Städtische Wärmeinsel, Auswirkungen auf vulnerable Bevölkerungsgruppen und erkenntnisreiche GIS-Analysen – Andreas Golder hat für seine schulische Abschlussarbeit intensiv mit GIS gearbeitet. Er analysierte die stadtklimatische Problematik, entwickelte lokale Lösungsansätze und erstellte aussagekräftige Karten. Andreas präsentiert seine Arbeit und die spannenden Ergebnisse hier im Gastbeitrag:

Meine Maturaarbeit habe ich zum Thema Urbane Wärmeinsel (UHI – urban heat island) im Kanton Basel-Stadt geschrieben. Ein Kriterium meiner Arbeit war es, möglichst viel mit ArcGIS zu arbeiten und eigene Karten zu erstellen. Deshalb habe ich verschiedene Faktoren der Bodenbeschaffenheit sowie die Bevölkerungsstruktur vor dem Hintergrund der UHI mit ArcGIS analysiert.

Untersuchung mit eigener Methodik: städtische Wärmeinsel in Basel

So musste ich zuerst eine eigene Methodik entwickeln, die es mir erlaubte, die Faktoren der Bodenbeschaffenheit zu analysieren. Das waren die Parameter von Anteilen Asphalt und Grünflächen und der Temperatur an der Messstation. Im Kanton Basel-Stadt gibt es mehr als 200 Temperaturmessstationen, daher wurden diese als Datengrundlage verwendet. Da für die Korrelation von Bodenbeschaffenheit und Temperatur nicht alle Messstationen einbezogen werden konnten, wurden etwas mehr als 40 von ihnen mit der von mir entwickelten Methodik untersucht.

Luftbild der Kreuzung am Aeschenplatz in Basel mit Fahrspuren und Fahrzeugen.
Abb. 1: Anteile von Asphalt (versiegelte Fläche) und Grünflächen am Beispiel des Aeschenplatzes (eigene Kartendarstellung Andreas Golder)

Dazu wurde mit Hilfe von ArcGIS der zentralste Punkt aller Messstationen ausgesucht. Anschliessend wurde ein Gitterraster um den Punkt gezeichnet (vgl. Abb. 2). So konnte eruiert werden, welche Zellen die höchste Anzahl von Messstationen aufweisen und zusätzlich die grösste Abdeckung über die ganze Stadt haben.

GIS-Karte mit allen Messtationen und einem darübergelegten Gitter. Ein roter Balken markiert die ausgewählten Stationen.
Abb. 2: Gitterrasteranalyse der Messstationen von Süd-West nach Nord-Ost (eigene Kartendarstellung Andreas Golder)

Danach wurde für die Oberflächenkorrelationen auf jede der in Abb. 2 rot markierten Messstationen eine Schablone mit r = 6 m gelegt. Hierbei wurde dann jeweils für jede Messstation der Anteil an Asphalt bzw. Grünflächen kalkuliert, damit dieser mit der vorherrschenden Temperatur korreliert werden konnte. Die anschliessende mathematische Kalkulation ergab, wie auf Grund der Theorie zu erwarten, eine statistisch signifikante Korrelation für eine Tropennacht. An einem Hitzetag ergab sich zwischen denselben Parametern Asphalt-Temperatur und Grünflächen-Asphalt keine mathematische Korrelation.

Analyse der demographischen Vulnerabilität im Bereich der urbanen Wärmeinsel

Für den zweiten Teil der Arbeit wurde die demographische Vulnerabilität in der UHI untersucht. Dazu wurden in ArcGIS die demographischen Anteile von „64+“, die vom Kanton zur Verfügung gestellt werden, auf Blockebene eingefügt (vgl. dazu Abb. 3). Dazu mussten gewisse Anpassungen in ArcGIS vorgenommen werden (wie bspw. das Einfügen verschiedener Layer), damit das Programm die Blockziffern mit den Anteilen zuweisen konnte.

Thematische Karte mit der Darstellung der Bevölkerungsgruppen über 64 Jahren (Anteil an der Gesamtbevölkerung in Prozent).
Abb. 3: Blockebene verknüpft mit Demographie „64+“ (eigene Kartendarstellung Andreas Golder, Datenquelle: Kanton Basel-Stadt)

Anschliessend wurde die gemittelte UHI-Karte für den Kanton Basel-Stadt eingefügt. Die verschiedenen Layer wurden dann miteinander verknüpft (vgl. Abb. 4). Zusätzlich wurden auch noch die Standorte der Alters- und Pflegeheime im Kanton eingefügt. So konnten anschliessend die vulnerablen Hotspots auf Blockebene eruiert werden (erkennbar in Abb. 4). Dazu wurden die Anteile von „64+“ mit der darunterliegenden UHI-Karte verglichen. Die in pink markierten Alters-und Pflegeheime bzw. deren Standorte wurden auch in Betracht gezogen. Die Vulnerabilität der Alters- und Pflegeheime kann zudem in Abb. 5 gut erkannt werden, da sie dort direkt mit der UHI-Karte korreliert wurden.

Von den Analyseergebnissen zu Reduzierungsmassnahmen

So wurden am Ende der Arbeit für diese vulnerablen Zonen, die v. a. im zweiten Teil der Arbeit gefunden wurden, Massnahmen vorgeschlagen, die spezifisch für diese Orte die UHI reduzieren sollen. Diese umfassen v. a. grüne Massnahmen (bspw. öffentliche Begrünungen), blaue Massnahmen (bspw. freie Wasserflächen) und bauliche Massnahmen (bspw. Fassadenbegrünungen). Alle diese Massnahmen helfen, die UHI zu reduzieren und tragen somit zu einem positiveren Stadtklima während langer Hitzeperioden bei, die gerade für ältere Menschen ein erhebliches Gesundheitsrisiko darstellen.


Autor des Gastbeitrags: Andreas Golder

Profilbild des Gastautors Andreas Golder.

Andreas Golder hat im Jahr 2021 seine Maturaarbeit am Gymnasium am Münsterplatz in Basel verfasst. Die Maturaarbeit ist Bestandteil der Maturität – der schweizerischen Hochschulreife. Das gisIQ-Team dankt Andreas für diesen spannenden Gastbeitrag und die Vorstellung seiner Arbeit in der Community.