Umwelt und Klima

Die Stadt Ulm stellt ihre klimapolitischen Strategien seit mehr als 20 Jahren in den Fokus ihrer Stadtentwicklungsprozesse. Diese Vorreiterrolle wurde im Rahmen des Integrierten Stadtentwicklungskonzept Ulm (ISEK) und dem Klimaschutzkonzept Ulm weiter ausgebaut. Die darin festgeschrieben Leitziele richten sich unter anderem daran aus, die jährliche Pro-Kopf-Treibhausgasemission alle 10 Jahre um 20 % gegenüber dem Referenzjahr 2010 zu senken, Klimaschutz als integralen Bestandteil der Stadtverwaltung zu verankern und eine proaktive Akteursbeteiligung durch ein entsprechendes Kommunikationskonzept zu etablieren. 1 Diese Zielsetzungen werden auch durch die Ulmer Smart City Strategie und die darin formulierten Zukunftsaufgaben gerahmt, die sich an den nachhaltigen Entwicklungsziele der Vereinten Nationen orientieren. Resilientere Kommunen werden hier als Lösungsstrategie verankert, um sich an die Veränderungen der Zeit anpassen zu können. Während Expert:innen in wissenschaftlichen Diskursen deutlich die Notwendigkeit betonen, entsprechende Zielsetzungen für Klima- und Umweltschutz zu erarbeiten, stehen politische Entscheidungsträger:innen nun vor der Herausforderung, diese Zielsetzungen in kohärenter und integrierter Weise umzusetzen. Digitalisierung bietet dabei die Chance, diese Zielsetzungen auch tatsächlich zu erreichen und neue Perspektiven sowie Problemlösungsstrategien zu etablieren.

Im Rahmen des Handlungsfelds Klima und Umwelt werden dabei insbesondere digitale Lösungen für (1) die Resilienz gegenüber der Zunahme von Extremereignissen, (2) der Förderung der menschlichen Gesundheit und urbaner Aufenthaltsqualität sowie (3) der suffizienten Entwicklung und Etablierung von Green IT-Angeboten fokussiert. Das Handlungsfeld fungiert dabei als zusammenführende Schnittstelle und weist mehrere Querbezüge zu den Handlungsfeldern Mobilität, Städtebau, Gebäude und Wohnen, Energie, Sicherheit im öffentlichen Raum, Wirtschaft und Forschung und Versorgung & Entsorgung auf.

Herausforderungen

Städte gelten als eine der Hauptverursacher des Klimawandels und weisen gleichzeitig eine erhöhte Vulnerabilität gegenüber klimatischen Veränderungsprozessen auf. Aufgrund der hohen Bebauungsdichte, der anhaltenden Flächenversiegelung, den hohen Bevölkerungszahlen und den dafür notwendigen Infrastrukturen reagieren städtische Räume hochsensibel auf Veränderungen des Klimas (Bauriedl, Baasch, & Winkler, 2008). Vor diesem Hintergrund lassen sich drei zentrale Herausforderungen skizzieren:

