Klimawandel und Biodiversität Urbane Lebensräume Prof. Dr. Wilhelm Kuttler Fakultät für Biologie Angewandte Klimatologie Universität Duisburg-Essen, Campus Essen Prof. Dr. Rüdiger Wittig Institut für Ökologie, Evolution & Diversität Abteilung Ökologie & Geobotanik Goethe-Universität, Frankfurt am Main Klimawandel und Biodiversität Urbane Lebensräume Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Prof. Dr. Wilhelm Kuttler Klimawandel und Biodiversität Urbane Lebensräume Klimatische Grundlagen Prof. Dr. Wilhelm Kuttler Fakultät für Biologie, Angewandte Klimatologie, Universität Duisburg-Essen, Campus Essen Klimawandel und Biodiversität Urbane Lebensräume Klimatische Grundlagen Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Gliederung des Vortrags Zukünftige thermisch-klimatische und lufthygienische Veränderungen in Städten Anthropogene und biogene Kohlenwasserstoffe als Ozonvorläufergase Bäume und ihr biogenes Ozonbildungspotenzial Maßnahmen gegen den Klimawandel auf städtischer Ebene Ausblick Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Projizierte Auswirkungen auf urbane Lebensräume… Häufigere Sommergewitter mit Starkregenabflussspitzen (Überschwemmungsgefahr) Zunahme autochthoner Wetterlagen sowie der Häufigkeit städtischer Überwärmungen (*) Zunahme thermischer Extremwerte (*) Veränderung der atmosphärischen Spurenstoffkonzentration am Beispiel Ozon (*) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Verteilung der Maxima der Lufttemperaturen in den Sommermonaten (JJA) am Standort Essen im gegenwärtigen und zukünftigen Klima (Quelle: Modell WETTREG/ECHAM5; IPCC-SRES-Szenario: A1B; berechnet durch D. Dütemeyer) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

(Quelle: MUNLV 2010, verändert) Potenzial für die Ausbildung urbaner Wärmeinseln in NRW. Grundlage der Karte ist die Bevölkerungsdichte und der Anteil versiegelter Fläche (Quelle: MUNLV 2010, verändert) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

(Quelle: MUNLV 2010; verändert) Exemplarisch dargestellte Problemgebiete der Wärmebelastung im mittleren Ruhrgebiet (Quelle: MUNLV 2010; verändert) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Verhalten von Ozon unter gegenwärtigen klimatischen Bedingungen Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Zusammenhang zwischen den Tagesmaxima der Ozonkonzentration und den der Lufttemperatur am Industriegebietsstandort Duisburg-Walsum (1984 - 2007) (Quelle: Melkonyan, 2011) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Verhalten von Ozon unter zukünftigen klimatischen Bedingungen Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Entstehung von Ozon während sommerlicher Strahlungswetterlagen (nach verschiedenen Quellen) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Abhängigkeit der Konzentration flüchtiger Kohlenwasserstoffe (VOC) von der Temperatur (Quelle: Langford et al., 2009; verändert) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

geringes Ozonbildungspotenzial hohe Trocken­ toleranz Ozonbildungspotenzial (OZBP)1) und Trockentoleranz ausgewählter Baumarten sowie ihre Verwendungsempfehlung (nach Roloff et al. 2008, Benjamin & Winer 1998; verändert) Pflanze Lateinischer Name Populärer Name geringes Ozonbildungspotenzial hohe Trocken­ toleranz hohe Winter­ härte Acer campestre Feldahorn ++ Acer rubrum Rotahorn + Carya ovata Schuppenrinden-Hickory Carya tomentosa Spottnuss Fraxinus pennsylvanica Grünesche, Rotesche Ginkgo biloba Ginkgo, Fächerbaum Malus tschonoskii Wollapfel Pinus ponderosa Gelbkiefer Pinus sylvestris Waldkiefer Prunus avium Vogelkirsche Pyrus communis Kulturbirne Pyrus pyraster Wildbirne Quercus rubra Roteiche Robinia pseudoacacia Gemeine Robinie Sophora japonica Japanischer Schnurbaum Ulmus parvifolia Japanische Ulme x Cupressocyparis leylandii Leylandzypresse Zelkova serrata Japanische Zelkove 1) Geringes OZBP: Isoprenemission < 2µg/(g ∙ h) TS ; ++ = sehr gut, + = gut, fett: einheim. Arten Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Gegenmaßnahmen auf städtischer Ebene Optimierung der Gebäudewärmedämmung Bau von Passiv- und Energie-Plus-Häusern Entsiegelung von Oberflächen Erhöhung der Reflexion (lang-/kurzwellig), Beschattung versiegelter Oberflächen (Dächer, Wände, Straßen) Erhaltung/Schaffung von Frischluftbahnen zwischen Stadt und Umland Anlegen bzw. Vergrößern der mit Vegetation bestandenen Flächen (Fassade, Dach, ebenerdig) sowie von Wasserflächen („blau/grüne“ Infrastruktur) Sinnvoller Einsatz regenerativer Energien (Wind, Sonne, Geothermie) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Ausblick Bestelladresse: infoservice@mkulnv.nrw.de April 2010 Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler | 19.05.2011

