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Klimamodell Berlin - Analysekarten 2014

Datengrundlage

Die Anwendung numerischer Simulationsmodelle erfordert eine über das eigentliche Untersuchungsgebiet hinausgehende räumliche Erfassung der Grundlagendaten und meteorologischen Randbedingungen. Dadurch soll gewährleistet werden, dass sich das Modell ‘einschwingen’ kann, um am Rande des eigentlichen Projektgebietes möglichst realitätsnahe Zustände simulieren zu können (zur Methodik des hier verwendeten Klimamodells FITNAH vgl. Methode/ergänzende Hinweise). Daher untergliedert sich das Untersuchungsgebiet in das 890 km² große Stadtgebiet von Berlin sowie einen rund 900km² großen Bereich des Umlandes (vgl. Abbildung 2).

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Abb.2: Ausdehnung des Untersuchungsgebietes (1.800 km²) und Klassifizierung der Nutzung für die Modellanwendung. Es kommt ein Schlüssel mit 10 Nutzungsklassen zum Einsatz, der an die Erfordernisse des Modells FITNAH 3D angepasst ist
Bild: Umweltatlas Berlin

Die Güte der Modellergebnisse hängt entscheidend vom Detaillierungsgrad der Eingangsdaten ab. Bislang wurde für klimatische Modellanwendungen in Berlin vorrangig auf blockbezogene Daten des Informationssystems Stadtentwicklung und Umwelt (ISU) zurückgegriffen. Die digitale Blockkarte ISU5_UA 2010 im Maßstab 1:5.000 stellt die Bezugsflächen für die block(teilflächen)bezogenen Angaben dar, u.a. zur realen Flächennutzung und zum Versiegelungsgrad (SenStadt 2010, SenStadtUm 2012) und ist damit eine geeignete Grundlage für mesoskalige Modellierungen in einer Auflösung von 50m x 50m. Allerdings bedeutet diese Rastergröße von je 2.500m² auch, dass kleinräumigere Eingangsdaten wie etwa die für die aktuell vorliegende Fassung der Modellanwendung genutzten Gebäudedaten der Automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) (vgl. Abb. 3, SenStadtUm 2015b) nicht adäquat aufgelöst eingebunden werden können. Somit war für die im Grenzbereich zwischen der Mikroskala und der Mesoskala angesiedelte Rasterauflösung von 10m x 10m ein erweiterter Ansatz zur Einbeziehung kleinräumiger Nutzungsdaten notwendig.

Ausschnitt aus der Automatisierten Liegenschaftskarte
Abb. 3: Ausschnitt aus der Automatisierten Liegenschaftskarte (Angabe der Gebäudegeschosse in römischen Zahlen)
Bild: SenStadtUm 2015b

Entsprechende Vorarbeiten zur Ausstattung dieses Projektes mit Bebauungs- und Vegetationsdaten sehr hohen Detaillierungsgrades konnten mit der Erarbeitung der Karte 06.10 „Gebäude- und Vegetationshöhen“ geleistet werden (SenStadtUm 2014). Die erfassten Sachdaten zu den einzelnen Gebäude- und Vegetationsobjekten erlauben neben den eigentlichen Objektdaten: ‚Flächengröße‘, ‚maximale, minimale und gemittelte Höhe‘ sowie ‚Nutzung nach Objektsartenkatalog der ALK‘ und ‚Begrünung des Daches ja/nein‘ auch Verknüpfungen zu den offiziellen Gebäudeschlüsseln sowie den Block(teil)flächenschlüsseln der ISU5_UA 2010. Über den Bestand der rund 540.000 ALK-Gebäudeobjekte (Stand 06/2014) hinaus, konnten aus dem erwähnten Bestand der Gebäude- und Vegetationshöhen-Erfassung etwa 70.000 zusätzliche Gebäudeobjekte wie Schuppen, Garagen, Lauben und andere Nicht-ALK-Objekte berücksichtigt werden.
Aufgrund ihres Detaillierungsgrades stellen diese Daten die entscheidende Grundlage für die jetzige Klimamodellierung mit einer 10m Auflösung dar. Die wichtigsten Geobasisdaten sind in Abb. 4 zusammengestellt.

