Hitzeinseleffekt: Warum es in unseren Städte so heiß ist und was dagegen hilft

Tropennächte und Hitzetage kommen in Deutschland immer häufiger vor – vor allem in den Städten. Mehrere aktuelle Studien haben sich mit dem Problem beschäftigt und Wege ermittelt, wie Städte im Sommer lebenswert bleiben können.

Von Katarina Fischer
Veröffentlicht am 13. Juli 2022, 08:38 MESZ
Frankfurt am Main in der Hitze: Weite Aufnahme der Skyline.

Die Bewohner von Frankfurt am Main haben im Sommer besonders unter Hitze zu leiden. Laut Erhebungen des Deutschen Wetterdiensts sind hier mehrtägige Phasen, in denen auf Hitzetage Tropennächte folgen, inzwischen keine Seltenheit mehr.

Foto von Günter Albers / Adobe stock

Asphalt, Beton, Stahl und Glas: Das sind die Stoffe, aus denen unsere Städte gemacht sind. In Hinblick auf die Infrastruktur bieten sie ihren Bewohnern viele Vorteile, doch wer es lieber kühl mag, hat hier ein Problem. Denn wo viele Menschen auf engem Raum zusammenleben, Motoren laufen, dunkler Straßenbelag Wärme speichert und Bürotürme die Luftzirkulation erschweren, kann es ziemlich heiß werden. So sind die Temperaturen am Stadtrand meist deutlich niedriger als in den Innenstädten. Schuld daran: der urbane Hitzeinseleffekt (UHI-Effekt).

Dieser beschreibt den Temperaturunterschied zwischen urbanem Raum und Umland und tritt ganzjährig auf. Besonders ausgeprägt ist er aber in sommerlichen Nachtstunden, sodass sogenannte Tropennächte, in denen das Thermometer nicht unter 20 Grad Celsius fällt, in den Städten inzwischen bis zu dreimal häufiger pro Jahr vorkommen als außerhalb. Grund dafür sind Gebäude und versiegelte Flächen, die die Hitze des Tages stärker speichern, nachts aber langsamer abgeben als Freiflächen.

Kanadische Wissenschaftler haben den UHI-Effekt bereits im Jahr 1982 untersucht und kamen in ihrer Studie zu dem Ergebnis, dass zwischen Stadt und Umland im Schnitt ein Temperaturunterschied zwischen einem und fünf Grad Celsius, in extremen Fällen sogar bis zu neun Grad Celsius herrscht. 40 Jahre später beträgt der UHI-Effekt in Deutschland laut dem Umweltbundesamt (UBA) bis zu zehn Grad Celsius. In Hinblick auf den fortschreitenden Klimawandel und die weiterhin steigenden Temperaturen muss man davon ausgehen, dass die Anzahl von Tropennächten und Hitzetagen in Deutschland weiter zunehmen wird – und damit der urbane Hitzeinseleffekt.

Die Notlage unserer Wälder
Deutschland ist ein Land voller üppiger grüner Bäume, obwohl erste kürzlich viele davon verschwanden.

Klimaanlage: nur scheinbar eine Lösung

Extreme Hitze ist eine Belastung für die Gesundheit und generell äußerst unangenehm: Niemand wälzt sich gern schwitzend im Bett oder klebt an seinem Bürostuhl fest. Darum ist es naheliegend, dass Stadtbewohner sich um Erleichterung bemühen. Immer öfter finden sie diese in Form von Klimaanlagen, deren Anteil an der Raum- und Gebäudekühlung der Internationalen Energieagentur (IEA) zufolge zwischen den Jahren 1990 und 2016 in Privathaushalten von 2,5 auf 6 Prozent und in Geschäftsgebäuden von 6 auf 11,5 Prozent angewachsen ist. Die Tendenz ist ungebrochen steigend und die IEA vermutet, dass die Anlagen in den nächsten Jahrzehnten zu einem Haupttreiber des Stromverbrauchs werden.

An dieser Stelle befeuert sich das Problem selbst: Modellstudien haben gezeigt, dass der Einsatz von Klimaanlagen die städtische Lufttemperatur lokal um bis zu drei Grad Celsius erhöht – ein Anstieg, der mit zusätzlichem Energieaufwand heruntergekühlt werden muss. Energie, die oft durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird, was wiederum zu erhöhten Emissionen führt, die zum Klimawandel und weiterer Erwärmung beitragen. Will man also die Städte langfristig kühlen, ohne dabei das Problem zu verschärfen, muss ein anderer Weg gefunden werden.