Klimawandel und Biodiversität Urbane Lebensräume Prof. Dr. Rüdiger Wittig Institut für Ökologie, Evolution & Diversität Abteilung Ökologie & Geobotanik Goethe-Universität, Frankfurt am Main Foto: Dieter Fehren Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Artenreichtum urbaner Lebensräume im Vergleich zum Umland (jeweils die spontan vorkommenden Arten) Tiere: verarmt (oft stark) Pilze: verarmt Sporenpflanzen: verarmt Samenpflanzen: deutlich erhöht Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Beispiel für erhöhte Artenzahl spontan vorkommender Samenpflanzen in Städten Frankfurt: ca. 1650 Taunus: ca. 1250 Das im Taunus bisher untersuchte Gebiet ist 15mal größer als Frankfurt ! Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Charakterisierung der spontanen urbanen Arten Kulturfolger Ubiquisten Kosmopoliten lichtliebende Pionierarten hohe Samenproduktion effektive Ausbreitungsmechanismen störungsresistent relativ trockenheits- und wärmeresistent zur Zeit nicht gefährdet Als an Trockenstress und Wärme angepasste Arten allesamt nicht durch den Klimawandel gefährdet. Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Seltener Fall Urbane Lebensräume als Ersatzbiotope für Arten der Magerrasen Fels- und Geröllfluren Kiesbänke Als an Trockenstress und Wärme angepasste Arten allesamt nicht durch den Klimawandel gefährdet. Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Service-Leistungen und ökonomischer Wert der urbanen Vegetation Hauptträger der Leistungen sind die Stadtbäume bzw. ihre Gesamtheit (Urban Forest) Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Schätzung verschiedener ökonomischer Werte für 100 Schätzung verschiedener ökonomischer Werte für 100.000 große, ausgewachsene Stadtbäume in einer australischen Stadt (nach Moore 2009, abgewandelt) Faktor Wert pro Baum Menge Preis pro Einheit (in Austral. $) Wert In Bäumen festgelegter Kohlenstoff 12.5 Tonnen 1.25 Mill. Tonnen 20 pro Tonne t 25 Mill. Wert des Stadtbaums 200 $ pro Jahr 20 Mill. pro Jahr Stromersparnis 30 kWh 3 Mill. kWh 0.17 $ pro kWh 510,000 $ pro Jahr Vermiedene Emissionen 1.2 Kg pro kWh 3,600 Tonnen 20 $ pro Tonne 72,000 $ pro Jahr Wasserersparnis aufgrund von Stromeinsparung* Elektrizitätsgewinnung 30 kWH pro Baum bei 100 l pro Wh 300 Mill. Liter 1.50 $ pro Kiloliter 45.000 $ Verlängerte Lebensdauer asphaltierter Gehwege 540 $ pro m2 bei einer Lebensdauer von 20 Jahren 225 $ pro m2 bei einer um 50% verlängerten Lebensdauer von 10 Jahren 47.250,000 $ Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011 * bei Stromgewinnung aus Kohle werden 100 l Wasser pro KWh benötigt

