SZ-Serie: München forscht, Folge 4:Grüne Klimaanlage
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Wissenschaftler der Technischen Universität München erforschen, welche Bäume die Luft in Städten am effektivsten abkühlen. Am coolsten schneidet die Robinie ab
Sie ist in sommerliches Grün gekleidet, trägt eine schirmartige Krone und kann schon mal 20 bis 30 Meter groß werden. Die Robinie ist einer der häufigsten Bäume, die in der Stadt wachsen. Sie sieht einfach schön aus, ist pflegeleicht und widersteht harten Wintern. Was sie aber in diesen Zeiten, in denen sich das Klima wandelt und es in den Städten immer enger und wärmer wird, besonders attraktiv macht: Die Robinie arbeitet wie eine kleine Klimaanlage - wesentlich effektiver als andere Bäume. Das haben Forscher der Technischen Universität München (TUM) herausgefunden. In einem Feldversuch an zwei Standorten in Haidhausen und in Riem untersuchten sie die klimatischen Bedingungen - um eine ideale Umgebung für Stadtmenschen zu entwerfen.
Dass Bäume die Luft kühlen und Baumgruppen in zubetonierten Umgebungen und Häuserschluchten wahre Frischluft-Inseln sein können, ist nicht neu. Die Frage, die sich die Wissenschaftler rund um Mohammad Rahman stellten, war aber: Welche Bäume bringen für München am meisten? Bayerns Landeshauptstadt ist die drittgrößte und am dichtesten besiedelte Stadt Deutschlands. Bis zu sechs Grad Celsius ist die Lufttemperatur im Stadtgebiet Münchens wärmer als im ländlichen Umkreis.
Mohammad Rahman, 37, ein Forschungsstipendiat der Humboldt-Stiftung mit Wurzeln in Bangladesch und Doktor-Würde aus England, versammelte ein illustres Team in München um sich: Sechs Experten vom Lehrstuhl für Strategie und Management der Landschaftsentwicklung sowie der Waldwachstumskunde der TUM näherten sich dem idealen Stadtgewächs mit profundem Wissen aus weltweiten Studien zu Klimawandel und Baumwachstum an - außerdem mit viel technologischem Werkzeug.
Zuallererst befestigten sie kombinierte Sensor- und Speichergeräte, so genannte Datenlogger, unter den Baumkronen, etwa zehn bis 15 Stämme pro Standort waren es. Am Bordeauxplatz in Haidhausen, wo Winterlinden rund um einen großen Grünstreifen gedeihen, hingen die solarbetriebenen Messanlagen ein gutes Jahr lang. Sie sahen ein bisschen aus wie helle Vogelhäuschen. Winterlinden haben eine dichtere Baumkrone als Robinien.
Am zweiten Standort, der Lehrer-Wirth-Straße in Riem, befestigten die Forscher ihre Geräte an Robinien, auch Scheinakazien genannt. Deren Borke ist graubraun und tief gefurcht. "Wir haben bewusst zwei beliebte, aber gegensätzliche Stadtbaum-Arten gewählt, um das komplexe Zusammenspiel aus Standortfaktoren, aktueller Wetterlage und Baumtyp zu analysieren", sagt Rahman. Wegen des Klimawandels konzentrierten sich die Forscher aber vor allem auf die Kühlwirkung an sehr heißen Tagen.
Ein Jahr lang hingen die Geräte am Bordeauxplatz, zwei Jahre am Standort in Riem. Ein aufwendiges Forschungsprojekt: "Wir mussten einmal pro Woche kontrollieren und nachrüsten. Es gab viel Vandalismus", berichtet der Wissenschaftler. Die Sensoren sind hochempfindlich, sie kontrollierten alle fünf Minuten Lufttemperatur, Feuchtigkeit, Wind und Sonnenstand. Sie maßen, wie viel Wasser der Baumstamm aufnimmt und wie viel er an die Atmosphäre abgibt.
