42 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt Der globale Wandel, eingeschlossen Landnutzungsveränderungen, wachsenden CO 2 -Konzentrationen, steigenden Lufttemperaturen und Niederschlagsschwankungen, stellt eine zunehmende Herausforderung für die Gesellschaft dar. Eine Vielzahl der durch den Klimawandel auftretenden Risiken konzentrieren sich auf den städtischen Raum, zudem schreitet die Urbanisierung weltweit rasch fort. Durch Verdrängung der Vegetation, zunehmende Speicherung des fühlbaren Wärmestroms und zusätzliche anthropogene Wärmeemissionen sind besonders mitteleuropäische Städte betroffen [1,- 2]. Zudem lebt der größte Teil der Weltbevölkerung in Metropolregionen. In Deutschland lag die Anzahl der in Städten lebenden Menschen 2021 bei 77,5-%, was rund 64,5 Mio. Menschen entspricht [3]. Die städtische Bevölkerung wird laut Prognosen bis Mitte des 21. Jahrhunderts von einem Anstieg der Lufttemperatur von mindestens 2-°C über dem vorindustriellen Niveau betroffen sein, dabei ist der Effekt der urbanen Wärmeinseln nicht inkludiert [2]. Hitzeperioden werden vermehrt auftreten, die durch den Wärmeinseleffekt zusätzlich verstärkt werden. Mögliche Folgen sind eine zunehmende Luftverschmutzung und Gesundheitsprobleme. Angesichts der globalen Entwicklung, der Entfremdung der Stadtbewohner von der Natur und der wachsenden Anerkennung von städtischem Grund, gewinnt die Bedeutung von Stadtbäumen immer mehr Relevanz [4]. Bäume können das Stadtklima durch eine kombinierte Wirkung der Oberflächenabschattung, der Verdunstung und der Veränderung der Windmuster positiv beeinflussen [5]. Zudem sind ihre Vorteile für die Gesundheit, das Wohlbefinden und das Naturerlebnis längst erkannt. Doch neben ihrer gesellschaftlichen Bedeutung wachsen auch die Anforderungen an Stadtbäume. Immer häufiger geraten heimische Stadtbäume, wie beispielsweise die Sommerlinde (Tilia platyphyllos) und der Bergahorn (Acer pseudoplatanus), nachweislich an die Grenzen ihrer Anpassungsfähigkeit [4, 6, 7, 8]. Aufgrund ihres natürlichen Verbreitungsgebietes zeigen hingegen südosteuropäische Baumarten (zum Beispiel: Fraxinus ornus und Tilia tomentosa ‚Brabant ‘ ) einen besseren Umgang mit höheren Hitzebelastungen, solarer Einstrahlung und Dürreperioden. Sie erreichen dies durch geringere Boden- und Blattwasserpotenziale, das Verhindern der Überschreitung des Welkepunktes, eine gesteigerte Effizienz in der Wassernutzung, niedrigere Transpirationsraten innerhalb der Hitzeperiode, unterschiedliche morphologische Anpassungen der Blätter sowie ein kräftigeres Wachstum der Feinwurzeln [6]. Die Hitzetoleranz heimischer Bäume kann mittlerweile einen limitierenden Faktor für deren Überleben in der Stadt darstellen. Außerdem ist bei der Auswahl von Stadtbäumen zu beachten, dass nicht jede Baumart die gleiche kühlende Wirkung zeigt. Deshalb ist es im Zuge des Klimawandels unerlässlich, die Stadtbaumpflanzungen gründlich und gezielt zu planen, um somit die zunehmende Mikroklimatische Wirkungen blattwendender Baumarten Verbesserte lokalklimatische Bedingungen im urbanen Raum durch die Silberlinde (Tilia tomentosa) Tilia tomentosa, Silberlinde, Stadtklima, Klimaanpassung, grüne Infrastruktur Judith Geib, Sascha Henninger Innerstädtische Begrünung bietet durch Verschattung und Verdunstungsleistung der Vegetation positive Kühlungspotenziale für die umliegende Umgebung. In diesem Zusammenhang gewinnt besonders die Silberlinde (Tilia tomentosa) aufgrund ihrer Fähigkeit, bei starker Sonneneinstrahlung die helle Blattunterseite nach oben zu drehen, zunehmend an Bedeutung. Diese Blattdrehung führt zu einer Veränderung der Albedo und zu einer Absenkung der Oberflächentemperaturen im Kronenbereich und kann somit zur Reduzierung lokaler Wärmeinseln beitragen. 