Münchner Stadtklima und Klimaanpassung

Das Stadtklima wird geprägt durch:

• Veränderung des Wärmehaushalts
• Veränderungen des örtlichen Wind- und Luftaustausches
• Anreicherung der Luft mit Schadstoffen

Folgende Faktoren beeinflussen das Stadtklima:

• Verkehr
• Versiegelung sowie Bebauungsstruktur und Bebauungsdichte
• Wärmespeicherkapazität und Wärmeleitfähigkeit künstlicher Oberflächen sowie anthropogene Wärmequellen

Thermalbilder sind flächendeckende Aufnahmen der Oberflächentemperaturen. Gemeinsam mit den Ergebnissen von Messungen der Lufttemperatur zeigen sie, dass die dicht bebauten Bereiche der Innenstadt und Innenstadt-Randbereiche, sowie die großflächigen Industrie- und Gewerbebereiche, zu den stark überwärmten Gebieten in München zählen.

Zudem zeigen sie, dass die geschlossenen Waldgebiete im Süden, Südwesten und Südosten des Stadtgebiets, der Bereich des Isartals, die Parks und Grünanlagen innerhalb des Stadtgebiets, sowie Acker- und Wiesenflächen westlich bis nordöstlich des Stadtgebiets zur Kühlung beitragen.

Bei kleinräumigen Analysen der thermischen Verhältnisse im Stadtgebiet sind die Art und Dichte der Bebauung in der Nähe von klimaausgleichenden Grünstrukturen zu berücksichtigen. So wurde beispielsweise festgestellt, dass die positiven klimatischen Wirkungen innerstädtischer Grünanlagen je nach Art der Grünanlage und der angrenzenden Bebauung, nur eine geringe horizontale Reichweite in die bebauten Bereiche hinein aufweisen.

Durch die städtische Bebauung werden die Luftaustauschverhältnisse in vielfältiger Weise beeinflusst, wobei vor allem der bodennahe Austausch vermindert wird.

Im Nahbereich von Gebäuden oder in Straßenschluchten kommt es aufgrund von Wirbelbildungen sowohl zur Erhöhung (Zugerscheinungen) als auch Abschwächung des Luftaustausches. Die Intensität des Luftaustausches sowie die Art und Ausprägung der Gebäude sind wetterlagenabhängig. Bei Wetterlagen mit starker Luftbewegung ist ein ausreichender horizontaler und vertikaler Luftaustausch gewährleistet, hier kann die Böigkeit durch Wirbelbildungen an der Bebauung zu unangenehmen Zugerscheinungen führen.

Inversionswetterlagen

Problematischer sind windschwache Wetterlagen, bei denen häufig auch der Vertikalaustausch reduziert ist. Diese austauscharmen (Inversions -) Wetterlagen entstehen, wenn eine kalte Luftschicht das Aufsteigen von wärmeren darunter liegenden Luftmassen verhindert. Sie führen aufgrund des eingeschränkten Luftaustausches, zu erhöhten Immissionskonzentrationen oder zu zusätzlicher thermischer Belastung im Sommer.

Aufgrund der dadurch verursachten gesundheitlichen Belastungen gehören die Fragen des Luftaustausches, sowie dessen Verbesserung bei austauscharmen Wetterlagen zu den wesentlichen Schwerpunkten bei stadtklimatischen Untersuchungen.

Die großräumige Verteilung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit zeigt für München, dass allgemein Winde aus west-südwestlichen Richtungen vorherrschen. Analysiert man diese Windrichtungsverteilung hinsichtlich unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten, so zeigt sich, dass Winde mit hohen Geschwindigkeiten am häufigsten aus westlichen Richtungen kommen. Winde mit niedrigen Geschwindigkeiten (bis drei Meter pro Sekunde) kommen dagegen überwiegend aus südwestlichen, südlichen und östlichen Richtungen.

Diese Verteilung der Windrichtungen ist unter anderem auf ein bei Hochdruckwetterlagen zu beobachtendes tagesperiodisches Windsystem zurückzuführen. Dabei kommen tagsüber die Winde überwiegend aus östlichen und nachts aus südlichen bis südwestlichen Richtungen.

Inversionen im Sommer und im Winter

Die vertikale Durchmischung der Atmosphäre, wird durch die atmosphärische Schichtung gekennzeichnet. Besondere Bedeutung haben Inversionen mit einem stark eingeschränkten Vertikalaustausch, die häufig mit windschwachen Wetterlagen gekoppelt sind.

Verschiedene Untersuchungen zeigen, dass die Inversionshäufigkeit im Münchner Raum relativ hoch ist. Nachts traten bei Dreiviertel aller Tage im Jahr, in einer Schicht zwischen der Bodenoberfläche und 1.000 Meter über dem Grund, Inversionen auf. Diese lösten sich in den Sommermonaten meist am Vormittag wieder auf. Im Winter dagegen bleibt ein Teil (etwa ein Drittel) der nachts festgestellten Inversionen bis zum Mittag des nächsten Tages bestehen.

