Anpassung an die Folgen des Klimawandels in der Stadtplanung und Stadtentwicklung - Der GERICS Stadtbaukasten

Hintergrund und Ziele

Der Klimawandel und die fortschreitende Urbanisierung sind eng miteinander verknüpft. Bereits heute sind Städte für den Großteil des weltweiten Energieverbrauchs und der damit verbundenen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Gleichzeitig sind Städte durch die Konzentration von Industrie und Wirtschaft, der Vielzahl von Menschen und der dazugehörigen Infrastruktur Orte, die besonders anfällig auf die Folgen des Klimawandels reagieren können. Daher sollten sie sich frühzeitig an diese Folgen anpassen. Die Art der Anpassung ist dabei immer sehr spezifisch und abhängig von der Region.

Um Entscheidungsträger von Städten und Gemeinden individuell bei der Auswahl von lokalen und regionalen Anpassungsmaßnahmen zu unterstützen, wurde aufbauend auf den Erfahrungen mit Praxispartnern der GERICS-Stadtbaukasten entwickelt. Er verfügt über einen modularen Aufbau und besteht aus elf verschiedenen inhaltlichen Modulen, aus denen die jeweils relevanten Komponenten gewählt und frei kombiniert werden können.

Folgende Modulgruppen sind Bestandteil des Stadtbaukastens:

  • Wasser in der Stadt
  • Spezifische Klimainformationen
  • Klimaangepasste Stadtentwicklung
  • Thermisches Wohlbefinden und Wohnumfeld
  • Kommunikation
  • Ökonomie und Finanzierung
  • Monitoring und Qualitätskontrolle
  • Weiterentwicklung von Klimaschutzkonzepten
  • Urbanes Grün
  • Kritische Infrastruktur 
  • Schnittstellen: z.B. Unternehmensbaukasten

Dabei können die Module sowohl von der Kommune und ihren Experten (wie Stadtplaner, Wasser- und Energieversorger), externen Partnern und Auftragnehmern (wie GERICS, Ingenieur- und Planungsbüros) aber auch in allen erdenklichen Kooperationen bearbeitet werden. Das Konzept bietet darüber hinaus die Möglichkeiten, den Stadtbaukasten um neue Module zu erweitern – einschließlich bedarfsgerechter Neuentwicklung – sowie bestehende Module durch Feinjustierung an örtliche Gegebenheiten anzupassen. Durch die Kombination regionaler Klimainformationen mit anderen sektor-spezifischen Informationen können in Kooperation mit Entscheidungsträgern der Städte „klimawandeltaugliche“ Handlungsoptionen erarbeitet werden.

Ziele:

  1. Den thematischen Einstieg für kommunale Entscheidungsträger in die Problematik „Städte im Klimawandel“ ermöglichen – sowohl mit theoretischem als auch praxisrelevantem Bezug für die wichtigsten Handlungsfelder,
  2. deren Sensibilisierung bezogen auf die Themen „Folgen des Klimawandels“ und „Anpassung und Klimaschutz“ zu erreichen und
  3. den Mehrwert gemeinsam erarbeiteter und in der Praxis umsetzbarer Strategien und Maßnahmen und deren Vorteil gegenüber „One-size-fits-all“-Ansätzen beziehungsweise dem Transfer von Best-Practices aufzuzeigen.

Laufzeit

bis

Untersuchungsregion/-raum

Land
  • Deutschland
Bundesland
  • Bundesweit

Schritte im Prozess zur Anpassung an den Klimawandel

Schritt 1: Klimawandel verstehen und beschreiben

Ansatz und Ergebnisse 

In der Modulgruppe „Spezifische Klimainformation“ werden Klimainformationen erfasst, die auf Robustheit und Signifikanz getestet werden. Um Aussagen über die Qualität beziehungsweise Repräsentativität der Ergebnisse machen zu können, ist es in der Klimaforschung gängige Praxis mit Ensembles von Klimaprojektionen zu arbeiten. Durch die Verwendung der Bandbreite aller zur Verfügung stehenden für die Zukunft projizierten möglichen Klimaänderungen lassen sich Eintrittswahrscheinlichkeiten ableiten.

