„Bäume können den Hitzestress in Städten erheblich reduzieren. Und je besser man weiß, wie sie das tun, desto besser kann man sie einsetzen“, so René van der Velde, der an der Technischen Universität Delft erforscht, wie Bäume für Abkühlung sorgen. „Die Eigenschaften der Linde ermöglichen es dieser Art, die gefühlte Temperatur um bis zu 20 Grad abzusenken.“
„Wir wissen, dass Bäume helfen, eine Stadt kühl zu halten, aber wie tun sie das? Und kann man Bäume auch als vorübergehende Lösung für Hitzestress nutzen? Diese Fragen untersuchen wir“, so René van der Velde, Forschungsleiter des mehrjährigen Forschungsprojekts „Urban Forestry“ an der Technischen Universität Delft.
Jahrhundertealtes Wissen
Die Erkenntnis, dass Bäume für eine Stadt wichtig sind, ist uralt. Van der Velde: „Schon im 16. Jahrhundert war man sich bewusst, dass Bäume eine Stadt verschönern und durch ihre Schattenwirkung kühlen. Deshalb wurden Bäume an Kanälen und auf Märkten gepflanzt. Ein englischer Reisender bemerkte in seinem Reisebericht, dass die niederländischen Städte Wäldern ähnelten. Die Menschen schätzten die Bäume in ihren Städten: Aus alten Dokumenten geht hervor, dass Bäume fast als eine Art Stadtbewohner angesehen wurden. Später wurden Bäume und Grünflächen auch zur Erholung geschätzt, um beispielsweise unter Bäumen spazieren zu gehen.”
Kühlung messen
Durch den Klimawandel wird es immer wichtiger, die kühlende Wirkung von Bäumen optimal einzusetzen. Van der Velde: „Bäume sind die Klimaanlagen unserer Städte, aber wir wissen nicht, wie Bäume kühlen und welche Unterschiede es dabei zwischen den Arten gibt. Wenn man das weiß, kann man es bei der Gestaltung von Grünanlagen in der Stadt berücksichtigen.” Zur Beantwortung dieser Frage richtete die Forschungsgruppe ein Freilandlabor mit 75 gleichaltrigen, 15 bis 20 Jahre alten Bäumen ein.
Außerdem wurden in Städten 36 große Bäume zwischen 50 und 70 Jahren für die Messungen ausgewählt. “Zuerst haben wir uns die Architektur der Bäume angeschaut, d. h. wir haben die Merkmale der Bäume wie ihre Krone, ihr Holz, ihre Form und ihre Blätter erfasst. Anhand dieser Merkmale haben wir die Bäume in Gruppen eingeteilt. Dann haben wir zwei Sommer lang die Temperatur mit einer Wetterstation gemessen: wir haben in der Krone, unter der Krone – auf dem Boden und auf Augenhöhe und zum Vergleich auch neben dem Baum – gemessen.”
Schatteneffekt
Diese Messungen ergaben, dass es drei Abkühlungswerte gibt. Van der Velde: „Zum einen senken Bäume die Strahlungstemperatur. Das nennen wir Schattenwirkung. Aber Bäume kühlen auch durch Verdunstung: Da geht es um die Lufttemperatur. Und dann ist da noch die Auswirkung auf den Boden unter dem Baum, die Oberflächentemperatur unter dem Baum. Wir haben festgestellt, dass Bäume bei der Strahlungstemperatur den größten Unterschied bewirken können: Dort haben wir eine Temperatursenkung von bis zu 20 Grad gemessen. Dabei geht es um die gefühlte Temperatur. Das wird als Schattenwirkung bezeichnet, aber wissenschaftlich gesehen ist es die Art und Weise, wie der Baum mit Strahlung umgeht: Es geht um Reflexion, Absorption und Durchlässigkeit.” Hierfür ist die Baumarchitektur ausschlaggebend. „Die Fähigkeit, Strahlung zu blockieren, wird durch die Eigenschaften des Holzes, der Krone und der Blätter bestimmt: Wächst die Krone in alle Richtungen oder hat sie eine dichte Form? Ist die Krone geschlossen oder hat sie Lücken? Stehen die Blätter eng beieinander? Sind die Blätter hell oder dunkel?”
Kühle Linden
Die Studie zeigt, dass die Linde die Baumart ist, welche die stärkste Kühlung der Strahlungstemperatur liefert.
