200 Jahre und 500 Studien später: Mehr Forschung über Klima nötig

Vor fast 200 Jahren beobachtete Luke Howard ein ungewöhnliches Phänomen. Das Stadtzentrum von London war etwa drei Grad wärmer als die ländliche Umgebung. Der gelernte Apotheker und Hobby-Meteorologe stellte in seiner Forschung auch fest, dass die Ursache menschlicher Natur war. Die Menschen in der Stadt verbrannten mehr Brennstoffe in höherer Konzentration als ihre Kollegen auf dem Land, die Abwärme war größer. Die daraus resultierende Asche und der Ruß trugen ebenfalls zur Luftverschmutzung in der Stadt bei.

1833 verfasste Howard das erste Buch über Stadtklimatologie mit dem Titel „The Climate of London“ („Das Klima von London“). Seitdem haben Forscher untersucht, wie das städtische Leben Wetter und Klima beeinflussen kann.

Was hat die Forschung inzwischen gelernt?

Auf der Grundlage von Beobachtungen und Modellierungen hat ein internationales Forscherteam nun mehr als 500 Studien ausgewertet. Ziel war es, die verschiedenen Auswirkungen von Verstädterung auf das regionale Klima und extreme Wetterereignisse wie Überschwemmungen besser zu verstehen.

„Es gibt noch viele Unbekannte und Unsicherheiten bei den physikalischen Mechanismen der Auswirkungen von Verstädterung. Außerdem gibt es Mängel bei den Modellierungs- und Analysewerkzeugen“, sagte Cenlin He, einer der Studienautoren in einer Pressemitteilung. „Um künftige Forschungsrichtungen zu erhellen, müssen wir die jüngsten Fortschritte der Urbanisierung und ihren Einfluss auf Wetter und Klima untersuchen und die aktuellen Unsicherheiten, Wissenslücken und Herausforderungen zu diesem Thema zusammenfassen.“

Die Wissenschaftsliteratur zur Stadtklimatologie sei zwar umfangreich, aber die Unsicherheiten und Unzulänglichkeiten der allgemein verwendeten Methoden seien nicht gut bekannt.

„Wir haben die wichtigsten Forschungslücken und Herausforderungen in Bezug auf unser Verständnis der Auswirkungen der Urbanisierung zusammengefasst. Außerdem haben wir unsere Sichtweise sowie Empfehlungen für künftige Forschungsprioritäten und -richtungen dargelegt“, so Yun Qian, Studienhauptautor und leitender Wissenschaftler am Pacific Northwest National Laboratory (kurz PNNL).

Messungen bilden Realität schlecht ab

Die Forscher stellten fest, dass das derzeitige Verständnis städtischer Prozesse im Zusammenhang mit Klima und Wetter begrenzt ist. Dies betreffe auch die damit verbundenen Wechselwirkungen mit anderen Komponenten des Erdsystems. Zwar werden meteorologische Stationen in städtischen Gebieten rund um den Globus für wichtige Messungen genutzt, doch sind diese nicht standardisiert. Zudem sind nicht alle in der Lage, wirklich repräsentative Beobachtungen für die Region durchzuführen.

So befinden sich meteorologische Standardstationen beispielsweise häufig an leicht zugänglichen Orten, wie etwa in Stadtparks. Der Standort habe zwar seine Vorteile, jedoch unterscheiden sich deren Messungen (Luftfeuchtigkeit und Temperatur) stark von denen, die an Hochhäusern aufgestellt werden, erklärt Qian. Weiterhin weist Qian darauf hin, dass die Messungen der Station nicht die sozialen und kulturellen Unterschiede zwischen den verschiedenen Regionen widerspiegeln.

Ein weiteres zentrales Problem, so die Forscher, ist die mangelnde Kommunikation in der wissenschaftlichen Gemeinschaft zwischen denjenigen, die Beobachtungen machen, und denjenigen, die Modelle erstellen.

„Modellierungsstudien können Informationen über städtische Hotspots und potenzielle Messorte liefern. Gleichzeitig können Messungen zur Entwicklung und Verbesserung von Parametrisierungen von Stadtmodellen beitragen“, erklärt TC Chakraborty, wissenschaftlicher Mitarbeiter am PNNL. „Eine bessere Integration von Beobachtungen und Modellen ist notwendig, um Fortschritte in der Stadtforschung zu erzielen.“

Bessere Kommunikation notwendig

Neben besseren Verbindungen innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft betonten die Wissenschaftler auch eine verbesserte Kommunikation zwischen der Forschung und anderen Bereichen.

„Es werden Plattformen und Möglichkeiten benötigt, die die Verbindungen zwischen Wissenschaftlern und Endnutzern, wie politischen Entscheidungsträgern, fördern“, sagte Cenlin He. „Ein gegenseitiges Verständnis zwischen Wissenschaftlern und Endnutzern ist von Vorteil für die Entwicklung oder Verbesserung von städtischen Anwendungsinstrumenten und letztlich für die Förderung einer handlungsorientierten Stadtforschung.“

Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Studie am 25. Januar in der Fachzeitschrift „Advances in Atmospheric Sciences“.