Die verstärkte Klimavariabilität führt zu einer (1) Zunahme von Extremereignissen, die sich in langwierigen Hitzewellen, Windanomalien, Starkregen und Sturzfluten sowie Hochwasserereignissen ausdrückt. Städtische Infrastrukturen sind besonders anfällig gegenüber diesen Extremereignissen, da Besonderheiten des Stadtklimas wie beispielsweise die Ausbildung städtischer Wärmeinseln und Windanomalien diese Effekte verstärken (Weiland, 2018). Im Rahmen einer stadtklimatologischen Untersuchung im Jahr 2018 wurden diese Effekte in der Stadt Ulm bereits analysiert und sollen auf Grundlage eines entsprechenden Maßnahmenkatalogs angegangen werden.2 Neben den speziellen Charakteristika des Stadtklimas können fehlende Retentionsflächen und überlastete Kanalisationen zu einem vermehrten Auftreten von Hochwasserereignissen und Sturzfluten führen. Die Stadt Ulm greift hier auf interaktive Gefahrenkarten zurück, die für die Überflutungsflächen der Donau, der Blau, dem Blaukanal, der Iller, dem Rötelbach und sowie der Weihung bereits vorliegen3. Vor diesem Hintergrund sind Klimamodelle, Vulnerabilitätsanalysen und Risikoanalysen sowie die klimawandelbezogene Fortentwicklung von Gefahren- und Risikokarten wertvolle Instrumente zur Risikobewertung und Identifikation von Handlungsmöglichkeiten. Deren Anpassungen an zunehmende Extremereignisse und stetige Aktualisierung ist bei der Planung, beim Betrieb und beim Ausbau der städtischen Infrastruktur von großer Bedeutung.4 Die beschriebenen Anfälligkeiten können insbesondere für kritische urbane Infrastrukturen (z.B. Krankenhäuser, Kindergärten, Altenheime) und vulnerable Personengruppen zu Problemen führen. Aufgrund dessen stellen klimatische und umweltbezogene negative (2) Folgen für die menschliche Gesundheit eine weitere zentrale Herausforderung dar. Ausgeprägte Hitzeperioden können beispielsweise zu einer Belastung des Herz-Kreislauf-Systems führen oder die Ausbreitung von Allergien und Infektionskrankheiten befördern (Weiland, 2018). Darüber hinaus können kritische Emissionswerte (bspw. an Verkehrsachsen) zu einer akuten oder auch langfristigen Beeinträchtigung der Luftqualität führen und somit gesundheitliche Folgeprobleme auslösen. Verbesserte Luftqualität, regulierte Temperaturentwicklungen und die erhöhte Verfügbarkeit von Stadtgrün und Wasser im öffentlichen Raum kann somit dazu beitragen, die Aufenthaltsqualität nachhaltig zu erhöhen und lebendige sowie lebenswerte Städte langfristig zu erhalten. 5 Vor dem Hintergrund der wachsenden Stadt Ulm und immer knapper werdenden Flächen bestehen die größten Herausforderungen darin, eine ausgewogene Verteilung zwischen Umwelt- und Naturschutz, benötigtem Wohnraum und Gewerbeflächen zu fördern. Die Einrichtung einer zusammenführenden Schnittstelle zwischen den Handlungsfeldern Umwelt und Klima und Städtebau ist dafür eine wesentliche Voraussetzung.

Schließlich gilt es, den Klima- und Umweltschutz in Kombination mit dem Fortschreiten der intelligenten Stadt und entsprechend der Zunahme von digitalen Technologien zu betrachten. Die (3) Berücksichtigung von Rebound-Effekten und die Nutzung von Green IT-Angeboten ist dabei grundlegend, um einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und einen effizienten Einsatz von Energie, Rohstoffen und Wasser zu gewährleisten (Veenhoff, Koller, & Hagenah, 2019).

Ziele

Trotz der erhöhten Vulnerabilität gegenüber klimatischen Veränderungsprozessen wird Städten und ihren Bewohner:innen ebenfalls ein großes Nachhaltigkeitspotenzial zugesprochen, das im Weiteren vor dem Hintergrund digitaler Lösungsstrategien diskutiert wird. Im Fokus steht dabei die Frage, wie urbane Infrastrukturen klimaresilienter und nachhaltiger gestaltet werden können, welche Maßnahmen zu verstärktem Klimaschutz beitragen und mithilfe welcher digitalen Tools und Anwendungsbereiche dieser Wandel vollzogen werden kann. Vor diesem Hintergrund lassen sich sieben zentrale Ziele skizzieren:

Um die Gefahr von Sturzfluten und Hochwasserereignissen zu reduzieren, sind (1) digitale und vernetze Gefahrenkarten unerlässlich. Das in Baden-Württemberg verwendete Fachinformationssystem FLIWAS 3 bildet hier den geeigneten Andockpunkt, um ein anwendungsbezogenes kommunales Risikomanagement zu etablieren.6 Ein zentrales Ziel ist hierbei die plattformgestützte Zusammenführung von Mess- und Prognosewerten, Wetter- und Hochwasserwarnungen, Statusmeldungen technischer Hochwasserschutzanlagen, Niederschlagsabflussanalysen und kommunalen Pegeldaten sowie Lageinformationen benachbarter Kommunen (Quika & Wald, 2020). Auf Basis dieser digitalen Gefahrenkarten können weitere Maßnahmen für integrierte Klimaanpassungsmaßnahmen abgeleitet werden – beispielsweise naturnahe Lösungen, die Risiken von Starkregenereignissen und Trockenperioden durch die Vernetzung von urbanen Wasser- und Grünflächen minimieren.7 Neben der Weiterentwicklung, Fortführung, Vernetzung und Visualisierung der Gefahrenkarten besteht weiterer Bedarf im verbessertem Transfer und Informationsaustausch zwischen Expert:innen, kommunaler Verwaltungsebene und Zivilgesellschaft. Deshalb ist es wichtig, auch die Bürger:innen mittels strategischer Öffentlichkeitsarbeit in das Thema einzubinden. Neben leicht verständlichen und zugänglichen Onlinetools und Gefahrenkarten bilden sogenannte (Digital) Game-based Learnings, Serious Games oder Educational Games niedrigschwellige Möglichkeit, um betroffene Anwohner*innen für das Thema zu sensibilisieren (z.B. Lernspiel SchaVIS oder SeCom2.0) (Breuer, 2016).