Klimastatistiken zeigen es ganz deutlich: Die mittlere jährliche Lufttemperatur ist in den vergangenen 120 Jahre angestiegen, bundesweit um etwa ein Grad. Auch in München lässt sich dieser Trend deutlich beobachten. Die globale Erwärmung wird sich auch weiterhin fortsetzen und unter Umständen sogar beschleunigen.

Doch was bedeutet das für eine Großstadt wie München? Wie wird das Stadtklima der Zukunft aussehen und wie wird es durch das Alpine Pumpen, ein regional auftretendes Windsystem zwischen den Alpen und dem Alpenvorland, beeinflusst?

Um für solche Fragestellungen eine für München spezifische Datengrundlage zu erarbeiten, sind der Deutsche Wetterdienst und die Landeshauptstadt München eine Kooperation eingegangen.

Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat speziell lokale Daten für München gesammelt, ausgewertet und in ein Modell für das zukünftige Klima einfließen lassen, dessen Ergebnisse der Landeshauptstadt in einem Abschlussbericht zur Verfügung gestellt wurden. In diesem Bericht werden wissenschaftliche Erkenntnisse zu zwei Themenschwerpunkten präsentiert.

Zum einen werden aktuelle Aussagen zum Stadtklima in München und dessen erwartete zukünftige Entwicklung mit Fokus auf die Wärmebelastung in der Stadt und zum anderen wird das Alpine Pumpen und dessen Auswirkungen auf die Temperaturverteilung in der Stadt München dargestellt.

Mit der Studie steht das Wissen über das Stadtklima von morgen schon heute zur Verfügung:

Wie die für München spezifischen Klimamodellierungen und Aussagen zu den Veränderungen durch den Klimawandel zeigen, hat die Wärmebelastung in der Stadt seit Beginn der Beobachtungen 1955 zugenommen und es wird angenommen, dass sich diese Erwärmung in Zukunft weiter fortsetzen wird. Damit ist bis zur Mitte des Jahrhunderts eine deutlich höhere Wärmebelastung im Stadtgebiet zu erwarten. Der Bericht bestätigt das Auftreten eines regionalen Windsystems, das Alpine Pumpen.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Alpine Pumpen insbesondere an strahlungsintensiven, windschwachen Tagen, an denen die Wärmebelastung besonders hoch ist, eine positive, abkühlende Wirkung hat.

Klimawandel am Beispiel klimatischer Kenntage

Im Laufe der Jahre hat die Anzahl der Sommertage (Tage mit Lufttemperaturen von mindestens 25 Grad Celsius) pro Jahr im Durchschnitt zugenommen, dabei liegen die Jahre mit der höchsten Anzahl von Sommertagen alle im 21. Jahrhundert

Die fünf Jahre mit den meisten Sommertagen:

• 88 Sommertage im Jahr 2003
• 61 Sommertage im Jahr 2012
• 63 Sommertage im Jahr 2015
• 65 Sommertage im Jahr 2017
• 87 Sommertage im Jahr 2018

Prognosen für die Entwicklung der Anzahl von Sommertagen in München unterstreichen die zentralen Ergebnisse aus der Klimaanpassungsstrategie und der Klimafunktionskarte: Es ist wichtig, die Funktionsfähigkeit der Luftaustauschbahnen zu erhalten. Dies ist vor allem im Hinblick auf das aktuelle starke städtische Wachstum und die steigende Wärmebelastung in der Stadt höchst relevant. Insbesondere große und zusammenhängende Grünflächen fungieren als Luftaustauschbahnen. Diese funktionsfähigen Austauschbahnen sind notwendig, um auch zukünftig möglichst günstige bioklimatische Bedingungen und eine hohe Lebensqualität für die Bewohner*innen in der Stadt gewährleisten zu können. Auch unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung von innerstädtischen Grünflächen, die bei entsprechender Grünaustattung kühler sind und auch unter veränderten thermischen Bedingungen kühler sein werden als dicht bebaute Bereiche. Diese Flächen haben eine hohe Bedeutung für die Aufenthaltsqualität aus stadtklimatischer Sicht.

Für die Landeshauptstadt München bildet der vorliegende wissenschaftliche Bericht des DWD eine wichtige Grundlage für die referatsübergreifenden Aktivitäten zur Anpassung an den Klimawandel und komplementiert die stadtklimatischen Datengrundlagen der Stadt München. Die Ergebnisse dienen als Grundlagen für die laufenden Arbeiten in der städtischen Planung.

Die Landeshauptstadt München dankt dem Deutschen Wetterdienst für die wichtigen Grundlagenarbeiten zum Münchner Stadtklima, die mit diesem Bericht nun vorliegen, und dass München als Kooperationsstadt ausgewählt wurde.

