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Satelliten finden nachhaltige Energie in Städten

Forscher des KIT ermitteln unterirdische Wärmeinseln anhand von Oberflächentemperatur und Bebauungsdichte – Publikation in „Environmental Science & Technology“.
Bei urbanen Wärmeinseln in Städten wie Karlsruhe spielen Faktoren wie Besiedlung, Flächenversiegelung, Vegetation, Wärmeabstrahlung von Gebäuden, Industrie und Verkehr zusammen. (Bild: KIT).
Bei urbanen Wärmeinseln in Städten wie Karlsruhe spielen Faktoren wie Besiedlung, Flächenversiegelung, Vegetation, Wärmeabstrahlung von Gebäuden, Industrie und Verkehr zusammen. (Bild: KIT).

Unterirdische Wärmeinseln in Städten bergen ein enormes geothermisches Potenzial. Aus dem erwärmten Grundwasser lässt sich nachhaltige Energie zum Heizen und Kühlen gewin- nen. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ha- ben nun eine neue Methode entwickelt, die unterirdischen Wärmeinseln aufzuspüren: Sie schätzen die Grundwassertem- peratur anhand der satellitengestützt gemessenen Oberflächen- temperatur und der Bebauungsdichte. In der Zeitschrift „En- vironmental Science & Technology“ berichten sie darüber.

In größeren Städten liegen die Temperaturen üblicherweise deutlich höher als im ländlichen Umland. Diese sogenannten urbanen Wär- meinseln entstehen durch das Zusammenwirken verschiedener Faktoren wie dichte Besiedlung, Flächenversiegelung, Wärmeab- strahlung von Gebäuden, Industrie und Verkehr sowie fehlende Vegetation. Betroffen von dem Phänomen sind Atmosphäre, Ober- fläche und Untergrund in modernen Städten.

Die Temperaturanomalien können zu regionaler Luftverschmutzung und zu einer erhöhten Sterblichkeit während sommerlicher Hitzepe- rioden beitragen. Erhöhte Grundwassertemperaturen beeinflussen die Ökosysteme im Untergrund und können das Wachstum von Krankheitserregern im Grundwasser begünstigen. Die Wärmeinseln im Untergrund bergen aber auch große Chancen für Energieversor- gung und Klimaschutz: So lässt sich die Energie aus oberflächen- nahen Grundwasserschichten mithilfe von Erdwärme- und Grund- wasserwärmepumpen zum Heizen im Winter und zum Kühlen im Sommer einsetzen. Würde dieses geothermische Potenzial genutzt, ließe sich damit ein Teil des wachsenden Energiebedarfs der Städte decken. Dies würde auch die Emission von Treibhausgasen redu- zieren und damit wiederum der Erwärmung entgegenwirken.

Oberirdische und unterirdische Wärmeinseln sind vor allem durch Wärmeleitung miteinander verbunden. Bisher untersuchte die Forschung die einzelnen Wärmeinseln meist getrennt voneinander, sodass über die Prozesse und das Verhältnis von ober- und unterirdischen Temperaturen wenig bekannt war. Eine Gruppe von Wissenschaftlern vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) und vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung (IMK-ASF) des KIT sowie von der ETH Zürich haben nun ober- und unterirdische Wärmeinseln in vier deutschen Großstädten in ihrem Verhältnis zueinander untersucht. Über die Ergebnisse berichten sie in der Zeitschrift „Environmental Science & Technology“.

Weitere Informationen in der Presseinformation des KIT.


15.12.2015