ZUKUNFTSSTÄDTE: Wie viele Gründächer braucht man, um beim Klimaschutz einen Unterschied zu machen?

Natürlich gibt es keine einfache Antwort auf diese Frage. Viele Faktoren müssen zusammenspielen, damit sich unsere Umwelt zu heilen und zu sanieren beginnt. Während wir jedoch von futuristischen, utopischen grünen Städten träumen, die vollständig aus nachhaltigen Materialien gebaut werden, reich an Pflanzen sind und nicht nur für die Menschen, sondern auch für die Tierwelt einladend gestaltet sind, müssen wir uns mit der Realität unserer Zeit auseinandersetzen und akzeptieren, dass wir mit der Nachrüstung der bestehenden ausgebauten Infrastruktur beginnen müssen. Die Wiederverwendung ist immer umweltfreundlicher als der Abriss und Neubau von Gebäuden! Um jedoch zu wissen, wie viel Intervention nötig ist, um die Städte unter unseren klimatischen Bedingungen tatsächlich zu verändern, müssen wir wissenschaftliche Schätzungen zu Rate ziehen.

Don Davis (American, born 1952). Stanford Torus interior view. 1975. Commissioned by NASA; Space Settlements: A Design Study (Washington, DC: NASA Scientific and Technical Information Office, 1977). Image Courtesy of The Museum of Modern Art. Source:  https://www.archdaily.com/1007224/momas-emerging-ecologies-exhibition-explores-the-ecolution-of-environmental-architecture

Forscher stellen nun fest, dass Städte klimabewusst und energieeffizient gestaltet werden können, was zur städtischen Nachhaltigkeit beiträgt und gleichzeitig die globalen Klimaprobleme auf lokaler Ebene anspricht (1). Gründächer sind ein Gestaltungswerkzeug mit zahlreichen ökologischen und sozialen Vorteilen, und aufgrund ihrer aus mehreren Schichten bestehenden Struktur bieten sie auch eine wirksame Wärmedämmung für Dächer, wodurch die Heiz-/Kühllast des Gebäudes und der Stromverbrauch reduziert werden (1). Der Ausbau von grüner Infrastruktur wie z. B. Gründächern, kann dazu beitragen, städtische Ökosystemleistungen wiederherzustellen, durch z. B. die Rückhaltung von Wasser, die Verzögerung von Spitzenabflüssen in die Regenwasserkanalisation und die Abkühlung der Lufttemperatur, sowie die durch die Verstädterung verursachten Schäden an natürlichen Systemen zu mindern und auch die durch Überschwemmungen und Mischwasserüberläufe verursachten Schäden an Infrastruktur und Eigentum zu verringern (2).

Eines der größten Probleme der Städte von heute sind die Hitzewellen. Die städtische Wärmeinsel ist ein Phänomen der besonders hohen Temperaturen in Städten im Vergleich zu nahegelegenen vorstädtischen und ländlichen Gebieten (3). Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass durch die Verstädterung die mit natürlicher Vegetation bedeckte Fläche abgenommen hat und durch harte und undurchlässige Oberflächen wie Gebäude, Parkplätze und Straßen ersetzt wurde, was auch die Regenwasserströme erhöht und zur Verschmutzung natürlicher Gewässer geführt hat (2). Gründächer können die Auswirkungen städtischer Wärmeinseln verringern, indem sie Schatten spenden, Wärme aus der Luft abführen und die Temperatur der Dachfläche und der Umgebung reduzieren (4). Es besteht ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Pflanzendecke und der Temperatur der Landoberfläche, was bedeutet, dass eine Zunahme der Grünflächen in Städten den Wärmeinsel-Effekt abschwächen könnte. Das Problem ist, dass moderne Städte oft sehr verdichtet sind und nicht viel freien Raum für die Einführung von Vegetation bieten – eine Ausnahme sind Dachflächen, die im Allgemeinen zur Verfügung stehen und zwischen 20 und 25 % der Gesamtfläche aller städtischen Flächen ausmachen, weshalb die Einführung von städtischer Vegetation auf Dächern eine interessante Option darstellt (3).