Maßnahmen gegen die urbane Hitze

Das Umweltbundesamt hat sich dem Thema im Rahmen einer aktuellen Studie angenommen und systematisch untersucht, wie sich der Hitzeinseleffekt in Innenstadtquartieren reduzieren lässt. Dazu wurden am Beispiel von drei deutschen Quartieren in Hamburg, München und Frankfurt am Main sowie je einem in Tunis und Madrid Berechnungen und Simulationen erstellt. „Wir sind dem Hitzeinseleffekt nicht schutzlos ausgeliefert“, sagt Dirk Messner, Präsident des Umweltbundesamts. Mit deutlich mehr Grün, vor allem neuen Bäumen und mehr Verschattung durch außenliegenden Sonnenschutz sowie Dach- und Fassadenbegrünung lässt sich der Aufenthalt im Freien und die Temperaturen in den Wohnungen wesentlich angenehmer gestalten.“

“Mit deutlich mehr Grün [...] lässt sich der Aufenthalt im Freien und die Temperaturen in den Wohnungen wesentlich angenehmer gestalten.”

von Dirk Messner
Präsident des Umweltbundesamts

Der Studie zufolge kann mit Markisen und Schirmen, Dachbegrünungen, dem Versprühen von Wasser und hellen Anstrichen von Gebäuden eine deutliche Verbesserung des Mikroklimas in den Quartieren erreicht und diese widerstandsfähiger gegen sommerliche Hitze gemacht werden. Verbesserte Dämmung, Verschattung der Fenster und kontrollierte Belüftung wirken sich positiv auf Temperaturen in Häusern und Wohnungen aus und sparen Energie, die sonst für die Kühlung eingesetzt werden müsste.

Doch klimaneutrale Kühlung ist in den Beispielquartieren nur in Tunis möglich, wo das Verhältnis von Geschoss- und Dachflächen und die Sonnenstunden Solarenergie besonders begünstigen und der Stromverbrauch insgesamt niedriger ist als in den europäischen Quartieren. In dieser Gruppe wird es in Zukunft auch mithilfe der empfohlenen Maßnahmen lediglich in Hamburg möglich sein, auf den Einsatz von Klimaanlagen zu verzichten, weil hier die sommerlichen Durchschnittstemperaturen im Vergleich – zumindest bisher noch – in einem angenehmen Bereich liegen.

Bäume in der Stadt: die stillen Retter

Die Stadt in Norddeutschland hat aber noch einen anderen Vorteil: Sie verfügt über einen sehr großen, teils über hundert Jahre alten Baumbestand, der sich in Hinblick auf kommende Hitzewellen als echte Wunderwaffe herausstellen könnte. Denn neben vielen anderen wichtigen Funktionen, die sie erfüllen – etwa als Lebensraum für die urbane Artenvielfalt oder als Schutz des Straßenverkehrs vor gefährlichen Spiegel- und Blendreflexen –, haben Straßen- und Stadtbäume die Fähigkeit, sowohl passiv als auch aktiv ihre Umgebung abzukühlen.

Ihr Blätterdach beschattet den Boden und absorbiert die direkte Sonneneinstrahlung, was laut einer Studie italienischer Wissenschaftler einen beträchtlichen Effekt hat: Unterhalb der Krone wird die Lufttemperatur während sommerlicher Hitzephasen um bis zu 5 Grad Celsius abgekühlt. Die Temperaturen auf Oberflächen werden durch den Beschattungseffekt – je nach Beschaffenheit – sogar um bis zu 25 Grad Celsius reduziert. Für weitere Abkühlung sorgen Bäume, indem sie aufgenommenes Wasser über ihre Blätter verdunsten. Nicht zuletzt sind Bäume aber nicht nur Waffen im Kampf gegen die Symptome, sondern auch gegen die Ursache der Hitze: Indem sie schädliches CO2 aus der Luft filtern und in ihrem Holz und dem Boden speichern, verlangsamen sie den Klimawandel.

Rund 225.000 Bäume säumen laut dem Baumkataster der Stadt Hamburg die Straßen der Stadt – 11.339 von ihnen sind über hundert Jahre alt. Die Baumsenioren sind besonders schützenswert, weil sie nicht nur weniger anfällig gegenüber Krankheiten und Schädlingen sind, sondern auch äußerst effizient für die Abkühlung ihrer Umgebung sorgen.

