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Zunahme von Städtische Wärmeinseln
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und der Einfluß der veränderten Sonneneinstrahlung auf die Erde
Zunehmende Bebauung, Versiegelung und die Wahl der Baustoffe heizen die Städte auf.
- Straßen und Gebäude wirken als Wärmespeicher und absorbieren die Sonnenstrahlen.
- Die Versiegelung immer größerer Flächen belasten die Kanalisation, provozieren Hochwasser und senken den Grundwasserspiegel ab.
- Fehlende Verdunstungsleistung durch abgeleitetes Regenwasser lässt keine Abkühlung entstehen.
Das Stadtklima ist als gegenüber dem Umland verändertes Lokalklima definiert.
Dichte Bebauung, fehlende Vegetation sowie die Emission von Luftschadstoffen und Abwärme können in Städten zu einer höheren Durchschnittstemperatur und Schadstoffkonzentration sowie zu niedrigeren Luftfeuchtigkeiten und Windgeschwindigkeiten führen.
Das Stadtklima kann gesundheitliche Schäden (erhöhte Sterblichkeit und Krankheiten) und Veränderungen der Flora und Fauna verursachen.
46 % der Siedlungsflächen sind laut Umweltbundesamt versiegelt. Dies entsprach im Jahre 2011 einer Fläche von 20847 km², oder 2.084.700 ha. Der Zuwachs liegt bei ca. 100 km²/Jahr (10.000 ha) oder die Fläche von ca. 100 Sportplätzen am Tag (66 ha.)
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Versiegelte Flächen unserer Städte sind ein gigantischer Wärmespeicher.
Außerdem fehlt an den meisten Stellen die Vegetation, die Schatten spendet und mit der Verdunstungsleistung die Luft abkühlen kann. Der verbaute Asphalt oder Stein heizt sich schneller auf. Die verwendeten Baumaterialien sind sehr gute Wärmespeicher, die ihre Wärme nachts langsam abgeben.
Hierfür entwickeln und vertreiben wir wasserdurchlässige farbige Deckschichten.
Schwarzer Asphalt, aber auch Dachziegel etc. absorbieren die Sonnenstrahlen. Während frischer Schnee die Sonnenstrahlen bis zu 95 % reflektiert, reflektieren Dachziegel oder "schwarzer" Asphalt die Sonnenstrahlen nur um 10-18%.
Das heißt die entstehende Wärme wird absorbiert und die Städte heizen sich auf. Die Gesamtreflektion der Erde liegt ungefähr bei 30%.
Wir entwickeln und vertreiben verschiedene reflektierende Produkte im Straßen- und Wegebau, um diesen Wert der Gesamtreflektion zu halten oder zu übertreffen und einen Ausgleich für vorhandene schlechter reflektierende Flächen zu bekommen.
KlimaPhalt ist ein System das die Sonne reflektiert, wobei die Deck- und Tragschichten wasserdurchlässig sind und die ungebundenen Tragschichten Wasser speichern. Im Sommer wird dieses Wasser als Verdunstungskälte wieder abgegeben.
Inwieweit dies der Feinstaub-Problematik entgegen wirkt werden wir untersuchen. Als Nebeneffekt sind die Deckschichten lärmreduzierend, da die offenen Poren der Deckschichten Schall schluckend wirken.
Wärmeentwicklung durch Sonnenstrahlen
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Albedometer
Mit
einem Albedometer kann die Wärmebelastung der Sonne in Watt/m² gemessen
werden. Gleichzeitig wird die Rückstrahlung des unten liegenden
Materials gemessen. Dividiert man die Sonnenstrahlung durch die
Rückstrahlung erhält man den Albedo.
Gemessen an einem klaren Sommertag:
Strahlung der Sonne: 750 Watt/m²
Rückstahlung des "schwarzen" Asphaltes:
75 Watt/m²
75 Watt/² / 750 Watt/m² = 0,1
Das heißt, 75 Watt/² (10%) werden reflektiert, 675 Watt/m² absorbiert (in Wärme umgewandelt).
Ein heller Asphalt würde an gleicher Stelle 150 Watt/m² mehr reflektieren und weniger die Fläche aufheizen. Die Oberflächentemperatur würde um 6-7 Grad Celsius sinken.
Die Sonne ist seit über 8.000 Jahren nicht mehr so aktiv wie heute
Die
Aktivität der Sonne im Verlauf der letzten 11.400 Jahre, also zurück
bis zum Ende der letzten Eiszeit, hat eine internationale Forschergruppe
um Sami K. Solanki vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
durch Isotopenanalyse von Jahrtausende alten Bäumen und Polareis
rekonstruiert.
Wie
die Wissenschaftler aus Deutschland, Finnland und der Schweiz in der
neuen Ausgabe der Zeitschrift "Nature" berichten, muss man über 8.000
Jahre in der Erdgeschichte zurückgehen, bis man einen Zeitraum findet,
in dem die Sonne im Mittel ebenso aktiv war wie in den vergangenen 60
Jahren (nature, 28. Oktober 2004). Aus dem Studium früherer Perioden mit
hoher Sonnenaktivität sagen die Forscher voraus, dass die gegenwärtig
hohe Aktivität der Sonne wahrscheinlich nur noch wenige Jahrzehnte
andauern wird.
Während
südliche Länder wie Griechenland schon lange mit der Verwendung von
weißer Farbe dem Problem begegnen und die Sonne über hohe
Rückstrahlwerte in das All zurück schicken, verwenden wir immer noch
meist schwarze Beläge auf Dächern und Straßen und erhöhen die
Problematik der städtischen Wärmeinseln.
"Schwarzer" Asphalt heizt die Städte auf
Asphalt,
aber auch Beton sind sehr gute Wärmespeicher. An einem wolkenlosen
Sommertag kann die Intensität der Starhlung bis zu ca. 1.000 Watt/m² auf
der Erdoberfläche erreichen. Diese
Strahlungsleistung kann in Deutschland je nach Standort und
atmosphärischen Bedingungen eine Energiemenge von bis zu 900 bis 1200
Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr betragen.
"Schwarzer"
Asphalt reflektiert die Sonnenstrahlen nur zu ca. 10 %, 90 % dieser
Energie wird absorbiert, d.h., in Wärme umgewandelt. Diese thermische Belastung läßt den Asphalt schmilzen und schädigt ihn nachhaltig. Es entstehen Spurrinnen.
Ein
heller Asphalt kann die Sonnenstrahlen zu 30 % reflektieren, die
Oberflächentemperatur wird kühler und die Straßen heizen sich weniger
tagsüber auf. Dies führt nachts zu angenehmeren Temperaturen.