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Mit KI gegen die künftige Gluthitze
Die Hitze wird in Städten wie Freiburg in den kommenden Jahren zunehmen. Dann ist Abkühlung gefragt wie hier in der Dreisam an einer Badestelle.
IMAGO/Jürgen Held)Freiburg/Karlsruhe. Städte speichern Wärme. Gebäude, Straßen und Plätze heizen sich stärker auf als das Umland. Häufigere Hitzewellen treffen die Bewohner besonders hart. Gesundheit und Infrastruktur stehen auf dem Spiel. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie und der Universität Freiburg haben nun ein KI-System entwickelt. Es berechnet erstmals hochauflösend die künftige Hitzebelastung pro Quadratmeter. Freiburg diente dabei als Pilotstadt.
Drei Szenarien für die Hitzebelastung ermittelt
Das KI-System basiert auf künstlichen neuronalen Netzwerken. Es verarbeitet Satellitenbilder, stündliche Wetterdaten und Klimamodelle. So entstehen detailreiche Hitzeprofile für jeden Quadratmeter. Die Simulation berücksichtigt auch Windmuster und Feuchtigkeit.
Für ihr Modell nutzte das Team Freiburg als Pilotstadt. Sie kombinierten Geodaten wie Gebäudehöhen, Vegetationsstrukturen und Straßennetz mit Klimaprojektionen. Untersucht wurden drei Szenarien bis 2099. Unter dem pessimistischsten Szenario steigt die Zahl der Stunden mit starker Hitzebelastung (gefühlte 32 °C) auf 307 pro Jahr. In der Referenzperiode von 1990 bis 2019 waren es 135 Stunden. Noch dramatischer fällt der Anstieg extrem heißer Stunden (38 °C und mehr) aus: bis zu 71 statt sieben Stunden jährlich.
Auch im besten Szenario nimmt die Hitze zu. Dann rechnen die Forschenden mit 149 hitzebelasteten Stunden bei 32 °C und zwölf Stunden bei 38 °C. Die Unterschiede innerhalb der Stadt sind groß.
Industriegebiete leiden besonders unter Asphalt und Beton. Diese Flächen heizen tagsüber stark auf und kühlen nachts kaum ab. Ruhige Wohnviertel mit altem Baumbestand profitieren von Schatten und erleben weniger Hitze am Tag. Dafür kühlt die Nachtluft langsamer ab und speichert die Wärme länger.
„Faktoren wie Bebauungsdichte, Vegetation und Luftzirkulation entscheiden über Hitzeinseln“, erklärt Ferdinand Briegel vom KIT. Das Modell erfasst diese Faktoren hochauflösend. Professor Andreas Christen von der Universität Freiburg ergänzt: „Wir können die Hitzeentwicklung buchstäblich vor jeder Haustür analysieren.“ Städte erhalten so präzise Daten. Damit lassen sich Pflanzungen, Grünflächen und Schatten spendende Bauten gezielt planen.
KI-Modell soll auch anderen Städten als Planungshelfer dienen
Nach einer Validierung ist das System auf andere Städte übertragbar. Jede Stadt besitzt eigene Gegebenheiten. Das Modell passt sich Gebäudehöhen, Straßennetzen und Grünflächen an. Städteplaner können so klimagerechte Maßnahmen entwickeln. Ziel ist es, Hitzeinseln zu reduzieren und die Lebensqualität in wachsenden Metropolen zu sichern.
Die Kooperation zwischen KIT und Universität Freiburg zeigt, wie vernetzte Forschung große Zukunftsthemen klärt. Städte weltweit stehen vor der Aufgabe, ihre Wärmeinseln zu entschärfen. Mit dem neuen Modell erhalten sie ein mächtiges Werkzeug. Lokal zugeschnittene Maßnahmen werden so möglich. Jeder Quadratmeter zählt im Kampf gegen die Klimakrise.
