Wir bieten Ihnen moderne und historische Architekturlösungen an: intelligente Fenster, Grünflächen und besondere Gebäude.
Schon heute reduzieren auf Knopfdruck verdunkelbare Fenster den Bedarf an Klimaanlagen. Der weltweite Energiebedarf steigt mit dem Wachstum der Städte, dem technologischen Fortschritt und der Entwicklung der Industrie weiter an. Etwa 30–40% des Gesamtvolumens entfallen auf Gebäude – also noch mehr als auf die Industrie oder den Verkehr. Verantwortlich dafür sind vor allem Heizungs-, Kühl- und Lüftungsanlagen, wobei Klimaanlagen besonders energieintensiv sind.
Windows ist ein großer Teil des Problems. Sie sorgen dafür, dass im Winter Wärme entweicht und im Sommer Wärme eindringt, was zu einem höheren Energieverbrauch der Temperatursysteme und höheren Emissionen führt. Die Herausforderung besteht darin, diese Wärmeübertragung zu kontrollieren, ohne die Transparenz der Fenster und die Menge an eindringendem Tageslicht zu beeinträchtigen, die für das Wohlbefinden und die Produktivität der Menschen von entscheidender Bedeutung sind.
Die meisten modernen Versionen intelligenter Fenster auf dem Markt sind so genannte elektrochrome (EC) Fenster. Das bedeutet, dass sie beim Drücken einer Taste Elektrizität an Partikel- oder Kristallschichten im Inneren des Glases abgeben. Dadurch kommt es zu einer reversiblen Molekülumwandlung, die das Fenster je nach Produkt entweder undurchsichtig oder dunkel macht. Dadurch wird ein Großteil des Infrarotlichts blockiert, das Räume unangenehm aufheizt. Dadurch wird der Bedarf an Klimaanlagen in heißen Ländern drastisch reduziert, da bei Spitzentemperaturen etwa 60–70% der Wärme draußen gehalten werden. Außerdem können sie den Wärmeverlust von Räumen bei kaltem Wetter um etwa 40% reduzieren.
Im Laufe der Jahre haben sich diese Fenster sowohl für gewerbliche als auch für private Immobilien recht gut verkauft. Die gesamte globale Marktgröße wird im Jahr 2023 auf 6,6 Milliarden US-Dollar (5,2 Milliarden Pfund) geschätzt. Sie unterliegen jedoch mehreren wichtigen Einschränkungen. Obwohl Fenster nicht viel Energie verbrauchen, funktionieren sie nur mit einer Stromquelle. Dies kann an abgelegenen Orten oder in Gebieten mit unzuverlässiger Stromversorgung schwierig sein. Und sofern keine erneuerbaren Energien aus dem Stromnetz verfügbar sind, müssen die Benutzer eine Alternative wie etwa Solarmodule installieren, um diese Fenster CO2-neutral zu machen.
In vielen Fällen – wobei es auch Ausnahmen gibt – ist lediglich ein Wechsel zwischen vollständiger Einschränkung und vollständiger Transparenz möglich. Das bedeutet, dass Sie bei heißem Wetter nicht mehr auf die Vorteile von Fenstern verzichten müssen und die Räume wahrscheinlich künstlich beleuchtet werden müssen. Und wie bereits erwähnt, sind EC-Fenster in heißen Ländern sehr gut darin, die Hitze draußen zu halten, in kälteren Klimazonen sind sie jedoch etwas eingeschränkter.
Intelligente Fenster. Wissenschaft live erleben
Eine Alternative, die zumindest den Bedarf an Elektrizität überflüssig macht, ist die sogenannte Photochromie. Sie verwenden entweder eine Schicht aus winzigen Silberhalogenidkristallen oder aus als Naphthopyrane bekannten Verbindungen, die beide auf erhöhte Konzentrationen von ultraviolettem (UV-)Licht reagieren und bei helleren Lichtverhältnissen eine Tönung des Glases bewirken. Es handelt sich um genau dasselbe Material, das in lichtempfindlichen Sonnenbrillen verwendet wird.
Im Vergleich zu EC-Fenstern haben sie den zusätzlichen Vorteil, dass sie eine Barriere gegen ultraviolettes Licht bilden. UV-Licht ist nicht nur krebserregend, es schädigt auch alles von Möbeln und Gemälden bis hin zu EC-Beschichtungen.
Allerdings sind photochrome Fenster, zumindest wenn sie Silber verwenden, sehr teuer. Sie sind sehr wetterempfindlich, was bei bewölktem oder regnerischem Wetter zu einer verringerten Zuverlässigkeit führen kann. Zudem blockieren sie Infrarotlicht nicht so gut und verfügen über keine manuelle Steuerung, sodass sie eher zum Schutz der Privatsphäre geeignet sind als zur Regulierung der Raumtemperatur.
Viele meinen, der dritte Typ intelligenter Fenster sei der vielversprechendste für die Zukunft: die sogenannten thermochromen Fenster. Bei diesen Fenstern wird eine Beschichtung aus Partikeln verwendet, die auf Temperatur statt auf Licht reagieren. Dies bedeutet wiederum, dass kein Strom benötigt wird.
