Post on 19-Oct-2020
PATZER VERLAGB e r l i n - H a n n o v e r
H E N D R I K L A U E
KlimagerechteLandschaftsarchitekturHandbuch zum Umgang mit Elementen und Faktoren des Klimas im Freiraum
inhalt 5
Inhalt
Vorwort 9
einleitung 11
1 Grundlagen
1.1 Das Klima 181.1.1 Die Zirkulation auf der Erde 191.1.2 Der Strahlungshaushalt der Erde 211.1.3 Wasserkreisläufe 221.1.4 Tages- und Jahreszeiten auf der Erde 231.2 Klimaelemente 261.2.1 Strahlung – Der Transport von Energie 261.2.2 Die Lufttemperatur 271.2.3 Wind – Die Bewegung von Luft 281.2.4 Wasser und seine Aggregatszustände 311.2.5 Energiebilanzbetrachtungen einzelner Klimaelemente 321.3 Klimafaktoren 341.3.1 Entfernung eines Ortes vom Äquator 341.3.2 Die Nähe zum Meer – Die kontinentale Lage 371.3.3 Einflüsse durch Topographie und Höhenlage 381.3.4 Die Bedeutung von Oberflächen und ihren thermischen Eigenschaften 391.3.5 Baustrukturen prägen das Stadtklima 401.3.6 Der Klimafaktor „Grün“ 421.3.7 Bauliche Objekte im Freiraum beeinflussen das Mikroklima 451.4 Klimaeinheiten 471.4.1 Makroklima – Die Klimazonen 471.4.2 Mesoklimate 521.4.3 Mikroklimate 541.4.4 Klimatope als definierte Einheiten des Mikroklimas 551.4.4.1 Gewässer 551.4.4.2 Freilandbereiche 561.4.4.3 Vorstadt- und Stadtrandgebiete 56
inhalt6
1.4.4.4 Stadt- und Innenstadtbereiche 581.4.4.5 Gewerbe- und Industrieflächen 581.4.4.6 Grünflächen, Parkanlagen oder Wälder 591.4.5 Kleinklimatope als definierte Raumeinheiten der Landschaftsarchitektur 601.4.5.1 Innenhöfe und Plätze 601.4.5.2 Straßenräume 611.4.5.3 Gärten 621.5 Der Mensch im Klima 621.5.1 Der Einfluss der Strahlung auf den Menschen 641.5.2 Der Strom fühlbarer Wärme (Konvektion) 641.5.3 Latenter Energietransport 641.5.4 Wärmeleitung durch Konduktion 641.5.5 Nicht klimatische und individuelle Einflussgrößen auf den menschlichen Wärmehaushalt 651.5.6 Thermische Behaglichkeit und Behaglichkeitsindizes 67
2 Planungsgrundsätze für die Klimazonen 69
2.1 Tropisch megathermale Klimate 702.1.1 Tropisch feuchte Klimate (A1) 732.1.1.1 Der Mensch im tropisch feuchten Klima 732.1.1.2 Planungsgrundsätze/tropisch feuchtes Klima 742.1.2 Tropisch wechselfeuchte Klimate (A2) 762.1.2.1 Der Mensch im tropisch wechselfeuchten Klima 772.1.2.2 Planungsgrundsätze/tropisch wechselfeuchtes Klima 782.2 Trockenklimate 802.2.1 Trockene und heiße Klimate (B1) 822.2.1.1 Der Mensch im trockenen und heißen Klima 832.2.1.2 Planungsgrundsätze/trockenes und heißes Klima 842.2.2 Trockene und winterkalte Klimate (B2) 862.2.2.1 Der Mensch im trockenen und winterkalten Klima 862.2.2.2 Planungsgrundsätze/trockenes und winterkaltes Klima 872.3 Gemäßigt mesothermale Klimate 892.3.1 Gemäßigt warme Klimate (C1) 902.3.1.1 Der Mensch im gemäßigt warmen Klima 932.3.1.2 Planungsgrundsätze/gemäßigt warmes Klima 932.3.2 Mittel gemäßigte Klimate (C2) 962.3.2.1 Der Mensch im mittel gemäßigten Klima 972.3.2.2 Planungsgrundsätze/mittel gemäßigtes Klima 982.3.3 Gemäßigt kühle Klimate (C3) 1002.3.3.1 Der Mensch im gemäßigt kühlen Klima 1012.3.3.2 Planungsgrundsätze/gemäßigt kühles Klima 1022.4 Kontinental mikrothermale Klimate 1032.4.1 Kontinentale Klimate (D1) 1042.4.1.1 Der Mensch im kontinentalen Klima 1072.4.1.2 Planungsgrundsätze/kontinentales Klima 108
inhalt 7
2.4.2 Kontinental kalte Klimate (D2) 1102.4.2.1 Der Mensch im kontinental kalten Klima 1112.4.2.2 Planungsgrundsätze/kontinental kaltes Klima 1122.5 Polare und alpine Klimate 1142.5.1 Polar-alpines Klima (E1 und E2) 1142.5.1.1 Der Mensch im polar-alpinen Klima 1162.5.1.2 Planungsgrundsätze/polar-alpines Klima 117
3 Planungsstrategien 119
3.1 Klimaeinheiten und einflüsse 1213.1.1 Der Standort im Makroklima 1213.1.2 Der Standort im Mesoklima 1233.1.3 Der Standort im Mikroklima 1253.2 Planungsstrategien für das Mikroklima 1283.2.1 Planungsstrategien „Wärmen“ 1293.2.2 Planungsstrategien „Kühlen“ 1323.2.3 Planungsstrategien aktive Einflussmöglichkeiten „Wärmen und Kühlen“ 134
