Milderung des Klimawandels und der extremen Hitze durch reflektierende Bürgersteige.

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Ein MIT-Postdoc erklärt, wie reflektierende Bürgersteige den Klimawandel und extreme Hitze deutlich – und oft indirekt – mildern können.

Extreme Hitzeereignisse – wie die in Kalifornien im Jahr 2020 – werden sich im Laufe des Jahrhunderts aufgrund des Klimawandels und städtischer Hitzeinseln (UHIs) voraussichtlich verschlimmern. Die Städte werden wahrscheinlich die Hauptlast dieser Auswirkungen zu spüren bekommen.

Um den Städten dabei zu helfen, UHI und extreme Hitze abzuschwächen, untersucht MIT Concrete Sustainability Hub Postdoc Hessam AzariJafari eine der am häufigsten vorkommenden städtischen Oberflächen: Bürgersteige. Er hat herausgefunden, dass es möglich ist, die städtischen Lufttemperaturen und Treibhausgasemissionen durch eine Veränderung des Reflexionsvermögens der Bürgersteigoberflächen deutlich zu senken. Wie er unten erklärt, können die Auswirkungen reflektierender Bürgersteige jedoch stark davon abhängen, wo sie eingesetzt werden.

F: Was sind reflektierende Bürgersteige und wie wirken sie sich auf den Klimawandel aus?

A: Reflektierende Bürgersteige sind eine Pflasterstrategie, die zur Lösung des Problems der städtischen Wärmeinseln beitragen kann. Die so genannte “kühle Bürgersteig”-Strategie wird derzeit in einigen wenigen Städten, wie z.B. Los Angeles, praktiziert, indem reflektierende Beschichtungen und/oder Materialien mit helleren Farben in die Bürgersteigmischungen eingebaut werden. Diese Eigenschaften ermöglichen es, dass mehr Sonnenlicht von der Oberfläche eines Bürgersteigs reflektiert und weniger von seiner Masse absorbiert wird. Infolgedessen können reflektierende Beläge die städtischen Temperaturen senken, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als die Oberflächentemperatur des Belags. In Los Angeles haben wir zum Beispiel herausgefunden, dass reflektierende Bürgersteige das Auftreten von Hitzewellen über 20 Jahre hinweg um etwa 40 Prozent reduzieren würden.

Neben der Veränderung der Lufttemperaturen beeinflussen Bürgersteige auch den Klimawandel. Indem sie Licht in Gebäudehüllen reflektieren, können sie den Heiz- und Kühlbedarf und die damit verbundenen Emissionen von Treibhausgasen (THG) in den umliegenden Stadtvierteln verändern. Darüber hinaus können sie die Energiebilanz der Erde verändern, indem sie eine größere Menge an Sonneneinstrahlung in den Himmel schicken. Dieser Prozess, der als Strahlungsantrieb bezeichnet wird, erzeugt einen Kühleffekt, der dazu beitragen kann, dem Klimawandel entgegenzuwirken.

F: Wie variieren die Auswirkungen von reflektierenden Bürgersteigen je nach Kontext?

A: Die Wirksamkeit von Strategien für reflektierende Bürgersteige bei der Verringerung der Auswirkungen des Klimawandels hängt von mehreren Faktoren ab. Ein wichtiger Faktor ist der geografische Kontext. Die lokalen Klimabedingungen, einschließlich der Echtzeit-Temperatur, der Wolkenfaktoren und der relativen Luftfeuchtigkeit, spielen eine wichtige Rolle bei der Intensität des Strahlungsantriebs sowie bei Änderungen des Gebäudeenergiebedarfs (BED) aufgrund von Heizung und Kühlung.

Innerhalb städtischer Gebiete kann die Morphologie der Nachbarschaft, wie z.B. die Gebäudedichte und das Seitenverhältnis der Schlucht [Verhältnis der Gebäudehöhen zur Breite des angrenzenden Bürgersteigs], den BED-Effekt reflektierender Bürgersteige erheblich verändern. Merkmale der Gebäudekonfiguration, wie das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, das Dämmsystem sowie die Heiz- und Kühltechnologie beeinflussen ebenfalls die Intensität der BED-Veränderung.

Auch die Effizienz und Nachhaltigkeit des lokalen Netzes spielen eine Rolle. Beispielsweise verursacht die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom in Phoenix 85 Prozent mehr Treibhausgasemissionen als in Boston. Das liegt daran, dass in Arizona ein kleiner Teil der Stromerzeugung aus treibhausgasarmen Quellen stammt. Daher kann ein Anstieg des Gebäudeenergiebedarfs in Phoenix eine größere Auswirkung auf den Klimawandel haben.

F: Viele Aspekte eines Straßenbelags tragen zu seinem ökologischen Fußabdruck über den gesamten Lebenszyklus bei. Wie passt das Reflexionsvermögen der Oberfläche in diesen Gesamtfußabdruck?

A: Das Reflexionsvermögen der Oberfläche ist nur ein Teil der kumulativen Lebenszyklusemissionen eines Belags. Zu den weiteren Auswirkungen gehören der Bau und die Reparatur von Fahrbahnbelägen, der durch die Eigenschaften des Belags bedingte zusätzliche Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen sowie die Deponierung oder das Recycling am Ende des Lebenszyklus.

Genau wie bei der Reflexionsfähigkeit von Fahrbahnbelägen können auch diese Auswirkungen je nach Kontext variieren. Zum Beispiel ist in städtischen Nachbarschaften der BED-Effekt von Bürgersteigen stärker ausgeprägt, da es in der Stadt Hunderttausende von Wohneinheiten gibt, deren Energiebedarf durch das Oberflächenreflexionsvermögen der Bürgersteige verändert wird. Da Bürgersteige in diesen dichten städtischen Gebieten auch ein relativ geringes Verkehrsaufkommen bedienen, ist auch der Beitrag ihres Reflexionsvermögens zu ihren Auswirkungen auf den gesamten Lebenszyklus bedeutender. Auf Autobahnen, auf denen ein deutlich höheres Verkehrsaufkommen herrscht, tragen die Oberflächenrauheit und die strukturellen Eigenschaften eines Belags jedoch zu einem größeren Anteil der Lebenszyklusemissionen dieses Belags bei, indem sie den Kraftstoffverbrauch der Fahrzeuge beeinflussen. Daher ist es wichtig, alle Elemente eines Lebenszyklus zu berücksichtigen, wenn Gemeinden und Verkehrsbehörden über die ökologisch bevorzugte Option entscheiden.

Literaturhinweise:

“Quantifizierung der standortspezifischen Auswirkungen der Straßenbelags-Albedo auf die Strahlungsanfälligkeit mit Hilfe eines analytischen Ansatzes” von Xin Xu, Omar Swei, Liyi Xu, C. Adam Schlosser, Jeremy Gregory und Randolph Kirchain, 14. Januar 2020, Environmental Science & Technology.
DOI: 10.1021/acs.est.9b04556

“Die Auswirkungen der Pflasteralbedo auf

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