Sie sind viel billiger als photochrome Fenster, blockieren immer noch UV-Licht und können möglicherweise mit EC-Fenstern hinsichtlich der Blockierung von Infrarotlicht mithalten. Außerdem können sie sich bei steigenden Außentemperaturen allmählich verdunkeln, sodass Sie klarere Fenster haben als bei Produkten mit Ein/Aus-EC-Funktion.
Doch obwohl es bereits thermochromes Glas gibt, kann es derzeit noch nicht für Fenster eingesetzt werden. Dies liegt daran, dass die Vanadiumdioxid-Schichten in modernen Versionen die Infrarotstrahlung erst bei Temperaturen von etwa 67 °C vollständig reflektieren, was deutlich höher ist als selbst die höchste Temperatur der Welt.
Weltweit suchen viele Forscher nach Möglichkeiten, thermochromes Glas zu verbessern. Hierzu zählt auch unser Projekt am Institut für Umwelt und Nachhaltigkeit der Universität Exeter, das sich unter anderem mit der Erprobung anderer Beschichtungen beschäftigt, um eine Beschichtung zu finden, die die Infrarotstrahlung bei realistischeren Außentemperaturen wirksam reduziert.
Das Besondere daran ist, dass wir auch eine Kombination mit mehreren anderen Fähigkeiten in Erwägung ziehen, die derzeit möglicherweise in anderen Arten von thermochromem Glas vorhanden sind, über die Fähigkeit hinaus, Infrarotlicht zu reflektieren. Dazu gehört die Fähigkeit, Fenster in kalten Klimazonen nützlicher zu machen. So können sie bei kalten Temperaturen als Isolator fungieren, sodass Räume ihre Wärme nicht nach außen verlieren. Darüber hinaus können sie Energie speichern, sodass diese zum Heizen von Räumen verwendet werden kann.
Der genaue Zeitrahmen lässt sich schwer vorhersagen, aber vielleicht sollten in fünf oder zehn Jahren durch ähnliche Forschungsarbeiten intelligente Fenster auf den Markt kommen, die in kalten Ländern sowohl tagsüber als auch nachts genauso nützlich sein werden. Dies ist der Schlüssel zur weitverbreiteten Einführung eines einzigen Fenstertyps auf der ganzen Welt.
Dies dürfte nicht nur den Klimatisierungsbedarf, sondern auch den Heiz- und Radiatorenbedarf deutlich verändern. Ich würde vorschlagen, dass die Eigentümer einer Wohnung in einem kälteren Land durch den Einbau von fünf intelligenten Fenstern die Anzahl der Heizkörper von beispielsweise fünf auf zwei reduzieren könnten. Und nicht nur in Gebäuden, auch in Flugzeugen und Autos könnten diese Technologien zum Einsatz kommen.
Gleichzeitig gibt es allen Grund zur Annahme, dass der EG-Fenstermarkt weiterhin wächst. Einer Prognose zufolge dürften diese Werte bis 2028 noch einmal um fast 4 Milliarden US-Dollar oder rund 60 Prozent steigen. Mit der richtigen Kombination aus Forschungserfolgen und politischer Unterstützung in Industrie- und Entwicklungsländern sollte die nächste Generation intelligenter Fenster in den nächsten ein bis zwei Jahrzehnten Fortschritte machen und einen großen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Gebäuden leisten können.
Schon vor Tausenden von Jahren wussten die Erbauer, wie sie in einem heißen und trockenen Klima einen kühlen Kopf bewahren konnten. Es ist Zeit, dieses Wissen zurückzubringen. In modernen Gebäuden gelten Elektrizität und Klimaanlage als selbstverständlich. Sie verfügen oft über Glasfassaden und Fenster, die sich nicht öffnen lassen. Und wenn während einer Hitzewelle, wie es im Juli 2024 nach dem Hurrikan Beryl in der Gegend von Houston geschah, tagelang der Strom ausfällt, kann die Temperatur in diesen Gebäuden unerträglich werden.
Seit Tausenden von Jahren wissen Zivilisationen jedoch, wie sie den Menschen in heißen, trockenen Klimazonen Schutz bieten können. Untersuchungen zeigen, dass mit dem Anstieg der weltweiten Temperaturen gefährlich heiße Sommer wie in den Jahren 2023 und 2024 häufiger auftreten werden und schwere Stürme zu mehr Stromausfällen führen könnten. Um sich auf eine noch heißere Zukunft vorzubereiten, könnten die Designer von heute aus der Vergangenheit lernen.
Jede dieser alten Kulturen kann mit Erkenntnissen darüber aufwarten, wie man in heißen, trockenen Klimazonen einen kühlen Kopf bewahrt, von denen moderne Designer heute lernen können.
Einige Architekten nutzen sie bereits, um ihre Entwürfe zu verbessern. Beispielsweise können Gebäude auf der Nordhalbkugel so ausgerichtet werden, dass sie möglichst weit nach Süden ausgerichtet sind. Nach Süden ausgerichtete Fenster können in Kombination mit Beschattungsmöglichkeiten dazu beitragen, die Sonneneinstrahlung im Sommer zu reduzieren und im Winter für Solarwärme zu sorgen. Das Sammeln von Regenwasser und dessen Nutzung zur Bewässerung von Gärten und Landschaften kann dazu beitragen, den Wasserverbrauch zu senken, sich an trockenere Bedingungen anzupassen und die Widerstandsfähigkeit der Städte zu erhöhen.
