Der Klimawandel führt zu einem kontinuierlich steigenden Temperaturniveau, und diese Entwicklung trifft Städte besonders stark. Durch dichte Bebauung, versiegelte Flächen und zusätzliche Wärmeabgabe, z. B. durch Verkehr oder Industrieprozesse, entsteht die städtische Wärmeinsel, in der es vor allem nachts deutlich wärmer bleibt als im Umland. Dadurch steigt die gesundheitliche Belastung für die Bevölkerung. In diesem Zusammenhang sind lokale Windsysteme wie das Alpine Pumpen in München, die die Durchlüftung des Stadtgebiets beeinflussen, von besonderem Interesse. Im Rahmen der Kooperation zwischen der Landeshauptstadt München und dem Deutschen Wetterdienst wurde die Wärmebelastung im Stadtgebiet sowie der Einfluss des Alpinen Pumpens näher untersucht. Im Folgenden werden die wichtigsten Inhalte des daraus entstandenen Berichts zusammengefasst.
Entwicklung der Wärmebelastung in München bis heute: Die Temperaturen steigen
Der Klimawandel findet in München bereits statt. Die langjährigen Temperaturbeobachtungen an der DWD-Station München-Stadt zeigen seit Messbeginn 1955 bis heute eine deutliche Zunahme der mittleren Jahrestemperatur um 2,1 °C. Vier der fünf wärmsten Jahre seit Beginn der Aufzeichnungen fallen in dieses Jahrhundert – und drei davon sogar in die Zeit nach 2020. Die Wärmebelastung im Stadtgebiet lässt sich zum Beispiel durch Kenntage wie Sommertage (Tage mit einer maximalen Temperatur von mindestens 25 °C) und heiße Tage (Tage mit einer maximalen Temperatur von mindestens 30 °C) beschreiben. Beide zeigen eine deutliche Zunahme im Messzeitraum, wie in den Abbildungen 1 und 2 zu sehen ist. Während im Referenzzeitraum 1971-2000 durchschnittlich etwa 39 Sommertage und 6 heiße Tage im Jahr auftraten, waren es in allen Jahren nach 2000 (mit einer Ausnahme in 2004) durchgehend mehr Tage pro Jahr. In beiden Zeitreihen stechen deutlich die Hitzesommer 2003 und 2018 mit über 80 Sommertagen bzw. 2003 und 2015 mit über 30 heißen Tagen hervor.
Abbildung 1: Zahl der Sommertage pro Jahr (Tage mit einer maximalen Temperatur von mindestens 25°C) zwischen 1955 und 2025 an der Station München-Stadt. Zusätzlich ist der Mittelwert im Referenzzeitraum 1971-2000 als gestrichelte Linie eingezeichnet, die schwarze Linie zeigt die Trendlinie.
Abbildung 2: Zahl der heißen Tage pro Jahr (Tage mit einer maximalen Temperatur von mindestens 30°C) zwischen 1955 und 2025 an der Station München-Stadt. Zusätzlich ist der Mittelwert im Referenzzeitraum 1971-2000 als gestrichelte Linie eingezeichnet, die schwarze Linie zeigt die Trendlinie.
Die Temperaturzeitreihe der Station München-Stadt zeigt im Vergleich zum Umland eine deutliche Ausprägung des städtischen Wärmeinseleffekts, d. h. höhere Temperaturen in der Stadt als im Umland. An einzelnen Tagen kann der Temperaturunterschied zwischen der Station München-Stadt und der Station am Flughafen München bis zu 9 °C betragen. Der Unterschied ist vor allem nachts ausgeprägt, wenn sich das Stadtgebiet viel langsamer abkühlt als das Umland.
Räumliche Unterschiede der Wärmebelastung im Stadtgebiet
Mit Hilfe eines Stadtklimamodells (hier wurde MUKLIMO_3 verwendet) kann man die sommerliche Wärmebelastung im gesamten Stadtgebiet berechnen und so räumliche Unterschiede betrachten. Im oberen Abschnitt von Abbildung 3 sieht man die mittlere Anzahl von Sommertagen in München für den Referenzzeitraum 1971-2000. Gemittelt über das gesamte Stadtgebiet traten 34 Sommertage auf, die Anzahl variiert jedoch stark mit der Art der Flächennutzung und Bebauungsdichte. Während in eher begrünten Gebieten wie z. B. dem Englischen Garten im 30-jährigen Zeitraum 1971-2000 zwischen 20 und 30 Sommertage auftraten, waren es im dicht bebauten Innenstadtbereich etwa doppelt so viele. Die Anzahl an der Station München-Stadt liegt mit rund 39 Tagen dazwischen.
