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02/1999 | |||||
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Das Grundkonzept des mikroskaligen Modelles ASMUS (Ausbreitungs- und Strömungs-Modell für Urbane Stadtstrukturen). folgt einem von Röckle (1990) vorgestellten Konzept. Ein dreidimensionales Strömungsfeld wird ausgehend von einem geschätzten Anfangswindfeld mit Hilfe verschiedener Variationsverfahren bestimmt. Dabei werden diverse Nebenbedingungen des berechneten Geschwindigkeitsfeldes verlangt, wie dies bei mathematischen Modellen üblich ist. Die Qualität und Realitätsnähe der Ergebnisse eines solchen "Windfeldmodells" hängt entscheidend von den genau ermittelten Anfangsbedingungen ab. Dieses "diagnostische Strömungsmodell" liefert nicht direkt eine ablesbare Maßzahl für die Turbulenz, die bei der Betrachtung von Windfeldern von großer Bedeutung ist, sondern berechnet unterschiedliche Variablen in einer Strömungsgleichung. Die Ergebnisse können dann weiterverwendet werden, um zu genaueren medizinmeteorologischen Fragestellungen zu kommen. Die Anwendung dieses Modells sind sogenannte Straßenschluchten. Die Frage, die sich in Städten immer wieder stellt, ist die Frage nach den Auswirkungen der Interaktionen zwischen Klima, Bebauung und vorhandener Vegetation. Bei der Ausbildung kräftiger Sturmzyklonen (Tiefdruckgebiete), ist der Wechsel zwischen Phasen mit lebhafter Westwinddrift und Phasen mit meridionalem Luftmassenaustausch (Längengradparallel) typisch für die gemäßigten Breiten im Frühjahr und im Herbst. Die direkten Auswirkungen auf die bioklimatische Situation zeigt sich bei anfälligen Patienten in der Häufung von Migräne- und Kopfschmerzbeschwerden, gerade beim Durchzug von Frontengebilden. Für die bodennahe Luftschicht bringt diese Wettersituation allerdings eine entsprechende "Reinigung" von Immissionsschadstoffen und damit im Durchschnitt eine sehr gute Luftqualität über Niedersachsen. Unterschiede in der klimatischen Gesamtausprägung ergeben sich allerdings, wenn man den Vergleich ländlicher Gebiete mit städtischen Ballungsräumen antritt. Klimaparameter wie Lufttemperatur, Luftfeuchte, Schwülegefährdung und Windverhältnisse werden durch die in der Stadt vorhandenen Nutzungen, aber auch durch das Relief und die Vegetationsstrukturen nachhaltig verändert. Mit der Zonierung des Stadtgebietes in Bereiche unterschiedlich starker klimatischer Veränderungen soll ein zusammenfassender Beitrag zur Beschreibung der ökologischen Gesamtsituation geleistet werden. Im Zusammenwirken mit anderen Standortfaktoren wie z.B. den Nährstoff- und Feuchteverhältnissen des Bodens ist es möglich, spezifische, voneinander abgrenzbare Stadträume abzuleiten, denen bestimmte Pflanzen- und Tiergesellschaften zugeordnet werden können. Klimaunterschiede in Stadt und Land Daß die Immissionssituation sehr unterschiedlich ist, wird für den Leser klar sein; daß aber die lokalklimatischen Grundbedingungen sehr unterschiedlich sind, werden die wenigsten ärztlichen Kollegen wissen. Daher werden diese Unterschiede einmal im Überblick herausgearbeitet und nachfolgend in grundsätzliche Erläuterungen anhand der Differenzen zwischen dem sogenannten "Stadtklima" (Ballungsräume) und dem "Landklima" dargestellt. Dabei definiert die Klimatologie Klima als die für einen Ort oder auch einen größeren Raum typische Zusammenfassung der die Erdoberfläche beeinflussenden atmosphärischen Zustände und Witterungsvorgänge während eines längerer Zeiträume und in einer charakteristischer Häufigkeitsverteilung. Schon sehr lange ist bekannt, daß städtische Agglomerationen ein eigenes Klima ausbilden. Obwohl es in erster Linie von der geographischen Lage abhängt und je nach Großwetterlage mehr oder weniger stark hervortritt, unterscheidet sich das Stadtklima recht deutlich von dem Klima des direkten Umlandes. So sind die mittleren Veränderungen gegenüber dem ländlichen Umfeld (100) bei der UV Strahlung im Winter 70 Prozent geringer, im Sommer etwa 30 Prozent geringer. Der Anteil der Gesamtstrahlung ist 20 Prozent geringer, was sich leicht durch die Trübung der unteren Atmosphäre über Städten erklären läßt. Die Nebelhäufigkeit im Winter liegt um etwa 100 Prozent, der Gesamtniederschlag etwa 10 Prozent höher. Die Dauer der winterlichen Frostperiode ist in der Stadt etwa 25 Prozent geringer, die Jahresmitteltemperatur etwa 1 Kelvin höher, aber die maximalen Temperaturunterschiede zwischen Stadt und Land liegen bei 3 - 10 Kelvin. Die