4 Praxisbeispiele 137
4.1 Thermische Varianten typischer Freiraumsituationen 1394.1.1 Ein Garten im gemäßigten Klima 1394.1.2 Ein Stadtplatz im gemäßigten Klima 1394.1.3 Eine Straßensituation im gemäßigten Klima 1444.1.4 Ein Stadtplatz im tropisch feuchten Klima 1454.1.5 Ein Stadtplatz im heißen Trockenklima 1454.1.6 Ein Stadtplatz im kontinentalen Klima 1544.2 einfluss von Materialien auf das Mikroklima 1554.2.1 Beispielhafte Mauersituationen in kalt und warm gemäßigten Klima 1554.3 Windeinflüsse auf thermische Verhältnisse im Mikroklima 1554.3.1 Varianten von Windgeschwindigkeiten und Windbarrieren 157
5 Resümee/ausblick 161
anhang 163 Klimagerechte Landschaftsarchitektur/Steckbriefe 164 Abbildungs-/Literaturverzeichnis/Software 177 Weltkarte 178
Stichwortverzeichnis 180
Autor 184
VorwortKlimagerechte Landschaftsarchitektur
Vorwort 9
Im Rahmen landschaftsarchitektoni-
scher Planungsprozesse sind nach gesetz-
lichen Vorgaben die Belange des Klimas
und der Luftreinhaltung zu berücksichti-
gen. Die Einbeziehung von Klima und Luft-
hygiene bei Entscheidungen räumlicher
Planungen dient gerade auch vor dem
Hintergrund absehbarer Folgen des Kli-
mawandels der Umweltsicherung, der
Umweltverbesserung oder der Umwelt-
verträglichkeit und sichert in diesem Zu-
sammenhang die Regulierungsleistung des
Ökosystems. Dieses ist der Berufsdisziplin
Landschaftsarchitektur bekannt, jedoch
werden die Belange des Klimas weniger
oder oft nicht ausreichend reflektiert und
berücksichtigt. Ziel des Buches ist in die-
sem Kontext, die Kommunikation von
Wissen für die Planungsdisziplin Land-
schaftsarchitektur zu fördern und somit
eine verstärkte Auseinandersetzung mit
den Elementen und Faktoren des ortsbe-
zogenen und/oder überortsbezogenen Kli-
mas stärker zu positionieren. Zahlreiche
Forschungsergebnisse aus der Meteoro-
logie und der Stadtklimatologie fokussie-
ren seit mehreren Jahrzehnten den Um-
gang mit den Klimaelementen und Fakto-
ren und bieten zahlreiche Lösungsansätze.
Das gilt insbesondere für den städtischen
Raum und damit auch für die Sicherung
urbaner Lebensqualität. Aufgrund von
Baumassen und Strukturen bildet sich
i. d. R. in urbanen Räumen ein spezielles
Klima heraus. Der Klimawandel wird mit
steigender Tendenz gerade in urbanen
Räumen und somit im unmittelbaren Ein-
flussbereich der meisten Menschen am
deutlichsten spürbar sein. Jedoch finden
die zahlreichen Erkenntnisse in den an-
wendungsbezogenen Planungsdisziplinen
wie z. B. der Landschaftsarchitektur nur
geringe Berücksichtigung. Dieses liegt we-
niger an dem vorhandenen Wissen, son-
dern an der Art der Vermittlung. Insofern
ist es wichtig, eine Planungsbezogene und
verständliche Ausdruckssprache zum Um-
gang mit Klima zu finden. Dabei sind Aus-
führungen zum Umgang mit Klima sowie
grafische Hilfsmittel in Form von Karten
und Visualisierungen in Varianten zielfüh-
render als datenbezogene und statische
Ausdrucksmittel der Meteorologie und Kli-
matologie. Nur so kann die Landschafts-
architektur Lösungsansätze auch umset-
zen. Im Weiteren erscheint es bedeutsam,
unmittelbare Raumeinheiten und Typolo-
gien der Landschaftsarchitektur zu fokus-
sieren: Landschaftsarchitekten planen
Freiräume die i. d. R. ein eigenes oder
mehrere typische Mikroklimate beinhal-
ten. Hier setzt das Buch an und zeigt für
bekannte Typologien der Landschaftsar-
chitektur Lösungsmöglichkeiten und un-
mittelbare Einflussvarianten in verständ-
licher Form auf. Über diesen möglichen
Einfluss auf Mikroklimate lassen sich zum
einen die unmittelbaren erlebbaren Nut-
zungsräume der Menschen klimatisch ver-
bessern und im Rahmen globaler Klima-
veränderungen auch anpassen. Zum an-
deren ergeben sich dadurch auch unmit-
telbare positive Einflüsse auf das umge-
bende Mesoklima und die Landschaftsar-
chitektur kommt den notwendigen Ver-
pflichtungen klimatisch angepasster Pla-
nungen der Stadt- und Raumplanung nach.
