Extreme Hitze ist ein lautloser Killer, den wir immer noch unterschätzen. Das Thermometer im Central Park kann 100 °C anzeigen, was schon gefährlich genug ist, aber wenn man in Harlem oder einer anderen Großstadt auf die Straße oder in eine sonnendurchflutete Wohnung tritt, kann die gefühlte Temperatur je nach Luftfeuchtigkeit über 130 °C steigen.
Diese alarmierende Diskrepanz zwischen gemeldeten und tatsächlichen Temperaturen hat reale Folgen. Allein in diesem Sommer forderten tödliche Hitzewellen in Spanien, Frankreich, Italien, Texas, Griechenland und New York Todesopfer. Dennoch fehlen viele der daraus resultierenden Todesfälle in den offiziellen Zählungen, und die Temperaturen, die sie verursachten, werden oft falsch angegeben.
Extreme Hitze ist keine Bedrohung mehr für die Zukunft. Sie ist da. Sie ist tödlich. Und sie wird immer noch auf gefährliche Weise missverstanden.
Eine Studie, die in der Dringlichkeit verwurzelt ist
Diese Diskrepanz zwischen offiziellen Daten und gelebter Erfahrung war Anlass für eine gemeinsame Anstrengung, das wahre Gesicht der städtischen Hitze aufzudecken. Das Open Geospatial Consortium (OGC) leitet mit Unterstützung des United States Geological Survey (USGS), der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und Natural Resources Canada (NRCan) Pilotprojekte, um zu erforschen, wie Karten und Standortdaten die Katastrophenvorsorge und -reaktion verbessern können.
Ein solches Projekt, initiiert von der New Yorker Organisation für Geoinformationssysteme und Kartierung (NYC GISMO), konzentrierte sich auf die Gefahren extremer Hitze in dicht besiedelten Stadtgebieten. Angesichts der tödlichen Folgen sommerlicher Hitzewellen in New York brachte GISMO Experten von HSR.health , dem US-Energieministerium (DOE), der NOAA, Safe Software, Inc. und Navteca, Inc. zusammen.
Das Pilotprojekt konzentrierte sich auf einen stark urbanisierten Stadtteil von Harlem, nördlich und östlich des Central Parks. Ziel war es, zu verstehen, wie Hitze gemessen und kartiert wird, ihre gesundheitlichen Auswirkungen zu bewerten und festzustellen, ob Risiken auf Gebäudeebene identifiziert werden können (Abbildung 1).
Was die Forschung ergab
Gefühlte Temperaturen liegen weit über den offiziellen Messwerten
Offizielle Temperaturen werden normalerweise in schattigen Bereichen wie Parks gemessen, fernab von wärmespeichernden Oberflächen. Doch die Menschen leben nicht in Parks, sondern in Gebäuden aus Beton und Ziegeln, umgeben von Asphalt-, Stein- und Betonstraßen, wo die Sonnenenergie eingeschlossen wird. Das Ergebnis ist der städtische Wärmeinseleffekt (UHIE), der die gefühlte Temperatur um bis zu -30 °C oder mehr über die offiziellen Messwerte hinaus erhöhen kann.
Wo ist es am heißesten?
Die höchsten Temperaturen herrschen auf Straßenniveau und in Wohnhäusern mit unverschatteter Südfassade oder Dachgeschosswohnungen, die der maximalen Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Diese Gebäude absorbieren und speichern die Wärme und kühlen nachts nicht ab. Gefährdete Wohngegenden – typischerweise ärmere Gebiete mit weniger Bäumen, Parks und weit entfernt von kühlenden Gewässern – sind der anhaltenden Hitze ausgesetzt, was die Bewohner anfälliger für hitzebedingte Erkrankungen und Todesfälle macht.
Das verborgene Muster hitzebedingter Todesfälle
Historische Daten aus Städten wie Paris (2003), Chicago (1995) und Vancouver (2021) zeigen, dass extreme Hitze erst nach mehreren aufeinanderfolgenden Tagen mit hohen Temperaturen tödlich wird. Die Sterberaten bleiben zunächst stabil, steigen aber nach drei oder mehr Tagen ohne Abkühlung sprunghaft an. Dies deutet darauf hin, dass sowohl die Dauer als auch die Intensität der Hitze eine Rolle spielen.
