Beeinflussungs­grad der deutschen Jahresmittel­temperatur durch städtische Wärme­inseln erstmals flächen­deckend quanti­fiziert

Eines der wichtigen Streitthemen in der Klimadebatte ist der städtische Wärmeinseleffekt (WI-Effekt). Bebauung und Wärmeerzeugung treiben die Temperaturen in den Ballungszentren zusätzlich zum weltweiten Klimawandel nach oben. Das Phänomen fungiert im Englischen auch unter ‘urban heat island’ (UHI) und ist in der Fachwelt allseits anerkannt. Eine berechtigte aber leider noch weitgehend ungeklärte Frage ist nun, inwieweit der UHI die Langzeittemperaturmessungen bereits beeinflusst hat. Wiewiel UHI steckt wirklich in den Temperaturkurven des Deutschen Wetterdienstes (DWD)?


Dazu müssen wir zunächst klären, ob die offiziellen DWD-Kurven bereits hinsichtlich des UHI korrigiert sind. Vor gut zwei Jahren fragten wir diesbezüglich beim DWD konkret nach und erhielten eine klare Antwort:

Sehr geehrter Herr Lüning,

Vielen Dank für Ihre Nachricht. Die Temperaturwerte werden unkorrigiert, also ohne Berücksichtigung des Wärmeinseleffekts verwendet.

Mit freundlichen Grüßen

[DWD-Diplom-Meteorologin]

Eine UHI-Korrektur hat also seitens des DWD noch nicht stattgefunden. Es stellt sich also die Frage, ob es überhaupt irgendetwas zu korrigieren gibt. Existieren im Netz des DWD  Stationen, die in UHI-relevanten Bereichen liegen? Oder sind alle Stationen so sorgfältig platziert, dass sie abseits der städtischen Wärmebeeinflussung liegen? Auch diese Frage beantwortete uns der DWD damals bereitwillig:

Sehr geehrter Herr Lüning,

damit gemäß WMO-Anforderungen die freie Exposition der Messstationen gegenüber den meteorologischen Einflussgrößen gewährleistet wird, befindet sich der überwiegende Anteil der Wetter- und Klimastationen außerhalb von Städten, gelegentlich auch am Stadtrand. Nur einige wenige Stationen befinden sich in Stadtzentren, wie z.B. in München oder in Jena. Unsere Klimauntersuchungen zu Frankfurt am Main (siehe http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:101:1-201106095249 ) zeigen, dass – die Lufttemperatur in Innenstadt und Umland nahezu gleichermaßen ansteigt, wenn man von den Einflüssen kleinerer Stationsverlegungen absieht, – die Erwärmung durch den Klimawandel ein Überlagerungseffekt ist, d. h., dass der projizierte Anstieg der Lufttemperatur über Städten im Vergleich zu ihrem Umland keine statistisch signifikanten Unterschiede aufweist.

Mit freundlichen Grüßen […]

Der DWD erklärte also, dass die allermeisten Stationen in ländlichen und UHI-unbedenklichen Gegenden liegen würden. Zudem gäbe es keinen Unterschied in der Erwärmungsrate zwischen Stadt und Land. An dieser Stelle der Diskussion ließen wir es Anfang 2015 bewenden. Hier fehlten ganz klar Daten und ein konkreter Ansatz, um die Frage wissenschaftlich zufriedenstellend zu klären. Am 15. April 2017 kam dann plötzlich Bewegung in die Thematik. Im Fachblatt “Science of The Total Environment” erschien an jenem Tag eine Studie von Susanne Benz, Peter Bayer und Philipp Blum vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Technischen Hochschule Ingolstadt. Eine thematische Punktlandung: Wieviel städtischer Wärmeinseleffekt steckt eigentlich in den offiziellen Deutschland-Temperaturen des Deutschen Wetterdienstes? Die Forschergruppe fahndete nach Wärmeinseleffekten in der Luft, am Boden und im Untergrund. Eine wichtige Studie, leider ohne Pressemitteilung des KIT. In den Highlights der Publikation heißt es:

  • Anthropogenic temperature anomalies are quantified in Germany.
  • Temperatures in air, surface and groundwater correlate with nighttime lights.
  • Groundwater temperature anomalies are most extreme.
  • Heat anomalies in air and groundwater are mainly caused by artificial surfaces.
  • Surface urban heat islands are observed in settlements with only 5000 inhabitants.

Kurz übersetzt: Anthropogene Anomalien in Deutschland quantifiziert. Die Temperaturen in der Luft, am Boden und im Grundwasser korrelieren mit dem Grad der nächtlichen Beleuchtung. Besonders starke Anomalien wurden im Grundwasser gefunden. Anomalien in der Luft und im Grundwasser werden vorwiegend durch künstliche Oberflächen (wie z.B. Asphaltflächen) verursacht. Städtische Wärmeinseleffekte wurden sogar in kleinen Orten mit bis zu 5000 Einwohnern gefunden.

Höchst spannend. Das wollten wir genauer wissen. Die Kalte-Sonne-Redaktion besorgte sich also die Publikation und studierte sie, in ganzer Länge. Eine wirklich gut lesbare Abhandlung, wenn man denn mit der englischen Wissenschaftssprache zurechtkommt. Der Aufbau der Arbeit ist gut strukturiert, Quellen werden klar genannt, die Argumentation ist logisch überzeugend. Chapeau!