Nach den Richtlinien für die Leitautoren des 5. IPCC Assessment Reports ist der Bereich einer Änderung als „likely“ (wahrscheinlich) einzustufen, wenn 66% aller projizierten Änderungen in diesem Bereich liegen. Umfasst der Bereich 90% der Änderungen, so wird von „very likely“ (sehr wahrscheinlich) gesprochen.

In der praktischen Umsetzung ist jedoch nicht immer möglich (aufgrund der verfügbaren Datengrundlage) beziehungsweise erwünscht (aus Kosten-Nutzen-Abwägungen), den bestmöglichen wissenschaftlichen Ansatz anzuwenden. Deshalb sind nachfolgend verschiedene Vorgehensweisen aufgeführt, die sich in ihrem
Detaillierungsgrad und der Güte der Ergebnisse voneinander unterscheiden. In allen Fällen muss darauf geachtet werden, die Ergebnisse abschließend so zu präsentieren, dass die Grenzen der Ergebnisaussagen klar ersichtlich sind. Darüber hinaus besteht immer die Möglichkeit, Ergebnisse nach einer gewissen Zeit zu aktualisieren, wenn zum Beispiel neue regionale Klimainformationen vorliegen.

Ansatz: einzelne Klimaprojektionen mit einer Modellgitterbox
Dies kommt zur Verwendung, wenn kein Ensemble regionaler Klimaprojektionen für Untersuchungsgebiet frei verfügbar ist. Die Simulation des historischen Klimas (1950-2005) und die Projektionen des zukünftigen Klimas (2005-2100) werden beispielsweise mit dem regionalen Klimamodell REMO berechnet, welches mit dem Globalmodell MPI-ESM angetrieben wird. Die räumliche Auflösung beträgt 0,11º (~12,5 km), die zeitliche Auflösung eine Stunde.
Indizes: Temperatur, Hitzetage, Sommertage, Starkregenereignisse, Trockenperioden, Länge der Vegetationsperiode

Ansatz: Klimamodellensemble mit neun Modellgitterboxen
Die Simulation des historischen Klimas (1950-2005) und die Projektionen des zukünftigen Klimas (2005-2100) basieren auf den regionale Klimaprojektionen der EURO-CORDEX-Initiative (http://www.euro-cordex.net), die durch „Dynamisches Downscaling“ erzeugt wurden. Hierbei wird eine größere Anzahl Klimaprojektionen – zum Zeitpunkt der Bearbeitung 34 – analysiert, aufgeteilt in vier Projektionen basierend auf Szenario RCP2.6, sowie jeweils 15 Projektionen basierend auf Szenario RCP4.5 beziehungsweise RCP8.5 Das Ensemble beinhaltet Simulationen von sechs unterschiedlichen regionalen Klimamodellen (RCM), die von acht verschiedenen globalen Klimamodellen (GCM) beziehungsweise GCM-Realisierungen angetrieben werden. Die in der „einfachen“ Variante genutzten REMO-Simulationen sind Bestandteil des EUROCORDEX-Ensembles.

Ansatz: Klimamodellensemble und repräsentative Modellgitterboxen
Die Simulation des historischen Klimas und die Projektionen des zukünftigen Klimas basieren auf einem Ensemble regionale Klimaprojektionen, wie beispielsweise der EURO-CORDEX-Initiative.

Um lokale Klimaänderungsinformationen für größere Bereiche – wie Stadtquartiere – aus Klimamodellsimulationen zu extrahieren, können die Klimaparameter für alle Simulationen aus den Gitterboxen ausgewählt werden, in denen sich ein Teil des
Quartiers befindet. Basierend auf dem jeweiligen Flächenanteil pro Gitterbox wird ein gewichtetes Mittel der Klimaänderungen berechnet. Somit werden auch Umlandflächen in die Betrachtung miteinbezogen. Dies ist ein notwendiges Vorgehen, da die Informationen aus regionalen Klimamodellen nicht punktspezifisch sind, sondern immer nur als Mittel über eine größere Region gesehen werden können. Hierbei gilt es zu beachten, dass die Auswahl relevanter Gitterboxen immer fallspezifisch erfolgt. So kann es sein, dass zum Beispiel in Inland-Bereichen oder Bergregionen andere Methoden angewendet werden müssen als für Standorte an der Küste.