Hitzetodeswelle in Vancouver 2021
Wer ist am stärksten gefährdet und warum werden so viele Hitzetote nicht gezählt?
Besonders gefährdet durch extreme Hitze sind Kleinkinder, ältere Menschen, Menschen mit Vorerkrankungen, im Freien arbeitende Personen und Menschen ohne regelmäßigen Zugang zu Klimaanlagen oder anderen Kühlmöglichkeiten. Diese Gruppen sind bei anhaltender Hitze einem höheren Risiko schwerer Erkrankungen oder des Todes ausgesetzt, insbesondere wenn sie in überhitzten Wohnungen oder in Gegenden mit wenig Grünflächen leben.
Doch in Städten wie New York werden hitzebedingte Todesfälle nur dann gezählt, wenn ein Gerichtsmediziner Hitze ausdrücklich als Ursache identifiziert. Tatsächlich ist Hitze oft der Todesursachenfaktor, da sie Herz-, Lungen-, Nieren- und andere chronische Erkrankungen stark verschlimmert. Diese werden in offiziellen Aufzeichnungen jedoch selten der Hitze zugeschrieben. Daher werden viele hitzebedingte Todesfälle nicht gezählt.
Die beste Methode zur Erfassung von Hitzetoten besteht darin, die über die erwartete Zahl von Todesfällen bei durchschnittlichen Sommertemperaturen hinausgehenden Todesfälle zu berechnen. Dies wird in Europa und mehreren US-amerikanischen Städten, darunter Chicago, praktiziert. Städte, die diesen Ansatz nicht verfolgen, laufen Gefahr, die hitzebedingten Todesfälle um 75 % oder mehr deutlich zu unterschätzen.
Wie Städte abkühlen können
Es gibt eine Reihe bekannter Strategien, um den UHIE zu mildern und sicherzustellen, dass die Wohnhäuser kühl genug zum Wohnen sind. Zum Beispiel:
- Dächer mit reflektierender Farbe streichen.
- Gebäudefassaden und Straßen reflektierender gestalten.
- Mehr Grünpflanzen wie Bäume und andere Anpflanzungen tragen zur Temperaturregulierung am Boden bei.
- Verwendung von Low-E-Fenstern, die das Sonnenlicht reflektieren.
- Gebäudeinnenräume mit besserer Isolierung und Klimatisierung.
Öffentliche Kühlzentren sind ebenfalls von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Haushalte, die keine Klimaanlage haben oder diese aufgrund hoher Stromkosten nicht nutzen. Ein Bericht des ehemaligen New Yorker Rechnungsprüfers Brad Lander schätzt, dass 11 % der New Yorker Bevölkerung keinen Zugang zu einer Klimaanlage in ihren Häusern haben – das entspricht mehr als 900,000 Menschen!
Ein möglicher Ansatz könnte darin bestehen, Maßnahmen zu prüfen, die dafür sorgen, dass Gebäudeeigentümer die Innentemperaturen im Sommer unter einem Höchstwert halten, ähnlich wie bestehende Gesetze, die Eigentümer dazu verpflichten, die Temperaturen im Winter über einer Mindesttemperatur zu halten.
Worst Case Scenario
Es obliegt der Regierung und den Energieversorgern, sicherzustellen, dass das Stromnetz den steigenden Bedarf an Klimaanlagen während extremer Hitzewellen decken kann. Ein angenehmes Raumklima ist kein Luxus, sondern eine Überlebensnotwendigkeit. Sollte es während einer Hitzewelle zu einem längeren Stromausfall kommen, könnte der Ausfall der Kühlung zu einem dramatischen Anstieg hitzebedingter Todesfälle und Erkrankungen führen, der potenziell katastrophale Ausmaße annehmen kann.