Die Nachrüstung moderner Städte und ihrer Glastürme zur besseren Wärmekontrolle ist eine Herausforderung, aber es gibt Techniken, die an neue Designs angepasst werden können, um das Leben in heißeren, trockeneren Klimazonen angenehmer zu machen und im Sommer weniger auf ständige Klimaanlagen angewiesen zu sein. Diese alten Zivilisationen können uns lehren, wie das geht.
Archäologen, die die Ruinen mesopotamischer Städte untersuchen, beschreiben, wie in sumerischen Gebäuden dicke Wände und kleine Fenster verwendet wurden, um die Wärmezufuhr zu minimieren und die Innenräume kühl zu halten.
Die Sumerer bauten ihre Wände und Dächer aus Materialien wie Lehm oder Ton, die tagsüber Wärme aufnehmen und nachts abgeben konnten.
Außerdem errichteten sie die Gebäude direkt nebeneinander, wodurch die Zahl der Wände, die intensiver Sonneneinstrahlung ausgesetzt waren, reduziert wurde. Kleine Innenhöfe sorgten für Beleuchtung und Belüftung. Die engen Gassen spendeten den ganzen Tag Schatten und ermöglichten es Fußgängern, sich bequem durch die Stadt zu bewegen.
Auch die alten Ägypter verwendeten Materialien, mit deren Hilfe überschüssige Wärme abgeführt werden konnte. Die Paläste waren aus Stein und hatten Innenhöfe. Wohngebäude wurden aus Lehmziegeln errichtet.
Viele Menschen führten auch innerhalb ihrer Gebäude ein nomadisches Leben, um der Hitze zu entgehen, und nutzten die Dachterrassen, auf denen es nachts kühler war, als Schlafquartier.
Zur Kühlung von Gebäuden entwickelten die Ägypter eine einzigartige Technologie namens Mulqaf. Dabei handelt es sich um hoch gelegene Öffnungen in den Wänden, die den vorherrschenden Winden zugewandt sind. Diese Löcher wirken wie Schaufeln, die den Wind einfangen und nach unten leiten, um zur Kühlung des Gebäudes beizutragen. Der einströmende Wind erzeugt eine Luftzirkulation, die dazu beiträgt, die Wärme durch andere Öffnungen abzuführen.
Das Mulqaf-Prinzip lässt sich auch auf die Kühlung größerer Räume übertragen. Dieser als Windfänger bekannte Stoff wird derzeit in Gebäuden im Nahen Osten und Zentralasien eingesetzt und sorgt dort selbst bei großer Hitze für ein angenehmes Raumklima ohne Klimaanlage.
Zivilisationen auf anderen Kontinenten und zu anderen Zeiten haben ähnliche Strategien für das Leben in heißen, trockenen Klimazonen entwickelt, dabei aber auch ihre eigenen, einzigartigen Lösungen entwickelt.
Die Pueblovölker im heutigen Südwesten der USA verwendeten kleine Fenster, Materialien wie Lehmziegel und Stein und konstruierten Gebäude mit gemeinsamen Wänden, um die Wärmezufuhr zu minimieren.
Die Felsbehausungen des Mesa Verde Pueblo boten Schutz vor den Elementen und, aufgrund ihrer Ausrichtung, vor der direkten Sonneneinstrahlung im Sommer. Andreas F. Borchert, CC BY-SA
Sie verstanden auch, wie wichtig die Sonnenausrichtung ist. Die alten Pueblo-Indianer bauten ganze Gemeinden im Schutz der nach Süden ausgerichteten Klippen. Durch diese Ausrichtung spendeten die Gebäude im Sommer Schatten und Kühle, erhielten im Winter jedoch dennoch Sonnenlicht und strahlten Wärme aus, um es warm zu halten.
Ihre Nachkommen übernahmen eine ähnliche Ausrichtung und unterschiedliche Stadtplanungsstrategien, und Lehmhäuser sind im amerikanischen Südwesten noch immer weit verbreitet.
Auch das moderne Wassermanagement ist selten auf trockene Klimazonen ausgelegt. Die Regenwasserinfrastruktur wird geschaffen, um das abfließende Regenwasser so schnell wie möglich aus der Stadt wegzuleiten. Und doch müssen dieselben Städte die Menschen und Gärten mit Wasser versorgen, manchmal aus weit entfernten Quellen.
Im achten Jahrhundert konstruierten die muslimischen Kalifate in den Trockengebieten Nordafrikas und Südspaniens ihre Gebäude mithilfe von Regenwassersammeltechniken. Das abfließende Regenwasser wurde auf der gesamten Dachfläche gesammelt und in Zisternen geleitet. Durch die Neigung des Dachs und des Bodens im Hof wurde das Wasser so geleitet, dass es zur Bewässerung der grünen Landschaften ihrer Höfe verwendet werden konnte.
