Was ist das Mikroklima?

Das Wichtigste zuerst: Wenn wir in diesem Zusammenhang von Mikroklima sprechen, meinen wir die Umweltbedingungen, die beeinflussen, wie sich ein Ort in der bebauten Umwelt anfühlt1. Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu beeinflussen und nicht nur die Lebensqualität zu verbessern, sondern auch die negativen Auswirkungen des Klimawandels abzuschwächen. Im Zusammenhang mit diesem Artikel konzentrieren wir uns auf heiße Sommertage2. Gehen wir die Faktoren der Reihe nach durch.

Lufttemperatur

Die Lufttemperatur ist der einfachste Faktor und lässt sich relativ leicht messen und vorhersagen, weshalb sie in den Wetterberichten leicht zu finden ist. Doch selbst bei einem so eindeutigen Faktor sind die Dinge etwas komplizierter, wenn man genauer hinsieht. In den meisten Wetterberichten wird die Lufttemperatur in einer Höhe von 10 Metern über dem Boden3 angegeben, ohne Berücksichtigung des Bodeneinflusses, d. h. eine perfekt gemischte durchschnittliche Lufttemperatur. Wenn man sich vorstellt, dass an einem heißen Sommertag heiße Luft über den Bürgersteig wabert, wird schnell klar, dass die Luft dort, wo sich Menschen aufhalten, nicht perfekt vermischt ist. Der Grund dafür ist, dass die Luft nicht in erster Linie von der Sonne erwärmt wird, sondern durch den direkten Kontakt mit heißen Oberflächen, die ihrerseits von der Sonne erwärmt werden. Die Luft ist also wesentlich heißer, nachdem sie mit heißen Oberflächen in Berührung gekommen ist. Denken Sie nur an ein Auto, das einige Zeit in der Sonne gestanden hat!4 Während also die meteorologische Lufttemperatur wichtig ist, kann die Situation in einer städtischen Umgebung mit ihren vielen Oberflächen und wechselnden Windgeschwindigkeiten ganz anders sein.

Windgeschwindigkeit

Die Windgeschwindigkeit ist ein wichtiger Einflussfaktor. Sie bestimmt im Wesentlichen, wie schnell unser Körper die Lufttemperatur erreichen würde, wenn es keine anderen Faktoren wie Strahlung und Verdunstung gäbe. Da die Lufttemperatur in den meisten Fällen niedriger ist als unsere Körpertemperatur, kommt es bei stärkerem Wind zu einer Abkühlung, da mehr der relativ kühlen Luftteilchen mit unserem Körper in Berührung kommen. Im Winter, bei sehr niedrigen Lufttemperaturen und starkem Wind, kann dies zu starkem Windchill führen. Im Sommer hingegen hilft er, uns vor Überhitzung zu schützen. Die Wirkung im Sommer beruht jedoch nicht nur auf der kühleren Lufttemperatur, sondern auch auf der Tatsache, dass die Bewegung der Luft (normalerweise) dazu beiträgt, dass die Feuchtigkeit auf der Haut verdunstet. Dieser Verdunstungsprozess benötigt viel Energie (ähnlich wie beim Verdampfen von Wasser auf einem Herd), die unserem Körper entzogen wird, und das ist der größte Teil der kühlenden Wirkung von Wind im Sommer. Ausführlichere Informationen und Berechnungen zu diesem Thema finden Sie in unserem Artikel über die menschliche Thermoregulation.

Luftfeuchtigkeit

Nachdem wir über die Verdunstung gesprochen haben, kommen wir nun zur Luftfeuchtigkeit: Die Verdunstung von der Haut in die Luft ist nur möglich, wenn die Luft nicht bereits vollständig mit Feuchtigkeit gesättigt ist, und die Verdunstung wird umso langsamer, je höher der Sättigungsgrad ist. Genau das sagt uns die relative Luftfeuchtigkeit. Bei einer Luftfeuchtigkeit von 100 % ist die Luft vollständig gesättigt, und es verdunstet kein Wasser mehr von unserer Haut (oder irgendwo anders), so dass dieser Kühlmechanismus unmöglich ist. Umgekehrt kann bei trockener Hitze Wasser leicht von der Haut verdunsten, so dass eine Abkühlung leicht möglich ist. Dies gilt jedoch nur, wenn die Luft ausreichend bewegt wird, da die Luft um unseren Körper herum sonst gesättigt ist. Auch die Lufttemperatur spielt eine Rolle, denn warme Luft kann viel mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kühle. Wenn warme, gesättigte Luft abkühlt, schlägt sich Wasser aus ihr nieder und bildet Nebel. Das bringt uns zum nächsten Faktor: die Wärmeleitfähigkeit. Sie hat zwar weniger Einfluss als die anderen Faktoren, aber dichtere und feuchtere Luft leitet auch die Wärme unseres Körpers schneller ab, selbst wenn die Windgeschwindigkeit gering ist. Aus diesem Grund kann aus neblig schnell klamm werden.

