Thermische Klimaanalyse
Um Informationen zur thermischen Situation im Kreis Mettmann zu gewinnen, wurden Modellrechnungen mit dem Stadtklimamodell FITNAH-3D (GEO-Net Umweltconsulting GmbH) durchgeführt, die flächendeckende Ergebnisse für das gesamte Kreisgebiet bereitstellen.
Die horizontale Auflösung der Modellierung beträgt 5 m, das heißt, der Kreis wird in ein Raster mit einer Gitterweite von 5 m x 5 m zerlegt. Für jede Rasterzelle werden Informationen bspw. zur Geländehöhe und Landnutzung, zu Gebäudeumrissen und -höhen sowie zu Bäumen und dem Versiegelungsanteil bestimmt und als Eingangsdaten für die Modellrechnung verwendet (Stand jeweils Ende 2025). Das gewählte Untersuchungsgebiet geht mit einer Fläche von ca. 28 km x 37 km über die Kreisgrenze hinaus, damit die im Umland gelegenen Höhen- und Landnutzungsunterschiede mit Einfluss auf das (Stadt-)klima im Kreis berücksichtigt werden. Dabei liegt der Modellierung eine sommerliche Hochdruckwetterlage mit wolkenlosem Himmel und einem sehr schwachen übergelagerten Wind zugrunde (Tageshöchsttemperatur über 25 °C), die typischerweise untersucht wird und im Kreis Mettmann unter derzeitigen klimatischen Bedingungen im Sommer durchschnittlich etwa alle sieben Tage auftritt.
Das Stadtklimamodell liefert für jede Rasterzelle Ergebnisse zur nächtlichen Lufttemperatur, der Kaltluftproduktion und dem Kaltluftströmungsfeld sowie zur Wärmebelastung am Tag. Mit Ausnahme des Kaltluftvolumenstroms (Strömung über die komplette untere Luftschicht) gelten die Ergebnisse für den bodennahen Aufenthaltsbereich des Menschen und betrachten die Zeitpunkte 04:00 Uhr für die Nachtsituation (maximale Abkühlung) bzw. 14:00 Uhr für die Tagsituation (maximale Einstrahlung).
Die thermische Planungshinweiskarte fasst die Modellergebnisse zusammen und bewertet sie. So wird auf den ersten Blick ersichtlich, welche Flächen aus klimaökologischer Sicht eine (sehr) hohe Bedeutung als Ausgleichsraum haben und wo im Wirkraum ein Bedarf zur Anpassung an den Klimawandel besteht (Handlungsbedarf).
Thermische Klimaanalyse Tag
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Zur Bewertung der Tagsituation wird die Physiologisch Äquivalente Temperatur (PET) herangezogen, die ein Maß für die Wärmebelastung des Menschen im Außenraum ist und die Lufttemperatur, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit sowie kurz- und langwellige Strahlung berücksichtigt. Die Wärmebelastung wird in der Einheit „°C“ angegeben und ist stark von der Strahlungstemperatur geprägt (insb. Sonnenstrahlung). Entsprechend fällt die Wärmebelastung unter der angenommenen sommerlichen Strahlungswetterlage (keine Bewölkung) auf Freiflächen ohne Verschattung sehr hoch aus.
Thermische Klimaanalyse Nacht
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Die Ermittlung der bodennahen nächtlichen Lufttemperatur ermöglicht es, überwärmte städtische Bereiche zu identifizieren (sogenannte städtische Wärmeinseln) und die räumliche Wirksamkeit von Kaltluftströmungen abzuschätzen. Die aufgeführten Absolutwerte der Lufttemperatur sind exemplarisch für eine sommerliche Strahlungswetterlage zu verstehen. Die relativen Unterschiede innerhalb der Städte bzw. zwischen verschiedenen Landnutzungen gelten dagegen weitgehend auch während anderer Wetterlagen.
Die Topografie im Kreisgebiet übt einen deutlichen Einfluss auf die nächtliche Kaltluftströmung aus. Genau wie Flurwinden kommt orografische bedingten Kaltluftabflüssen eine besondere landschaftsplanerische Bedeutung zu: Größere Siedlungen wirken als Strömungshindernis, sodass der Luftaustausch mit dem Umland und die Durchlüftung innerhalb von Städten herabgesetzt sind. Vor allem die reliefbedingten Kaltluftabflüsse sind im Kreis Mettmann wichtig, um dem Siedlungsraum durch Zufuhr von Kalt- und Frischluft eine wichtige klimaökologische Ausgleichsleistung zu erbringen.
Die Bedeutung einer Grün-/Freifläche bzw. eines Strömungssystems für den Kaltlufthaushalt ergibt sich daraus, wie viel Kaltluft auf der Fläche entsteht (Kaltluftproduktionsrate) und wie schnell und in welche Richtung die Kaltluft strömt (bodennahes nächtliche Windfeld). Zusätzlich spielt die Höhe der Kaltluftschicht (ihre Mächtigkeit) eine Rolle, die durch den Kaltluftvolumenstrom erfasst wird. Vereinfacht ausgedrückt stellt der Kaltluftvolumenstrom das Produkt aus der Fließgeschwindigkeit der Kaltluft, ihrer vertikalen Ausdehnung (Schichthöhe) und der horizontalen Ausdehnung des durchflossenen Querschnitts dar. Er beschreibt somit diejenige Menge an Kaltluft in der Einheit m³, die in jeder Sekunde über eine bestimmte Fläche fließt.