43 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt Entwicklung städtischer Wärmeinseln einzudämmen und Kosten aufgrund einer ungeeigneten Artenauswahl zu vermeiden [9]. Die Silberlinde Tilia tomentosa Natürlicherweise kommt die Silberlinde (Tilia tomentosa) auf den Balkanhalbinseln und der nordwestlichen Türkei sowie in Ungarn und Rumänien vor [10]. Sie gehört zu den trockentoleranten und wärmeliebenden Baumarten, die in Südosteuropa beheimatet sind [11]. In deutschen Städten wird sie derzeit als Allee- und Straßenbaum kultiviert. Für die Stadtbzw. Grünflächenplanung ist sie von besonderer Bedeutung, da sie zu den Baumarten gezählt wird, die den zu erwarteten klimatischen Bedingungen standhalten könnten [12]. Aufgrund ihrer Hitze- und Trockentoleranz wurde die Silberlinde 2009 in das Projekt „Stadtgrün 2021“ aufgenommen. Besonders am trocken-heißen Standort Würzburg hat sich die Silberlinde in diesem Projekt bisher als robust erwiesen [7]. Ihre Blätter sind dunkelgrün und auf der Oberseite mehr oder weniger sternförmig behaart, bevor sie später oft ganz kahl werden [12]. Die Unterseite der Blätter ist durch einen dichten Flaum aus Sternhaaren gekennzeichnet, sie weist eine silbrige Färbung auf und hat eingesenkte Stomata [6, 12]. Die behaarten Blattunterseiten beugen zum einen dem Befall mit Blattläusen und damit dem Honigtau vor, sie sind zum anderen aber auch Schutz vor Hitze und einer zu hohen Verdunstungsrate [4]. Sind die Blätter großer Hitze ausgesetzt, dreht die Silberlinde ihre Blätter, sodass die hellere Blattunterseite nach oben exponiert ist. Die einfallende solare Strahlung wird nun reflektiert. Durch die Veränderung der Albedo sinkt sowohl die Oberflächentemperatur am Kronendach (Bild 1) als auch die Lufttemperatur unter dem Kronendach und im Stammbereich [12, 13]. Fragestellung und methodische Vorgehensweise Vor dem Hintergrund der beschriebenen Herausforderungen ist das Ziel dieses Forschungsvorhabens, den Einsatz blattwendender Baumarten als mögliche Anpassungsstrategie an sich verändernde klimatische Rahmenbedingungen im urbanen Raum zu untersuchen. Der Fokus richtet sich vor allem auf die Analyse der sich verändernden Albedo und der sinkenden Oberflächentemperatur am Kronendach der Silberlinde sowie deren potenzielle Wirkung auf die nähere Umgebung, vor allem im Hinblick darauf, dass sie als straßenbegleitendes Grün eingesetzt werden soll. Die Messungen werden in Kaiserslautern (49° 26‘ 44 ‘ ‘ N, 7° 46‘ 08 ‘ ‘ E), einer Universitäts- und Industriestadt in Rheinland-Pfalz, Deutschland, durchgeführt. Die Jahresdurchschnittstemperatur beträgt 9,9- °C, wobei die Lufttemperaturen im Schnitt zwischen 1,9- °C im Januar und 19,3- °C Grad im Juli schwanken [14]. Seit Beginn der Erhebungen gegen Ende des 19. Jahrhunderts liegt der Anstieg der mittleren Jahrestemperatur in Kaiserslautern bei 2,0- K. Zu bemerken ist hierbei, dass