Modulgruppe „Thermisches Wohlbefinden und Wohnumfeld“
Zur Berechnung mikroklimatischer Verhältnisse sowie zur Ausbreitung von Luftschadstoffen im urbanen Raum kommen vielfach Stadtklimamodelle wie FITNAH, MUKLIMO_3, RayMan oder UBIKLIM zum Einsatz. Zur Identifizierung sogenannter Hotspots hinsichtlich der Folgen des Klimawandels für eine Stadtregion wird exemplarisch das dreidimensionale, nicht-stationäre Strömungs- Energiebilanzmodell ENVI-met eingesetzt. Die Projektionen für das historische (1950-2005) und zukünftige (2005-2100) Klima werden exemplarisch mit dem regionalen Klimamodell REMO unter Verwendung des Klimaänderungsszenarios RCP 8.5 („high emission scenario“) berechnet. Grundlage bilden die Ergebnisse der REMO Simulationen für die EURO-CORDEX, angetrieben mit dem Globalmodell MPI-ESM, mit einer räumlichen Auflösung von 0,11º (~12,5 km) sowie einer zeitlichen Auflösung von einer Stunde. Zu Validierungszwecken wird außerdem eine REMO-Simulation in gleicher Grundkonfiguration genutzt, die mit dem Reanalyse-Produkt ERA-Interim – auf Beobachtungsdaten basierte Klimaberechnungen – angetrieben wird.

Parameter (Klimasignale)
  • Veränderte Niederschlagsmuster
  • Höhere mittlere Temperaturen
Weitere Zeitangaben 

1950-2005
2005-2100

Schritt 2b: Vulnerabilität, Risiken und Chancen

Ansatz und Risiken / Chancen 

Der Fokus der Modulgruppe „Klimaangepasste Stadtentwicklung“ liegt auf den zurzeit verwendeten Verwaltungsverfahren. Ziel der prototypischen Module ist es, bestehende Planungsabläufe um eine Klimaanpassungskomponente zu ergänzen. Dies beinhaltet unter anderem die Prüfung des Vorhabens auf deren Vulnerabilität gegen ausgesuchte Folgen des Klimawandels oder das Aufzeigen zukünftiger Hot Spots.

Das Modul „Vulnerabilitätsindex von Stadtteilen“ befasst sich mit der Vulnerabilitätseinschätzung. Um Anpassungsmaßnahmen aus Sicht von Entscheidungsträgern veranlassen zu können, ist die Identifikation von Schwachpunkten beziehungsweise eine erste Einschätzung von Vulnerabilitäten notwendig. Mit Bezug auf Überflutungsereignisse wird im Rahmen des  GERICS Stadtbaukastens der Vulnerabilitätsindex von Rose & Wilke (2015) weiterentwickelt und eingesetzt. Dazu werden ausgehend von der Exposition , Anfälligkeit und Bewältigungskapazität von Bevölkerung und Unternehmen Stadtteile miteinander verglichen, um Entscheidungsträgern eine Grundlage zur Ableitung von Handlungsansätzen bereitstellen zu können.

Das Modul „Stadtplanerische Klimaberatung“ setzt an den zur Verfügung stehenden Planungsinstrumenten an, die vor dem Hintergrund sich verändernder klimatischer Bedingungen abgestimmt werden müssen. Dabei werden sowohl die vorbereitende (Flächennutzungspläne bzw. integrierte Landschaftsplanung), als auch die verbindliche Bauleitplanung sowie Prozesse der Stadtentwicklungsplanung (z.B. städtebaulicher Entwicklungsplan, städtebaulicher Masterplan) betrachtet. 