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Abb. 4: Geodatenbasis für die Anwendung des Klimamodells FITNAH 3D
Bild: Umweltatlas Berlin
Insgesamt fußt die Anwendung des Klimamodelles Berlin in der aktuellen Version auf folgenden aufeinander aufbauenden Bausteinen:
  1. der Auswertung langjährig betriebener Messstationen in Berlin und Potsdam als Grundlage zur Eichung der Modellergebnisse (SenStadtUm 2015a)
  2. umfangreichen Analyseschritten zur Erarbeitung einer fundierten Datenbasis sowie
  3. der Erstellung von drei sich ergänzenden Planungshinweiskarten (SenStadtUm 2016).
Zur Durchführung der Verfahrensschritte 2 und 3 wurden folgende Datengrundlagen genutzt:
  • GEO-NET Umweltconsulting GmbH, Hannover: GIS-gestützte Modellierung von stadtklimatisch relevanten Kenngrößen auf der Basis hochaufgelöster Gebäude- und Vegetationsdaten; EFRE Projekt 027 Stadtklima Berlin (SenStadtUm 2015),
  • Daten des Informationssystems Stadt und Umwelt (ISU) der SenStadtUm, III D 1, Stand 31.12.2010:
    • Blockkarte 1: 5.000 (ISU5_UA),
    • Flächennutzungsdaten (SenStadt 2010),
    • Kriterien zur Bewertung der Bodenfunktionen, Karte der Naturnähe (SenStadtUm 2013),
    • Unkorrigierte Versiegelungsgrade (Rasterdaten) – Zwischenergebnis der regelbasierten Klassifizierung (SenStadtUm 2012),
    • Gebäude- und Vegetationshöhen (SenStadtUm 2014),
  • Geländehöhen (DGM5) (SenStadt 2010a),
  • Automatisierte Liegenschaftskarte Berlin (ALK), Stand 01.06.2014 (SenStadtUm 2015c),
  • Standorte der sozialen Infrastruktur (Planungsraumbezogenes Informationssystem für Monitoring und Analyse (PRISMA) (SenStadtUm 2015c) sowie Landesamt für Gesundheit und Soziales (LAGeSo) (LAGeSo 2014),
  • Detailnetz des Berliner Straßennetzes, Stand 11/2014 (SenStadtUm 2014a),
  • Land Brandenburg:
    • ALKIS-Datenbestand Gebäude und Tatsächliche Nutzung, Stand 10/2013 (LGB 2013),
    • Geländehöhen (DGM25) (LGB 2013a).

Modellrechnungen verwenden rasterbezogene Repräsentationen von Eingangsvariablen. Für die Bereitstellung der Modelleingangsdaten musste die Flächengeometrie daher auf die 10m x 10m Rasterzellen mit jeweils einheitlicher Nutzungsstruktur übertragen werden. Dies erfolgte in einer mehrstufigen Abfragekaskade, welche in Abb. 5 dargestellt ist. In Teilbereichen werden die beschriebenen Modelleingangsdaten durch Nutzungsinformationen des Informationssystems Stadt und Umwelt (ISU) bzw. den Vektordaten der Blockkarte 1:5.000 (ISU5_UA 2010) ergänzt. Dies betrifft vor allem die Informationen zu Gewässern, zum Straßenraum und zu Gleisflächen. Während hoch aufgelöste Gebäude- und Vegetationsdaten auch für das nahe Umland Berlins genutzt werden konnten, lagen die Versiegelungsinformationen nur für das Stadtgebiet Berlin vor. Weitere Informationen zur Oberflächenstruktur konnten dem ALKIS-Datenbestand der Landesvermessung Brandenburg entnommen werden.

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Abb. 5: Datenbasis und Datenfluss für die Anwendung des Klimamodells FITNAH 3D
Bild: Umweltatlas Berlin