Thermische Planungshinweiskarte
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Die zusammengefassten Bewertungen des Wirk- und Ausgleichsraumes in der thermischen Planungshinweiskarte beruhen auf den klimatischen Funktionen, ohne die Belange weiterer Fachplanungen zu berücksichtigen, d.h. die Karte stellt rein aus klimafachlicher Sicht gewonnenes Abwägungsmaterial dar. Die abgedruckten Planungshinweise wurden in Anlehnung an die landesweite Klimaanalyse NRW formuliert und dienen als klimatische Impulse von Planungsprozessen aller Art, wobei insgesamt viele andere Planungsaspekte einbezogen werden müssen bzw. es jeweils Einzelfallentscheidung bedarf.
Im sogenannten Wirkraum (Wohn- und Gewerbeflächen sowie öffentlicher Verkehrsraum) wird die bioklimatische Belastung dargestellt. Die Bewertung beruht zu gleichen Teilen auf den Schlafbedingungen (nächtliche Überwärmung und Kaltluftfunktion) und auf der Aufenthaltsqualität im Außenraum am Tage. Die Belastungsklassen (Handlungsbedarfe) sollen eine Hilfestellung geben, in welchen Flächen Maßnahmen zur Klimaanpassung besonders wichtig und bevorzugt anzugehen sind, ohne dass dadurch eine Reihenfolge der Maßnahmenumsetzung in den einzelnen Flächen vorgeschrieben wird.
Die Bewertung der Nachtsituation im Wirkraum basiert auf der Überwärmung (nächtliche Lufttemperatur), so dass dicht bebaute und/oder hochversiegelte Bereiche ungünstigste Bedingungen aufweisen können. Dank der Kaltluftabflüsse und einer meist weniger dichten Bebauung herrschen in einigen Wohngebieten und Siedlungsagglomerationen heute größtenteils günstige bioklimatische Situationen vor. Die besondere Rolle, die die Kaltluftströmung spielt, findet sich auch in der thermischen Planungshinweiskarte wieder: Herrscht auf Siedlungsflächen ein überdurchschnittlicher Kaltluftvolumenstrom, wird dieser Bereich durch eine blaue Schraffur als Kaltlufteinwirkbereich ausgewiesen. Mit dem vergebenen Bewertungsstufen werden relative Unterschiede im Kreis wiedergegeben. Auch in den als günstig eingestuften Flächen können bei bestimmten Wetterlagen hohe nächtliche Temperaturen auftreten, die jedoch weiterhin geringer ausfallen als in den ungünstig bewerteten Flächen. Der Fokus in den Karten liegt auf Wohngebieten, doch werden auch Gewerbegebiete mit einer Bewertung versehen, da es sich meist um große Flächen handelt, die teilweise in direkter Nachbarschaft zu Wohngebieten liegen (oder es handelt sich um Mischgebiete mit beiden Nutzungen). Im Gegensatz zum Straßenverkehr, wo sich Menschen direkt aufhalten können, wird der Schienenverkehr nicht bewertet. Die klimatischen Effekte von allen Verkehrsräumen (etwa die Wärmespeicherung am Tag und -abgabe in der Nacht) wurden trotzdem durch das Modell berücksichtigt.
Die Bewertungen zur Tag-Situation im Wirkraum betrachten die Wärmebelastung außerhalb von Gebäuden (anhand der PET, s.o.). Dabei sind Wohn- und Gewerbegebiete gleichermaßen von Bedeutung, zudem rücken der Straßenraum für Wegebeziehungen sowie die Aufenthaltsqualität auf Plätzen und Grünflächen in den Vordergrund.
Als Ausgleichsraum werden Grün- und Freiflächen, landwirtschaftliche Flächen und Wälder bezeichnet. Die Planungshinweiskarte gibt die stadtklimatische Bedeutung dieser Flächen anhand einer Abwägung ihrer Funktion für den Kaltlufthaushalt in der Nacht und anhand der Aufenthaltsqualität am Tage wieder.Die Bewertung der Grünflächen zur Nacht-Situation orientiert sich an ihrer Funktion für den Kaltlufthaushalt, sodass besonders wichtigen Kaltluftprozessen (Kaltluftleitbahnen) die höchsten bioklimatischen Bedeutungen zugeschrieben werden. Siedlungsferne Grünflächen ohne relevante Klimafunktionen sind aus klimaökologischer Sicht von geringerer Bedeutung. Die Einstufung beruht auf einem Bewertungsbaum, der die oben genannten Faktoren zu Kaltluftprozessen und Lagebeziehungen sowie weitere Faktoren berücksichtigt.
Die Bewertung des Ausgleichsraumes am Tag basiert analog zum Wirkraum auf der PET. Wärmebelastung hängt wesentlich von der Verschattung ab, sodass sich gerade bei Grün- und Freiflächen teilweise konträre Bewertungen zur Nacht-Situation ergeben. Eine Freifläche kühlt in der Nacht stark aus, weist an Sommertagen (ohne Bewölkung) aber eine hohe Wärmebelastung auf, wenn keine Bäume vorhanden sind. Demgegenüber ist die Aufenthaltsqualität in Wäldern und (baumbestandenen) Parks auch an Sommertagen sehr hoch.