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Wärmeinsel Stadt – Satelliten finden nachhaltige Energie

Es gibt Sommernächte, da klettert das Thermometer im Zentrum einer deutschen City acht Grad höher als draußen vor der Stadt. Überhaupt liegen die Temperaturen in Städten im Jahresmittel deutlich über denen im Umland. Forscher sprechen von urbanen Wärmeinseln. Die Atmosphäre, die Oberfläche sowie der Untergrund der Städte heizen sich auf. Wissenschaftler sind jetzt dabei, das enorme geothermische Potenzial unterirdischer Wärmeinseln zu entdecken. Aus erwärmtem Grundwasser lässt sich nachhaltige Energie zum Heizen und Kühlen gewinnen. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben eine neue Methode entwickelt, unterirdische Wärmeinseln aufzuspüren: Sie schätzen die Grundwassertemperatur anhand der satellitengestützt gemessenen Oberflächentemperatur und der Bebauungsdichte. In der Zeitschrift „Environmental Science & Technology“ berichten sie darüber.

Oberirdische und unterirdische Wärmeinseln sind vor allem durch Wärmeleitung miteinander verbunden. Nun hat eine Gruppe von Wissenschaftlern vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) und vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung (IMK-ASF) des KIT sowie von der ETH Zürich die Wärmeinseln in Berlin, München, Köln und Karlsruhe in ihrem Verhältnis zueinander untersucht. Die flächendeckende Messung von Grundwassertemperaturen ist naturgemäß aufwändig. Dagegen lässt sich mit satellitengestützten Messungen die zeitliche und räumliche Ausdehnung von oberirdischen Wärmeinseln relativ leicht erschließen. Also schlossen die Forscher aufgrund der bekannten oberirdischen Wärmeinseln auf die im Untergrund. Dabei stellten sie eine räumliche Übereinstimmung von bis zu 80 Prozent fest. Um diese Schätzungen zuverlässiger zu gestalten, wurden zusätzlich Bebauungsdichte und Kellertemperatur herangezogen. So gelang es, die regionalen Grundwassertemperaturen wesentlich genauer zu schätzen. „Diese Methode ermöglicht eine erste Bewertung der unterirdischen Wärmeinseln und damit der ökologischen Bedingungen im Grundwasser und des geothermischen Potenzials, ohne dass dafür aufwendige Grundwassertemperaturmessungen und Interpolationen erforderlich sind“, erklärt Philipp Blum, Professor für Ingenieurgeologie am AGW des KIT.
Immer mehr Gebäude schießen in die Höhe, immer mehr Flächen werden versiegelt, immer mehr Verkehr beherrscht die Straßen. Diese Hauptfaktoren lassen urbane Wärmeinseln entstehen. Die negativen Effekte wie Luftverschmutzung und Sterblichkeit bei Hitzewellen sind hinlänglich bekannt und nicht zuletzt begünstigen erhöhte Bodentemperaturen das Wachstum von Krankheitserregern im Grundwasser. Würde jedoch das geothermische Potenzial der unterirdischen Wärmeinseln genutzt, ließe sich damit ein Teil des wachsenden Energiebedarfs der Städte decken. Dies hätte insgesamt den Effekt, die Emission von Treibhausgasen zu reduzieren und damit wiederum der Erwärmung entgegenzuwirken.
Link zur Veröffentlichung

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.5b03672

Foto:  Bei urbanen Wärmeinseln in Städten wie Karlsruhe spielen Faktoren wie Besiedlung, Flächenversiegelung, Vegetation, Wärmeabstrahlung von Gebäuden, Industrie und Verkehr zusammen. © KIT

Die Meldung wurde in Kooperation mit dem idw für das Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt erstellt.

 

 

 

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