Die Landschaftsgestaltung der Moschee von Córdoba (Spanien) zielte darauf ab, Regenwasser dorthin zu leiten, wo es zur Bewässerung benötigt wird. Adriana Zunig/Live Science
Im modernen Mendoza in Argentinien wird dieser Ansatz zur Bewässerung der Pflanzen und Bäume genutzt, die die prächtigen Straßen der Stadt säumen.
Maya und Teotihuacan: Sammeln von Regenwasser zur späteren Verwendung. Im ganzen Stadtgebiet sammelten und speicherten die Menschen Regenwasser, um die Trockenzeit zu überleben.
Die antike Stadt Teotihuacan in Xochicalco und viele Maya-Städte im heutigen Mexiko und Mittelamerika nutzten ihre Pyramiden, Plätze und Aquädukte, um Regenwasser zur späteren Verwendung in große Zisternen zu leiten. Pflanzen wurden oft zur Wasserreinigung verwendet.
Große Zisternen wie diese in Xochicalco, einer Gemeinde in Teotihuacan im heutigen Mexiko, dienten zum Sammeln und Speichern von Regenwasser. Adriana Zunig/Live Science
Heute erforschen Wissenschaftler in Indien und anderen Ländern Möglichkeiten zur Speicherung von Regenwasser guter Qualität. Regenwassernutzung und grüne Infrastruktur gelten heute als wirksame Strategien, um Städte widerstandsfähiger zu machen.
Trinkwasser, der Bau einer Insel aus dem Nichts und die Schaffung eines Stadtwalds: Drei mutige Methoden, mit denen sich Städte bereits an den Klimawandel anpassen. Der Klimawandel wird für die urbanen Zentren der Welt grundlegende Herausforderungen darstellen. Drei Städte – San Diego, Mailand und Jakarta – bieten Lehren aus der Anpassung an die Erderwärmung.
Mailands Marmorfassaden und engen, gepflasterten Straßen wirken elegant und zeitlos. Doch all das Gestein gibt Wärme ab und nimmt keinen Regen auf. Daher ist in dieser vornehmen italienischen Stadt in den kommenden Jahrzehnten mit einem Anstieg der Temperaturen und Überschwemmungen zu rechnen.
In Jakarta dringen jeden Winter bereits schwarze Fluten entlang der vielen Flüsse der indonesischen Stadt in die Häuser ein. Das Wasser ist mit Abwasser gefüllt und stellt einen Nährboden für Krankheiten dar, doch viele Menschen können es sich nicht leisten, umzuziehen. Der Klimawandel wird bald dazu führen, dass große Teile Jakartas – und vieler anderer tief liegender Städte – unter dem Meeresspiegel liegen.
Und im trockenen San Diego gilt Wasser bereits als kostbares Gut. Da die Dürre in den kommenden Jahren immer schlimmer wird, wird der Schutz dieser Ressource noch wichtiger werden.
Der vom Menschen verursachte Klimawandel verändert Wettermuster und verschiebt Ökosysteme auf der ganzen Welt. An manchen Orten führt der Klimawandel zu zu viel Wasser; in anderen führt es zu Dürre. Um die Nutzung fossiler Brennstoffe zu begrenzen, den Temperaturanstieg zu verlangsamen und die schlimmsten Auswirkungen des vom Menschen verursachten Klimawandels zu verhindern, sind globale Maßnahmen erforderlich. Es hat jedoch bereits zu einer deutlichen Erwärmung gekommen.
Die Städte werden reagieren müssen und einige unternehmen bereits mutige Schritte. Mailand pflanzt Millionen von Bäumen. Indonesien verlegt seine Hauptstadt. Und San Diego ist eine der ersten Großstädte, die das getan haben und führt sein Abwasser wieder den Wasserhähnen der Stadt zu.
Jede dieser drei Städte verfügt über einen eigenen Aktionsplan zur Anpassung an den Klimawandel, der auch für andere Orte auf der Welt nützlich sein könnte. Auch wenn kein einzelner Ansatz ein Allheilmittel sein wird, bieten alle Ansätze eine hoffnungsvolle Vision, wie wir lernen können, auf einem sich erwärmenden Planeten zu leben und zu gedeihen.
In Mailand etwa arbeiten die Behörden daran, in der ganzen Stadt Bäume zu pflanzen, anstatt sich nur auf die wohlhabendsten Viertel zu konzentrieren. Wie viele Städte ist Mailand eine „Wärmeinsel“. Die Temperaturen liegen hier um 4 bis 8 Grad Celsius höher als in den umliegenden ländlichen Gebieten. Dies liegt daran, dass Gebäude, Straßen und andere Infrastruktur die Wärme der Sonne besser aufnehmen und wieder abstrahlen als Wälder und Gewässer. Und Klimamodelle sagen voraus, dass sich die Lage nur noch verschlechtern wird: Bis 2050 dürften die Temperaturen in der Stadt um 4,1 Grad Fahrenheit (2,3 Grad Celsius) steigen.
Um dieser Bedrohung entgegenzuwirken, hat die Stadt eine öffentlich-private Partnerschaft namens ForestaMi – oder „Wald für Mailand“ – ins Leben gerufen, deren Ziel es ist, bis 2030 drei Millionen Bäume und Sträucher zu pflanzen. Bis 2024 wurden über 610.000 Bäume und Sträucher gepflanzt. Die Initiative zum Pflanzen von Bäumen ist Teil eines größeren Klimaplans, von dem Mailand hofft, dass er dazu beitragen wird, die lokale Erwärmung bis 2050 unter zwei Grad Celsius zu halten.