Mit fortschreitendem Klimawandel wird die Gefährdung der Stadtbäume zunehmen. Hierfür verantwortlich sind: Direkte Wirkungen: Hitze- und Trockenstress: verringertes Wachstum, Tod oder erhöhte Krankheitsanfälligkeit erhöhter Ozongehalt: ähnliche Wirkungen wie Hitze- und Trockenstress Mehr und heftigere Stürme: Windwurf oder zumindest Sturmschäden Mehr Starkregenereignisse: Wurzelschäden oder Entwurzelung durch Überflutung Indirekte Wirkungen: Bevölkerung sucht häufiger die Parks auf: Bodenverdichtung Mehr Baum-Schädlinge überleben den Winter Neue Schädlinge kommen hinzu Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Aufgrund des Klimawandels zu erwartende Arealveränderungen von Stadtgehölzen Aktuelles Klima für 2050 vorhergesagtes Klima Spitzahorn – Acer platanoides Eibe – Taxus baccata Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Sträucher Bereits relativ viele Wärme liebende Arten (Liguster, Flieder, Forsythie, Wolliger Schneeball) und sogar immergrüne (z.T. skleromorphe) Arten (Mahonie, Lorbeer-Kirsche) Mehrere nicht als Wärme liebend geltenden Arten (Weißdorn, Hainbuche, Schlehe, Rosen) kommen natürlicherweise auch in Gebüschen warmer Standorte vor. Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Kletterpflanzen Bekommen in trockenen Sommern sehr wahrscheinlich Probleme Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Holzige Bodendecker Sind überwiegend an sommerliche Trockenheit angepasst. Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Krautige Zierpflanzen Momentan benötigen Zierpflanzenbeete (oft starke) sommerliche Bewässerung Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Arten der Nutz-, Park- und Zierrasen Unsere heutigen Parkrasen sind optimal im atlantischen Klima entwickelt, brauchen daher in unseren Städten in der Regel (starke) sommerliche Bewässerung. Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Aufgrund des Klimawandels zu erwartende Arealveränderungen von Rasengräsern Aktuelles Klima für 2050 vorhergesagtes Klima Rotschwingel – Festuca rubra Deutsches Weidelgras – Lolium perenne Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Gärtnerisches Stadtgrün Stadtwälder, naturnahe Parkanlagen, Alleen Hecken und Strauchpflanzungen Rasenflächen Dachbegrünung Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Städte als Modellfall der Reaktion auf Klimawandel ?? Folgende urbane Phänomene stimmen mit denen des Klimawandels überein: warm und trocken, momentan verlängerte Vegetationsperiode, demnächst vielleicht aber auch nur verschobene (Winter) bzw. zweigeteilte (Frühjahr und Herbst), Änderung der Phänologie, aber es gibt auch deutliche Unterschiede: veränderte Böden, starke mechanische Störungen, Streusalzeinsatz, Immission Gärten und Anlagen als permanente Diasporenquelle. Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Maßnahmen Erhöhung des Anteils an geschlossenen Baumbeständen im Siedlungsbereich Erhöhung des Anteils der Straßenbäume und der Bäume auf öffentlichen Plätzen Erhöhung des Baumbestandes auf Privatgrundstücken Allgemeine Erhöhung des Grünflächenanteils in Städten Förderung der Fassaden- und Dachbegrünung Förderung des Ersatzes versiegelter durch begrünte Flächen Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Forschungsfragen Welches sind die Stadtbäume der Zukunft ? Anforderungen: trockenresistent, geringes Ozonbildungspotential Was geschieht mit den Parkrasen ? Wie kann man die Akzeptanz spontaner Vegetation erhöhen ? Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. W. Kuttler, Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011

Bewertung im Hinblick auf das Ziel der Konvention von Rio Urbane Lebensräume leisten keinen direkten Beitrag zum Erhalt der weltweiten Biodiversität. Aber sie besitzen eine sehr große Bedeutung für die Umwelterziehung und sind damit auch im Hinblick auf das Ziel der Konvention von Rio unverzichtbar. Klimawandel und Biodiversität – Urbane Lebensräume Prof. Dr. R. Wittig | 19.05.2011