Das Buch gliedert sich in Einführung,
vier Hauptkapitel und Anhang: Nach einer
Einführung zur Bedeutung klimagerechter
Landschaftsarchitektur widmet sich das
erste Hauptkapitel den Grundlagen zum
Umgang mit Klima. Dabei spielen zunächst
die messbaren Klimaelemente wie bspw.
der Einfluss durch Strahlung und die ein-
flussgebenden Klimafaktoren wie bei-
spielsweise topographische Gegebenhei-
ten oder die Kontinentalität eine Rolle. Im
Weiteren wird auf die räumlichen Einhei-
ten des Klimas und auf die Einflussmög-
lichkeiten sowie auf die thermischen Zu-
sammenhänge im unmittelbaren Nutzer-
umfeld eines Menschen eingegangen. Das
zweite Kapitel betrachtet wichtige Pla-
nungsgrundsätze sowie Einflussmöglich-
keiten in unterschiedlichen Klimazonen
und Klimatypen wie bspw. in tropischen,
gemäßigten oder kontinentalen Klimaten.
Das dritte Kapitel fokussiert konkrete Pla-
nungsstrategien für Landschaftsarchitek-
ten: Welche Elemente wie bspw. vertikale
und horizontale Flächen, Vegetationsfor-
men oder baukonstruktive Elemente im
Freiraum lassen sich bei verschiedenen
Zielrichtungen gezielt einsetzen? Ab-
schließend werden im Kapitel 4 anhand
von thermischen Simulationsvarianten
räumliche Einflüsse durch unterschiedli-
che Planungsstrategien auf das Mikrokli-
ma verdeutlicht. Der Anhang erläutert u. a.
das Prinzip der Planungsstrategien aus
Kapitel 3 in ausformulierten Steckbriefen.
Ich bedanke mich bei Matthias Lampert
(Landschaftsarchitekt/München) und Se-
bastian Kupski (Stadtklimatologe/Kassel)
für die konstruktive Zusammenarbeit bei
der Entstehungsphase des Buches.
Hendrik Laue im März 2019
Vorwort10
Einleitung 11
einleitungKlimawandel und ortsgerechte Planungsansätze
Laue, 2013, sinngemäßnach Olafur Eliason „TheWeather Project“; installa-tion in Turbine Hall, TateModern, London, 2010.
<101 E/km2 11-100 E/km2 2-10 E/km2 >2 E/km2
Folgen des KlimawandelsEin Klimawandel ist absehbar und in
vielfältigen Diskussionen allgegenwärtig.
Nach unterschiedlichen Prognosen zum
globalen Temperaturanstieg geht man all-
gemein von 2 bis 4 °C bis zum Jahre 2100
aus (IPCC, 2013). Der anthropogene Ein-
fluss und die daraus resultierende Verant-
wortung durch beispielsweise Verringe-
rung von Treibhausgasemissionen oder
Rückbesinnung auf die Bedeutung unge-
störter Wasserkreisläufe spielen bei ver-
gangenen (und zukünftigen) Klimagipfeln
eine wesentliche Rolle. Das vorliegende
Buch möchte diese Diskussionen zum Kli-
mawandel anderen Fachdisziplinen über-
lassen. Entscheidend sind aber die Fakten
für die Planungsdisziplinen gebauter Um-
welt: Ein globaler Temperaturanstieg und
eine sehr wahrscheinliche Zunahme von
veränderten Lebensbedingungen durch
Extremwetterereignissen: Starkregen,
Stürme, Hitzewellen oder Trockenperi-
oden werden sich häufen. Die offensicht-
lichen Folgen sind bereits spürbar und ein
sensibler Umgang mit den Klimaelemen-
ten und ihren Klimafaktoren wird insbe-
sondere für die Disziplinen gebauter Um-
welt und ihre Planungsaufgaben wie bei-
spielsweise Architektur, Stadtplanung und
Landschaftsarchitektur immer bedeutsa-
mer. Warum? Die Fakten sprechen für
sich: Derzeit leben mit ansteigender Ten-
denz weltweit mehr als die Hälfte aller
Menschen in urbanen Räumen. Die Urba-
nisierung ist nach statistischen Zahlen des
World Urbanization Prospects der United
Nations in Europa und Nordamerika be-
reits auf mehr als 70 % gestiegen.