Untersuchungen in Singapur ergaben einen Temperaturrückgang von bis zu 18 Grad Celsius, nachdem ein Gründach installiert worden war (3). In Chicago schwankten die Sommertemperaturen auf einem Gründach zwischen 33 und 48 Grad Celsius, während sie auf einem konventionellen Dach bis zu 76 Grad erreichten (3). Mehrere Studien in gemäßigten Klimazonen zeigten, dass während der warmen und mäßig warmen Jahreszeiten durch die Installation eines Gründachs eine Verringerung des Wärmegewinns um 92–97 % sowie eine Erhöhung der Wärmeabfuhr um 49–20 % im Vergleich zu einem herkömmlichen Dachsystem erreicht wurden (4). Außerdem ist die Lufttemperatur in der Nähe der Oberfläche des Gründachs niedriger (3). Simulationsstudien zeigen, dass Gründächer die Umgebungstemperatur stadtweit um 0,3 bis 3 Grad Celsius senken und damit den Wärmeinseleffekt erheblich verringern können (3).

Die Auswirkungen von Gründächern auf den Schutz von Gebäuden vor direkter Solarwärme im Sommer. Quelle: Hussien et al. (2023)

 

 

Wie viele Gründächer brauchen wir also, um den Klimawandel zu bekämpfen?

Für Sevilla, Spanien, sagen Klimawandel-Modelle einen Temperaturanstieg von 1,5 bis 6 Grad Celsius im Sommer voraus (3). Die Forscher Herrera-Gomez et al. (2017) wollten genau wissen, wie viel begrünte Dachfläche nötig wäre, um einen Unterschied zu machen und die Stadt vor steigenden Temperaturen zu schützen. Sie fanden heraus, dass für das schlimmste Klimawandelszenario in Sevilla eine begrünte Dachfläche von 740 ha realisiert werden sollte, was bedeutet, dass 40,6 % der bestehenden Gebäude abgedeckt werden müssten. Im optimistischsten Szenario beträgt der prognostizierte Bedarf an Gründächern nur 207 ha (11,3 % der Dächer) (3).

 

Eine ähnliche Studie wurde von den Forschern Penga und Jim (2015) in Hongkong durchgeführt, eine der am dichtesten besiedelten Städte der Welt, die mit extrem heißen Sommern konfrontiert ist, was zu einem hohen Energieverbrauch für die Kühlung und zu höheren Emissionen von Treibhausgasen und anderen Luftschadstoffen wie SO₂ aufgrund der Verbrennung von Brennstoffen in lokalen Kraftwerken führt. In diesem Fall könnte eine 60-prozentige Begrünung aller Dächer beträchtliche Energieeinsparungen bringen, sowohl durch direkte Wärmedämmung der Dächer als auch durch indirekte Abschwächung des UHI-Effekts, wodurch das von der Regierung Hongkongs gesetzte Ziel einer Verringerung der CO₂-Emissionen um 0,8 bis 1,4 Millionen Tonnen pro Jahr erreicht werden könnte (1).

 

