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Weiß- statt schwarzsehen

Klima, 18.10.2021

Stadtklima-Simulation: Wie helle Dachpfannen sommerliche Hitzeperioden für Städter deutlich erträglicher machen.

Die Städte erhitzen sich stetig; durch hohe Bebauung, Bäume oder geographische Einflüsse nimmt zudem vielerorts der Wind ab. Beide Faktoren zusammen führen zu zu immer mehr schwer erträglichen Hitzestaus.

Wie kann dem entgegengewirkt werden?

Dunkle Farben erhitzen sich schneller als helle - diese Tatsache ist durch die sogenannte Albedo zu erklären.

Die Albedo ist ein Maß für das Reflexionsvermögen eines Körpers. Ein schwarzer Körper hat eine Albedo von 0%, denn schwarze Körper absorbieren - unabhängig vom Spektralbereich - die eingehende Strahlung zu 100%. Je heller ein Körper ist desto höher ist sein Reflexionsvermögen für kurzwellige Strahlung (Sonnenstrahlung) und somit auch seine Albedo. Ein dunkler Körper erwärmt sich unter Sonneneinstrahlung folglich mehr als ein heller Körper.

Betrachtet man unsere Städte von oben auf einem Luftbild, fällt sofort auf, dass dunkle Farben dominieren und so zu einer Erhitzung des urbanen Raums beitragen.

Ein Denkansatz, an dem wir bereits seit 15 Jahren festhhalten: Die Stadt muss mit mehr hellen Flächen "versorgt" werden!

 Bild: Achim Otto

Was dies bewirken könnte zeigt die nachfolgende Überlegung am Beispiel der Bundesstadt Bonn:

Bonn hat eine Gesamtfläche von ca. 141.000.000 m², auf der sich schätzungsweise 60 000 Dächer befinden. Bemessen wir für jedes Dach eine Fläche von 100 m², kommt die Stadt auf eine Gesamtdachfläche von 6.000.000 m² - dies entspricht ungefähr 4,3% der gesamten Stadtfläche. Um die Farbe der Dächer zu ändern, müssten die überwiegend dunklen Dachpfannen gegen helle ausgetauscht werden.

Wir können davon ausgehen, dass dunkle Dachpfannen eine Albedo von ungefähr 10%, helle Dachpfannen eine Albedo von ungefähr 50% aufweisen. Vermutlich liegt sie bei hellen Dachpfannen sogar noch höher, allerdings setzen diese mit der Zeit Grünbelag an.

Die Globalstrahlung eines sonnigen Tages in Bonn liegt ungefähr bei 8 kWh/m²/d. Somit reflektieren dunkle Dachpfannen 0,8 kWh/m²/d, 7,2 kWh/m²/d kommen tatsächlich noch im Dach und der umgebenden Luft an. Helle Dachpfannen würden somit 4 kWh/m²/d reflektieren und 4 kWh/m²/d kommen tatsächlich noch an.

Nehmen wir nun an, dass 50% des Wärmetransports in der Luft und 50% im Dach des Hauses verbleibt, würde der Wert bei den dunklen Dachpfannen 3,6 kWh/m²/d in Dach und Luft, bei den hellen Dachpfannen 2 kWh/m²/d in Dach und Luft betragen.

Die mittlere Höchsttemperatur der letzten drei Sommer lag an unserer Wetterstation am Bonner Stadtrand bei 26,81°C.

Durch den Wechsel hin zu hellen Dachpfannen könnten 4,3% der Bonner Fläche ihr Reflexionsvermögen ändern und somit sich nicht so stark erhitzen.

Wenn wir nun das Szenario einer zehntägigen Hitzeperiode (26,81°C Anfangstemperatur) bei sofortigem Austausch aller Dachpfannen annehmen, würde sich die Stadt um 4,66°C weniger aufheizen (siehe Grafik).

Nehmen wir an, dass wir nur 15% der Dachflächen zu hellen Flächen ändern könnten, würde sich die Stadt und somit Luft und Dächer im Schnitt immer noch um 0,75°C weniger erhitzen.

Diese Überlegung gilt nicht nur Dachpfannen, sondern kann auf jegliche Flächen, etwa Hauswände, übertragen werden.

Der "Farbwechsel" hat einen großen Vorteil: Er ist eine vergleichweise sehr kostengünstige Lösung, die sich auch gut umsetzen ließe. Jedoch würde die alleinige Umstellung von dunklen auf helle Dachflächen kaum ausreichen, um die Temperaturen in städtischen Gebieten nachhaltig zu senken.

Vielmehr müsste mehrgleisig gefahren werden - neben helleren Flächen sollten so auch weiter mehr Bäume gepflanzt werden. Alte Bäume fungieren nicht nur als Schattenspender sondern auch als natürlicher Klimaregler.

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