Vorlage-Sammeldokument

Der Oberbürgermeister Vorlage Federführende Dienststelle: Fachbereich Umwelt Beteiligte Dienststelle/n: Fachbereich Stadtentwicklung und Verkehrsanlagen Vorlage-Nr: Status: AZ: Datum: Verfasser: FB 36/0114/WP17 öffentlich 10.06.2016 FB 36/40 RWTH-Untersuchung zur lokalen Kaltluft im Aachener Talkessel, zusammenfassender Bericht Beratungsfolge: TOP: 9 Datum Gremium Kompetenz 28.06.2016 AUK Kenntnisnahme Beschlussvorschlag: Der Ausschuss für Umwelt und Klimaschutz nimmt die Ausführungen der Verwaltung zustimmend zur Kenntnis. Er beauftragt die Verwaltung, die Ergebnisse der Untersuchung zur lokalen Kaltluft im Aachener Talkessel, incl. der zugehörigen Fachkarte, als Teilfortschreibung des Klimafolgenanpassungskonzeptes auch in die Neuaufstellung des Flächennutzungsplans Aachen* 2030 einzubringen. In Vertretung Dr. Markus Kremer Beigeordneter Vorlage FB 36/0114/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 14.06.2016 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 36/0114/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 14.06.2016 Seite: 2/5 Erläuterungen: 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 arbeitet seit vielen Jahren zusammen mit dem Fachbereich Umwelt der Stadt Aachen daran, eine zusammenfassende Darstellung der Kaltluft beeinflussten Flächen im Stadtgebiet zu entwickeln. 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 nächtlicher Kaltluftbildung und deren Wirksamkeit im 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 stellt bei austauscharmen Wetterlagen 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 Talkessellage, die z.T. sehr dichte Bebauung und erhöhte Luftschadstoffbelastungen zeitweise starke klimatisch-lufthygienische Belastungssituationen bewirken (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. 3. Auswertung der Modelldaten für die Karte „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“ Die KLAM21-Modellergebnisse (Computermodell des Deutschen Wetterdienstes) bestehen aus Rasterdatensätzen: Vorlage FB 36/0114/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 14.06.2016 Seite: 3/5  der mittleren horizontalen Geschwindigkeitskomponenten,  der Kaltlufthöhe und  des Kälteinhalts (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. Zusätzliche 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 Abnahme nächtlicher 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. Weitere Informationen sind auch dem Aachener Klimafolgenanpassungskonzept 2013 (BKR, Aachen et al., 2013) zu entnehmen. Vorlage FB 36/0114/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 14.06.2016 Seite: 4/5 5.Fazit Mit den vorliegenden Ergebnissen aus der Untersuchung zum Modellprojekt „Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel“ (Fertigstellung Oktober 2015) liegen jetzt wissenschaftlich abgesicherte und flächendeckende sowie quantifizierbare Informationen zu Kaltluftabflüssen im klimatisch-lufthygienisch besonders belasteten Talkessel Aachen als Grundlage für die FNP-Neuaufstellung vor. Das vorliegende Klimaanpassungskonzept wird mittels der Ergebnisse aus der Untersuchung zur Kaltluft im Talkessel ergänzt. Das Klimaanpassungskonzept wurde bereits im März 2014 im Planungsausschuss und im Ausschuss für Umwelt und Klimaschutz als ein integrativer Bestandteil für den in Aufstellung befindlichen FNP verabschiedet. Anlage/n: Ergebniskarte zur Untersuchung ‚Lokale Kaltluft im Aachener Talkessel‘ Vorlage FB 36/0114/WP17 der Stadt Aachen Ausdruck vom: 14.06.2016 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 Ergeb n isse vo n K a lt luft Simula t io n srec hn un gen 35 30 25 15 10 20 70 75 45 65 0 6 40 K a lt luft en t st ehun gsfläc hen K a lt luft zielgeb iet e in derBeb a uun g Gren ze der K a lt luft( Ein drin gt iefe) gro ßräumige K a lt luft b a hn en ( a ußerha lb /in n erha lb derBeb a uun g) 55 klein räumigerK a lt luft a b flus sin n erha lb der Beb a uun g 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. ) K a lt luft St rö mun gs gesc hwin digkeitun d ric ht un g ( 0, 1 K a lt luft üb erst rö mun gen a usa n deren Tälern 0, 5 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 le K a lt luft " ) 0 500 1. 000 2. 000m 50 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