Einleitung12
Bevölkerungsverteilungder erde – absehbare Kli-mazonenverschiebung dertropischen, subtropischen,gemäßigten, subpolarenund polaren Klimaten von2015 (Linie) über 2050(gestrichelt) bis zu 2100(fein gestrichelt). Sinngemäß nach rubel undKottek (2010), und Klima-prognosen iPCC, Bevölke-rungsverteilung sinngemäßnach „World map of thepopulation density in1994“, USdA.
Die schnellst wachsenden Städte sind
im asiatischen Raum zu finden. Aufgrund
von Baumassen und Stadtstrukturen bil-
den sich i. d. R. in urbanen Räumen ein oft
vollkommen anderes Klima im Vergleich
zum ländlichen Umland ab. Für gewöhn-
lich herrschen auf Grund dieser Struktu-
ren klimatisch extremere Bedingungen.
Der Klimawandel wird auf Grund dessen
in urbanen Räumen am deutlichsten spür-
bar sein. Die ohnehin extremeren klima-
tischen Bedingungen werden sich in Städ-
ten weiter verschärfen. Absehbar sind für
Städte und deren Bewohner steigende
Überwärmungen, vermehrte Über-
schwämmungsrisiken und eine allgemei-
nen Zunahme von thermischen Belastun-
gen. Bei einer gleichzeitig zunehmenden
Urbanisierung bedeutet das eine Ver-
schlechterung der Lebensbedingungen für
den Großteil der Erdbevölkerung. Das for-
dert eine verstärkte Auseinandersetzung
mit dem Stadtklima und mit den damit
verbundenen planerischen Steuerungs-
möglichkeiten. Städtische Freiräume bie-
ten dabei i. d. R. die größten Potentiale zur
direkten Mitigation sowie zur Adaption
veränderter Klimabedingungen. Globale
Klimaveränderungen könnten somit in
Städten abgepuffert werden. Gleichzeitig
würden sich veränderte Stadtklimate auch
auf globale Prozesse auswirken. Es be-
steht ein unmittelbarer Handlungsbedarf
für die Veränderung von Stadtstrukturen.
Warum? Bei dem Klimawandel sind nicht
unbedingt die Veränderungen so beängs-
tigend, sondern vielmehr ist es die Dyna-
mik, mit der diese Vorgänge ablaufen. Die
Klimatologen sprechen von einer Schnel-
ligkeit der Temperaturveränderungen, wie
Einleitung 13
Klimagerechte Land-schaftsarchitektur, Jardi-nes de alfalbia, Mallorca(2014).
sie nicht in den letzten zehntausend Jah-
ren vorkamen. Eine schnellere als gedach-
te Anpassung an veränderte klimatische
Rahmenbedingungen erscheint insbeson-
dere für stadtklimatische Strukturen zwin-
gend. Die derzeit gezogenen Klimagren-
zen von tropischem, subtropischem, ge-
mäßigtem, subpolarem und polarem Klima
werden sich vermutlich mit einer erdge-
schichtlich betrachtet nie dagewesenen
Dynamik verschieben. Bei allen Progno-
sen fallen insbesondere die großen Ver-
schiebungen jenseits der nördlichen und
südlichen 40. Breitengrade auf.
Klimagerechte Landschaftsarchitektur: Bedeutung als Planungsdisziplin
Die Landschaftsarchitektur hat im Ver-
gleich zur Architektur ein Problem: Alle
Freiräume sind thermisch gesehen immer
mit größeren klimatischen Einheiten ver-
knüpft. Klimatisch weitestgehend ortsun-
abhängige Freiräume lassen sich nur be-
dingt herstellen. Freiräume sind Außen-
anlagen und stehen immer im Zusammen-
hang größerer klimatischer Einflüsse. Ein
Verständnis für Klima in seinen Raumab-
stufungen ist also insbesondere für die
Landschaftsarchitektur unabdingbar. In
urbanen Lebensräumen ist die Land-
schaftsarchitektur i. d. R. immer im Kon-
text der anderen planerischen Fachdiszip-
linen wie Architektur, Städtebau und wei-
Einleitung14
Freiräume ohne Rücksichtauf das örtliche Klima,Freiraum am DänischenRundfunk, Kopenhagen(2010).
teren zu sehen. Historisch betrachtet hat
sie sich ähnlich wie in der Architektur im-
mer durch klimatisch und ortsangepasste
Planung definiert.
Aktuelle Projekte beispielhafter Platz-
gestaltungen oder beispielhafter Gebäu-
deumfeldplanungen zeigen jedoch zum ei-
nen ähnliche stereotypische Verhaltens-
muster wie in den anderen genannten
Fachdisziplinen.