In der Welt der Stadtplanung ist das Pflanzen von Bäumen eine beliebte Strategie zur Eindämmung des Klimawandels. Bäume und andere Pflanzen senken die Temperaturen, indem sie Schatten spenden, Wärme besser aufnehmen und ableiten als Kopfsteinpflaster und Gehwege und Feuchtigkeit an die Luft abgeben. Laut einer Studie des Magazins The Lancet aus dem Jahr 2023 könnten mehr Baumkronen über europäischen Städten Tausende von Leben retten, indem sie die Auswirkungen urbaner Hitzewellen abmildern.
Das Pflanzen von Bäumen kann aber auch andere Vorteile haben. Das Ersetzen von Gehwegen durch Erde könnte Städten helfen, mehr Regenwasser aufzunehmen und Überschwemmungen zu reduzieren. Dies wird sich insbesondere für Mailand als wichtig erweisen, da dort Klimamodellen zufolge in den kommenden Jahrzehnten mit stärkeren Niederschlägen zu rechnen ist.
Doch das Bäumepflanzen hat seine Grenzen. Im Juli 2023 wurde Mailand von einem plötzlichen Hagelsturm heimgesucht, der innerhalb von nur 15 Minuten 5.000 Bäume umstürzte. Während derartige Stürme in Mailand selten seien, so Grandi, werde die Stadt in Zukunft mit mehr Flussüberschwemmungen und Dürren zu kämpfen haben, weshalb eine Mischung von Bäumen benötigt werde, die solchen Bedingungen standhalten können.
Jakarta, eine Megastadt, die etwa achtmal so groß wie Mailand ist, leidet sowohl unter Wassermangel als auch unter Wasserüberschuss. Im tief gelegenen Jakarta, einer sumpfigen Stadt, die von 13 Flüssen durchzogen wird, stellt der steigende Meeresspiegel bereits eine Krise dar.
Jakarta wurde während der niederländischen Kolonialzeit um eine Reihe von Kanälen herum gebaut, in die diese Flüsse jedoch nie hineinreichten. Seit 1990 hat sich die Bevölkerung Jakartas mehr als verdoppelt, was die Infrastruktur der Stadt zusätzlich belastet. Weil Jakarta seine Einwohner nicht mit ausreichend fließendem Wasser versorgen kann, graben die Eigentümer sowohl von Hochhaus-Eigentumswohnungen als auch von informellen Hütten illegale Brunnen, um Grundwasser abzupumpen, erklärte Deden Rukmana, Professor und Experte für indonesische Stadtplanung an der Alabama A&M University, gegenüber Live Science.
Aufgrund der Überförderung ist die Stadt zu einem der am schnellsten sinkenden Gebiete der Welt geworden. An manchen Stellen sinkt der Boden jährlich um bis zu zehn Zentimeter. Überschwemmungen an der Küste zwingen die Menschen, ihre Häuser zu verlassen. Wenn es beim derzeitigen Ausmaß weitergeht, werden Schätzungen zufolge im Jahr 2050 95 Prozent der Küstengebiete der Stadt unter Wasser stehen.
Und die Risiken beschränken sich nicht auf die Küste. Das kombinierte Phänomen des steigenden Meeresspiegels und der Erschöpfung des Grundwassers werde dazu führen, dass die gesamte Stadt bis 2100 unter dem Meeresspiegel liege, prognostiziert das Modell. Der steigende Meeresspiegel bedeutet außerdem, dass Salzwasser das Süßwasser der Stadt verschmutzt.
Um Zeit zu gewinnen, sind die Stadtplaner von Jakarta bereits dabei, Dämme und Flussmündungen näher an der Küste zu bauen und zu verstärken. Als nächsten Schritt planen sie, einen Cluster aus 17 Inseln in der Form eines riesigen Vogels zu bauen. Zusammen werden die Inseln einen 24 Meter hohen und 40 Kilometer breiten Deich sowie eine künstliche Lagune bilden, von denen die Planer hoffen, dass sie zum Schutz der Stadt vor Flutüberschwemmungen beitragen werden.
Überschwemmungen sind in Jakarta zu einem riesigen Problem geworden. Durch übermäßiges Abpumpen ist die Stadt zu einer der am schnellsten untergehenden Regionen der Welt geworden. Der durch den Klimawandel steigende Meeresspiegel wird Überschwemmungen nur noch verschlimmern. danikancil/Getty Images
Forscher warnen jedoch, dass selbst ein massiver Deich Überschwemmungen nicht verhindern könne, wenn es durch übermäßiges Abpumpen weiterhin zu Bodensenkungen im Landesinneren komme. Bemühungen, wasserfressende Industrien umzusiedeln und die Entwicklung in weniger überschwemmungsgefährdeten Gebieten zu fördern, seien in dieser Hinsicht hilfreich, sagte Rukmana.
