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Klimawandel und Biodiversität Klimawandel und Biodiversität Urbane LebensräumeUrbane Lebensräume
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Prof. Dr. Wilhelm KuttlerFakultät für BiologieAngewandte KlimatologieUniversität Duisburg-Essen, Campus Essen
Prof. Dr. Rüdiger WittigInstitut für Ökologie, Evolution & DiversitätAbteilung Ökologie & GeobotanikGoethe-Universität, Frankfurt am Main
Klimawandel und Biodiversität Klimawandel und Biodiversität Urbane LebensräumeUrbane Lebensräume
Klimawandel und Biodiversität Klimawandel und Biodiversität Urbane LebensräumeUrbane Lebensräume
Klimatische GrundlagenKlimatische Grundlagen
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Prof. Dr. Wilhelm KuttlerFakultät für Biologie, Angewandte Klimatologie, Universität Duisburg-Essen, Campus Essen
Klimawandel und Biodiversität Klimawandel und Biodiversität Urbane LebensräumeUrbane Lebensräume
Klimatische GrundlagenKlimatische Grundlagen
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Gliederung des Vortrags
• Zukünftige thermisch-klimatische und lufthygienische Veränderungen in Städten
• Anthropogene und biogene Kohlenwasserstoffe als Ozonvorläufergase
• Bäume und ihr biogenes Ozonbildungspotenzial• Maßnahmen gegen den Klimawandel auf
städtischer Ebene• Ausblick
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Projizierte Auswirkungen auf urbane Lebensräume…
• Häufigere Sommergewitter mit Starkregenabflussspitzen (Überschwemmungsgefahr)
• Zunahme autochthoner Wetterlagen sowie der Häufigkeit städtischer Überwärmungen (*)
• Zunahme thermischer Extremwerte (*)
• Veränderung der atmosphärischen Spurenstoffkonzentration am Beispiel Ozon (*)
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Verteilung der Maxima der Lufttemperaturen in den Sommermonaten (JJA) am Standort Essen im gegenwärtigen und zukünftigen Klima (Quelle: Modell WETTREG/ECHAM5; IPCC-SRES-Szenario: A1B; berechnet durch D. Dütemeyer)
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Potenzial für die Ausbildung urbaner Wärmeinseln in NRW. Grundlage der Karte ist die Bevölkerungsdichte
und der Anteil versiegelter Fläche (Quelle: MUNLV 2010, verändert)
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Exemplarisch dargestellte Problemgebiete der Wärmebelastung im mittleren Ruhrgebiet
(Quelle: MUNLV 2010; verändert)
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Verhalten von Ozon unter gegenwärtigen klimatischen
Bedingungen
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Zusammenhang zwischen den Tagesmaxima der Ozonkonzentration und den der Lufttemperatur am
Industriegebietsstandort Duisburg-Walsum (1984 - 2007) (Quelle: Melkonyan, 2011)
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Verhalten von Ozon unter zukünftigen klimatischen
Bedingungen
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Entstehung von Ozon während sommerlicher Strahlungswetterlagen
(nach verschiedenen Quellen)
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Abhängigkeit der Konzentration flüchtiger Kohlenwasserstoffe (VOC) von der Temperatur
(Quelle: Langford et al., 2009; verändert)
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Ozonbildungspotenzial (OZBP)1) und Trockentoleranz ausgewählter Baumarten sowie ihre
Verwendungsempfehlung (nach Roloff et al. 2008, Benjamin & Winer 1998; verändert)
Pflanze
Lateinischer Name Populärer Name
geringes Ozonbildungspotenzial
hohe Trocken toleranz
hohe Winter härte