Foto von Fokussiert / Adobe Stock

Wie effizient ein Stadtbaum seine Funktionen erfüllt, ist einerseits von der Baumart abhängig, andererseits aber auch von seinem Alter. Dirk Messner vom UBA betont die Wichtigkeit des Schutzes von altem Baumbestand, denn je älter der Baum, desto größer seine Krone – und eine große Krone kann mehr Schatten und Kühle spenden und mehr CO2 aufnehmen. „Wenn man die Bedeutung und Zukunftsaussichten von Bäumen betrachtet, müssen vitale Straßenbäume schon ab einem Alter von 40 Jahren als besonders schützenswert gelten“, heißt es in dem Abschlussbericht des Forschungsprojekts Stadtbäume im Klimawandel (SiK) der Universität Hamburg. Diese Bäume hätten bereits ihre Zukunftsfähigkeit unter Beweis gestellt und besäßen das Potenzial, zunehmende Probleme mit Baumkrankheiten, Baumschädlingen, Schadstoffen und den sich abzeichnenden Folgen des Klimawandels zu bewältigen.

Mit im Schnitt 40 bis 50 Jahren erreichen die meisten Straßenbäume jedoch nur einen Bruchteil ihrer eigentlichen Lebensspanne. Es ist ein kurzes, hartes Leben voller Stress: Ein Straßenbaum wächst meist in schlechtem, verdichtetem Boden, umgeben von versiegelten Flächen, die die Wasserversorgung stören. Wurzeln und Krone können sich nicht frei ausbreiten, unvorsichtige Verkehrsteilnehmer, Hundeurin, Streusalz, schadstoffbelastete Luft, Trockenheit und Hitze wirken sich negativ auf seine Vitalität und Widerstandsfähigkeit aus. Das begünstigt Krankheiten, Schädlingsbefall und einen frühen Tod.

Gegen den UHI-Effekt, für mehr Lebensqualität

 „Der Ruf nach mehr Bäumen in Städten wird angesichts der Klimakrise immer lauter, allerdings ist zu bedenken, dass Bäume ihre Funktionen nur dann erfüllen können, wenn sie auch vital sind,“ schreiben die Autoren einer aktuellen Studie des österreichischen Bundesforschungszentrums für Wald (BFW). Darum seien Innovationen und ein Umdenken dringend nötig, um die Bäume zu erhalten. Dabei müsse auch genau geprüft werden, ob das Fällen eines alten Baumes im Zuge von Baumaßnahmen wirklich unvermeidbar ist, denn „im Gegensatz zu rückbaubaren Straßenbaumaßnahmen sind gefällte Altbäume unwiederbringlich verloren.“

Bei aller Notwendigkeit: Eine Umsetzung der vorgeschlagenen Schritte zum urbanen Hitzeschutz ist für alle Stadtbewohner – egal ob Mensch, Tier oder Pflanze – in vielerlei Hinsicht ein Gewinn. „Maßnahmen zur Bekämpfung des UHI-Effektes sind meist Maßnahmen zur Steigerung der Lebensqualität in Städten“, erklärt das BFW. „Parks und Teiche bieten Raum für Erholung, Grünflächen einschließlich Gründächer tragen zur Erhaltung der biologischen Vielfalt im Stadtgebiet bei.“ Und neben der Temperaturregulierung, für die Bäume und grüne Oasen durch Beschattung und Verdunstung in der Stadt sorgen, sind sie außerdem eine wichtige Unterstützung für das Regenwasserabflussmanagement – ein Aspekt, der in Anbetracht der häufiger werdenden Starkregenereignisse nicht zu unterschätzen ist.

Auch wenn viele dieser Maßnahmen die Städteplanung betreffen und in den Händen der Städte, Gemeinden und Kommunen liegen, kann jeder einzelne Stadtbewohner gegen die Hitze aktiv werden. Man muss nicht gleich einen Baum pflanzen, aber schon ein paar Eimer Wasser an einem heißen Tag können helfen, die stillen Retter besser durch den Sommer zu bringen. Lüften in den kühleren Stunden des Tages und eine gute Beschattung der Wohnung wirken Überhitzung auch ohne den Einbau einer energiefressenden Klimaanlage entgegen. Und schadstoffarme Fortbewegungsarten und ein klimafreundlicher Lebensstil unterstützen den Kampf gegen den Klimawandel, die damit einhergehende Erderwärmung und somit auch den Hitzeinseleffekt – damit die Sommer in unseren Städten nicht eines Tages unerträglich werden.

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