Editorial

Metropolen unter Druck

Bereits heute lebt mehr als die Hälfte der Menschheit in Städten und jeder fünfte Erdbürger in einer Millionenmetropole. Der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU) prognostiziert, dass innerhalb weniger Jahrzehnte weitere 2-3 Milliarden Menschen vom Land in die Stadt drängen werden. Stadtforscher sprechen vor diesem Hintergrund von einer "urbanen Wende", einem "Umzug der Menschheit" oder dem "Jahrtausend der Städte".

Die zunehmende Urbanisierung ganzer Regionen vollzieht sich dabei so schnell, dass es immer schwieriger wird, sie mit den bisherigen Instrumenten zu steuern. Häufig werden bereits heute die Nachhaltigkeitsziele des schonenden Ressourcenverbrauchs und der Zukunftsvorsorge in Städten so drastisch unterlaufen, dass es naheliegend ist, sie eher als Orte 'nachlässigen' denn nachhaltigen Handelns zu betrachten.

Der Druck in den Metropolen steigt, Wachstum umweltverträglicher zu gestalten und die Lebensqualität für die Menschen zu erhalten. Hierzu sind innovative Ansätze und neue Strategien gefragt, um Antworten auf die zentralen Fragen zu finden, die mit dem Boom der Städte verbunden sind.

Im Jahr 2050 werden 6,3 Milliarden Menschen in Städten leben. (UN)

Grafik globales Stadtwachstum

Was bedeutet ein rasantes Städtewachstum und Bauen vor dem Hintergrund von Naturgefahren? Wie können Frühwarnsysteme Städte schützen? Wie lässt sich die Entwicklung der Städte begleiten oder steuern? Dies auch hinsichtlich einer akzeptablen Luftqualität, die für das Wohlbefinden und die Gesundheit von Stadtbewohnern essentiell geworden ist. Wie wirkt sich der Städteboom auf die Verfügbarkeit der Ressourcen Sand und Wasser aus? Welchen Beitrag leistet die Forschung in den Helmholtz-Zentren zur Abmilderung und Bewältigung der Folgen des Klimawandels? Dieses ESKP-Themenspezial zeigt einige Handlungsoptionen und Ansätze auf, die international, aber auch in Deutschland erkundet werden, um die Widerstandsfähigkeit von Städten zu erhöhen. Begleitet wurde das Themenspezial von zahlreichen Autoren, Wissenschaftlerinnen und Fachexperten, die Know-how und ihre Ideen eingebracht haben.

Das Themenspezial stützt sich auf die Expertise von Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Deutschen GeoForschungsZentrums (GFZ), des Climate Service Center Germany (GERICS), welches am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) angesiedelt ist, des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) sowie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI).


Wir wünschen Ihnen viel Vergnügen und spannende Einsichten.

Ihre ESKP-Redaktion im Mai 2018.

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Naturgefahren und Städte

Megastädte, zerbrechliche Gebilde

Megacities wie Istanbul, Lagos oder Jakarta sind riesige Ballungsräume, in denen jeweils 10 Millionen Menschen und mehr leben. Häufig bilden diese Megacities die ökonomische Herzkammer eines Landes. 80 Prozent der monetär gemessenen Wertschöpfung wird in Städten generiert, hier versammeln sich häufig hohe Sachwerte. Dies macht urbane Gebiete besonders anfällig, wenn es zu einer Naturkatastrophe kommt. Insbesondere in Asien finden sich zahlreiche Großstädte in stark erdbebengefährdeten Gebieten. Viele Städte liegen zudem an Küsten. Dort sind sie dem Risiko von Sturmfluten oder auch Tsunamis ausgesetzt. Einige Großstädte, wie Shanghai oder Jakarta, senken sich zudem massiv ab. Die sowieso gefährdeten Städte werden durch den Klimawandel und Anstieg des Meeresspiegels möglicherweise zusätzlich einem erhöhten Überflutungsrisiko ausgesetzt. Hochwasser ist dabei Naturgefahr Nummer eins für Städte. 

Stadtansicht mit Fluss

Das große Bangen – Erdbebengefährdung in Istanbul

Interview mit dem Erdbeben-Experten Prof. Dr. Marco Bohnhoff über die Gefahr eines starken Bebens in der Metropolregion Istanbul.

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Überflutung Brücke

Blitzfluten in Großstädten Afrikas und Südostasiens

Mangelnde Stadtplanung und eine unzureichende Infrastruktur erhöhen das Risiko schwerer Flutkatastrophen.

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Luftaufnahme überflutete Stadt

Hochwasserrisiko von Städten und Klimawandel hängen zusammen

Der Klimawandel hat die Hochwassergefahr in vielen Regionen erheblich verschärft. Interview mit dem Hydrologen Prof. Dr. Bruno Merz.

