Es ist seit längerer Zeit bekannt, dass sich städtische Regionen durch ihre wärmespeichernde Betonbebauung und Abwärme viel stärker aufheizen als das ländliche Umland. Das Phänomen wird als „städtischer Wärmeinseleffekt“ (englisch: „Urban Heat Island“, UHI) bezeichnet. In einer idealen Welt würde man daher sämtliche Wetterstationen im ländlichen Umland ansiedeln, um die UHI-bedingte Zusatzerwärmung aus den Temperaturmessdaten von vorneherein herauszuhalten. Leider ist dies aus historischen und praktischen Gründen natürlich nicht der Fall, so dass an städtischen Temperaturmessstellen stets mit einer UHI-Beeinflussung zu rechnen ist.
Seit längerem schwelt nun ein Streit zwischen Klimaskeptikern und Vertretern der IPCC-Linie, inwieweit der städtische Wärmeinseleffekt an der gemessenen Erderwärmung der letzten 100 Jahre beteiligt gewesen sein könnte. Die Städte dieser Welt haben sich im letzten Jahrhundert enorm ausgedehnt, da erscheint es durchaus plausibel, dass zumindest ein Teil der in den Statistiken enthaltenen Erwärmung auf den UHI-Effekt zurückgeht. Aber wie viel nur? Auf der klimaskeptischen Seite gibt es Extrempositionen, die am liebsten die gesamte Erwärmung seit 1850 dem UHI anlasten würden. Und auf der anderen Seite gibt es staatliche Wetterdienste, die den UHI nicht einmal aus den Roh-Messdaten herauskorrigieren, da er angeblich statistisch keinen Einfluss habe.
Im Folgenden wollen wir im Rahmen einer kleinen Serie den städtischen Wärmeinseleffekt aus verschiedensten Perspektiven unter die Lupe nehmen. Wie genau funktioniert der UHI-Effekt? Worin sind sich die Experten einig? Wo gibt es Klärungsbedarf? Werden möglicherweise unzulässige „Abkürzungen“ vorgenommen? Wieviel unkorrigierter UHI steckt in den medial intensiv ausgeschlachteten Wärmerekorden des letzten Jahrzehnts?
Darin sind sich alle einig: Städte sind heißer als ihr Umland
Es ist unstrittig, dass es einen städtischen Wärmeinseleffekt gibt und dass die zusätzlichen Erwärmungsbeträge signifikant sein können. Der ORF berichtete am 13. August 2012 über eine entsprechende Studie aus Arizona, in der der UHI-Beitrag quantifiziert wurde:
Plus vier Grad Celsius: Diesen zusätzlichen Temperaturanstieg in den Städten dürften manche Einwohnerinnen und Einwohnern Arizonas bis Mitte des Jahrhunderts zu spüren bekommen. Zurückzuführen ist der Effekt auf das Wachsen von Metropolregionen. Zunehmende verbaute Flächen und weniger Grünflächen machen die Städte heißer. Dieser Temperaturanstieg spielt für die zukünftige Erwärmung in den Städten eine größere Rolle als der Klimawandel, schreiben Wissenschaftler um den Meteorologen und Klimaforscher Matei Georgescu von der Arizona State University [in einer Arbeit in Nature Climate Change]. Untersucht haben sie den „Arizona Sun Corridar“ im trockenen Süden Arizonas mit den Städten Phoenix, Tucson, Prescott und Nogales. […] Die vier Grad Celsius waren das Extrem der zusätzlichen Erwärmung im Sommer aufgrund der Stadterweiterung, das die Forscher in ihren Szenarien berechnet haben. Im besten Fall stünden den Menschen der Region aber immer noch um zwei Grad höhere Temperaturen im Sommer bevor.