Das Ergebnis in Kürze: Die Robinie kühlt besser, obwohl sie weniger Blätter hat. Unter ihr ist es an heißen Sommertagen kühler. Wie das funktioniert? Das Forscherteam bemüht zur Erklärung einen Vergleich: Die Leistung eines Klimagerätes liegt zwischen einem und zehn Kilowatt (kW), die einer Linde bei bis zu 2,3 kW. Vieles kommt zusammen, damit dieser Baum kühlt: Dichte Baumkronen, die Schatten spenden. Blattoberflächen, die Sonnenstrahlen reflektieren und sie für die Transpiration nutzen. Einen großen Prozentsatz der abgefangenen Strahlung verwenden Lindenbäume, um Wasser aus den Spaltöffnungen ihrer Blätter zu verdampfen. Alle Pflanzen tun das, auch Gras.
Warum die Robinien in Riem im Studienergebnis trotzdem cooler dastehen als die Winterlinden in Haidhausen, erklärt Rahman so: Deren Blattfläche ist kleiner und damit die Transpiration geringer. "Das macht zwar die Linde an milden Sommertagen effektiver in Sachen Kühlung. Allerdings braucht die Robinie weniger Wasser als die bei großer Hitze durstige Linde." Weil dadurch unter Linden der Boden um den Stamm trockener wird, kann das Gras dort weniger transpirieren, sprich kühlen. Die Temperatur in Bodennähe steigt.
Wer im Sommer einen kühlen Kopf behalten möchte, sollte also mehr die Robinie suchen als die Winterlinde. Und den Münchner Stadtplanern rät das Team der Technischen Universität, Baumarten, die wenig Wasser verbrauchen, zu pflanzen. Möglichst auf Wiesen.
Die segensreiche Wirkung von Stadtbäumen auf das Klima in den Metropolen und die urbane Lebensqualität beschäftigt Forscher allerorten. Dass Stadtbäume weltweit schneller wachsen als Bäume in ländlicher Umgebung hat im vergangenen Jahr ebenfalls ein TU-Wissenschaftler herausgefunden: Hans Pretzsch vom Lehrstuhl für Waldwachstumskunde untersuchte Proben von Baumkernen aus Berlin, Brisbane, Kapstadt, München, Houston, Hanoi, Paris, Sapporo und Santiago de Chile. Warum die Mühe? "Während die Auswirkungen des Klimawandels auf das Baumwachstum in Wäldern umfassend untersucht wurde, gibt es für Stadtbäume bislang kaum Informationen", sagt der Professor. Die Erkenntnis der Münchner Forscher: Bei gleichem Alter sind Stadtbäume im Schnitt größer als ländliche Bäume. Der relative Größenunterschied nimmt mit zunehmendem Alter etwas ab: "Während der Unterschied im Alter von 50 Jahren noch etwa ein Viertel beträgt, sind es bei einem Baumalter von hundert Jahren immer noch knapp 20 Prozent." Die Stadt hat eine Wirkung wie ein Treibhaus, Forscher nennen das den Wärme-Insel-Effekt.
Sogar für komplett versiegelte Flächen in München, für Orte, an denen kein Platz für Erdreich und Wurzeln ist, weil darunter U-Bahnschächte oder Leitungen verbuddelt liegen, haben Wissenschaftler eine hübsche Lösung gefunden: Der architektonische Prototyp heißt "Urban Micro Climate Canopy" und sieht richtig schön futuristisch aus. Es ist eine robotisch gefertigte Leichtbaukonstruktion, die mit Kletterpflanzen und Moosen begrünt wird.
TU-Experten von der Professur für Green Technologies in Landscape Architecture sowie vom Lehrstuhl für Gebäudetechnologie und klimagerechtes Bauen haben ihre Erfindung im März mit der Firma FibR bei der "Luminale" in Frankfurt vorgestellt. Das filigrane Gebilde ist sozusagen eine künstliche Baumkrone. Gerade Moose können Feinstaub und Stickoxide binden und verbessern die Luftqualität. Und die Kletterpflanzen bilden schnell ein kühlendes Schattendach über den Hitzeinseln der Großstadt.