Ein Ortsbezug bleibt nicht selten auf
Kosten von ökonomischen, funktionalen
oder ästhetischen Fokussierungen auf der
Strecke. Die Einflüsse von Globalisierung,
Ökonomisierung oder auch von Technisie-
rung überragen offensichtlich einfache
analytische Fragen zum Standort, Mikro-
klima und deren planerischen Konsequen-
zen. Was bleibt sind nicht selten thermisch
vollkommen ungünstige Freiräume. Die
Landschaftsarchitektur besitzt aber Mittel
und Möglichkeiten insbesondere für ur-
bane Mikroklimate Defizite durch gezielte
Planungshandlungen auszugleichen. In
vielen Forschungsbereichen zum urbanen
Lebensumfeld hat in den letzten Jahr-
zehnten auch eine verstärkte Auseinan-
dersetzung mit dem Wirkungsgefüge Kli-
ma und Behaglichkeit stattgefunden. Ne-
ben den Tätigkeiten der Einzeldisziplinen
wie Meteorologie, Klimatologie ist ein
Wissenstransfer zur Stadtklimatologie
oder Biometeorologie zu verzeichnen.
Zum anderen haben wir es mit einer
steigenden Nutzung von öffentlichen Frei-
räumen zu tun. Die Veränderungen der
letzten Jahrzehnte in den westlichen Kul-
turen haben ihre Ursachen in den gesell-
Einleitung 15
Klimatisch ungünstige,wind- und sonnenexpo-nierte Freiräume, PolderNeumühlen, Hamburg(2011).
schaftlichen Umstrukturierungen von der
Industriegesellschaft zur Freizeit- und Er-
lebnisgesellschaft. Durch diese Entwick-
lung haben die Freizeitaktivitäten und die
Nutzung von öffentlichem Raum ein ver-
stärktes Gewicht bekommen. Die Verkür-
zung der Arbeitszeiten stellt einer breiten
Bevölkerungsmasse einen größeren Anteil
Freizeit von der Lebenszeit zur Verfügung.
Gleichzeitig gewinnt durch die steigende
Lebenserwartung die Lebensphase des
Ruhestandes und somit die „freie“ Zeit an
Bedeutung. Insbesondere in den westli-
chen Gesellschaften ermöglicht zudem ein
gestiegenes Pro-Kopf-Einkommen eine ak-
tivere und intensivere Freizeitgestaltung
als in den früheren Jahren. In diesem Zu-
sammenhang haben sich u. a. durch eine
steigende Professionalisierung im Frei-
zeitsektor die Freizeitumsätze stark er-
höht. Diese Entwicklung bringt eine stei-
gende Bedeutung von städtischer Aufent-
haltsqualität mit sich. Der Landschaftsar-
chitektur kommt in Zusammenarbeit mit
der Stadtplanung auch eine zunehmende
Bedeutung als Planungsdisziplin zu. Es
gilt, den veränderten gesellschaftlichen
Bedingungen durch Planungshandlungen
gerecht zu werden. Mit mehr Nutzern im
öffentlichen Raum muss den gesellschaft-
lichen Wünschen sowie zum anderen den
grundsätzlichen Anforderungen an „Qua-
lität des Aufenthaltes“ im Freiraum Rech-
nung getragen werden. Das bedeutet ne-
ben steigenden ästhetischen und funktio-
nalen Ansprüchen auch eine Verbesserung
der klimatischen Bedingungen in städti-
schen Freiräumen.
Einleitung16
Hochschulgarten, Hoch-schule Ostwestfalen-Lippe(2018), Höxter, Klimage-rechte aufenthaltsqualitätmit Sonnen- und Schatten-bereichen, windgeschützt, ausgleichend thermischereinfluss durch eine Wasserfläche.
Planungsgrundsätze für die Klimazonen 69
2 Planungsgrundsätze für die KlimazonenKlimazonen verstehen und ortsbezogene Planungsgrundsätze
Barcelona (2017).
Planungsgrundsätze für die Klimazonen70
2.1 Tropisch megathermale Klimate
Die warme und feuchte Klimazone
Um den Äquator, bis etwa zum 23. Brei-
tengrad herrschen tropische Regenklima-
te. Sie umfassen weite Bereiche Süd- und
Mittelamerikas, Zentralafrikas, Indiens
und Südostasiens mit hohen Monatsdurch-
schnittstemperaturen von über 18 °C. Der
wichtigste klimabestimmende Faktor ist
die ganzjährig gleichmäßig hohe Sonnen-
einstrahlung. Die dadurch erwärmte, oft
sehr feuchte Luft steigt nach oben und
kühlt dort so stark ab, dass der in ihr ent-
haltene Wasserdampf kondensiert. Es bil-
den sich massive Gewitterwolken mit ent-
sprechend starken Niederschlägen. Diese
entstehen vor allem dort, wo die Sonnen-
einstrahlung am höchsten ist, die Sonne
also mittags im Zenit steht. Entsprechend
heißen sie auch Zenitalregen. Mit dem
Jahreslauf der Sonne pendelt die Zone
mit den höchsten Niederschlägen zwi-
schen den Wendekreisen. Wegen der von
Norden und Süden nachströmenden und
hier zusammentreffenden Passatwinde
spricht man auch von Innertropischer
Konvergenz (ITC).