In Bezug auf die Zunahme von langwierigen Hitzeperioden wird hierbei die zunehmende (2) Vernetzung von Grünzügen und Wasserachsen mithilfe smarter Wasserinfrastrukturen fokussiert, z.B. in Kooperation mit dem KLUGA Projekt der Universität Ulm. Dabei können Aspekte der Trinkwasserversorgung, Abwasserentsorgung, Regenwasserbewirtschaftung oder die gemeinsame Nutzung von Wasserflächen im öffentlichen Raum intelligent gesteuert und miteinander vernetzt werden. Einen vielversprechenden Ansatz stellen automatisierte Bewässerungsanlagen dar, die mit entsprechenden Sensoren bezüglich der Wasserpegel und der Bodenfeuchtigkeit gekoppelt werden können. In Ulm bestehen dafür bereits Sensoren im LoRaPark 8 (Madakam & Ramachandran, 2015). Eine automatisierte Bewässerung ermöglicht es, die Wasserzufuhr an geeigneten Tageszeiten durchzuführen, um so die möglichst vollständige Wasseraufnahme zu begünstigen und die Verdunstung einzuschränken (Oberascher, et al., 2019)9. Entsprechend kann die Stadt damit die Bewahrung des Stadtgrüns – auch an besonders heißen Tagen – unterstützen.

Denkbar wäre in diesem Zusammenhang auch die Etablierung sogenannter (3) Klimastraßen auf Grundlage von in der Stadt Ulm bereits vorliegenden Vulnerabilitätskarten. Die Errichtung von Sitzgelegenheiten und schattenspendenden Bäumen kann dabei durch die Errichtung von automatisierten Kühlungsbögen oder smarten Regentonnen erweitert werden, die an besonders heißen Tagen kühlenden Wassernebel an die Umgebungsluft abgeben oder Regenwasser in Abhängigkeit der Bodenfeuchte einleiten 10. Im Quartier Eselsberg in Ulm wurde im Rahmen des Projekts Smart Urban Gardening bereits ein erster Grundstein dafür gelegt und demonstriert, wie die Vernetzung von städtischen Grünflächen und smarten Wasserinfrastrukturen dazu beitragen kann, die Biodiversität zu fördern, die urbane Aufenthaltsqualität zu steigern sowie die zivilgesellschaftliche Partizipation und den gesellschaftlichen Zusammenhalt zu stärken. 11

Neben digitalen Gefahrenkarten und smarten Wasserinfrastrukturen stellt die (4) kontinuierliche Überwachung und Verbesserung der Luftqualität ein weiteres zentrales Ziel dar. Umwelt- und Klimasensoren können dabei genutzt werden, um auf Basis von Echtzeitmessungen bedenkliche Emissionswerte zu erfassen und in konkrete Handlungsempfehlungen zu übersetzen. Aktuelle Luftmessdaten können dabei mit gewonnenen Grünflächen-, Verkehrs- und Wetterdaten kombiniert werden, um beispielsweise teilautomatisierte Strategien zur Verkehrsbeeinflussung abzuleiten (Regierungspräsidium Stuttgart Referat 54.1, 2020; Larte, Leroux, Coenen, Braem, & Demeester, 2016). Denkbar wäre in diesem Zusammenhang eine intelligente Ampelschaltung, um die Verkehrsteuerung mittels Lichtsignalen an die aktuelle Umweltqualität und die Grünflächenplanung anzupassen. Mit einem ersten Piloten zur Luft- und Klimadatenmessung am Eselsberg hat die Stadt Ulm dafür bereits erste Erkenntnisse auf Quartiersebene generiert, die in entsprechenden Folgeprojekten auch für weitere kritische Aufenthaltsorte im städtischen Raum genutzt werden könnten. 12 Dieser Ansatz ist prinzipiell auch auf andere Bereiche der menschlichen Gesundheit übertragbar, beispielsweise auf die Erfassung und Frühwarnung von allergologischen Pollen im Frühjahr.

