Page 14 - Integriertes Klimafolgenanpassungskonzept für die Stadt Essen

kann die Kaltluftschichtdicke auch deutlich größere Mächtigkeiten erreichen. Die Strömungsgeschwin-
digkeiten innerhalb eines Kaltluftabflusses liegen typischerweise in einer Größenordnung von 0,5 bis 3
m/s. Aufgrund der oftmals nur sehr flachen Ausprägung und den geringen Strömungsgeschwindigkei-
ten sind Kaltluftabflüsse sehr störanfällig, sodass Hindernisse wie Gebäude, Wälle oder Lärmschutz-
wände unter gewissen Randbedingungen zu einem Strömungsabbruch führen können. Da das großräu-
mige Kaltluftmodell nicht mit einzelnen Bauwerksstrukturen, sondern nur über Flächennutzungsklas-
sen arbeitet, werden einzelne Strömungshindernisse wie Gebäude im Kaltluftfluss nicht direkt, sondern
nur parametrisiert über die Landnutzungsklasse berücksichtigt und die Ergebnisse sind als potenzielle
Kaltluftbewegungen in der Region zu verstehen. Für die Berechnung wurde eine Strahlungsnacht ohne
übergeordneten Regionalwind angenommen, das heißt die Berechnungsergebnisse zeigen das reine,
thermisch bedingte Kaltluftgeschehen. Der Start der Simulation liegt kurz vor Sonnenuntergang. Zu
diesem Zeitpunkt wird eine Atmosphäre vorausgesetzt, in der keine horizontalen Gradienten der Luft-
temperatur und der Luftdichte vorhanden sind. Es werden während der gesamten Nacht gleichbleibend
gute Ausstrahlungsbedingungen, d. h. eine geringe Bewölkung, angenommen. Zur Verdeutlichung des
großräumigen Kaltluftgeschehens innerhalb des gesamten Untersuchungsgebietes werden die simulier-
ten Kaltluftmächtigkeiten (Abb. 2.4) und der Kaltluftvolumenstrom (Abb. 2.5) vier Stunden nach Son-
nenuntergang dargestellt. Wie zu erwarten, ist die Kaltluft in den tiefergelegenen Tallagen am mäch-
tigsten. Die Täler füllen sich im Laufe der Nacht mit Kaltluft. In den Hangbereichen entstehen keine
großen Kaltluftmächtigkeiten, da die Kaltluft hangabwärts fließt und die Täler füllt, die Kaltluftsam-
melgebiete darstellen.

Kennzeichnend für das Stadtgebiet von Essen ist das Zusammenfließen der Kaltluft in den Seitentälern
und im breiten Ruhrtal. Wie zu erwarten, ist die Kaltluft über dem, außer im Süden, überwiegend fla-
chen Gelände des Essener Stadtgebietes weitgehend gleichmäßig verteilt. Dadurch gibt es in der Nord-
hälfte nur lokal begrenzte Kaltluftbewegungen mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten von unter 1
m/s. Die Orte, an denen sich die Kaltluft bewegt, sind anhand der roten Pfeile erkennbar. Nur im Süden
des Stadtgebietes von Essen sind großräumige Kaltluftströmungen anzutreffen. Der Verlauf des Ruhr-
tals ist durch eine höhere Kaltluftmächtigkeit (dunkleres Blau in der Abb. 2.4) im Süden von Essen gut
zu erkennen. Sofern die Kaltluftflüsse auf Siedlungsbereiche treffen, können die thermischen Verhält-
nisse in den Stadtquartieren günstig beeinflusst werden. Aufgrund des fehlenden Reliefs sowie auf-
grund der dichten Bebauung der Essener Innenstadtbezirke, werden diese Bereiche nur in sehr gerin-
gem Umfang mit Kaltluft versorgt. Eine hohe bauliche Dichte behindert den Kaltluftabfluss und be-
wirkt Aufzehrungstendenzen der Kaltluft. Hier sind Kaltluftvorkommen nur in den Siedlungsrandberei-
chen nachweisbar.
Zur Quantifizierung von Kaltluftabflüssen wird in der Regel der Kaltluftvolumenstrom herangezogen.
Der Kaltluftvolumenstrom ist das Produkt aus der mittleren Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der
Kaltluftsäule sowie der Kaltluftschichtdicke und gibt an, wie viel Kaltluft (m ) in einer definierten Zeit
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(z. B. 1 Sekunde) durch einen ein Meter breiten Querschnitt strömt. Anhand der Karte zum Kaltluftvo-
lumenstrom (Abb. 2.5) lassen sich Luftleitbahnen deutlich ausweisen. Die Karte zu den Kaltluftvolu-
menströmen zeigt ein deutlich differenzierteres Bild als die reinen Kaltluftmächtigkeiten. Die Verbin-
dungen zwischen den Kaltluftentstehungsgebieten (Freiflächen) und den Wirkgebieten der Kaltluft
werden durch die Darstellung des Kaltluftvolumenstroms sichtbar.

Vor allem in engen Tälern werden hohe Volumenströme erreicht. Im Laufe der Nacht nehmen mit zu-
nehmenden Kaltluftmächtigkeiten die Kaltluftströme leicht ab. Für die Ausweisung von relevanten
Kaltluftbahnen ist deshalb die Situation in der ersten Nachthälfte entscheidend. Für die einzelnen
Stadtteile ergeben sich lokale Phänomene bei der Bildung und dem Abfluss von Kaltluft. Diese sollten
lokalspezifisch bei zukünftigen Bauvorhaben unbedingt berücksichtigt werden, um eine Kühlung der
Hitzeareale weiterhin gewährleisten zu können. Die Stadtteile im Außenbereich profitieren stärker von
der auf den überwiegend landwirtschaftlich genutzten Freiflächen herangeführten Kaltluft und sind
deshalb weniger stark von sommerlicher Überwärmung betroffen als die dichter Bebauten Bezirke so-
wie die Innenstadtbezirke. Anhand der simulierten Daten sind Luftleitbahnen deutlich zu erkennen, die
sich durch geringere Rauigkeiten gegenüber ihrer bebauten Umgebung auszeichnen. Dazu gehören ne-
ben breiten Straßen und Bahnlinien häufig auch untereinander vernetzte Grünflächen. Die Simulation
zeigt, dass ein Großteil der gebildeten Kaltluft reliefbedingt in das Ruhrtal abfließt. Eine Anbindung der
Kaltluft an den Bereich der Essener Innenstadt sowie der nördlich gelegenen Stadtbezirke ist somit

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