Der Bereich des immerfeuchten tropi-
schen Regenwaldklimas, zwischen etwa
10° nördlicher und 10° südlicher Breite
ist ganzjährig von der ITC geprägt. Hohe
Jahresniederschläge von z. T. weit über
1500 mm/p.a. sorgen ohne längere Tro-
ckenzeiten für eine fast durchweg hohe
relative Luftfeuchtigkeit. Bis etwa zum 25.
Breitengrad, nimmt der ganzjährige Ein-
Tropisch megathermalesKlima auf der erde: tro-pisch feuchte (a1) und tro-pisch wechselfeuchte (a2)Klimatypen. Grundlage nach Kottek et al. (2006).
90 °N
90°S
23,5°N
23,5°S
0°
A1 tropisch feucht Af - RegenwaldklimaAm - Monsunklima
A2 tropisch wechselfeucht As Savannenklima (Sommertrocken)Aw Savannenklima (Wintertrocken)
As Mombasa (KEN)Aw Mumbai (IND)Aw Bangkok (THA)Aw Darwin (AUS)
Af Kuala Lumpur (MAS) Af Singapur (INA)Am Freetown (SIL)Am Miami (USA)
HinweisMeteorologische Grund-lagen nach METEOnOrMVersion 6.1.0.23.
fluss der ITC über das Monsunklima mit
seiner kurzen Trockenzeit zum Savannen-
klima stetig ab, wobei die Jahresnieder-
schläge auf unter 1500 mm sinken. Im Sa-
vannenklima sind Regen- und Trockenzei-
ten deutlich ausgeprägt. Insgesamt führt
die gleichmäßige Verteilung der solaren
Strahlungsgewinne in den Tropen zu ei-
nem charakteristischen Tageszeitenklima,
bei dem die Temperaturschwankungen
zwischen Tag und Nacht größer sind als
im Jahreslauf. Die Jahresdurchschnitts-
temperaturen liegen um 25 °C. An zwi-
schen 90 und 360 Tagen im Jahr ist die
Wärmebelastung hoch.
Planungsgrundsätze für die Klimazonen 71
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
RH (%)
A1 Singapur (Af)
A1 Freetown (Am)
A2 Mombasa (As)
A2 Darwin (Aw)
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
RR (mm)A1 Singapur (Af)
A1 Freetown (Am)
A2 Mombasa (As)
A2 Darwin (Aw)
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr0
1
2
3
4
5
6
7
FF (m/s)A1 Singapur (Af)
A1 Freetown (Am)
A2 Mombasa (As)
A2 Darwin (Aw)
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez0
5
10
15
20
25
30
35
Ta (°C)
A1 Singapur (Af)
A1 Freetown (Am)
A2 Mombasa (As)
A2 Darwin (Aw)
Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr
0
50
100
150
200
250
300
G_Gh (W/m²)
A1 Singapur (Af)
A1 Freetown (Am)
A2 Mombasa (As)
A2 Darwin (Aw)
Gemittelte typische Jah-resverläufe in tropischfeuchten (a1) und tropischwechselfeuchten Klimaten(a2): Lufttemperatur (Ta),Luftfeuchte (RH), Nieder-schlag (RR), Globalstrah-lung (GGh), Windgeschwin-digkeiten (FF). datengrundlage METEO-nOrM Version 6.1.0.23.
Planungsgrundsätze für die Klimazonen72
Typische Windrichtungennach Jahreszeiten: hierSingapur (af), Freetown(am), Mombasa (as), Darwin (aw). daten nach METEOnOrMVersion 6.1.0.23.
Typische Sonnenstands-verläufe im Bereich derTropen, hier: Singapur,Klimatyp a1 Tropischfeucht, 1,367° nördlicherBreite.
21.03.9 Uhr
21.12.9 Uhr
21.06. 9 Uhr
12,10 m
3,40 m
2,00 m
3,10 m
12,30 m
11,90 m
6,50 m
5,40 m
7,00 m
26°
27°
26°
61°
63°
72°
43°
48°
41°6,00 m
21.06.12 Uhr
21.03.12 Uhr
21.12.12 Uhr
21.03.16 Uhr
21.12.16 Uhr
21.06.16 Uhr
° 9 | 9 9 9 | | | 9 9 | 9 90 90 | | O O | O O | | |
S
O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O
O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5° O | 22,5°O | 22,5° | O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5° O | 22,5°O | 22,5°O | 22,5° O | 22,5° O | 22,5° NN
S | 180°
O | 112,5°SO 247,5°
292,5° O | 67,5°ON
O | 157,5°SSSSW | 202,5°S
W | 337,5°NN | 22,5°NNNNNNNN
S | 135°OSW | 225°
W | 315°N
70° 90°
N | 0°
ANJ
ANJ
ARM
ARM
JUN
JUN
SEP
SEP
ZDE
ZDE
SW | W
W | NW
in)warw (DAa)ss (MombaA
wn)oteeAm (Frapur)ginAf (S
W | 27
Planungsgrundsätze für die Klimazonen 73
2.1.1 Tropisch feuchte Klimate (a1)
Tropisch feucht: Singapur liegt am südli-
chen Ende der Malaiischen Halbinsel
knapp nördlich des Äquators (1° nördliche
Breite) im Bereich der immerfeuchten Tro-
pen. Im Tagesverlauf schwankt die Luft-
temperatur im Mittel zwischen etwa 24 °C
und 31 °C bei Extremwerten um 19 °C bzw.