Acer campestre Feldahorn ++ ++ ++Acer rubrum Rotahorn ++ ++ +Carya ovata Schuppenrinden-Hickory ++ + +Carya tomentosa Spottnuss ++ ++ +Fraxinus pennsylvanica Grünesche, Rotesche ++ + ++Ginkgo biloba Ginkgo, Fächerbaum ++ ++ +Malus tschonoskii Wollapfel ++ + ++Pinus ponderosa Gelbkiefer + ++ +Pinus sylvestris Waldkiefer + ++ ++Prunus avium Vogelkirsche ++ ++ ++Pyrus communis Kulturbirne ++ + +Pyrus pyraster Wildbirne ++ + +Quercus rubra Roteiche + + +Robinia pseudoacacia Gemeine Robinie ++ ++ ++Sophora japonica Japanischer Schnurbaum + ++ +Ulmus parvifolia Japanische Ulme ++ + +x Cupressocyparis leylandii Leylandzypresse ++ + +Zelkova serrata Japanische Zelkove ++ + +
1) Geringes OZBP: Isoprenemission < 2µg/(g ∙ h) TS ; ++ = sehr gut, + = gut, fett: einheim. Arten
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
Gegenmaßnahmen auf städtischer Ebene
• Optimierung der Gebäudewärmedämmung • Bau von Passiv- und Energie-Plus-Häusern• Entsiegelung von Oberflächen• Erhöhung der Reflexion (lang-/kurzwellig), Beschattung
versiegelter Oberflächen (Dächer, Wände, Straßen)• Erhaltung/Schaffung von Frischluftbahnen
zwischen Stadt und Umland• Anlegen bzw. Vergrößern der mit Vegetation bestandenen
Flächen (Fassade, Dach, ebenerdig) sowie von Wasserflächen („blau/grüne“ Infrastruktur)
• Sinnvoller Einsatz regenerativer Energien (Wind, Sonne, Geothermie)
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011
April 2010
Bestelladresse: infoservice@mkulnv.nrw.de
Ausblick
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Klimawandel und Biodiversität Klimawandel und Biodiversität Urbane LebensräumeUrbane Lebensräume
Foto: Dieter Fehren
Prof. Dr. Rüdiger WittigInstitut für Ökologie, Evolution & DiversitätAbteilung Ökologie & GeobotanikGoethe-Universität, Frankfurt am Main
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Artenreichtum urbaner Lebensräume im Vergleich zum Umland (jeweils die spontan vorkommenden Arten)
• Tiere: verarmt (oft stark)
• Pilze: verarmt
• Sporenpflanzen: verarmt
• Samenpflanzen: deutlich erhöht
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Beispiel für erhöhte Artenzahl spontan vorkommender Samenpflanzen in Städten
• Frankfurt: ca. 1650
• Taunus: ca. 1250
Das im Taunus bisher untersuchte Gebiet ist 15mal größer als Frankfurt !
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Charakterisierung der spontanen urbanen Arten
• Kulturfolger• Ubiquisten• Kosmopoliten• lichtliebende Pionierarten• hohe Samenproduktion• effektive Ausbreitungsmechanismen• störungsresistent• relativ trockenheits- und wärmeresistent• zur Zeit nicht gefährdet
Als an Trockenstress und Wärme angepasste Arten allesamt nicht durch den Klimawandel gefährdet.
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Seltener Fall
Urbane Lebensräume als Ersatzbiotope für Arten der
• Magerrasen
• Fels- und Geröllfluren
• Kiesbänke
Als an Trockenstress und Wärme angepasste Arten
allesamt nicht durch den Klimawandel gefährdet.
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Service-Leistungen und ökonomischer Wert der urbanen Vegetation
• Hauptträger der Leistungen sind die Stadtbäume bzw. ihre Gesamtheit (Urban Forest)
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011* bei Stromgewinnung aus Kohle werden 100 l Wasser pro KWh benötigt
Schätzung verschiedener ökonomischer Werte für 100.000 große, ausgewachsene Stadtbäume in einer australischen Stadt (nach Moore 2009, abgewandelt)
Faktor Wert pro Baum Menge Preis pro Einheit (in Austral. $)
Wert (in Austral. $)
In Bäumen festgelegter Kohlenstoff
12.5 Tonnen 1.25 Mill. Tonnen
20 pro Tonne t 25 Mill.
