Stadtklimamodell

Städte reagieren sehr sensibel auf Veränderungen des Klimas. Gleichzeitig verändern sie sich nur sehr langsam. Daher müssen bereits heute Maßnahmen ergriffen werden, um Städte an die zu erwartenden Folgen des Klimawandels anzupassen. Im Rahmen der sechsjährigen BMBF-Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ wurde das innovative Stadtklimamodell PALM-4U entwickelt. Es versetzt Nutzerinnen und Nutzer aus der Praxis in die Lage, stadtklimatologische Aspekte in der täglichen Planungsarbeit angemessen zu berücksichtigen.

Die Ableitung spezifischer Anpassungsmaßnahmen für ein Gebiet - thermischer Komfort und Kaltlufthaushalt, Windkomfort sowie Schadstoffausbreitung - ist mit PALM-4U möglich. Mit den Modellierungen können somit Fehlentwicklungen im Städtebau sichtbar beziehungsweise vermieden werden, sodass die urbane Lebensqualität erhalten oder gar verbessert werden kann.

PALM-4U basiert auf dem hoch-parallelisierten Large-Eddy Simulationsmodell (LES) PALM der Universität Hannover und verfügt über die folgenden Eigenschaften:

Bild: PALM-4U-Komponenten, Maronga (2023)

• Skalenabhängige Parametrisierungen und Gebäudeparametrisierungen um das Modell mit unterschiedlicher Gitterweite (10m oder kleiner) zu betreiben.

• Einen LES-Modus, der es zum ersten Mal ermöglicht turbulente Fluktuationen (z.B. Spitzenkonzentrationen von Schadstoffen oder Windböen) explizit mit einem Stadtklimamodell aufzulösen.

• Lupenfunktion (Nesting-Funktion), welche es z.B. Stadtplanern erlaubt, hochaufgelöste Studien für kleinere Gebiete von besonderem Interesse (Quartiere, einzelne Gebäudeumgebungen) durchzuführen.

• Graphische Benutzeroberfläche (GUI) für Nutzer:innen aus der Praxis, bspw. der Stadtplanung, die es ermöglicht das Modell zu konfigurieren, Planungsszenarien zu erstellen, Simulationen durchzuführen und die Modellergebnisse zu visualisieren.

• NetCDF als I/O Datenstandard.

• Ausgabe von biometeorologischen Größen, wie z.B. der physiologischen Äquivalenttemperatur (PET) oder des universellen thermischen Klimaindexes (UTCI). Zudem wird ein Multiagentenmodell verfügbar sein, welches die Identifikation von kritischen Hotspots in der Stadt basierend auf menschlichen Verhaltensmustern bewerkstelligt.

• Einen Standardeingangsdatenkatalog für typische Wetter und Klimaszenarien (z.B. Hitzewelle im Sommer, MOSAIK, 2019) sowie Schnittstellen zu Wettermodellen für die Erzeugung der meteorologischen Randbedingungen (dynamic driver, DWD Modelle: COSMO/ICON; WRF)