Um über dem Meeresspiegel zu bleiben, müsse Indonesiens größte Stadt illegale Brunnen schließen und alternative Wasserquellen schaffen, was Jahre dauern könne, sagte Rukmana. Die Stadt könnte sich auch für die Wiederauffüllung des Grundwasserspiegels einsetzen, wie Tokio es getan hat.
Doch es gibt noch einen weiteren Schritt, der den Druck auf das Grundwasser in Jakarta verringern könnte: die Massenumsiedlung. Im Jahr 2019 kündigte Indonesien Pläne an, seine Hauptstadt von Jakarta in eine neue Stadt namens Nusantara auf der Insel Borneo zu verlegen. Der Einzug der ersten Beamten ist für September 2024 geplant.
Wie ähnliche Umsiedlungen in Brasilien und Nigeria ziele das Projekt darauf ab, die Hauptstadt aus der Kolonialzeit an einen zentraleren Ort im Land zu verlegen, sagte Rukmana.
„Wenn es keine Intervention gibt, werden die Leute trotzdem nach Jakarta ziehen“, sagte Rukmana. Nusantara wird daran nicht sofort etwas ändern, aber mit der Zeit könnte es Auswirkungen haben. Sobald Nusantara gebaut sei, sei das Ziel, 10.000 Beamte von dort wegzubringen, sagte er.
Natürlich verläuft ein Umzug nicht immer nach Plan. Im Jahr 1999 verlegte Malaysia den Bürositz des Premierministers von Kuala Lumpur ins benachbarte Putrajaya, ebenfalls aufgrund von Wasserproblemen. In den letzten beiden Jahrzehnten ist die Bevölkerung auf 100.000 angewachsen, doch diese Zahl beträgt weniger als ein Fünftel der prognostizierten Gesamtbevölkerung. Rukmana sagte, der Bau einer neuen Stadt von Grund auf sei ein großes Risiko, könne sich für Indonesien aber auszahlen, wenn dadurch eine neue Entwicklungsquelle für das Land entstünde.
Derzeit besteht Nusantara größtenteils aus gerodetem Land. Doch die Planer schwebt eine intelligente Stadt vor, die auf öffentlichem Nahverkehr, fußgängerfreundlicher Infrastruktur und Elektrifizierung basiert und über robuste digitale Management-Tools verfügt – weit entfernt vom Verkehrschaos, der Luftverschmutzung und der Überbevölkerung Jakartas.
Nusantara hat sich hinsichtlich der Baumpflanzung vielleicht noch ehrgeizigere Ziele gesetzt als Mailand. Die neue Stadt wird auf einem Gelände liegen, das zuvor für die industrielle Landwirtschaft genutzt wurde. Ziel ist die Wiederherstellung von 83.000 Hektar Regenwald. Bei der derzeitigen Pflanzdichte in der Stadt entspräche dies mehreren zehn Millionen Bäumen.
Experten zufolge blieben diese Bemühungen bislang jedoch hinter den Erwartungen zurück, berichtet Mongabay. Anstelle der einheimischen Regenwaldarten werden nichtheimische Bäume wie Eukalyptusbäume gepflanzt. Um die Bodenschäden in dem Gebiet auszugleichen, ist möglicherweise ein schrittweises Vorgehen erforderlich. Um die natürlichen Waldprozesse nachzubilden, kann es beispielsweise notwendig sein, zunächst „Pionier“-Baumarten und anschließend typische tropische Waldarten anzupflanzen.
Während das tief gelegene Jakarta mit Überschwemmungen zu kämpfen hat, ist das trockene San Diego von einer Dürre betroffen. In der kalifornischen Stadt fallen jährlich weniger als 30 Zentimeter Regen. Angesichts des sich verschärfenden Klimawandels werden jedoch höhere Temperaturen und weniger vorhersehbare Niederschläge erwartet.
Doch San Diego ist in einer besseren Position als viele andere Städte, weil die Anpassung an das Klima dort schon vor Jahrzehnten begann. Als Kalifornien im Jahr 1990 unter einer Dürre litt, kürzte der Wasserlieferant von San Diego, der Los Angeles Metropolitan Water District, die Wasserversorgung der Stadt vorübergehend um die Hälfte.
Zu diesem Zeitpunkt begannen sie mit der Einführung einer Initiative für wassersparende Toiletten, um den Wasserverbrauch im Haushalt zu senken, was im ganzen Land zu ähnlichen Bemühungen führte. In den vergangenen 30 Jahren hat die Stadt nahezu jeden verfügbaren Hebel genutzt, um die Nachfrage zu senken. Auf wassersparende Toiletten folgten Partnerschaften zur wassersparenden Landschaftsgestaltung und Wasserschutz mit landwirtschaftlichen Gebieten im Landesinneren.
Seitdem San Diego County mit seinen Bemühungen zur Wassereinsparung begonnen hat, konnte der Pro-Kopf-Wasserverbrauch erfolgreich halbiert und die Abhängigkeit von Wasser aus Los Angeles weiter reduziert werden. Doch Wasserschutz allein reicht nicht aus.