Die Sitzungsvorlage Nr. 14-20 V 17976 stellt dem Münchner Stadtrat die zentralen Ergebnisse des Berichts vor (Umweltausschuss am 7. Juli 2020).

Die Klimafunktionskarte ist ein Fachplan für die Belange des Stadtklimas und eine wichtige Grundlage für die gesamtstädtische räumliche Entwicklung in München. Die Karte bildet eine wichtige Abwägungsgrundlage für die bauliche Entwicklung und für die Weiterentwicklung klimawirksamer Freiflächen und Siedlungsstrukturen. Sie gibt Auskunft zu den stadtklimatischen Verhältnissen auf der Maßstabsebene des Flächennutzungsplans.

Die Klimafunktionskarte wurde auf Basis von Modellrechnungen erarbeitet und verwendet Grundlagendaten, die sich auf Baublöcke beziehen. Einzelne Gebäude werden damit nicht erfasst. Auch die Ergebnisse früherer Studien wurden integriert. Der Maßstab der Klimafunktionskarte ist 1 zu 30.000.

Für die Modellierung wurde das mesoskalige Modell "FITNAH" (Raster: 50 Meter mal 50 Meter) verwendet. In die Modellierung flossen Daten zu Geländehöhe, Nutzungsstruktur (anhand der Strukturtypenkartierung des Referates für Klima- und Umweltschutz, Stand 2011) sowie Daten zu Lufthygiene ein.

Die Analysen beziehen sich auf sommerliche Hochdruckwetterlagen, die häufig mit einer überdurchschnittlich hohen Wärmebelastung in den Siedlungsräumen sowie hohen lufthygienischen Belastungen einhergehen. Diese Wetterlagen haben eine besondere Bedeutung für die Aufenthaltsqualität in der Stadt.

Zur Analyse der Klimafunktionen wurden die folgenden meteorologischen Größen modelliert und in einzelnen Themenkarten dargestellt (es handelt sich dabei nicht um Messdaten, sondern um berechnete Daten):

• Lufttemperatur in zwei Metern Höhe über Grund: mittags, abends, morgens
• nächtliche Abkühlung
• bioklimatische Situation während einer austauscharmen Strahlungsnacht
• Kaltluftvolumenstrom: abends und morgens
• autochthones Strömungsfeld und Windgeschwindigkeit - abends und morgens:
  Unter einem autochonen Strömungsfeld versteht man Kaltluftabflüsse und Flurwinde, welche sich als eigenbürtige, landschaftsgesteuerte Luftaustauschprozesse während einer windschwachen sommerlichen Strahlungswetterlage bilden.

Die Ergebnisse werden in der Klimafunktionskarte – Analysekarte zusammengeführt, die Karte zeigt die verschiedenen klimatischen Funktionen für das Stadtgebiet.

Bedeutung von Grün- und Freiflächen

• Grün- und Freiflächen sind klimaökologische Ausgleichsräume und können die Wärmebelastung in den Siedlungsflächen verringern. Es bildet sich ein Kaltluftvolumenstrom aus. Unter dem Begriff Kaltluftvolumenstrom versteht man, vereinfacht ausgedrückt, das Produkt aus der Fließgeschwindigkeit der Kaltluft, ihrer vertikalen Ausdehnung (Schichthöhe) und der horizontalen Ausdehnung des durchflossenen Querschnitts (Durchflussbreite).
• Grün- und Parkflächen haben aufgrund ihrer Mikroklimavielfalt eine wichtige Bedeutung für den Aufenthalt tagsüber.
• Waldflächen bieten lokale Aufenthaltsqualität auch an heißen Tagen und haben zudem eine großräumige klimatische Ausgleichsfunktion.

Die Bedeutung von Siedlungsräumen

• Dicht bebaute innerstädtische Bereiche werden als bioklimatisch ungünstig eingestuft, günstige und sehr günstige Bereiche befinden sich angrenzend an Luftaustauschbahnen oder an den Rändern der Stadt.
• Zudem ist dargestellt, wie weit lokal entstehende Strömungssysteme in die Bebauung hineinwirken und zur Durchlüftung beitragen.
• Die verkehrsbedingte Luftbelastung der Siedlungsräume entlang von Hauptverkehrsachsen ist ebenfalls angegeben.

Bedeutung des Luftaustauschs

• Kaltluftleitbahnen ermöglichen den Luftaustausch zwischen Siedlungsräumen und Ausgleichsräumen im Umland, basierend auf dem modellierten Kaltluftströmungsfeld.
• Durch die nächtlichen Temperaturunterschiede zwischen dicht bebauten Bereichen und Grünflächen bilden sich Ausgleichsströmungen (Hauptströmungsrichtung der Flurwinde in den Grün- und Freiflächen).
• Übergeordnete Ventilationsbahnen weisen Luftaustauschpotential aufgrund ihrer geringen Rauigkeit auf und sind je Windrichtung wirksam.