36 °C. Die durchschnittliche gemittelte
Jahrestemperatur liegt bei über 26 °C.
Jahreszeitliche Schwankungen sind kaum
ausgeprägt. Das gilt auch für Luftfeuchte,
Niederschläge und Strahlung. Die mittlere
relative Luftfeuchte liegt durchweg bei
über 80 %. Die Niederschläge summieren
sich auf über 2000 mm/Jahr wobei sich
die mittlere Monatssumme in den meisten
Monaten zwischen 140 mm und 200 mm
bewegt. Im November und Dezember lie-
gen die Werte im Mittel mit ca. 250 mm
und 300 mm am höchsten. Analog
schwankt die Anzahl der Tage pro Monat
mit mindestens 1 mm Niederschlag zwi-
schen 10 und 19. Die mittlere Sonnen-
scheindauer liegt im Jahresdurchschnitt
bei 5,5 Std. Sie ist im Dezember mit ca.
4 Std am geringsten und im März mit ca.
6 Std am höchsten. Zwischen Mai und Ok-
tober herrschen Winde aus südlichen und
südöstlichen, zwischen November und
April aus nördlichen und nordöstlichen
Richtungen vor. Die durchschnittliche
Windgeschwindigkeit liegt im Jahresmit-
tel bei ca. 2 m/s an den umgebenden
Messstationen in 10 m Höhe. Örtlich kön-
nen die Windgeschwindigkeiten stark ab-
weichen. Von Dezember bis März sind hö-
here Windgeschwindigkeiten von bis zu
3 m/s zu verzeichnen.
Tropisch feucht, monsunal: Freetown als
Hauptstadt des westafrikanischen Staates
Sierra Leone liegt an der Nordwestspitze
der Halbinsel Freetown Penisula am At-
lantischen Ozean (8° Nördlicher Breite) im
Randbereich der immerfeuchten Tropen.
Die Lufttemperaturen liegen ganzjährig
zwischen 25 und 27 °C. Nachts fällt die
Temperatur selten unter 24 °C. Jahreszeit-
liche Schwankungen sind kaum ausge-
prägt. Saisonal sind aber Luftfeuchte und
Niederschlag im Einflussbereich eines
Monsunklimas. Die mittlere relative Luft-
feuchte fällt selten unter 70 % steigt je-
doch in den Sommermonaten auf Grund
starker Regenfälle auf bis zu 90 %. Die Nie-
derschläge schwanken im Jahresverlauf
des Monsuns: Die Regenzeit beginnt im
Mai und endet zwischen Oktober und
November. Sie summieren sich auf fast
3000 mm/Jahr wobei sich die mittlere
Monatssumme in der Trockenzeit auf ma-
ximal 100 mm und in der Regenzeit auf
bis zu 700 mm /Monat ansteigen können.
Zwischen Dezember und Februar steht
Freetown im Einflussbereich des Harmat-
tan, ein Wind aus der Sahara. Februar,
März und April sind die heißesten Monate
mit kaum Niederschlag und starker Son-
neneinstrahlung durch verringerte Bewöl-
kung. Zwischen April und Oktober herr-
schen Winde aus südlichen und südwest-
lichen, zwischen November und April aus
östlicher und südöstlichen Richtungen vor.
Die Lage am Atlantik verschafft Freetown
Windgeschwindigkeiten von durchschnitt-
lich 3 m/s an den umgebenden Messsta-
tionen in 10 m Höhe.
2.1.1.1 Der Mensch im tropisch feuchten Klima
Der niedrige Breitengrad führt zu einer
hohen Jahresdurchschnittstemperatur von
über 26,5 °C und monatlichen Mitteltem-
peraturen von ganzjährig über 25,5 °C.
Trotz insgesamt moderater Temperaturen
und der durch die Bewölkung reduzierten
solaren Einstrahlung sind die klimatischen
Bedingungen über das ganze Jahr hinweg
zumindest belastend (vgl. Abb. typische
Zustände thermischer Behaglichkeit). Die
hohen Lufttemperaturen, die ganzjährig
hohe Luftfeuchtigkeit und die relativ ge-
ringe nächtliche Abkühlung erschweren
es, überschüssige Wärme über Verduns-
tung und Schweißbildung abzuführen.