Kartierungstools, die Städten bei der Vorbereitung und Reaktion helfen können
Viele der oben genannten Informationen wurden durch Karten und Standortdaten unterstützt. Diese sind unerlässlich, um die Auswirkungen extremer Hitze auf städtische Gebiete zu verstehen, die am stärksten gefährdeten Personen zu identifizieren und gezielte Interventionen zu ermöglichen. Das OGC-Pilotprojekt zeigte, wie Geodatentools sowohl bei der sofortigen Reaktion als auch bei der langfristigen Planung eine zentrale Rolle spielen können.
Vorhersage extremer Hitzeereignisse
Der US-amerikanische Nationale Wetterdienst (NWS) warnt frühzeitig vor extremer Hitze und nutzt dazu Daten von Satelliten, Wetterballons und Bodenstationen. Diese Vorhersagen helfen Städten, sich auf hohe Temperaturen vorzubereiten. Die Forschung muss jedoch weiter an der Verbesserung der aktuellen Methoden und Technologien arbeiten, um die Vorhersagen noch genauer, aktueller und detaillierter zu gestalten.
Kartierung von Grünflächen und Schatten
Der städtische Wärmeinseleffekt ist in dicht bebauten Vierteln mit wenigen Grünflächen am stärksten ausgeprägt. Mithilfe von Luftaufnahmen und Straßenvermessungen lässt sich heute die Menge an Baumschatten pro Block berechnen. Diese Informationen können Regierungen dabei helfen, Baumpflanzmaßnahmen auf die Straßen zu konzentrieren, die am meisten Schatten benötigen. Sie können auch Bauträgern dabei helfen, neue Stadtlandschaften zu planen, die den Beitrag zum UHIE minimieren.
Kühlzentren finden
Städte auf der ganzen Welt richten zunehmend Kühlzentren ein, um Menschen ohne Klimaanlagen unterzubringen. Solche Kühlzentren müssen in Gebieten errichtet werden, in denen die Menschen am stärksten gefährdet sind und keine Klimaanlagen haben. Kartierungstools können dabei helfen, diese Viertel bis auf die Ebene der Volkszählungsbezirke zu identifizieren. So wird sichergestellt, dass die Kühlzentren mit öffentlichen Verkehrsmitteln erreichbar und rund um die Uhr verfügbar sind, da überhitzte Wohnungen nachts genauso gefährlich sind wie tagsüber.
Kartierung städtischer Wärmemuster
Das OGC-Pilotprojekt nutzte Daten wie satelliten- und sensorbasierte Temperaturmessungen, Reflexionseigenschaften der Landoberfläche, Vegetationsdichte und die Nähe zu Gewässern, um zu modellieren, wie sich Hitze in verschiedenen Teilen der Stadt aufbaut und verweilt. Diese Informationen, modelliert und auf die Basiskarte von New York City gelegt, ermöglichten die Erstellung eines geschätzten Wärmenetzes, das in Abbildung 4 unten veranschaulicht ist.
Die FME-Plattform von Safe Software wurde verwendet, um dieses Wärmenetz für Nord-Manhattan zu erstellen. Die gleiche Methode lässt sich auch für andere Städte adaptieren. HSR.health entwickelte außerdem einen Hitze-Gesundheitsrisikoindex basierend auf den prognostizierten Temperaturen innerhalb eines Zählbezirks und berechnete anschließend die Anzahl der gefährdeten Personen in jedem Bezirk, um die mögliche Zahl zusätzlicher Todesfälle, Krankenhausaufenthalte und Erkrankungen abzuschätzen. Dieses Tool kann lokalen Regierungen bei der Planung des Ressourceneinsatzes vor und während extremer Hitzeereignisse helfen und bei der Entwicklung von Strategien zur Hitzeminderung unterstützen.
