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Umweltmeteorologie
Prof. Dr. Otto Klemm
15. Stadtklima
Stadtklima
spezielle Einflussfaktoren und Prozesse:
Veränderung der Albedo: die städtische Albedo ist im Schnitt etwa 15 % und damit einige Prozent unter derjenigen des Umlandes
Die Ursache liegt vor allem in den MehrfachreflexionenUnterschiede der Emissivität sind nicht sehr groß (S L)
und deren Netto-Effekt auf das städtische Klima werden meist vernachlässigt.
Die (langwellige) atmosphärische Gegenstrahlung ist in der Stadt größer aus auf dem Land. Ursache: wärmere Grenzschicht, höherer Gehalt an Aerosolpartikeln. Allerdings: Dieser Effekt nimmt mehr und mehr ab!
Die (langwellige) Ausstrahlung ist in der Stadt auf Grund der höheren Temperatur größer aus auf dem Land. Dies bewirkt einen stärkeren Abkühlungseffekt!
Stadtklima
spezielle Einflussfaktoren und Prozesse:
Emission „anthropogener Wärme“ auf Grund von Heizung und (anderen) Verbrennungsprozessen
Die Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität der städtischen Oberflächen sind am oberen Ende der Skala für natürliche Oberflächen. Ca. 30 % der Strahlungsbilanz wird in Form von fühlbarer Wärme gespeichert.
Der Fluss latenter Wärme ist verringert, weil ein Großteil dies Niederschlagswassers unterirdisch abgeführt wird und weil ein Großteil der städtischen Flächen kleine Wassespeicherkapazität aufweisen.
Stadtklima
spezielle Einflussfaktoren und Prozesse:
Die Rauigkeit der Oberfläche ist erhöht, dies führt zu einer starken Modifikation des Windfeldes
Die Emission von Gasen und Partikeln führt zu starker Veränderung der lyfthygienischen Situation
Quelle: Fezer, 1995
Wärmeinsel - Effekt
aus: Stull (1988)
Wärmeinsel - Effekt
6
aus: Kiese, 1992
Wärmeinseleffekt Münster
Stadtzentrum
ländlicher Raum
0 12 18618MEZ
4
12
18
20
22
24
16
14
10
8Luft
tem
pera
tur
/ °C
T = 6K
Quelle: Fezer, 1995
Wärmeinsel - Effekt
Münster
aus: Hupfer (1996)
Wärmeinsel - Effekt
Münster
Technische Ausstattung:
Andreas Müskens: Die Wärmeinsel der Stadt Münster: Ausdehnung, Intensität und Belüftungssituation
Lufttemperatur auf dem Dach des ILÖK am 08.08.2003
3 54 6 7
Sonnenaufgang 05:47 Uhr
Qu
elle
: M
üsk
en
s, 2
00
4
15
16
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19
20
21
22
23
24
25
4:10
4:20
4:30
4:40
4:50
5:00
5:10
5:20
5:30
5:40
5:50
6:00
Zeit (MET)
Tem
pera
tur
(°C
) Lufttemperatur(Zeitpunkt)
Lufttemperatur(Zeitraum)
Abb. 13: Berechnete Lufttemperatur der Messfahrt am Morgen des 08.08.2003 (schwarz)und Interpolation dieser auf den Zeitpunkt des Sonnenaufgangs um 5:47 Uhr (MEZ) (rot)
Qu
elle
: M
üsk
en
s, 2
00
4
Qu
elle
: M
üsk
en
s, 2
00
4
Qu
elle
: M
üsk
en
s, 2
00
4
Qu
elle
: M
üsk
en
s, 2
00
4
Quelle: Helbig et al., 1999
Wärmeinsel - Effekt
Quelle: Helbig et al., 1999
Konvektion in der urbanen Grenzschicht
aus: Stull (1988)
Konvektion in der urbanen Grenzschicht
Quelle: Kiese, 1992
Konvektion in der urbanen Grenzschicht
Quelle: Fezer, 1995
Einfluss auf das Strömungsfeld
Quelle: Helbig et al., 1999
Einfluss auf das Strömungsfeld
Quelle: Helbig et al., 1999
Einfluss auf das Strömungsfeld
Quelle: Fezer, 1995
Einfluss auf das Strömungsfeld
Quelle: Helbig et al., 1999
urbane Grenzschicht
Quelle: Helbig et al., 1999
urbane Grenzschicht
smog = „smoke + fog“
Authors: Anita Bokwa, Michael Seesing http://www.atmosphere.mpg.de/enid/vh.html
Emissionen NOx
Quelle: Helbig et al., 1999
Lufthygiene Bayreuth
0102030405060708090
100110120
Messung
Ozon Station "Eremitage"
O3
/ pp
b
0 3 6 9 12 15 18 21 24
modelliert(RACM - Box)
Lufthygiene Bayreuth
Lufthygiene Bayreuth
4 Jun 5 Jun 6 Jun 7 Jun 8 Jun 9 Jun 10 Jun 11 Jun0
20
40
60
80
100
120
O3 /
pp
b
Datum 2004
MS-Geist, Wohnsiedlung / Verkehr
MS-StadthausZentrum (beruhigt)
Ozon in Münster
4 Jun 5 Jun 6 Jun 7 Jun 8 Jun 9 Jun 10 Jun 11 Jun0
20
40
60
80
100
120
O3 /
pp
b
Datum 2004
MS-Geist, Wohnsiedlung / Verkehr
MS-StadthausZentrum (beruhigt)
Gittrupländlich
Ozon in Münster
4 Jun 5 Jun 6 Jun 7 Jun 8 Jun 9 Jun 10 Jun 11 Jun0
20
40
60
80
100
120
O3 /
pp
b
Datum 2004
MS-Geist, Wohnsiedlung / Verkehr
MS-StadthausZentrum (beruhigt)
Gittrupländlich
MS-StadthausZentrum (beruhigt)
Ozon in Münster