Was bedeutet Kaltluft für das Stadtklima?

Für eine Abmilderung der städtischen Überwärmung sorgen die regionalen und lokalen Kaltluftabflüsse und Luftleitbahnen. Im Gegensatz zu versiegelten Oberflächen kühlen vegetationsgeprägte Freiflächen, wie Grünland, Acker-, Brach- und Gartenland mit geringer Rauigkeit, nach Sonnenuntergang rasch ab und Kaltluft entsteht. Dies beruht auf den physikalischen Eigenschaften des Erdbodens (geringes Wärmespeichervermögen). Die Stärke der Abkühlung ist abhängig vom Bewuchs und am intensivsten bei wolkenlosen, schwachwindigen Wetterlagen.

Die Abkühlungsraten können 0,2 bis 2 Grad pro Stunde betragen. Beispielsweise erreicht die Kaltluftproduktion bei Bewuchs mit Wald/Gehölz etwa 4 bis 8 Kubikmeter/Quadratmeter pro Stunde, bei Äckern/Wiesen etwa 8 bis 14 Kubikmeter/Quadratmeter pro Stunde (Zenger, 2013).

Auf großen zusammenhängenden Flächen, wie den links- und rechtselbischen Hochebenen, entsteht auf diese Weise ein großes Kaltluftvolumen (Kaltluftentstehungsgebiete). Aufgrund der höheren Dichte kalter Luft beginnt diese – dem Geländegefälle folgend – entlang der Seitentäler in das tiefergelegene Elbtal zu fließen. Für nennenswerte Kaltluftabflüsse muss die Hangneigung wenigstens 1 bis 2 Grad (entsprechend etwa 1 bis 3 Meter Gefälle auf 100 Meter Strecke) betragen (VDI 3787 Bl. 5, S.33). Der Kaltluftfluss beginnt bereits kurz vor Sonnenuntergang und kann bei guten Abflussmöglichkeiten die ganze Nacht andauern. Erst nach dem Sonnenaufgang versiegt der Kaltluftfluss. So speisen die Kaltluftentstehungsgebiete die Kaltluftabflussbahnen. Das sind Bereiche mit geringer Rauigkeit, in denen sich die Kaltluft sammelt und entsprechend der Geländeneigung zum Stadtraum hin abfließt.

Voraussetzungen für den Kaltluftabfluss:

• Vorhandensein ausreichend großer Kaltluftentstehungsflächen,
• ein möglichst freies Strömungsfeld mit geringer Oberflächenrauigkeit,
• keine Ansiedlung von Industrie- und Gewerbegebieten mit Schadstoffemissionen sowie keine stark befahrenen Straßen im Bereich des Strömungsfeldes.
• Dichte und hohe Bebauung, aber auch natürliche Dämme in den Abflussbahnen behindern die Strömung und reduzieren dadurch die Eindringtiefe in den Stadtraum.
• Die Reichweite der Strömung ist abhängig von der Mächtigkeit und Fließgeschwindigkeit der Kaltluft sowie von Hindernissen und der Oberflächenbeschaffenheit in der Abflussbahn.

Für das Dresdner Stadtklima sind die Kaltluftströmungen von entscheidender Bedeutung, da sie sowohl für eine Abmilderung des nächtlichen Überwärmungseffektes als auch für eine Durchmischung oder einen Austausch der mit Schadstoffen angereicherten Stadtluft sorgen.

Im Frühjahr und Herbst kann sich durch abfließende Kaltluft vermehrt Frost und Nebel bilden. Dies kann sich zum Beispiel im Obst-, Weinbau oder auch im Straßenverkehr nachteilig auswirken.

Die modellierten Kaltluftverhältnisse (Kaltluftschichtdicke, -volumenstrom und -geschwindigkeit) für die Zeitpunkte nach Sonnenuntergang, Mitternacht und vor Sonnenaufgang sind im städtischen Themenstadtplan abrufbar.

Der Verlauf der stadtklimaökologisch bedeutsamen Kaltluftabflussbahnen ist außerdem in der Klimafunktionskarte im Themenstadtplan als schraffierte Fläche dargestellt.