Klimafolgenanpassung durch Dachbegrünung: Quantifizierung des Potenzials durch Vergleich internationaler Studien und Messungen an Hamburger Beispielen

Städte sind besonders gefährdet durch die Auswirkungen des Klimawandels. Durch vermehrte Versiegelung infolge weiterer Urbanisierung und Nachverdichtung verstärken sich die negativen Klimafolgen. Aufgrund hoher Versiegelungsgrade und Bebauungsdichten weisen Städte veränderte wasserhaushaltliche und klimatische Bedingungen gegenüber dem Umland auf. Dadurch sind zukünftig verstärkt Auswirkungen wie Schäden durch Starkregen und Hitzewellen beziehungsweise Trockenperioden zu erwarten. Bereits heutzutage kann Hitzestress ein lebensbedrohliches Problem in europäischen Städten sein und durch die stetig steigende Anzahl der in Städten lebenden Menschen werden zukünftig auch immer mehr Menschen dem Risiko von Hitzestress und weiteren Klimawandelfolgen ausgesetzt sein. Der urbane Wasserhaushalt ist gekennzeichnet durch starke Versiegelung und demzufolge schnelleren Regenwasserabflüssen von Flächen wie Dächern und Straßen direkt in die Kanalisation, geringere Verdunstung aufgrund fehlender Vegetation und geringere Versickerung und somit gestörter Grundwasserneubildung. Bei Starkregenereignissen kommt es häufig zur Überlastung von Kanalisationen und somit zu oberflächlichen Überflutungen innerstädtischer Flächen mit teilweise erheblichen Schäden. Mit dem fortschreitenden Klimawandel kann es zu einer Erhöhung der sommerlichen Starkregenintensitäten und damit häufigerer Überlastung von Kanalisationen kommen, was wiederum zu wirtschaftlichen und gesundheitlichen Schäden führen kann.
Um den genannten zukünftigen Herausforderungen der Stadtentwicklung zu entgegnen, haben in den letzten Jahren urbane Grünflächen an Bedeutung gewonnen. Da heutzutage in Städten kaum noch Raum zur Schaffung „klassischer“ Grünanlagen wie Parks besteht, bieten vor allem grüne Infrastrukturen wie Dachbegrünungen zukünftiges Umsetzungspotenzial. Positive Wirkungen begrünter Dächer wie die Reduzierung von Heiz- und Kühlungskosten und die Reduzierung der urbanen Wärmeinsel, Speicherung von Regenwasser, Lärmreduktion, Filterung von Luftschadstoffen und die Erhöhung der urbanen Biodiversität sind seit einigen Jahrzehnten bekannt. Im Kontext der Klimafolgenanpassung urbaner Gebiete sind insbesondere die Aspekte der Verringerung des städtischen Wärmeinseleffektes und der Verminderung des Risikos urbaner Sturzfluten von Bedeutung bzw. in den vergangenen Jahren weltweit intensiv beforscht worden. Trotzdem ist es derzeit noch schwer, die tatsächlichen quantitativen Wirkungen abzuschätzen. Häufig ist nicht klar, inwiefern die Ergebnisse bestimmter Studien übertragbar sind auf andere spezifische Konditionen und räumliche Aspekte. Die Ziele dieser Dissertation war es, die Leistungen zur Anpassung an die Folgend des Klimawandels bezüglich Verminderung der urbanen Hitzeinsel und Verringerung des Überflutungsrisikos von Dachbegrünungen zu analysieren und für verschiedene urbane Räume zu quantifizieren. Zusätzlich sollten Rahmenbedingungen, welche die Anpassungsleistungen beeinflussen, ermittelt werden und in ein Vorhersagemodell übersetzt werden. Schließlich sollten betreffende Regelwerke analysiert und bewertet werden. Die Bewertung von Klimafolgenanpassungsleistungen von Dachbegrünungen erfolgte im ersten Teil anhand eines systematischen Reviewverfahrens und der vertieften Untersuchung und statistischen Analyse von insgesamt 123 wissenschaftlichen Studien. Durch Übertragung der Erkenntnisse in eine Datenbank konnten die potenziellen Wirkungen und deren Abhängigkeiten von geographischen Regionen, meteorologischen Vorbedingungen und technischen Konstruktionsdetails quantifiziert werden. Im Weiteren wurden die hydrologischen Wirkungen und deren Abhängigkeiten anhand von mehrjährigen Messreihen Hamburger Gründächer bewertet. Die Erstellung des Vorhersagemodells zur wasserwirtschaftlichen Wirksamkeit von Dachbegrünungen erfolgte mit einem Ansatz der multiplen linearen Regression. Dachbegrünungen zeigten in jedem Fall einen gewissen Regenwasserrückhalt und Verzögerungen von Abflussbeginn und Abflussspitzen. Im Mittel wurden langfristig von unterschiedlichen Dachbegrünungstypen etwa 40 % in den Wintermonaten bis 73 % in den Sommermonaten zurückgehalten. Für Einzelereignisse wurden Werte von 60 % Regenwasserrückhalt, Spitzenabflussbeiwerte von 0,37 und Verzögerungen von Abflussbeginn bzw. –maximum von 235 bzw. 250 Min. erreicht. Parameter wie die Substratstärke, Vorfeuchte, das Alter des Daches, das Gefälle, die Regenmenge und –intensität, die Jahreszeit bzw. der Breitengrad, Pflanzenarten sowie Substratzusammensetzung können die Wirksamkeit beeinflussen. Die multiple lineare Regression lieferte für die Vorhersagemodelle jedoch hauptsächlich die Regenmenge als abflussbestimmenden Parameter. Durch Dachbegrünungen konnten bezüglich deren stadtklimatischen Potenzials deutliche Reduktionen der Temperaturen in der Umgebung von Gebäuden bzw. in gesamten Stadtteilen nachgewiesen werden. Durchschnittstemperaturen wurden im Mittel um 0,6 °C (max. 1,8 °C) herabgesenkt, die maximalen Abkühlungspotenziale erreichten bis zu 3,8 °C. Dafür waren insbesondere das verfügbare Wasserdargebot und großflächige Umsetzung von Dachbegrünungen entscheidende Parameter.
Der Vergleich von Regelwerken zur hydrologischen Bemessung von Dachbegrünungen zeigte große Spannbreiten in der Wirkungsberechnung. Bei nahezu allen vergleichenden Berechnungen wurden mit den derzeit in der deutschen Planungspraxis relevanten Verfahren erhöhte Überflutungssicher-heiten durch Unterschätzung des Rückhalts von Dachbegrünungen, andererseits mögliche systematische Überdimensionierung nachgelagerter Entwässerungsanlagen aufgezeigt.