Metergenaue Hitzebelastung in Städten mit KI-Modell sichtbar machen

Am Beispiel von Freiburg simulierten die Forschenden drei verschiedene Klimaszenarien für den Zeitraum von 2070 bis 2099 und zeigen dadurch die Entwicklung von Hitzestunden in Bezug zur Stadtstruktur auf. Im KI-Modell wurde erstmals hochauflösend und über lange Zeiträume berechnet, wie sich die Hitzebelastung in einem Stadtgebiet künftig pro Quadratmeter entwickeln wird. Freiburg diente den Forschenden als Pilotstadt für ihr Modell.

Das KI-System kombiniert Geodaten wie Gebäudehöhen und Vegetationsstrukturen mit Wettervorhersage- oder Klimaprojektionsdaten wie Lufttemperatur oder Strahlung. Das Modell kann für die Prognose verschiedener Klimaszenarien eingesetzt werden. Diese reichen von einem Klima, das sich bei starkem Klimaschutz weniger stark erwärmt, bis hin zu einem deutlich wärmeren Klima bei sehr hohen Treibhausgasemissionen.

"Mit unserem KI-Modell können wir die Hitzeentwicklung in Freiburg buchstäblich vor jeder Haustür analysieren", sagt Prof. Dr. Andreas Christen, Umweltmeteorologe an der Universität Freiburg. "Da jede Stadt mit ihrer Bebauung, Begrünung und Lage ganz eigene Strukturen aufweist, ist es entscheidend, die Hitzebelastung so detailliert wie möglich zu berechnen – nur so lassen sich passgenaue Maßnahmen entwickeln, die Menschen besser vor extremer Hitze schützen." Nach einer Validierung und Anpassung an spezifische städtische Gegebenheiten, kann das Modell auf jede andere Stadt angepasst und angewendet werden.

Hitzebelastung steigt in Freiburg zukünftig an

Mithilfe des KI-Modells wurde das zukünftige Freiburger Stadtklima für den Zeitraum 2070 bis 2099 unter drei Szenarien simuliert. So wären unter dem pessimistischsten Szenario pro Jahr tagsüber bis zu 307 Stunden mit starker Hitzebelastung über 32 Grad Celsius gefühlter Temperatur möglich. In der Referenzperiode zwischen 1990 bis 2019 waren es 135 jährlich.

Die Stundenanzahl mit sehr starker Hitzebelastung über 38 Grad Celsius gefühlter Temperatur könnte sogar um das Zehnfache steigen: auf 71 Stunden pro Jahr im Zeitraum 2070 bis 2099, verglichen mit sieben Stunden jährlich in der Referenzperiode. Im Vergleich steigen im Szenario mit der geringsten Erwärmungsentwicklung die Stunden unter starker Hitzebelastung auf jährlich 149 an. Die Anzahl der Stunden mit sehr starker Hitzebelastung beläuft sich in diesem Szenario auf zwölf.

https://doi.org/10.1016/j.uclim.2025.102564