Zwei Jahre später legte die Arizona State University nach und warnte, dass die städtische UHI-Hitze die Todesrate in Zukunft signifikant ansteigen lassen wird. In einer Pressemitteilung der Universität vom 30. Mai 2014 heißt es (Auszug):
Study links urbanization, future heat-related mortality
Rising temperatures and urban growth could mean more deaths and hospital visits in Maricopa County […] New Arizona State University research examines the heat-health aspects resulting from urbanization and the challenge of sustainable future growth in Maricopa County. A study released this week shows how urban development could be a factor in the number of lives lost due to heat in future summers. The study is described in the article “Challenges associated with projecting urbanization-induced heat-related mortality,” published in the current online issue of the journal Science of the Total Environment. “Extreme heat is the leading weather-related killer in the United States,” said David Hondula, a postdoctoral scholar in health informatics in ASU’s Center for Policy Informatics and lead author of the study.
Größere Städte speichern mehr (gefährliche) Wärme, das entspricht dem Bild, das wir vom UHI-Effekt haben. Der Teufel steckt allerdings im Detail, wie aus der Pressemitteilung ebenfalls hervorgeht. Durch den UHI würden sich die Tageshöchsttemperaturen nämlich sogar verringern, während sich die Nachtwerte durch die Wärmespeicherwirkung der Bebauung erhöhen würden. Letzteres wäre der eigentliche Auslöser für die Zunahme der Hitzetode. In der Pressemitteilung heißt es:
“Future urbanization will lead to slightly lower summer daytime maximum temperatures in the urban core of Maricopa County compared to the surrounding natural landscape because of the high heat-retaining capacity of the built environment,” Matei Georgescu said. “Continued growth would enhance this effect in the future, leading to further declines in daytime highs and associated declines in health risks. The tradeoff is that nighttime temperatures increase significantly with urbanization, and this nighttime warming is much greater than the expected daytime cooling.” […] “The manner in which the Sun Corridor develops over the next several decades will impact the regional climate and, if no new adaptation measures are introduced, change the health risks for Maricopa County residents associated with extreme heat,” Hondula said. “The greatest health concern comes from large expected increases in nighttime temperatures, which could be mitigated by lower-growth scenarios.
Das nächtliche Hitzeproblem wurde auch am 30. Januar 2015 im Standard thematisiert:
Großstädte waren in den vergangenen vier Jahrzehnten zunehmend von Hitzewellen betroffen. Zwischen 1973 und 2012 gab es in rund der Hälfte von 217 weltweit untersuchten Städten mit über 250.000 Einwohnern eine Zunahme sehr heißer Tage, wie es in einer im britischen Fachmagazin „Environmental Research Letters“ veröffentlichten Studie heißt. Noch stärker macht sich aber die mangelnde Abkühlung nach Sonnenuntergang bemerkbar: Eine Zunahme von Nächten mit sehr hoher Temperatur verzeichneten gar zwei Drittel der untersuchten Städte. Unter den fünf Jahren in diesem Zeitraum, in denen es die meisten Hitzewellen gab, waren die Jahre 2009, 2010, 2011 und 2012.
In einer dazugehörigen Pressemitteilung der University of California in Los Angeles vom 29. Januar 2015 präzisieren die Autoren den Mechanismus:
“Our findings suggest that urban areas are experiencing a kind of double whammy — a combination of general climatic warming combined with the heat island effect, wherein human activities and the built environment trap heat, preventing cities from cooling down as fast as rural areas,” said Dennis Lettenmaier, a co-author of the study and a UCLA geography professor. “Everything’s warming up, but the effect is amplified in urban areas.” […] “The fact that the trend was so much stronger at night underscores the role of the heat island effect in urban areas,” Lettenmaier said. “You have heat being stored in buildings and in asphalt, concrete and other building materials, and they don’t cool down as quickly as they would outside of the urban area. This effect was likely exacerbated by decreasing wind in most of the urban areas.” The study is one of the first to focus solely on the extent of extreme weather in urban areas globally and to examine disparities between densely populated and less-densely populated areas.
Wie funktioniert der Städtische Wärmeinseleffekt?