Ein Arbeiter geht durch die Entsalzungsanlage von Claude „Bud“ Lewis Carlsbad in der Nähe von San Diego. Die Entsalzungsanlage ist die größte des Landes und eine der Maßnahmen, mit denen die Stadt versucht, künftige Dürreperioden zu verhindern. Allen J. Shaben/Getty Images
Daher baute und erhöhte die Stadt Dämme, um mehr Wasser speichern zu können, und begradigte die Kanäle, um zu verhindern, dass Wasser aus dem Colorado River austrat. Er baute Pumpen, um Wasser im San Diego County nach Norden zu transportieren, unter anderem für den Fall einer Dürre.
Und auch San Diego hat Schritte unternommen, um die lokale Wasserversorgung zu verbessern. Da der Meerwasserreichtum der Stadt den Mangel an Grundwasser ausgleicht, hat San Diego in die größte Entsalzungsanlage des Landes investiert, die mittlerweile etwa 10 % des Wasserbedarfs der Region deckt.
Nach drei Jahrzehnten Arbeit und einigen regnerischen Wintern verfügt San Diego nun über eine Wasserversorgung. Er plant sogar, einen Teil seiner Reservate am Colorado River an nahe gelegene Städte zu verpachten.
Und angesichts der Möglichkeit einer noch schwereren, klimabedingten Dürre ist die Stadt weiterhin bestrebt, mehr zu tun. Zu diesem Zweck lässt sich San Diego erneut von seinen Toiletten inspirieren. Die Stadt San Diego und zwei Vororte planen, im Laufe des nächsten Jahrzehnts Abwasser wieder in die städtischen Wasserhähne zurückzuführen. Dies ist ein neuer Ansatz in Kalifornien. Es geht über Grauwasser hinaus – kein Trinkwasser, das für die Landschaftsgestaltung verwendet wird. Stattdessen wird San Diego aufbereitetes Abwasser zurück in das Trinkwassersystem der Stadt leiten.
Ein solcher Reinigungsaufwand klinge vielleicht gewaltig, aber als die Planer die Zahlen durchrechneten, habe sich herausgestellt, dass er billiger sei als andere Maßnahmen zur Abfallbeseitigung, sagt Stevenson. Der Landkreis San Diego geht davon aus, dass bis 2045 18 % seines Wassers aus recyceltem Wasser stammen werden.
Alle diese Änderungen erforderten politischen Willen. Darüber hinaus waren dafür erhebliche Ressourcen erforderlich: San Diego profitiert von einer stabilen Bevölkerungszahl, reichlich Finanzmitteln und effektiven Verwaltungsystemen, die vielen Städten auf der ganzen Welt fehlen. Und sowohl für San Diego als auch für Mailand, Jakarta und Nusantara wird ein einzelnes Projekt kein Allheilmittel gegen die Auswirkungen des Klimawandels sein.
Ein internationales Wissenschaftlerteam aus China, Großbritannien und Spanien untersuchte die Auswirkungen von Grünflächen auf die Gesundheit von Stadtbewohnern während extremer Hitzewellen. Die Studie wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift Environment International (EnvInt) veröffentlicht. Forscher haben analysiert, wie sich unterschiedliche Vegetationsarten auf das Mikroklima in Hongkong auswirken. Experten haben mithilfe einer neuen Methode die durchschnittliche Menge an Grünflächen in der Nähe menschlicher Lebensräume gemessen.
Die Ergebnisse legen nahe, dass sich Strategien zur Begrünung von Städten auf das Pflanzen von Bäumen in fußläufiger Entfernung für die Anwohner sowie auf das Hinzufügen anderer Vegetationsarten in bestimmten Bereichen konzentrieren sollten. Laut Forschern verringern Waldgebiete im Umkreis von einem Kilometer um Wohngebiete das Risiko eines Todes durch Hitzschlag erheblich.
Die Analyse ergab auch, dass kleine Grünflächen in der Nähe von Wohngebäuden weniger effektiv waren als großflächigere Begrünungsstrategien wie Waldparks oder Parklandschaften.
Vertreter des japanischen Autoherstellers Nissan haben einen neuen Autolack vorgestellt, der das Sonnenlicht reflektiert und so die Einwirkung von Wärmeenergie auf Karosserie und Innenraum verringert. Das Unternehmen ist davon überzeugt, dass die Entwicklung den Fahrern ermöglichen wird, weniger Energie für die Klimaanlage aufzuwenden, was die Belastung des Kraftwerks verringert und den Gesamtkomfort erhöht.
An heißen Tagen geraten viele Autofahrer in eine unangenehme Situation, insbesondere in südlichen Ländern, wo die Lufttemperatur im Sommer über 40° steigen kann. Die Rede ist von der starken Aufheizung eines in der prallen Sonne geparkten Autos. Dabei erhitzt es sich so stark, dass schon das Berühren der Türklinke zu empfindlichen Verbrennungen führen kann.
Die größte Gefahr der Erhitzung besteht in gesundheitlichen Schäden. Wer sich bei hohen Temperaturen kurze Zeit in einem verschlossenen Auto aufhält und die Klimaanlage nicht einschaltet, erleidet garantiert einen Hitzschlag. Darüber hinaus erhöht starke Erhitzung die Explosionsgefahr aller Behälter, die Flüssigkeiten oder Gase unter Druck enthalten – Plastikflaschen mit stark kohlensäurehaltigen Getränken, Feuerzeuge, Aerosole. Bei großer Hitze verstärken sich im Innenraum eines in der Sonne abgestellten Autos unangenehme „Klebstoff“- und „Polymer“-Gerüche. Polstermaterialien beginnen beim Erhitzen aktiv giftige Dämpfe abzugeben, die in hohen Konzentrationen für den Menschen schädlich sind.