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Klimawandel

Stadtklima und Lebensqualität

In den Städten bilden sich im Sommer Wärmeinseln aus, in denen die Temperaturen, vor allem nachts, schon heute regelmäßig mehrere Grad höher liegen als im Umland. Neue Bauvorhaben bedrohen vielfach innerstädtische Grünflächen, die sich mäßigend auf das Stadtklima in der unmittelbaren Umgebung auswirken. Urbanes Grün entwickelt sich unter den Bedingungen von städtischem Wachstum und Klimawandel zu einer immer wichtiger werdenden Ressource für die Lebensqualität unserer Städte.

Luft flimmert über Asphalt

Städte wärmer als ihr Umland

Der Klimawandel macht auch Städte heißer. Experten des Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung nehmen in Indien die Wärmeentwicklung von knapp 90 Zukunftsstädten unter die Lupe.

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Stadtpark im Hintergrund Hochhäuser

Wenn Städte wachsen, wächst der Wert von Grünflächen

Urbanes Grün ist entscheidend für die Lebensqualität in Städten. Mit zunehmender Bevölkerung steigt jedoch der Druck auf freie Flächen.

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Ressourcen

Ressourcen unter Druck

Boomende Städte sind echte Ressourcenfresser. Städte brauchen nicht nur eine Menge Energie, um das städtische Leben und die dortigen Infrastrukturen am Laufen zu halten. Für die Bauaktivitäten wird auch beständig Beton benötigt, der wiederum zu Zweidritteln aus Sand und Kies besteht. Schwierigkeiten bereitet den schnell expandierenden Städten auch zunehmend die Wasserversorgung. Die realen und scheinbaren Wasserverluste dort sind teils exorbitant. Ein effizientes Wassermanagement wird hier zu einem zentralen Faktor, damit Städte auch in Zukunft funktionieren.

Wasser holen mit gelben Kanister

Wenn das Wasser spurlos verschwindet

In vielen Metropolen liegen die Wasserverluste durch Lecks oder Wasserdiebstahl bei über 50 Prozent. Hier die richtigen Hebel für Veränderung zu finden, ist existentiell für die Menschen. Teilweise geht es bereits um das nackte Überleben.

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Baustelle nahe Strand

Der städtische Hunger nach Sand: Kiessand wird knapper

Kiessand ist der Rohstoff, von dem ein Mensch statistisch gesehen im Leben am meisten verbraucht. Durch den Bauboom wird Sand zu einer begehrten Ressource. Einige Länder erheben sogar schon Abgaben auf natürlichen Sand.

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Schiff Sandstrahl

Die Folgen des Sandabbaus

Der Sandabbau für die zahlreichen Bauaktivitäten in Städten hat Folgen für die Ökosysteme. Wie schwerwiegend sie langfristig sind, ist noch weitgehend unbekannt. Wir beleuchten einige, wichtige Aspekte und zeigen auch Chancen für den Küstenschutz auf. 

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Forschungsmethoden

Städte erforschen mit System

Mit der Zunahme des Verkehrs und der immer dichteren Bebauung wird die Luft in Städten schnell zu einem Problem für die Gesundheit der Stadtbewohner. Bei der Luftverschmutzung hinterlassen viele Megacities einen ganz eigenen Fußabdruck. Denn die Emissionen an CO2, Ozon, Schwefeldioxid oder Feinstaub variieren erheblich. Zudem sind die Auswirkungen von Luftschadstoffen stark abhängig von Wind oder Niederschlag. Mit immer genaueren Messverfahren nehmen Forscher die Zusammenhänge unter die Lupe, um die richtigen Hebel für Veränderung und Anpassung zu finden.

Straßenbahn im Bahnhof

Die forschende Straßenbahn – der Luftbelastung auf der Spur

Auf mehr als 6.000 Messfahrten sammelte die AERO-TRAM einen außergewöhnlichen Datenschatz zur Verteilung von Schadstoffen in der Stadt. Dadurch lässt sich die Wirkung von Maßnahmen zur Emissionsminderung besser abschätzen.

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Luftbild Flugzeug über Stadt

Schadstoffe in der Luft – Megacities als Verursacher

Rußpartikel aus Städten können 1.000 Kilometer zurücklegen, bevor sie den Boden erreichen. Das Forschungsflugzeug HALO erkundet die Verschmutzungsfahnen von Ballungszentren in Asien und Europa.

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Mess-Stadtion Luftqualität, im Hintergrund LKW

Smart Air Quality Network: Der gesündeste Weg zur Arbeit

Die Feinstaubdebatte ist in aller Munde. Um die komplexen Zusammenhänge besser zu verstehen, braucht man hochauflösende Daten. In einem neuen Forschungsprojekt wird an einer vernetzten mobilen Messstrategie gearbeitet, um schnell und pragmatisch Ergebnisse zu erhalten.