Als mögliche Vorgehensweise kann in einem ersten Schritt eine integrierte Analyse der Flächennutzung und Siedlungsstrukturen in Bezug auf die Exposition gegenüber klimatischen Veränderungen erfolgen. Aufbauend auf einer Vulnerabilitätsanalyse werden anschließend die Planungsinstrumente der Bauleitplanung modellhaft an konkreten Beispielstandorten hinsichtlich ihrer Anpassungsmöglichkeiten an Klimaänderungen bewertet.

Die Vulnerabilität ergibt sich zum einen aus der Art und der Intensität der klimatischen Veränderungen, zum anderen aus der Sensitivität des Betrachtungsraumes unter Berücksichtigung ihrer Anpassungskapazität . In der ersten Anwendungsphase wird die Verletzlichkeit betrachtet, die sich aus dem Zusammenwirken der Bebauungsstruktur (basierend auf dem Versiegelungsgrad einschließlich kompensierender Verminderung- und Ausweichkapazitäten) und den projizierten klimatischen Veränderungen ergibt.

Dringlichkeit und Priorisierung von Anpassungsbedarf 

Unter Einbeziehung von möglichst großen Ensembles von Klimasimulationen können zukünftige Entwicklungen in der Maßnahmenplanung berücksichtigt werden. Maßnahmen, die sowohl den Klimaschutz als auch die Anpassung gleichermaßen berücksichtigten haben die höchste Priorität. 

Schritt 3: Maßnahmen entwickeln und vergleichen

Maßnahmen und/oder Strategien 

Die Modulgruppe „Kommunikation“ umfasst folgende Module:

„Multifunktionales transdisziplinäres Kommunikations-Tool“:

Da es die Grundidee des GERICS-Stadtbaukastens ist, zusammen mit Gemeinden und Städten den Praxisbedarf zu ermitteln und daraus in Co-Produktion maßgeschneiderte, prototypische Produkte zu entwickeln, kommen bei allen Arbeiten innerhalb des Stadtbaukastens eines oder mehrere der folgenden Werkzeuge zum Einsatz: Bedarfsabfragen, Beteiligungsverfahren, Workshops, Aufbau und/oder Reaktivierung von Netzwerken, Moderation, Erstellung von themenbezogenem Informationsmaterial oder Öffentlichkeitsarbeit.

„Individuelle, integrative und multisektorale Wissensynthesen“:

Den Ausgangpunkt für die meisten Aktivitäten im Rahmen des Stadtbaukastens bilden Wissenssynthesen, die einen ersten integrativen Überblick über den derzeitigen Wissensstand einschließlich offener Fragen zu einem jeweiligen orts-, raum- oder sektorspezifischen Themenkomplex liefern. Diese können auch zur stadtspezifischen Beratung genutzt werden, indem bereits identifizierte Fragestellungen und Lösungsansätze (Good-practice) aus anderen Städten vorgestellt werden, um theoretisch mögliche Vorgehensweisen zu diskutieren. Die daraus abgeleiteten Erkenntnisse dienen als erste Grundlage für die individuelle Anpassung beziehungsweise Neuentwicklung prototypischer Module.

„Erstellung eines Klimawandel -Leitbildes“

Leitbilder bilden den Handlungsrahmen für die Stadtentwicklung, wobei Zielvorstellungen und Handlungsprinzipien formuliert werden, ohne jedoch Endzustände vorzugeben. Sie stellen eine wichtige Entscheidungsgrundlage für die Auswahl von Handlungsoptionen dar und ermöglichen eine fachliche und politische Verständigung zwischen Stadt- und Raumplanung, Administration, Wirtschaft und der Bevölkerung. Sie sind ebenfalls ein wichtiges Mittel, um die Themen Anpassung und Klimaschutz zusammen mit anderen Aspekten wie dem demographischen Wandel oder Migration in eine integrierte Stadtentwicklung einzubinden. Darüber hinaus sind sie ein wichtiges Monitoringinstrument zur Bewertung der Umsetzung von Konzepten und Maßnahmen.