dieser Anstieg vorwiegend in den letzten Jahrzehnten stattgefunden hat [15]. Die jährliche Niederschlagssumme beträgt im Schnitt 764 mm, mit einem Maximum von 69 mm im Mai [14]. Die In-situ-Messungen werden an sechs über die Stadt verteilten Standorten, bei denen es sich immer um straßenbegleitendes Grün handelt, erhoben. Im ersten Durchlauf der Studie erstreckt sich das Messfenster über einen Zeitraum von 14- Stunden, wobei die Messungen morgens um 07: 00 beginnen und abends um 21: 00 enden. Dieser Zeitraum umfasst somit alle Beobachtungszeiten der Mannheimer Stunden und ermöglicht eine spätere Analyse des Tagesverlaufes. Die Daten werden lediglich an weitgehend windstillen (≤ 1,5 m s -1 ) und wolkenlosen bis fast wolkenlosen (Bedeckungsgrad ≤ 1/ 8) Sommertagen (≥ 25 °C) erfasst. Die jeweiligen Straßen werden anhand der Kriterien Baumsorte und Entwicklungsphase ausgewählt. Laut der GALK Straßenbaumliste liegen Unterschiede bezüglich der Eignung verschiedener Arten der Silberlinde als Straßenbaum vor. Daher werden bei den Messungen Tilia tomentosa ‚Brabant ‘ (gut geeignet) und Bild 1: Wärmebildkameraaufnahmen vor der Drehung (links), während der Drehung (mittig) und nach der Drehung (rechts). Hohe Oberflächentemperaturen werden durch rotgefärbte Bereiche dargestellt, niedrigere Oberflächentemperaturen durch blaue Bereiche [13]. © Henninger 44 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt Tilia tomentosa (bedingt geeignet) untersucht, um mögliche intraspezifische Differenzen verifizieren zu können. Darüber hinaus wird der Einflussfaktor der Entwicklungsphase bei den Messungen berücksichtigt. Da Bäume je nach Lebensabschnitt auf unterschiedliche Anpassungsstrategien zurückgreifen, werden die Silberlinden in die Phasen Jugend, Reife und Alter eingeteilt. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob in einer bestimmten Altersgruppe die Fähigkeit zum Drehen der Blätter dominiert. Zudem wird die Oberflächentemperatur der Krone des entsprechenden Referenzbaumes und dessen mikroklimatischer Einfluss gemessen. Die Oberflächentemperatur der Baumkrone wird über die Strahlungstemperatur mithilfe einer Wärmebildkamera (Testo 885) erfasst, wobei drei verschiedene Perspektiven der Baumkrone untersucht werden: die zur Hausfassade zugewandte Seite sowie die Ost- und Westseite der Baumkrone. Diese drei Perspektiven sollen spätere Tagesanalysen sowie Rückschlüsse auf einen potenziellen Zusammenhang bezüglich der Oberflächentemperatur der Baumkrone und der Gebäudefassade ermöglichen. Zudem werden drei weitere Lufttemperaturwerte erhoben, um die Auswirkung der Kronentemperatur auf die nähere Umgebung analysieren zu können. Als erste Komponente wird die Lufttemperatur direkt unter der Baumkrone (am Baumstamm) in einer Höhe von 1,5 m über Grund gemessen. Obwohl die Messung von Lufttemperatur normalerweise in einer Höhe von 2 m über Grund erfolgt, fällt die Wahl hier auf 1,5 m über Grund Dies ist darin begründet, dass diese Höhe für die Umgebung, in der der Mensch lebt, repräsentativer ist [16]. Dabei wird berücksichtigt, dass der Temperatursensor vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt ist und während den Messungen im Schatten liegt. Die zwei weiteren Erhebungen zur Lufttemperatur erfolgen vom Stamm des Baumes in Richtung Hauswand, um eine möglichst genaue