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Luftbildaufnahme Fußgängerzone

Entscheidend für die Luftqualität: Windfelder in der Stadt verstehen

Wind und Wetter sind zentrale Faktoren für die Luftqualität und das Klima in Ballungsräumen. Wie müssen Stadtquartiere und Gebäude geplant werden, damit sich positive Effekte für die Luftqualität einstellen?

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Marktplatz mit Kirche

Städte mit praxisnahen Klimakenngrößen unterstützen

Wenn es in Städten heißer wird, müssen geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden. Neue Klimakenngrößen helfen Politikern und Verwaltungen, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

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Überflutung

Schadensprognosen: OASIS Hub bringt Daten zusammen

Mit dem OASIS Hub ist eine einzigartige Online-Plattform entstanden, in die verlässliche Daten aus Wirtschaft und Wissenschaft einfließen. Damit lassen sich Risiken von Naturgefahren genauer abschätzen.

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Handlungsoptionen

Sicher vor Naturgefahren

Große Ballungsräume sind vielfachen Bedrohungen ausgesetzt. Hurrikan „Harvey“ hat 2017 gezeigt, wie ein Naturereignis selbst den Alltag einer Millionenstadt mit einer guten Infrastruktur lahmlegen kann. Wissenschaftler arbeiten intensiv an Lösungen, um Städte mit Hilfe von Frühwarnsystemen und anderen innovativen Maßnahmen besser vor Tsunamis, Erdbeben oder Starkregen zu schützen.

Erdbebenschäden Gebäude

Gegenwart und Zukunft von Frühwarnsystemen für Erdbeben

Neue Sensorensysteme mit hohen Rechenkapazitäten können wirksam in regionale Systeme integriert werden. Private Haushalte und Betriebe sollen zukünftig diese Einzelsensoren erwerben, um sich direkt an der Frühwarnung zu beteiligen. Wenn flächendeckend tausende Sensoren verteilt würden, könnte im Erdbebenfall noch früher gewarnt werden.

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Hausfassade mit Rissen

Wenn smarte Textilien Häuser bei Erdbeben schützen

Erdbebenputze sind keine Utopie mehr. Das Karlsruher Institut für Technologie hat gemeinsam mit einem mittelständischen Unternehmen die Systemlösung EQ-Grid entwickelt.

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blaues Warnschild

Tsunami-Frühwarnsystem für die bevölkerungsreichste Insel der Welt

Dicht besiedelte Gebiete in Küstenregionen sind bei einem Tsunami besonders verletzlich. Ein Interview mit dem Projektleiter des Tsunami-Frühwarnsystems für Indonesien, Dr. Jörn Lauterjung.

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Überschwemmung Menschen auf Straße

Vor urbanen Sturzfluten warnen

Eine Schadensvorhersage von Sturzfluten in Städten in Echtzeit. Das ist das Ziel der Forscher. Hannoveraner können sich direkt am Projekt beteiligen.

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Blick auf Stadt

Schwammstädte helfen bei Starkregen

Die großräumige Versiegelung von Städten verändert den natürlichen Wasserhaushalt. Mit der Idee der Sponge City will man unter anderem dem sinkenden Grundwasserspiegel begegnen. Positive Effekte gibt es auch für das Stadtklima.

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Handlungsoptionen

Stadtklima verbessern

Hitzestau und Wärmeinseln können besonders an heißen Sommertagen zu einem Problem für Stadtbewohner werden, das Gesundheit und Lebensqualität beeinträchtigt. Für den Neubau von Alten- oder Pflegeheimen kann es bei der Standortwahl wichtig sein, Wärmeinseln in den Städten zu kennen. Aber auch bei der Ausgestaltung der Innenräume müssen Alternativen erkundet werden, um den Einsatz von Klimaanlagen zu reduzieren. Neben mehr Stadtgrün werden auch traditionelle Wege für ein besseres Stadtklima gesucht. Ein Beispiel sind die uralten Windtürme Persiens. Wie Klimaschutz und Anpassung finanziert werden können, zeigt Hongkong mit dem massiven Ausbau seines Nahverkehrsnetzes. Hier hat man besonders nachhaltige Ansätze zur Finanzierung gefunden.

Abenddämmerung Stadtbild

Mit uralten Techniken die Aufwärmung von Städten begrenzen

Städtische Hitzeinseln und Luftqualität hängen eng zusammen. Mehr Stadtgrün hilft, Wärmeinseln abzubauen. Aber wir können auch von traditionellen Kulturbauten aus Arabien oder Persien lernen: den Windtürmen.