Gleichzeitig schränken sie die Wirkung
passiver oder einfacher technischer Maß-
nahmen zur Klimamodifikation im Frei-
raum ein. Der Wärmeverlust durch Ab-
strahlung spielt eine untergeordnete Rolle.
Ausgleichsmaßnahmen im Rahmen der
Wärmebilanz sind nur durch Konvektion
(Wind/Ausgleichströmungen) oder direkte
Wärmeleitung und Kühlung (Konduktion)
zu erreichen.
2.1.1.2 Planungsgrundsätze/tropisch feuchtes Klima
es ist sinnvoll, unter diesen Bedingun-
gen alle planerischen Potentiale sowohl
zur Kühlung als auch zur Vermeidung un-
nötiger Wärmebelastungen auszuschöp-
fen: Hauptansatzpunkte sind die Reduk-
tion von Strahlungsgewinnen durch Ver-
schattung und reflektierende Oberflächen
sowie die Nutzung vorhandener Luftbe-
wegungen. In kleinräumig abgegrenzten
Bereichen mit Quasi-Innenraumbedingun-
gen können technische Lösungen mit ver-
tretbarem technischem und energeti-
schem Aufwand sinnvoll sein. Regen-
schutz ist unabhängig von thermischen
Aspekten zu berücksichtigen. Aufgrund
der Überversorgung mit Wasser sollte auf-
Planungsgrundsätze für die Klimazonen74
he
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Typische Zustände thermi-scher Behaglichkeit fürtropisch-feuchte Klima-typen (a1), hier: Singapur(Tropisches Regenwaldkli-ma) und Freetown (Mon-sunklima) im März/Juni/September/Dezember.Sinngemäß nach weatherspark.com (Online-ressource).
kommendes Regenwasser bei Nieder-
schlägen schnellst möglich abgeführt wer-
den.
Strahlung: Die Auswahl vertikaler und ho-
rizontaler Oberflächen im Freiraum soll-
ten bei Sonneneinstrahlung durchgängig
hohe Reflexionswerte aufweisen (hohe Al-
bedo). Eine Beschattung hilft i. d. R. ganz-
jährig vor zu hohen Strahlungsumsätzen.
Beschattete vertikale oder horizontale
Oberflächen können als massive Bauteile
(Flächen und Bauelemente wie bspw.
Mauern) wertvolle konduktive Kühlung
liefern (In ihrer Trägheit in der Wärme-
aufnahme begründet, i. d. R. Baustoffe mit
hoher Dichte und niedriger Albedo). Idea-
lerweise sollten dabei massive Bauele-
mente wie Mauern oder Wände direkt
durch vorgestellte Verschattungselemente
von der Wärmeaufnahme durch Sonnen-
einstrahlung „abgekoppelt“ sein. Eine
langwellige und zeitverzögerte Wärmeab-
gabe von massiven Bauteilen findet dann
im reduzierten Umfang statt und ermög-
licht eine wertvolle Abkühlung in den
Abend- und Nachstunden.
Wasser: Orte des tropisch-feuchten Kli-
mas weisen eine ganzjährige hohe Luft-
feuchtigkeit und andauernde warme bis
heiße Temperaturen auf. Durch über das
Jahr verteilte starke Niederschläge be-
steht ein hohes Wasservorkommen so-
wohl gasförmig in der Atmosphäre, ge-
bunden in lebenden Organismen, als auch
in flüssiger Form, wie z. B. als Grundwas-
ser. In Kombination mit durchgängig ho-
Planungsgrundsätze für die Klimazonen 75
Beispielhafte Platzgestal-tung im Bereich der im-merfeuchten Tropen (a1),hier: Singapur, 1,367°Nördlicher Breite.
SingapurA1 / Tropisch feuchtBeispielhafte Platzgestaltung
MAR:200
Durschnittliche Strahlungsintensität (W/m²)
Durschnittliche Lufttemperatur (°C)
Durschnittliche Windge-schwindigkeit (m/s)
Durschnittlicher Niederschlag (mm)
DEZ:170
JUN:180
JUN:28
MAR:27
DEZ:26
JUN:1,5MAR:
DEZ:2,0
MAR:SEP:170
DEZ:300
JUN:140
Strahlung: – Fassaden/Dächer mit hoher Albedo– Reflexion kurzwelliger Strahlung
Strahlung: – Ganzjährige Verschattung– „Abkopplung“ der Verschattungselemente vonmassiven Bauteilen
– Unmittelbare Reflexion kurzwelliger Strahlung
Wasser: – Ganzjähriger Regenschutz– Ableitung des Regenwasser
Wind: – Konvektiver Abtransportlatenter Wärme (hohe Luftfeuchtigkeit, hoheLufttemperatur)
Strahlung: – Konduktive Kühlung durch beschattete und „träge“ Oberflächen(Wärmeaufnahme/ -Abgabe)
Wind: – Offene Platzgestaltung– Nutzung von Windeffekten
Wasser: – Ableitung desRegenwassers