„Die Linde hat eine geringe Porosität und eine gleichmäßige Krone mit dunklen, dicht stehenden Blättern.“Durch diese Eigenschaften bewirken Linden die stärkste Temperatursenkung bei der Strahlungstemperatur. Auch einige Nadelbäume wie der Riesen-Lebensbaum kühlen stark ab, genau wie der Ahorn. Sie haben etwas hellere Blätter als die Linde und lassen daher etwas mehr Licht durch. Dank ihrer Eigenschaften sorgen diese Baumarten für eine Abkühlung von 15 bis 20 Grad bei der Gefühlstemperatur, viel mehr als beispielsweise eine Akazie: diese hat eine Krone mit einer offeneren Struktur und senkt die Strahlungstemperatur daher nur um 5 Grad. Die Kühlleistung einiger Ulmenarten und -sorten kommt der von Linden nahe, und auch Buchen und einige Eichenarten wie die Zerreiche kühlen dank ihrer gleichmäßigen Form stark.“
Kühlung durch Verdunstung
„Bei der Bekämpfung von Hitzestress in Städten ist die Senkung der Strahlungstemperatur am effektivsten, da dies den größten Einfluss auf die Gefühlstemperatur hat. Bäume können hier einen großen Einfluss haben. Aber das ist nicht die einzige Art, wie Bäume kühlen,“ erklärt Van der Velde. „Neben der Strahlungstemperatur senken Bäume auch die Lufttemperatur. Das geschieht durch Verdunstung.“ Wie viel ein Baum transpiriert, hängt von der Wassermenge ab, die von den Spaltöffnungen im Blatt abgegeben wird. Diese öffnen sich, um CO² aufzunehmen und O² abzugeben.
„Pappeln, Birken und Weiden verbrauchen viel Wasser. Dieses Wasser wird dann freigesetzt und entzieht der Luft Wärme. Linde, Buche oder Hainbuche benötigen viel weniger Wasser für den Photosynthese-prozess und kühlen die Luft deshalb weniger ab.
Wenn man beispielsweise den Nussbaum mit der Linde vergleicht, schneidet der Nussbaum bei der Schattenwirkung etwas schlechter ab, aber er verdunstet mehr und hat dadurch einen größeren Einfluss auf die Lufttemperatur.
Je nach Baumart sinkt die Lufttemperatur durch Verdunstung um 1 bis 4 Grad.“
Mobile Forstwirtschaft
Ein weiterer Teil der Studie bestand darin, praktische Lösungen für den Hitzestress in Städten durch die temporäre Aufstellung von Bäumen zu entwickeln. Van der Velde erklärt: „Wir haben widersprüchliche Ziele in Städten: Wir wollen vergrünen, aber auch verdichten. Eine Lösung hierfür ist die vorübergehende Nutzung von Stellen mit verdichtetem Boden oder über welche noch keine Entscheidung getroffen wurde. Dies kann mit mobiler Forstwirtschaft erreicht werden: große Bäume in Behältern, die man vorübergehend irgendwo aufstellt. Bei der Studie ging es nicht nur um den Entwurf des idealen Behälters, sondern auch um das dazugehörige System: Wie hält man diesen Wald am Leben, wer sorgt für Wasser und Nahrung? Und die Folgefrage: Wenn die Bäume zu groß für die Behälter werden, wie kann man ihnen dann einen festen Platz geben?“ Auf dem Handelsplein in Rotterdam ist ein mobiler Wald aus 34 Bäumen entstanden, der dort zwei Jahre lang stehen wird. Für die Pflege wurde folgendes System gewählt: die Anwohner sind für den temporären Wald verantwortlich, sie bewässern, düngen und pflegen ihn und können die Bäume nach Belieben versetzen. Van der Velde: „Es handelt sich also nicht so sehr um eine technisches Problem, sondern eher um einen technisch-organisatorischen Vorgang rund um den Aufbau des Systems mobiler Wald. Nachdem wir die technische Seite entwickelt haben, bauen wir jetzt den Unterhalt weiter aus.“
Die Forschungsgruppe hat zwei Sommer lang die Temperatur um die Bäume im Freilandlabor gemessen.
Wenn man beispielsweise den Nussbaum mit der Linde vergleicht, schneidet der Nussbaum bei der Schattenwirkung etwas schlechter ab, aber er verdunstet mehr und hat dadurch einen größeren Einfluss auf die Lufttemperatur.