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Häuserblock an Grünfläche

Gesundheitsgefährdende Wärmeinseln in der Stadt erkennen

Sind Städte zu warm, liegt das auch an bestehenden Siedlungsstrukturen. Nicht jedes Stadtquartier ist für den Bau von Pflege- oder Altenheimen geeignet. Besonders wenn das Thermometer dort regelmäßig 35 Grad Celsius übersteigt.

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Blick ins Zimmer

Raumklima verbessern, weniger Wärmebelastung in Gebäuden

Die Wissenschaft sucht gezielt nach umweltfreundlichen Alternativen zu energieintensiven Klimaanlagen. Die Optimierung von feuchteregulierendem Putz ist ein lohnender Baustein.

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Luftaufnahme Neubaufläche

Neubauten: Ausgleichsflächen dem Klimawandel anpassen

Zurzeit wird nicht geprüft, ob Kompensationsmaßnahmen noch funktionieren, wenn sich das Klima ändert. Biotope werden künftig einem höheren Stress ausgesetzt sein. Für Städte gibt es nun Unterstützung, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

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Blick auf Großstadt mit Hochhäusern

Klimaschutz weltweit finanzieren

Die schnell wachsenden Städte der Welt können eine klimaverträgliche Infrastruktur nicht aus eigenen Mitteln finanzieren. Das Risiko von „verlorenen Investitionen“ ist ein ganz wesentliches Argument, um die Kosten für eine klimafreundlichere Infrastruktur vertretbar zu machen.

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U-Bahn

Hongkongs neuer Weg beim Nahverkehr

Grundstückswerte steigen um ein Vielfaches, wenn sie Anschluss an das öffentliche Nahverkehrsnetz erhalten. Diese Wertsteigerung können sich Städte zunutze machen und damit den Ausbau des öffentlichen Nahverkehrsnetzes finanzieren.

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Mittelinsel große Straße begrünt

Bäume in der Stadt sind nützlich – aber nicht immer und überall

"Urban Greening" gilt als der zentrale Schlüssel, um das Klima und die Luftqualität in der Stadt zu verbessern. Aber Straßenbäume können auch negative Effekte haben, wenn Autoabgase nicht nach oben abziehen können. Auch auf die richtige Auswahl der Bäume sollten Stadtplaner, Grünflächenämter und Landschaftsarchitekten achten. 

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rauchende Schornsteine über Stadt

Stadtklimamodelle für die Praxis

Eine zukunftsfähige Stadtplanung muss auch bei einem sich verändernden Klima angemessen auf die zu erwarteten spezifischen Veränderungen im Stadtklima reagieren können. Hierfür braucht es leistungsstarke Stadtklimamodelle.

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Straßenschlucht, Autos

Lateinamerika: Wie sich Städte an den Klimawandel anpassen

Auch Städte in Lateinamerika sind von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen. Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) hat insbesondere die Situation in Santiago de Chile analysiert und einen Lernprozess mit anderen Städten in der Region angestoßen.

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Luftaufnahme von Innenstadt am Fluss

Hemmnisse der Anpassung an die Folgen des Klimawandels

Vor welchen zentralen Herausforderungen stehen Städte? Was erschwert die Anpassung von Städten an den Klimawandel? Wie können die Hemmnisse überwunden werden? Wissenschaftler vom Climate Service Center Germany (GERICS) gehen diesen Fragen nach.

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Handlungsoptionen

Ressourcen schonen

Mann kontrolliert Wasseruhr

Den Wasserverlust in Städten verringern

Ein effizientes Druckmanagement kann zur Reduktion von Wasserverlusten beitragen. Auch wirtschaftlich amortisieren sich solche Investitionen häufig schnell.

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Bambusgerüst

Nachwachsende Baustoffe für die Städte der Zukunft

Aus dem Zellgeflecht von Pilzen wachsen Bauelemente, die künftig Stahl und Beton ersetzen könnten. Auch Bambus ist eine spannende Alternative.

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Stadtvisionen

Städte der Zukunft

Blick auf Innenstadt, Hochhäuser

Antwort auf das Bevölkerungswachstum: Neue Städte für Millionen

Ob in Asien, Arabien oder Afrika in vielen Ländern wird intensiv an Plänen für neue Großstädte gearbeitet. Bei den ambitionierten Vorhaben geht es nicht nur um riesige Investitionsvorhaben. Die neuen Planstädte sollen über modernste digitale Infrastrukturen verfügen und nachhaltig sein. Ein kleiner Überblick über Lusail City, New Cairo & Co. 

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Stadtplanung Bebauungsplan

Smart Urban Risks – Wie widerstandsfähig sind Smart Cities?

Smart Cities gelten als große Hoffnung, um Städte nachhaltiger zu gestalten. Doch welche Risiken birgt die große Abhängigkeit von intelligenten Technologien? 

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