Sonneneinstrahlung

Als ob das alles nicht schon kompliziert genug wäre, gibt es auch noch die Strahlung. Infrarotstrahlung spüren wir als gerichtete Kraft auf unserer Haut - am deutlichsten, wenn man in einer kalten Nacht vor einem Kamin sitzt, aber meist einfach als Sonnenstrahlung an einem sonnigen Tag. Die direkten Auswirkungen der Sonnenstrahlung sind leicht zu spüren, wenn man sich an einem heißen, sonnigen Tag in den Schatten begibt. In der bebauten Umwelt kann auch die vom Boden und von Gebäuden reflektierte Strahlung einen großen Einfluss haben. Es gibt nicht nur akute Auswirkungen während des Tages, sondern die Sekundärstrahlung ist ein wichtiger Faktor für die städtische Wärmeinsel während der Nacht. Anstatt sich abzukühlen, indem sie ihre Wärme in den Raum abstrahlt, prallt die Strahlung zwischen den Gebäuden ab und hält die Städte deutlich wärmer.

Komplexität

Wir haben es bereits angedeutet: All diese Faktoren beeinflussen sich gegenseitig in komplexen Abhängigkeiten. Die Architektur bestimmt den Raum und die Oberfläche. Die Oberfläche fängt Strahlung ein, erwärmt die Luft, beeinflusst die Reflexion, die wiederum die Lufttemperatur beeinflusst, die wiederum die Feuchtigkeit bestimmt usw., und all das wird von den komplexen Windströmungsverhältnissen in Städten beeinflusst. Mit unseren multiphysikalischen Mikroklimasimulationen und der Rechenleistung der modernen Informationstechnologie sind wir jedoch in der Lage, auch solche komplexen Systeme zu berechnen und Architekten und Stadtplanern die Informationen an die Hand zu geben, die sie benötigen, um Orte zu schaffen, die nicht nur gut aussehen, sondern sich auch wohlfühlen.

1. In diesem Fall hat das Gefühl nichts mit Emotionen zu tun und ist ein ziemlich - wenn auch nicht völlig - objektiver Maßstab. Das Gefühl, das ein bestimmtes Mikroklima hervorruft, ist dazu da, Anreize für ein Verhalten zu schaffen, das unseren Körper in optimaler Weise funktionieren lässt. Neben der "gefühlten Temperatur" verwenden Wissenschaftler auch den Ausdruck "physiologische Temperatur". Wenn Sie einer gefährlich hohen "gefühlten" Temperatur ausgesetzt sind, kann Ihr Körper aufgrund von Überhitzung nicht mehr funktionieren, und Sie werden zunehmend handlungsunfähig und sterben schließlich.

2. Die entgegengesetzte Situation bei kalten Wetterbedingungen wird oft als "Windchill" bezeichnet. Sie kann ebenso gefährlich sein, lässt sich aber durch technische Maßnahmen, insbesondere durch Isolierung, leicht abmildern. Auf unserer Seite über die menschliche Thermoregulation finden Sie weitere Einzelheiten. 

3. Wenn die Vorhersage von einem der globalen Wettermodelle abgeleitet ist (was bei den meisten Vorhersagen der Fall ist - z. B. vom ECMWF), gibt es auch das Problem der Auflösung: Das Berechnungsgitter ist in den meisten Fällen 10 mal 10 Kilometer groß, und kleinräumige Höhenunterschiede spielen dabei nicht einmal eine Rolle.

4. Sie können dies leicht selbst ausprobieren: Halten Sie einfach an einem sonnigen Tag Ihre Hand über eine heiße Oberfläche - in der Nähe der Oberfläche wird sich die Luft deutlich heißer anfühlen als wenn Sie Ihre Hand einen Meter oder so weit weg bewegen. Weitere Informationen finden Sie auch in unserem Artikel über Oberflächen- und Lufttemperaturen in Wüsten.
 

Verbesserung des Mikroklimas

Zum einen können Maßnahmen ergriffen werden, um die allgemeine Klimaverschlechterung zu verhindern oder zu verlangsamen, zum anderen können aber auch direkt vor Ort Schritte unternommen werden, um das Mikroklima zu verbessern. Beispielsweise können Bäume und Sträucher gepflanzt werden, um die Temperatur an heißen Tagen zu senken, oder es können windbrechende Mauern errichtet werden, um den Wind an Orten mit hoher Windgeschwindigkeit zu reduzieren.

Fazit

Die grundlegenden mikroklimatischen Bedingungen haben einen direkten Einfluss auf das Wohlbefinden des Menschen. Dieser Blogbeitrag hat gezeigt, warum das Mikroklima so wichtig ist und wie es unser tägliches Leben beeinflusst. Wir hoffen, dass Sie nun ein besseres Verständnis für dieses Thema haben und es bei der Gestaltung Ihres Wohn- und Arbeitsumfeldes berücksichtigen können. Wir beraten Sie gerne über unsere Möglichkeiten zur Beeinflussung des Mikroklimas in Ihrem Heim.

Autor: Wallace