3D-Mapping zur Identifizierung hitzeexponierter Gebäude
Viele Städte können Gebäude heute in 3D kartieren. Die CityGML Das Datenmodell ermöglicht eine detaillierte Darstellung von Stadtlandschaften, einschließlich Gebäudeausrichtung und -höhe. Diese Modelle können zeigen, welche Wohnungen der Sonne am stärksten ausgesetzt sind und wahrscheinlich unter einer starken Hitzeentwicklung leiden. Dieselbe Technik kann verwendet werden, um Straßen mit der größten Hitzeentwicklung zu identifizieren. (Siehe Abbildung 1 oben: 3D-Wärmekarte von Harlem, entwickelt von Navteca Inc.) Diese Informationen können die Ansprache gefährdeter Haushalte erleichtern und lokale Kontrollmaßnahmen während Hitzewellen unterstützen.
Persönliche Wärmesensortechnologien
Wir leben in einer Zeit, in der kostengünstige Sensoren immer häufiger zum Einsatz kommen und Smartphones weit verbreitet sind. Es ist durchaus vorstellbar, dass in Wohngebieten mit hohem Temperaturrisiko Wärmesensoren installiert und mit Smartphones verbunden werden. Bei bedrohlichen Temperaturen können die Sensoren automatisch Notrufe an die Notrufzentrale, Nachbarn oder Verwandte auslösen, um den Zustand der Bewohner zu überprüfen und gegebenenfalls einen Krankenwagen zu rufen.
Fazit
Das OGC-Pilotprojekt zeigte, dass Behörden und Gesundheitsämter oft keinen umfassenden Überblick über die Auswirkungen extremer Hitze haben. Offizielle Temperaturmessungen spiegeln nicht wider, was die Bewohner auf der Straße oder in überhitzten Häusern erleben. Und ohne genaue Daten bleiben viele hitzebedingte Todesfälle unbemerkt.
Gleichzeitig erfuhren wir, dass in vielen Städten wichtige Maßnahmen zur Reduzierung des städtischen Wärmeinseleffekts ergriffen werden. Dank der zunehmenden Verfügbarkeit von Geoinformationssystemen, Sensortechnologien und Datenintegrationsplattformen verfügen Städte nun über bessere Möglichkeiten, Hitzerisiken zu verstehen und gezielte Maßnahmen zu ergreifen.
Wir gehen davon aus, dass verbesserte Prognosen, Echtzeit-Sensoren, detaillierte Wärmekarten und 3D-Gebäudemodelle den lokalen Regierungen helfen können, effektivere Kühlstrategien zu planen, die am stärksten gefährdeten Gemeinden zu identifizieren und Ressourcen dort einzusetzen, wo sie am dringendsten benötigt werden. Durch eine intelligentere Datennutzung können wir Städten helfen, ihre Bewohner zu schützen, vermeidbare Todesfälle zu verhindern und sich auf eine heißere Zukunft vorzubereiten.
Weitere Informationen finden Sie im OGC Climate and Disaster Resilience Pilot 2024 Engineering Report.
Studienteilnehmer
Alan Leidner, NYC Geospatial Information Systems and Mapping Organization
Jiin Wen, NYC Geospatial Information Systems and Mapping Organization
Ajay K Gupta, CEO, HSR.Gesundheit.
Paul A Churchyard, CTO, HSR.Gesundheit.
Joel Klein, US-amerikanische Nationale Ozean- und Atmosphärenbehörde
Dr. David Green, Direktor, S&T Innovation, Green Resilience Insights
Dr. Bandana Kar, AAAS STP Fellow im US-Energieministerium
Dean Hintz, Safe Software, Inc.
Dr. Josh Lieberman, Harvard University, Center for Geographic Analysis (CGA)
Theo Goetemann, Präsident, Basil Labs, Inc.
Shayna Solis, CEO, Navteca LLC
Adam Silcott, leitender Entwickler, Navteca LLC
Special Thanks
Die Arbeit des Extreme Heat-Teams wurde durch die folgenden Organisationen und Studien erheblich unterstützt:
- NOAA/CAPA-Studie 2021 zu Nord-Manhattan und der South Bronx: OSF | Hitzewarnung Bronx-Manhattan_Bericht_111021.pdf
- Studie von Climate Central zu städtischen Hitze-Hotspots: Städtische Hitze-Hotspots | Climate Central
