeb ietin Bezug a ufso lc he Fälle üb erprüft .Da zu wurden die Gren zen der Ein zugs geb iet e ma n uellda ra ufhin un t ersuc ht ,o b K a lt luftdie Wa ssersc heiden üb erst rö mt . En t sprec hen de Bereic he werden qua lit at iv in grö ßere un d klein ere Tra n sfluen zen un t ert eiltun d in der K a rt e en t sprec hen d da rgest ellt .Neb en den n äher un t ersuc ht en Bereic hen Do rb a c ht a l/V a a lser St ra ße,Ro llefb a c ht a l/Beverb a c ht a lun d I n det a l/Ha a rb a c ht a l( s. u. )gib tesla utM o delln o c hklein ere Tra n sfluen zen u. a .Do rb a c ht a l/Sen s erb a c ht a lun d K upferb a c ht a l/Gillesb a c ht a l. Aus ga b e 12/ 2015