Wert des Stadtbaums 200 $ pro Jahr 20 Mill. pro Jahr
Stromersparnis 30 kWh 3 Mill. kWh
0.17 $ pro kWh 510,000 $ pro Jahr
Vermiedene Emissionen 1.2 Kg pro kWh 3,600 Tonnen
20 $ pro Tonne 72,000 $ pro Jahr
Wasserersparnis aufgrund von Stromeinsparung* Elektrizitätsgewinnung
30 kWH pro Baum bei 100 l pro Wh
300 Mill. Liter
1.50 $ pro Kiloliter 45.000 $
Verlängerte Lebensdauer asphaltierter Gehwege
540 $ pro m2 bei einer Lebensdauer von 20 Jahren
225 $ pro m2 bei einer um 50% verlängerten Lebensdauer von 10 Jahren
47.250,000 $
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Mit fortschreitendem Klimawandel wird die Gefährdung der Stadtbäume zunehmen. Hierfür verantwortlich sind:
• Direkte Wirkungen:– Hitze- und Trockenstress: verringertes Wachstum, Tod oder
erhöhte Krankheitsanfälligkeit– erhöhter Ozongehalt: ähnliche Wirkungen wie Hitze- und
Trockenstress– Mehr und heftigere Stürme: Windwurf oder zumindest
Sturmschäden– Mehr Starkregenereignisse: Wurzelschäden oder Entwurzelung
durch Überflutung
• Indirekte Wirkungen:– Bevölkerung sucht häufiger die Parks auf: Bodenverdichtung– Mehr Baum-Schädlinge überleben den Winter– Neue Schädlinge kommen hinzu
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Aufgrund des Klimawandels zu erwartende Arealveränderungen von Stadtgehölzen
Aktuelles Klima für 2050 vorhergesagtes Klima
Spitzahorn – Acer platanoides Spitzahorn – Acer platanoides
Eibe – Taxus baccata Eibe – Taxus baccata
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Sträucher
• Bereits relativ viele Wärme liebende Arten (Liguster, Flieder, Forsythie, Wolliger Schneeball) und sogar immergrüne (z.T. skleromorphe) Arten (Mahonie, Lorbeer-Kirsche)
• Mehrere nicht als Wärme liebend geltenden Arten (Weißdorn, Hainbuche, Schlehe, Rosen) kommen natürlicherweise auch in Gebüschen warmer Standorte vor.
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Kletterpflanzen
• Bekommen in trockenen Sommern sehr wahrscheinlich Probleme
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Holzige Bodendecker
• Sind überwiegend an sommerliche Trockenheit angepasst.
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Krautige Zierpflanzen
• Momentan benötigen Zierpflanzenbeete (oft starke) sommerliche Bewässerung
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Arten der Nutz-, Park- und Zierrasen
• Unsere heutigen Parkrasen sind optimal im atlantischen Klima entwickelt, brauchen daher in unseren Städten in der Regel (starke) sommerliche Bewässerung.
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Aufgrund des Klimawandels zu erwartende Arealveränderungen von Rasengräsern
Aktuelles Klima für 2050 vorhergesagtes Klima
Rotschwingel – Festuca rubra Rotschwingel – Festuca rubra
Deutsches Weidelgras – Lolium perenne Deutsches Weidelgras – Lolium perenne
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Gärtnerisches Stadtgrün
• Stadtwälder, naturnahe Parkanlagen, Alleen• Hecken und Strauchpflanzungen• Rasenflächen• Dachbegrünung
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Städte als Modellfall der Reaktion auf Klimawandel ??Folgende urbane Phänomene stimmen mit denen des Klimawandels überein:• warm und trocken,• momentan verlängerte Vegetationsperiode, demnächst vielleicht aber
auch nur verschobene (Winter) bzw. zweigeteilte (Frühjahr und Herbst),• Änderung der Phänologie,
aber es gibt auch deutliche Unterschiede:• veränderte Böden,• starke mechanische Störungen,• Streusalzeinsatz,• Immission • Gärten und Anlagen als permanente Diasporenquelle.
Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Maßnahmen
• Erhöhung des Anteils an geschlossenen Baumbeständen im Siedlungsbereich
• Erhöhung des Anteils der Straßenbäume und der Bäume auf öffentlichen Plätzen
• Erhöhung des Baumbestandes auf Privatgrundstücken
• Allgemeine Erhöhung des Grünflächenanteils in Städten
• Förderung der Fassaden- und Dachbegrünung• Förderung des Ersatzes versiegelter durch begrünte
Flächen
Forschungsfragen
• Welches sind die Stadtbäume der Zukunft ?– Anforderungen: trockenresistent, geringes
Ozonbildungspotential
• Was geschieht mit den Parkrasen ?
• Wie kann man die Akzeptanz spontaner Vegetation erhöhen ?
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Herzlichen DankHerzlichen Dankfür Ihre Aufmerksamkeitfür Ihre Aufmerksamkeit
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Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011
Bewertung im Hinblick auf das Ziel der Konvention von Rio
• Urbane Lebensräume leisten keinen direkten Beitrag zum Erhalt der weltweiten Biodiversität.
• Aber sie besitzen eine sehr große Bedeutung für die Umwelterziehung und sind damit auch im Hinblick auf das Ziel der Konvention von Rio unverzichtbar.