Heat wave map Prague

Urbanes Klimamanagement: Wie 3D-Zwillinge Städte effektiv gegen Hitze wappnen

Moderne Technologie für die Lösung aktueller Herausforderungen

Landoberflächentemperatur in Prag (Bild: Europäische Weltraumorganisation)

Der Juli 2023 war der wärmste jemals aufgezeichnete Monat seit 1880 (NASA). Wäre es da nicht sinnvoll, dem unaufhaltsam fortschreitenden Klimawandel mit dem Einsatz intelligenter Technologien entgegenzuwirken und diese Herausforderungen in Zukunft proaktiv anzugehen?

Angesichts der kontinuierlich steigenden Temperaturen der letzten Jahre sehen sich Städte weltweit mit der Aufgabe konfrontiert, ihre Bevölkerung angesichts der Hitze auf angenehme und sichere Weise zu versorgen. Im Kampf gegen den Klimawandel und seine schädlichen Auswirkungen sind innovative Ansätze unerlässlich: Digitale Zwillinge und 3D-Technologie bieten hier eine einzigartige Lösung, da sie es Stadtplanenden ermöglichen, ihre Städte besser zu verstehen, virtuelle Simulationen städtischer Umgebungen zu erstellen und verschiedene Strategien zur Reduzierung der Hitze zu testen.

Digitale Zwillinge und 3D-Daten verstehen

Im Zusammenhang mit Städten beziehen sich digitale Zwillinge auf ein vollständiges digitales Abbild eines städtischen Gebiets, das dessen Infrastruktur, Gebäude, Versorgungseinrichtungen und verschiedene Datenpunkte erfasst. Sie fungieren als dynamischer Spiegel der Stadt und ermöglichen eine datengestützte Entscheidungsfindung und vorausschauende Analyse. Sie können Planenden auch dabei helfen, nachhaltigere Gebäude und Infrastrukturen zu entwerfen, indem sie deren Leistung unter verschiedenen Bedingungen modellieren.

Analyse städtischer Wärmeinseln und Grünflächen

Mit Hilfe von 3D-Daten können Stadtplanende und Architekt:innen Gebäude und Infrastrukturen energieeffizienter gestalten und so die Auswirkungen von städtischen Wärmeinseln verringern. Wärmeinseln sind Gebiete in Städten, in denen deutlich höhere Temperaturen herrschen als in den umliegenden ländlichen Gebieten. Mithilfe von 3D-Daten lassen sich überhitzungsgefährdete Gebiete ermitteln, so dass gezielte Massnahmen zur Verringerung der Auswirkungen extremer Hitze ergriffen und Möglichkeiten für die Einbeziehung von mehr Natur in die Städte gefunden werden können.

Drone view of 3D church

3D-Modell der Grünflächen in Unterägeri

Ausserdem können grüne Infrastrukturen umfassender geplant und entwickelt werden: Begrünte Dächer und Wände können dort eingesetzt werden, wo sie den grössten Nutzen bringen, und die Planung von Parks und Grünflächen kann gründlich erforscht werden, was die Temperaturen senken und die Luftqualität verbessern kann.

Obwohl die Integration von Grünflächen wie Bäumen und Parks zweifellos eine entscheidende Rolle bei der Bekämpfung von Hitzewellen spielt, muss man sich darüber im Klaren sein, dass ihre Auswirkungen nicht immer gleich positiv sind. Eine Studie, die an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) durchgeführt wurde, verdeutlicht die komplizierte Beziehung zwischen Bäumen und städtischer Luftqualität. Die Studie weist darauf hin, dass Bäume zwar Schatten spenden und für Abkühlung sorgen, ihre Wirksamkeit jedoch durch Faktoren wie eine falsche Auswahl der Baumart, schlechte Pflege und sogar eine falsche Ausrichtung beeinträchtigt werden kann.

Optimale Gebäudeplatzierung und -gestaltung

Neben Grünflächen spielt auch die Bauweise eine wesentliche Rolle bei der Abmilderung der Hitze in städtischen Gebieten. Mithilfe digitaler Zwillinge ist es möglich, die Auswirkungen der Platzierung und Gestaltung von Gebäuden auf das lokale Mikroklima zu simulieren. Indem Aspekte wie Ausrichtung, Beschattung und Materialauswahl einbezogen werden, lässt sich die thermische Belastung von Gebäuden reduzieren. Dies führt zu einem verminderten Energiebedarf für Kühlung und steigert den Wohnkomfort der Bevölkerung erheblich.

3D-Modelle und die Optimierung erneuerbarer Energien

Digitale Zwillinge helfen dabei, Dächer und Freiflächen in Städten ausfindig zu machen, auf denen die Installation von Solarzellen und anderen erneuerbaren Energiequellen am effizientesten wäre. Es liegt auf der Hand, dass die Integration erneuerbarer Energien die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert, was wiederum zu einem saubereren Energieverbrauch und einer Verringerung der Treibhausgasemissionen führen wird.

Ein Blick auf den städtischen Wärmeschutz: Der Ansatz von Zürich

Zürich hat kürzlich eine proaktive Strategie entwickelt, um den Auswirkungen der steigenden Temperaturen entgegenzuwirken. Die «Fachplanung Hitzeminderung», die von den städtischen Behörden ausgearbeitet wurde, verfolgt einen vielschichtigen Ansatz, der unter anderem die ökologische Gestaltung von Grünflächen, die Etablierung von Wasser im städtischen Raum, die Optimierung der Gebäudestruktur für ein günstiges Mikroklima und eine innovative städtische Infrastruktur umfasst. Dieser Plan zielt nicht nur darauf ab, den Wärmeinseln-Effekt zu verringern, sondern auch die allgemeine Lebensqualität und Widerstandsfähigkeit der Stadt zu verbessern. Wenn man bedenkt, wie komplex ein solches Vorhaben ist und wie viele Faktoren berücksichtigt werden müssen, kann der Einsatz von 3D-Daten bei solch gross angelegten Projekten von enormer Bedeutung sein, um konkrete Handlungsoptionen für die Stadt zu entwickeln und effizient mit der Bevölkerung zu kommunizieren.

Richtung Zukunft: Auf dem Pfad zu minimalen Klimaauswirkungen

Der Einsatz von 3D-Technologie für die künftige Stadtplanung ist nicht nur ratsam, sondern auch dringend erforderlich, wenn wir die Auswirkungen des Klimawandels verringern wollen. Die Bekämpfung von Hitzewellen und der Aufbau nachhaltigerer Städte ist eine dringende globale Herausforderung, die nicht vollständig gelöst werden, aber durch den Einsatz von 3D-Daten und digitalen Zwillingen verringert werden kann. Dieser Ansatz spart nicht nur Zeit und Geld, sondern sorgt auch dafür, dass das Ergebnis nachhaltiger, widerstandsfähiger und besser durchdacht ist. Da die Städte weiter wachsen und sich dem Klimawandel sowie anderen neuen Herausforderungen stellen müssen, wird die Anwendung von 3D-Daten unerlässlich sein, um die physischen Einschränkungen der Städte und die Möglichkeiten zur Schaffung bewohnbarer städtischer Umgebungen ganzheitlich zu erfassen.

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