Gewitterhäufigkeit ist etwa 15 Prozent höher, die relative Luftfeuchtigkeit ungefähr 7 Prozent geringer. Das Stadtklima ist charakterisiert durch reduzierte Windgeschwindigkeiten, Überwärmung und eine erhöhte Luftverschmutzung. Während austauschreicher Wetterlagen, die durch hohe Windgeschwindigkeiten und labile Schichtungsverhältnisse gekennzeichnet sind, das heißt zum Beispiel bei hohen Windgeschwindigkeiten, machen sich diese Phänomene nicht allzu stark bemerkbar. Diese Wetterlagen sind im wesentlichen mit Westwindwetterlagen und Ausläufern zyklonaler Tiefdruckgebilde verbunden, die für eine turbulente Durchmischung der bodennahen Luftschichten sorgen. Dagegen herrschen bei austauscharmen Wetterlagen Hochdruckgebilde vor, deren Windarmut die Ausbildung stabiler Schichtungsverhältnisse in der unteren Atmosphäre begünstigt. Läßt der Gradientwind nach, wird der Austausch der Luftmassen in der städtischen Atmosphäre eingeschränkt und die Stadtklimaeffekte treten deutlich hervor. Sinkt zum Beispiel die Windgeschwindigkeit unter vier Meter pro Sekunde beginnt sich eine sogenannte "Wärmeinsel" auszubilden. Dieses Phänomen führt im Sommer bei Windgeschwindigkeiten unter zwei Meter pro Sekunde zu starken thermischen Belastungen, welche den menschlichen Organismus, vor allen Dingen den Kreislauf, erheblich belasten können. Zur Quantifizierung dieser thermischen Belastung ist MEMI (Münchner Energiebilanz-Modell für Individuen) entwickelt worden (Dr. Höppe, Uni München). MEMI erstellt eine Energiebilanz MEMI basiert auf der Wärmebilanzgleichung des menschlichen Körpers für stationäre Bedingungen. In das Modell MEMI gehen reale Werte der Hauttemperatur und der Schweißverdunstung ein. Zur Berechnung dieser zwei zusätzlichen unbekannten Größen müssen Gleichungen für die Wärmeflüsse vom Körperkern zur Hautoberfläche und von der Haut zur Kleidungsoberfläche gelöst werden. Die meteorologischen Eingangsparameter entsprechen denen des "Klima-Michel-Modells" (Deutscher Wetterdienst) Bei den personenbezogenen (individuellen) Eingangsgrößen sind zusätzlich noch Alter und Geschlecht zu berücksichtigen. MEMI liefert als Ergebnis für Körpertemperatur, Mittlere Lufttemperatur, Schweißrate, Hautbenetzung und einzelne Wärmeflüsse. Die aus MEMI abgeleitete Physiologische Äquivalent Temperatur (PET) ist für eine beliebige Stelle im Freien definiert als diejenige Lufttemperatur, bei der in einem typischen Innenraum die Wärmebilanz eines Menschen bei gleichen Werten der Haut- und Kerntemperatur ausgeglichen ist, wie bei den Bedingungen im Freien. MEMI wird ausführlich in der VDI-Richtlinie 3787 Blatt 2 "Methoden zur human-biometeorologischen Bewertung von Klima und Lufthygiene für die Stadt- und Regionalplanung" Teil I: Klima behandelt. Das Programm kann kostenlos beim Autor bezogen werden. Stadtplanung ignoriert medizinmeterologische Erkenntnisse Inwiefern eine Luftverschmutzung in den Industrieländern zu einem globalen klimatischen Effekt führt, ist sicherlich zu diskutieren, daß allerdings die Stadtklimatologie und die Auswirkungen von Emissionen auf den Menschen einem sehr engen ökologischen Wechselspiel unterliegen ist bekannter Wissensstand, wird aber in der Stadtplanung immer noch häufig vernachlässigt. Denn auf Grund der teilweise sehr unterschiedlichen Durchlüftung der Städte entsteht das Problem, daß bei unterschiedlichen meteorologischen Bedingungen auch entsprechende Luftgütedifferenzen in verschiedenen Stadtteilen auftreten. Gerade Städte mit topographisch komplexen Geländestrukturen und sehr unterschiedlicher Bebauung würden einen erhöhten Meßaufwand zur Beurteilung der lokalen Schadstoffsituation von Stickoxiden, Ruß oder Benzol erfordern. Bei der chronischen Geldknappheit der Kommunen müssen aber andere Lösungen präferiert werden. Über Simulationsmodelle, bei denen mit Hilfe bekannter meteorologischer Prämissen, unter Bezugnahme auf besondere topographischen Gegebenheiten und andere Randbedingungen, Schadstoffkonzentrationen zu fast jedem benötigten Standort der Stadt errechnet werden, können eine Vielzahl von stationären Meßanlagen eingespart werden. Für alle Niedersachsen, die schön aufbereitete Informationen zum Wetter im Großraum Hannover haben wollen, bietet sich die sehr gut gemachte Seite eines Meteorologen aus Alsfeld an. Anwahl: http://home.t-online.de/home/wxlemmy/homepage.htm Prof. H. Eckel Dr. C. Rink Prof. U. Hüttemann Rink@bug-koeln.org |
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