Aufbauend auf den Ergebnissen der Analysekarte wurde eine stadtklimatische Bewertungskarte erstellt. In dieser Bewertung wird auch der mögliche Einfluss von klimatischen Bedingungen auf den Menschen mit einbezogen.

So wird die Nähe von Grünflächen zu Siedlungsräumen mit ungünstiger oder weniger günstiger bioklimatischer Situation berücksichtigt. Des Weiteren fließen folgende Größen ein: Leitbahnen zum Luftaustausch und ihr Umfeld, Aufenthaltsqualität am Tage aus bioklimatischer Sicht - Parkflächen und Waldflächen.

Aus der stadtklimatischen Bewertungskarte lassen sich Schutz- und Entwicklungsmaßnahmen zu Erhalt und Verbesserung eines günstigen Stadtklimas ableiten.

Der Stadtrat hat 2016 hat das erste Maßnahmenkonzept zur Anpassung an den Klimawandel in der Landeshauptstadt München beschlossen. Das Konzept wurde durch das Referat für Klima- und Umweltschutz in enger Zusammenarbeit mit den beteiligten Referaten entwickelt.
Insgesamt wurden 26 Maßnahmen durch die Vollversammlung des Stadtrats beschlossen und umgesetzt.
Das Konzept steht unter "Anpassungskonzept 2016, Monitoringbericht 2021 und Fortschreibung 2022" zum Download zur Verfügung.

Die Umsetzung der Maßnahmen ist erfolgreich verlaufen und wurde im Rahmen des Monitoringberichts 2021 bewertet und veröffentlicht.
Der Monitoringbericht steht unter "Anpassungskonzept 2016, Monitoringbericht 2021 und Fortschreibung 2022" zum Download zur Verfügung.

Auf Grundlage der Erkenntnisse des Monitoringprozesses und aktueller wissenschaftlicher Daten wurde das Konzept weiterentwickelt und fortgeschrieben. Die Erste Fortschreibung des Münchner Klimaanpassungskonzepts wurde in enger Zusammenarbeit mit den betroffenen Referaten entwickelt und im Herbst 2022 vom Stadtrat beschlossen. Das Konzept enthält 30 Maßnahmen, die ab 2023 umzusetzen sind.
Die Erste Fortschreibung des Anpassungskonzepts steht bisher nur im Ratsinformationssystems der Landeshauptstadt zum Download zur Verfügung und ist unter "Anpassungskonzept 2016, Monitoringbericht 2021 und Fortschreibung 2022" verlinkt.

Durch den Klimawandel sind folgende Veränderungen in und um München zu erwarten:

• Anstieg der Durchschnittstemperatur
• Zunahme der Häufigkeit und Intensität von Hitzeextrema
• Zunahme der Anzahl von klimatischen Kenntagen
• Veränderung des jährlichen Niederschlagsmusters
• die Zunahme von Intensität und Häufigkeit von lokalen Starkregenereignissen.

Aussagen zum Niederschlag sind mit größeren Unsicherheiten behaftet, da die Modellierungen sehr komplex sind.

Die Landeshauptstadt München reagiert als Stadt besonders empfindlich auf die Veränderung des Klimas, da sich Bevölkerung und Infrastruktur auf engem Raum konzentrieren. Zudem sind Städte durch den Wärmeinseleffekt von den thermischen Veränderungen besonders betroffen.

Die Ziele des Klimaanpassungskonzepts von 2018 wurden im Rahmen der Fortschreibung weiterentwickelt.
Es wurden zehn Ziele für die Klimaanpassung in München beschlossen:

• Sicherung und Verbesserung der übergeordneten klimatischen Ausgleichsfunktion
• Sicherung und Entwicklung von klimawirksamen Freiflächen
• Sicherung und Schaffung einer guten Aufenthaltsqualität vor allem im öffentlichen Raum auf der Quartiers- und Objektebene
• Berücksichtigung von veränderten klimatischen Rahmenbedingungen, insbesondere Extremereignisse in räumlichen Planungen
• Förderung von klimaresilienter Entwicklung durch grün-blaue Infrastruktur in Bestandsgebieten
• Kontinuierlicher Ausbau und Aktualisierung der klimatischen Datengrundlage
• Ausbau und Verstetigung der referatsübergreifenden Informations- und Kooperationsplattform
• Bewusstseinsschärfung und Wissensaufbau für das Thema Klimaanpassung
• Integration von Klimaanpassung in betroffenen Lebens- und Arbeitsbereichen
• Verminderung gesundheitlicher Belastungen durch den Klimawandel und Förderung des Wohlbefindens insbesondere für vulnerable Gruppen