Hitze ist nicht das einzige Umweltproblem, mit dem wir infolge des Klimawandels konfrontiert sind. Wie die Forscher Andrés-Doménech et al. (2018) erklären, ist die Regenwasserbewirtschaftung in Städten durch grüne Infrastruktur, einschließlich Gründächer, eine der Herausforderungen im Rahmen der Strategie der Europäischen Union für grüne Infrastruktur. Die Forscher verglichen die hydrologische Leistung eines Gründachs und eines konventionellen Dachs unter mediterranen Klimabedingungen auf zwei verschiedenen Ebenen: der Grundstücks- oder Gebäudeskala und der Stadtebene. Die Ergebnisse zeigten, dass die langfristige Modellierung der hydrologischen Effizienz des Gründachs hoch ist und die vorhergesagten Abflussmengen im Vergleich zu denen eines konventionellen Dachs deutlich reduziert werden. Die Analyse auf Stadtebene liefert ebenfalls vielversprechende Ergebnisse, wobei der Bereich der Niederschlagsmenge, der durch das Gründach kontrolliert werden kann, bei 15–20 mm liegt, was den häufigsten Niederschlagsereignissen entspricht. Der durchschnittliche Abfluss unter mediterranen Bedingungen kann also durch die Einführung von Gründächern erheblich reduziert werden. Andrés-Doménech et al. (2018) fanden heraus, dass der Abflusskoeffizient bei häufigen Regenereignissen auf weniger als 75 % des derzeitigen Wertes gesenkt werden kann, wenn die Hälfte der derzeitigen konventionellen Dächer zu Gründächern umgerüstet wird. Diese hydrologischen Vorteile machen zusammen mit anderen berichteten Vorteilen von Gründächern diese Art von SUDS zu einer vielversprechenden Lösung für die durch das Klima verursachten städtischen Herausforderungen (5).

 

In ähnlicher Weise stellten Mora-Melià et al. (2018) fest, dass in den letzten 20 Jahren die meisten chilenischen Städte über die meisten Regenwasserableitungs- und -abflusssysteme hinausgewachsen sind. Die Ergebnisse ihrer Studie zeigen, dass bei mäßigen Niederschlagsereignissen in allen Gebieten Überschwemmungen vermieden werden könnten, wenn mindestens 50 % der Umgebung mit einem Gründach ausgestattet wäre. Bei Starkregenereignissen könnten halb- und extensive Gründächer, die 60 % bzw. 95 % der umliegenden Fläche abdecken, Überschwemmungen vollständig verhindern (6).

 

Dies ist nur eine Auswahl aus dem wachsenden Spektrum der Forschungsliteratur über die Nutzung grüner Infrastruktur zur Verbesserung des Klimas in Städten. Natürlich sind bei wissenschaftlichen Untersuchungen Spekulationen verboten. Aber wir fordern Sie heraus, sich eine Welt vorzustellen, in der die Hälfte Ihrer Stadt mit Gründächern bedeckt ist, in der es in den Sommermonaten angenehm und frisch ist und in der Sie sich keine Sorgen um Überschwemmungen machen müssen!

 

• Lilliana L.H. Penga, C.Y. Jim (2015) Economic evaluation of green-roof environmental benefits in the context of climate change: The case of Hong Kong, Urban Forestry & Urban Greening 14, 554–561
• Alexander J. Johnson, Cliff I. Davidson, Evan Cibelli, Anna Wojcik (2023) Estimating leaf area index and coverage of dominant vegetation on an extensive green roof in Syracuse, NY, Nature-Based Solutions, Volume 3, 100068
• Sergio S. Herrera-Gomez, Abel Quevedo-Nolasco, Luis Perez-Urrestarazu (2017). The role of green roofs in climate change mitigation. A case study in Seville (Spain), Building and Environment 123 (2017) 575e584
• Aseel Hussien, Nusrat Jannat, Emad Mushtaha, Ahmed Al-Shammaa (2023). A holistic plan of flat roof to green-roof conversion: Towards a sustainable built environment. Ecological Engineering, Volume 190, 106925
• Ignacio Andrés-Doménech, Sara Perales-Momparler, Adrián Morales-Torres and Ignacio Escuder-Bueno (2018). Hydrological Performance of Green Roofs at Building and City Scales under Mediterranean Conditions, Sustainability 2018, 10, 3105; doi:10.3390/su10093105
• Daniel Mora-Melià, Carlos S. López-Aburto, Pablo Ballesteros-Pérez and Pedro Muñoz-Velasco (2018). Viability of Green Roofs as a Flood Mitigation Element in the Central Region of Chile, Sustainability, 10, 1130