Entwicklung der Wärmebelastung bis Mitte des Jahrhunderts
Wird das Stadtklimamodell mit Klimaszenarien betrieben, die die möglichen Entwicklungen der Temperatur in der Zukunft abbilden, lassen sich auch Aussagen über die zukünftige Wärmebelastung in München treffen. Abbildung 3 zeigt die Bandbreite der zu erwartenden Anzahl an Sommertagen zur Mitte des Jahrhunderts in München unter Annahme eines Zukunftspfades mit sehr hohen Treibhausgasemissionen (aus dem 5. Sachstandsbericht des Weltklimarats). Auch im günstigen Fall steigt die Anzahl der Sommertage im Innenstadtbereich auf über 50 Tage, im ungünstigen Fall kann man im gesamten Innenstadtbereich mit 60-70 Sommertagen pro Jahr rechnen, in einzelnen Gebieten sogar mit noch mehr. Aber auch auf Grünflächen wie dem Englischen Garten werden wir in Zukunft deutlich mehr Sommertage erleben, im ungünstigen Fall sind es auch hier 40-50 Tage und damit ähnlich viele wie heute im Innenstadtbereich. Die Änderungen sind am größten im Innenstadtbereich, der ohnehin schon eine höhere Wärmebelastung aufweist. Hierbei ist zu beachten, dass es sich um Mittelwerte über einen 30-jährigen Zeitraum handelt, d. h. in einzelnen Jahren können deutlich mehr Sommertage auftreten. Umso wichtiger ist es somit, die Wirkung von lokalen Windsystemen zu kennen und in die Stadtplanung mit einzubeziehen.
Abbildung 3: Karten der mittleren jährlichen Anzahl Sommertage für München für die Zeiträume 1971-2000 (oben) und 2031-2060 (RCP 8.5 Hochemissionsszenario, 25. und 75. Perzentil, rechts und links). Die Perzentile markieren einen eher niedrigen (25. Perzentil) und einen eher hohen (75. Perzentil) Bereich der möglichen Bandbreite der Entwicklungen.
Alpines Pumpen und die Bedeutung für München
Das Alpine Pumpen ist ein thermisch gesteuertes regionales Windsystem, das durch Temperaturunterschiede zwischen Alpen und Alpenvorland entsteht. Tagsüber erwärmen sich die Alpen stärker als das Alpenvorland. Dadurch strömt Luft von Norden nach Süden in Richtung Alpen. Nachts kehrt sich das System um: Die Alpen kühlen schneller aus, kalte Luft fließt vom Gebirge nordwärts ins Alpenvorland und erreicht auch München. Das Alpine Pumpen tritt hauptsächlich in den Sommermonaten auf, also dann, wenn die Wärmebelastung am höchsten ist. Während einer dreijährigen Messkampagne wurde das Windsystem an etwa 30% der Tage zwischen März und August beobachtet.
Eine idealisierte Modellstudie für einen Sommertag im Stadtgebiet liefert starke Hinweise auf eine positive, abkühlende Wirkung des Alpinen Pumpens im Stadtgebiet. Der Einfluss des Windsystems auf das Temperaturgeschehen im Stadtgebiet zeigt sich vor allem nachts und vormittags, also dann, wenn auch der Wärmeinseleffekt am größten ist. In der Nacht verlagert sich die maximale Wärmeinsel vom Stadtzentrum in die nördlichen Stadtteile, vormittags in die südlichen Stadtteile. Für detaillierte Aussagen zum Einfluss bestimmter Luftaustauschbahnen oder einzelnen Bebauungsvorhaben sind jedoch vertiefende mikroskalige Klimagutachten notwendig.
Hintergrund und weiterführende Informationen
Die hier dargestellten Ergebnisse basieren auf dem DWD-Bericht „Stadtklimatische Untersuchung der sommerlichen Temperaturverhältnisse und des Tagesgangs des Regionalwinds („Alpines Pumpen“) in München“, der im Rahmen der Kooperation zwischen der Landeshauptstadt München und dem Deutschen Wetterdienst entstanden ist. Ausführliche Erläuterungen zur Methodik und weitergehende Informationen können im Bericht nachgelesen werden. Wo möglich und notwendig, wurden die Ergebnisse für diesen Beitrag aktualisiert. Weiterführende Informationen und Produkte des DWD zum Thema Stadtklima können auf den Seiten des DWD eingesehen werden.
Die Autorin: Katrin Sedlmeier ist Klimatologin im Regionalen Klimabüro des Deutschen Wetterdienstes in München.