Darstellung der mikroklimatischen Wirkung in diesem Bereich zu erhalten (Bild- 2). Zusätzlich werden Wärmebildaufnahmen der umliegenden Bestandsgebäude erstellt, um eine mögliche Reaktion der Gebäudefassaden, hervorgerufen durch die reflektierte Strahlung der Blattoberflächen, erfassen zu können. Der Wassergehalt im Boden um die jeweiligen Silberlinden wird mit einem Bodenfeuchte-Sensor gemessen. Die Bodenfeuchte wird täglich zu Beginn der Messung vertikal durch das Bodenprofil bis zu einer Tiefe von 30 cm ermittelt (Bild- 2). Der Sensor wird an einer Stelle platziert, die größtenteils im Schatten und am weitesten vom Hauptstamm entfernt liegt [17]. Somit werden zum einen die Auswirkungen der direkten Sonneneinstrahlung minimiert als auch eine repräsentative Stelle der Wasseraufnahme garantiert. Da Stadtbäume vermehrt in kleinen Baumscheiben gepflanzt werden, beschränkt sich die weiteste Entfernung zum Hauptstamm auf die Größe dieser jeweiligen Fläche. Die Aufnahmen der Wärmebildkamera sowie die meteorologischen Parameter Lufttemperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeit und -richtung, relative Luftfeuchte, Beleuchtungsstärke, Bodenfeuchte und UV-Index, die an allen Standorten während der Messung aufgezeichnet werden, dienen zur Identifikation des Stimulus „Blattwende“. Anhand von Nahaufnahmen der Blätter im Kronendach werden zusätzlich die Geschwindigkeit und die Dauer der Blattdrehung erfasst, um die zeitliche Dimension einordnen zu können. Bild 2: Schematische Profilansicht Messaufbau. © Geib Wärmebildkamera Spiegelreflexkamera Temperaturmesser Smart Wetter Sensor Bodenfeuchtesensor Silberlinde Gebäude 1,5 m 30 cm 45 3 · 2023 TR ANSFORMING CITIES THEMA Ökosystem Stadt Ausblick Sollten die Auswertungen nachweislich lokalbzw. mikroklimatische Auswirkungen der Silberlinde auf ihre unmittelbare Umgebung aufzeigen, erwachsen daraus entsprechende Handlungsempfehlungen für die Stadtplanung. Insbesondere im Hinblick auf die Frage, welche Anforderungen auf die grüne bzw. grünblaue Infrastruktur in der Praxis auf die Stadterneuerung hinsichtlich der Nutzung des öffentlichen Raumes, des Einsatzes des „richtigen“ Stadtgrüns und den entsprechenden Gestaltungsfragen zukommen. Handlungsempfehlungen können entwickelt werden, die in gestalterische Strategien und städtebauliche Konzepte eingehen und als Folge über gezielte Anpassungstechniken zur Reduzierung städtischer Wärmeinseln beitragen. Zudem könnte in Abhängigkeit der Ergebnisse an direkt angrenze Bebauung ein Rückschluss darauf gegeben werden, ob sich die Silberlinde als Straßenbegleitgrün tatsächlich eignet oder ob die Reduktion der baumnahen Umgebungstemperatur quasi durch die Tatsache negiert wird, dass durch die Veränderung der Albedo die Strahlung vom Baum zur nächsten Oberfläche, also zur Gebäudefassade, gelenkt wird und diese zusätzliche Erwärmung erfährt. 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Judith Geib Physische Geographie und Fachdidaktik Fachbereich Raum- und Umweltplanung Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Standort Kaiserslautern Kontakt: judith.geib@rptu.de Prof. Dr. Sascha Henninger Physische Geographie und Fachdidaktik Fachbereich Raum- und Umweltplanung Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Standort Kaiserslautern Kontakt: sascha.henninger@rptu.de AUTOR*INNEN