Viele Forscher arbeiten schon seit langem an der Entwicklung eines Autoschutzlacks mit Kühleffekt, der dabei helfen soll, das Auto „abzukühlen“. Ingenieure des Forschungszentrums von Nissan haben eine solche Beschichtung entwickelt. Die neue Farbe nutzt das Prinzip der „Strahlungskühlung“ und enthält Metamaterialien, die dabei helfen, die Sonnenstrahlen effektiver zu reflektieren.
Der Kern der Technologie liegt in der Verwendung eines speziellen Komposits aus zwei lichtreaktiven Partikelarten mit spezieller Mikrostruktur. Der erste Typ reflektiert effektiv Infrarotstrahlung (naher Infrarotbereich), was zu einer Erhöhung der Oberflächentemperatur führt. Der zweite Partikeltyp erzeugt „elektromagnetische Wellen“, die laut Nissan den Sonnenstrahlen entgegenwirken und Energie von der Karosserie des Fahrzeugs zurück in die Umgebung leiten.
Der Kühllack wird derzeit in Nissan NV100-Transportern der All Nippon Airways am Tokioter Flughafen Haneda getestet. Erste Ergebnisse liegen bereits vor. Der neue Lack reduzierte die Temperatur der Karosserieoberfläche an heißen Tagen um 12° und in der Kabine um fünf°. Laut Experten wird dadurch die Belastung der Klimaanlage und des Kraftwerks reduziert (durch die geringere Erwärmung wird das Kraftwerk, das für die Kühlung des Autos zuständig ist, weniger belastet).
Wie die Online-Publikation Naked Science berichtet, beträgt die Dicke der vom Nissan-Forschungszentrum entwickelten Lackbeschichtung etwa 120 Mikrometer und ist damit etwa sechsmal dicker als der übliche Autolack, der in der modernen Automobilindustrie verwendet wird. Bevor der Lack in Massenproduktion hergestellt werden kann, muss Nissan einen Weg finden, seine Dicke zu verringern, ohne seine Wirksamkeit zu beeinträchtigen.
Weiße Dächer schützen vor Überhitzung, können jedoch negative Klimaeffekte haben. Die Reflexion des Sonnenlichts kann einen Bereich zwar vor sengenden Temperaturen schützen, die umliegenden Bereiche können darunter jedoch leiden. Eine auf die Abkühlung von Städten ausgerichtete Anpassungsstrategie an den Klimawandel kann unbeabsichtigt dazu führen, dass es in benachbarten Gebieten wärmer wird. Dies geht aus einer neuen Studie von Forschern der Harvard University hervor.
Zu dieser Strategie, die als landgestütztes Strahlungsmanagement bezeichnet wird, gehören Techniken wie das Weißstreichen von Dächern und Gehwegen, um das Sonnenlicht zu reflektieren und die Wärmeaufnahme zu verringern. Dadurch wird zwar die Temperatur im Anwendungsgebiet effektiv gesenkt, es werden jedoch auch Wettermuster gestört, wodurch die Niederschläge sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gebiets reduziert werden.
Dies stellt ein Problem für die angrenzenden Gebiete dar. Niederschlag hält den Boden feucht und die Verdunstung der Feuchtigkeit kühlt die umgebende Luft ab. Wenn die Niederschläge abnehmen, verringert sich die Verdunstung, was zu höheren Temperaturen führt. Innerhalb der weißen Dachzone überwiegt der kühlende Effekt des reflektierten Sonnenlichts die Erwärmung durch die verringerte Bodenfeuchtigkeit. Allerdings profitieren benachbarte Gebiete nicht nur nicht von der reflektierenden Kühlung, sondern erfahren aufgrund geringerer Niederschläge sogar eine Erwärmung. Dadurch werden die Außenbereiche des Gebäudes beheizt, wobei der Heizeffekt dort ca. 1-4 mal größer ist als der Kühleffekt im Bereich des „weißen Daches“.
Die Forscher warnen, dass die Methode die Klimaungleichheit verschärfen könnte, wenn sie in wohlhabenden Regionen, die an arme Gebiete grenzen, angewendet würde.
Allerdings kann die Weißdachmethode im richtigen Maßstab dennoch von Vorteil sein. Die Autoren weisen darauf hin, dass es bei einer Anwendung in Gebieten mit einem Durchmesser von weniger als einem Kilometer unwahrscheinlich sei, dass die Niederschlagsmenge beeinflusst oder eine unbeabsichtigte Erwärmung verursacht werde. Würde man diese Methode allerdings auf Flächen mit einem Durchmesser von mehr als zehn Kilometern anwenden, würde sie wahrscheinlich zu einer Abkühlung eines weitaus größeren Gebiets führen als zu einer Erwärmung, sodass sich dieser Kompromiss möglicherweise lohnen würde.