Schließlich gilt es, den Klimaschutz in Kombination mit dem Fortschreiten der intelligenten Stadt und entsprechend der Zunahme von digitalen Technologien zu betrachten. Es gilt also (7) Green IT- Strategien zu entwickeln, die Energie- und Ressourcenverbräuche berücksichtigen, um nachteilige Auswirkungen weitestgehend zu reduzieren und möglichst zu vermeiden, während gleichzeitig der nötige digitale Fortschritt eingehalten wird. Zu achten ist außerdem darauf, dass der notwendige Strom aus erneuerbaren Energien gedeckt wird. Auch unnötige Aufwände in der Speicherung, Übertragung, Auswertung oder Aufbereitung von Daten sollten dabei vermieden werden. Das Ziel ist es, durch technologische Innovationen eine nachhaltige, energie- und ressourcenschonende Gestaltung der Digitalisierung zu ermöglichen (Fichter, Hintemann, & Beuker, 2012). Die Digitalisierung darf also nicht zum Selbstzweck werden. Stattdessen sollte das Motto lauten: „digital so wenig wie möglich, aber so viel wie nötig“. Digitale Suffizienz ist die Grundvoraussetzung zur nachhaltigen Digitalisierung und sollte aufgrund dessen als gemeinsame Zielsetzung aller Handlungsfelder fungieren.

Maßnahmen

Nummer

Titel

Beschreibung

01

Digitale und vernetzte Gefahrenkarten

Digitale und vernetzte Gefahrenkarten zur Reduktion der Gefahr von Sturzfluten und Hochwasserereignissen.

02

Plattformgestützte Zusammenführung von Daten

Zusammenführung von Mess- und Prognosewerten, Wetter- und Hochwasserwarnungen, Statusmeldungen technischer Hochwasserschutzanlagen, Niederschlagsabflussanalysen und kommunalen Pegeldaten sowie Lageinformationen benachbarter Kommunen.

03

Vernetzung von urbanen Wasser- und Grünflächen

Vernetzung von Grünzügen und Wasserachsen mithilfe smarter Wasserinfrastrukturen fokussiert.

04

Game-Based Learnings / Serious Games / Educational Games

Game-Based Learnings, Serious Games oder Educational Games als niedrigschwellige Möglichkeit, um betroffene Anwohner*innen zu sensibilisieren.

05

Automatisierte Bewässerungsanlagen

Eine automatisierte Bewässerung ermöglicht es, die Wasserzufuhr an geeigneten Tageszeiten durchzuführen, um so die möglichst vollständige Wasseraufnahme zu begünstigen und die Verdunstung einzuschränken.

06

Klimastraßen

Etablierung von Klimastraßen auf Grundlage von in der Stadt Ulm bereits vorliegenden Vulnerabilitätskarten.

07

Automatisierte Kühlbögen

Automatisierte Kühlbögen, die an besonders heißen Tagen kühlenden Wassernebel an die Umgebungsluft abgeben.

08

Smarte Regentonnen

Smarte Regentonnen, die an besonders heißen Tagen Regenwasser in Abhängigkeit der Bodenfeuchte einleiten.

09

Echtzeitmessung von Emissionswerten

Umwelt- und Klimasensoren können dazu genutzt werden, um auf Basis von Echtzeitmessungen bedenkliche Emissionswerte zu erfassen und in konkrete Handlungsempfehlungen zu übersetzen.

10

Intelligente Ampelschaltung

Intelligente Ampelschaltung, um die Verkehrsteuerung mittels Lichtsignalen an die aktuelle Umweltqualität und die Grünflächenplanung anzupassen.


1

Stadt Ulm, 2019: Integriertes Stadtentwicklungskonzept der Stadt Ulm (ISEK)

2

GD 419/19: Klimaschutz in Ulm. Bericht. SUB - Stadtplanung, Umwelt, Baurecht, Stadt Ulm. & ISEK (2019): Entwicklungsperspektiven für die Stadt Ulm. Integriertes Stadtentwicklungskonzept Ulm (ISEK). 2. Auflage,

3

https://www.hochwasser.baden-wuerttemberg.de/hochwassergefahrenkarten, https://www.ulm.de/leben-in-ulm/umwelt-energie-entsorgung/wasser/hochwasser

4

GD 438/18: Stadtklimatologische Untersuchung. Abschlussbericht. SUB, Stadtplanung, Umwelt, Baurecht, Stadt Ulm. & GD 419/19: Klimaschutz in Ulm. Bericht. SUB - Stadtplanung, Umwelt, Baurecht, Stadt Ulm

5

https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/wirkungen-von-luftschadstoffen/wirkungen-auf-die-gesundheit#aussenluft

6

https://www.energieatlas-bw.de/energieatlas

7

z.B. https://vimeo.com/54371827

8

https://lorapark.de/

9

https://www.creatingsmartcities.es/blog/en/smart-irrigation-barcelona-smart

10

https://www.wien.gv.at/bezirke/neubau/umwelt/kuehlemeile.html

11

https://www.zukunftsstadt-ulm.de/eselsberg/smart-urban-gardening

12

https://www.zukunftsstadt-ulm.de/eselsberg/luft-und-klimamessungen