 

Konfliktpotential / Synergien / Nachhaltigkeit 

Das Modul „Bewertung der politischen Durchsetzbarkeit von Maßnahmen“ wird der Modulgruppe „Kommunikation“ zugeordnet und darin ist es das Ziel, im Verlauf der Analyse mögliche Synergien und Konflikte der jeweils betrachteten Anpassungsmaßnahme mit anderen Aktivitäten (beispielsweise Maßnahmen zum Klima - oder Naturschutz) aufzuzeigen. Dabei ist die Prämisse für die Auswahl von Anpassungsmaßnahmen, Konflikte zu vermindern, beziehungsweisen zu vermeiden und Synergien zu nutzen.

Schritt 4: Maßnahmen planen und umsetzen

Maßnahmen und/oder Strategien 

Modul „Bewertung der politischen Durchsetzbarkeit von Maßnahmen:
Auf dem Weg von der Auswahl zur Umsetzung von Maßnahmen sind in der Regel unterschiedliche Widerstände aus Öffentlichkeit, Politik und Wirtschaft zu erwarten, die es frühzeitig zu erkennen, zu bewerten und zu bewältigen gilt. Durch das frühzeitige Erkennen möglicher Widerstände, auch auf der strategischen Ebene, können diese bei den Planungsprozessen direkt mitberücksichtigt werden, um die Implementierung zu unterstützen. Mit der politischen Durchsetzbarkeit von Maßnahmen ist ganz allgemein die Akzeptanz eines Instrumenteneinsatzes im politischen Entscheidungsprozess gemeint. So kann eine Anpassungsmaßnahme, auch wenn sie sich theoretisch durch hohe ökologische Treffsicherheit und ökonomische Effizienz auszeichnet, nur dann zur Problemlösung beitragen, wenn sie letztendlich politisch auch durchsetzbar ist.
Im Rahmen dieses Moduls kann bei der Diskussion potenzieller Maßnahmen eine Überprüfung dahingehend stattfinden, wie unterschiedliche Interessengruppen auf bestimmte Instrumentarien reagieren und in welcher Form sie im politischen Prozess Einfluss nehmen können. Darüber hinaus können Belange der Praktikabilität sowie der mit einem Instrumenteneinsatz verbundene administrative Aufwand betrachtet werden.

Kosten 

Die Modulgruppe „Ökonomie und Finanzierung“ zielt auf zwei für die Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen wichtige Aspekte, das Vergrößern neuer finanzieller Handlungsspielräume und das Begründen der Notwendigkeit von Anpassungsmaßnahmen durch Kosten-Nutzen-Analysen.

Das Modul „Finanzierungskonzepte für Anpassungsmaßnahmen“ unterstützt die Entwicklung und Umsetzung einer auf die kommunale Situation zugeschnittenen Fundraising-Strategie.

Das Modul „Kosten-Nutzen-Analyse von Anpassungsmaßnahmen“ tragen dazu bei, die unterschiedlichen Alternativen der Maßnahmen zur Erreichung eines bestimmten Ziels in ihren ökonomischen Dimensionen vergleichbar zu machen. Die Planung, Umsetzung, Implementierung und das Monitoring von Anpassungsmaßnahmen sind immer mit Kosten verbunden. 

 

Schritt 5: Monitoring und Evaluation

Ansatz, Ziel und Ergebnisse von Monitoring und/oder Evaluation 

Modulgruppe „Monitoring und Qualitätskontrolle“:

Anpassungsstrategien und -maßnahmen müssen flexibel ausgelegt sein, um auf die gesamte Bandbreite möglicher Entwicklungen in ökologischer, ökonomischer, sozialer und klimatologischer Hinsicht durch Nachjustierung reagieren zu können.

Eine Anpassungsstrategie , deren einzelne Maßnahmen jeweils mit einem Monitoringsystem gekoppelt sind, kann in ihrer Effizienz validiert und  gegebenenfalls an die sich wandelnden Erfordernisse angepasst werden, um die knappen Ressourcen zielorientiert einsetzen zu können.

Wer war oder ist beteiligt?

Projektleitung 

GERICS Climate Service Center Germany

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