Insgesamt wertete die Gruppe 464 vom DWD gelistete Stationen aus, die Deutschland flächig abdecken und deren Daten hier vorgehalten werden (siehe auch Karte in Abb. 1a der Publikation). In der Arbeit werden die Landstationen  “Surface air temperature” (SAT) genannt, da sie die Temperatur 2 m über Grund messen. Außerdem werteten die Autoren Satellitentemperaturdaten der NASA für Deutschland aus, die im Paper als “Land surface temperature” (LST) bezeichnet werden. Die Daten entsprechen den level-5 MODIS daily products MOD11A1 and MYD11A1 der NASA-Satelliten TERRA und AQUA und wurden in einer Auflösung von 1 x 1 km bearbeitet. Auch diese Daten sind im Internet offenbar frei verfübar (hier). Susanne Benz und ihr Team fanden dabei, dass die DWD-Daten (SAT) im Mittel 0,26°C kälter als die NASA-Satellitendaten (LST) sind. Was zwei Meter Höhe doch so ausmachen… Außerdem untersuchten die Autoren Grundwassertemperaturen in Baden Württemberg. Auch spannend, soll aber heute nicht unser Thema sein, daher lassen wir diesen Aspekt im Folgenden aus.

Die Gruppe besorgte sich aus den genannten Quellen die jeweiligen Jahresdurchschnittstemperaturen für das Jahr 2015. Besonders warm war es entlang des gesamten Rheinverlaufs sowie entlang des Mains. Nun ging es an das Kernproblem: Welche DWD-Stationen und Gebiete wurden vom UHI beeinflusst und welche blieben weitgehend ungestört? Wie lässt sich der Grad der Beeinflussung quantifizieren? Susanne Benz und ihr Team haben hier einen riesigen Schrit nach vorne gemacht. Sie testen eine Reihe von möglichen Datensätzen, die als Näherung für den Grad der UHI-Beenflussung genutzt werden könnten. Zunächst probierten sie die Bevölkerungsdichte, aufgelöst in 1 x 1 km. Das Ergebnis war ernüchternd: Keine gute Übereinstimmung mit den Satellitendaten (LST), keine Korrelation. Nächster Versuch mit einer Datenbank zur Oberflächenbeschaffenheit Deutschlands, auf english “landcover”. Wieder nichts, keine Korrelation mit den flächendeckenden Satellitendaten.

Schließlich dann noch ein letzter Versuch mit einem vielleicht überraschenden Datensatz, einer Karte der nächtlichen Lichtintensität Deutschlands (englisch: “Nighttime lights”). Die Idee ist gar nicht so abwegig: Wo viel Licht ist, herrscht viel menschliche Aktivität. Diesmal traf der Pfeil ins Schwarze. Der statistische Pearson Korrelationskoeffizient von Satellitentemperaturen und Nachtlicht ergab beachtliche 0.55. Stärkere Nighttime Lights scheinen die Temperatur also zu erhöhen. Wiederum scheinen die Daten für begabte Datentüftler von der NOAA-Webseite frei herunterladbar zu sein. Konkret handelt es sich um (Auszug aus dem Paper):

Nighttime lights were compiled from Version 4 of the DMSP-OLS Nighttime Lights Time Series, Image and Data processing by NOAA’s National Geophysical Data Center, and DMSP data collection by the US Air Force Weather Agency. Data were only available up to January 2014, hence 10-year mean (01/2004–12/2013) nighttime lights were chosen. The results were again exported at a resolution of approximately 1 km× 1 km(Fig. 2a) using Google Earth Engine, 2015.

Die Einheit des Nighttime Light Spektrums reicht von 0 (dunkel) bis 63 (sehr hell) und wird in der Einheit DN gemessen (Abb. 1). Die Autoren ermittelten nun einen geeigneten Schwellwert um “klimatisch” ländliche Gebiete von “klimatisch” städtischen Zonen zu unterscheiden. Sie kamen dabei auf den Wert 15. Gegenden mit einem DN-Wert von 0-15 sind als ländlich einzustufen, Gegenden mit Werten oberhalb von 15 als städtisch. Der Blick auf die Karte in Abb. 1 zeigt schön die hellen Stellen: Hamburg, Berlin, München, Ruhrgebiet, Frankfurt/Main sowie der Südwesten.

Abb. 1: Nächtliche Lichtintensität in Deutschland als Maß für den Grad der Beinflussung durch den städtischen Wärmeinseleffekt. Quelle: Abb. 2a aus Benz et al. 2017.

Basierend auf diesem einfachen und vielleicht sogar genialen Konzept können nun endlich verlässlich Land und Stadt klimatisch unterschieden werden. Daher weiter mit dem nächsten Schritt. Die Gruppe wollte für die einzelnen Wetterstationen und 1 x 1-Satellitenkacheln die Wärmeinsel-Intensität separat berechnen. Dazu schufen sie einen Parameter, die sogenannte “Anthropogenic Heat Intensity” (AHI), die im weitesten Sinne mit dem Grad der UHI-Beinflussung verwandt ist. Die Bestimmung der AHI ist denkbar einfach: Gemessene Temperatur an der Station bzw. der Satellitenkachel minus Temperatur des ländlichen Umlandes. An dieser Stelle ist es früher regelmäßig schiefgelaufen, denn das ländliche Umland ist gar nicht immer so ländlich wie man dachte. Erinnern Sie sich an die Highlights des Papers (siehe oben), in denen Wärmeinseln sogar in Orten mit lediglich 5000 Einwohnern gefunden wurden. Durch die neue Definition über das Nachtlicht gibt es nun eine verlässlichere Definition.

In der Praxis machten es die Autoren so: AHI-Berechnungen wurden nur für jene Wetterstationen durchgeführt, die im Umkreis von 47 km mindestens 5 ländliche Stationen mit Nachtlicht von 0-15 DN hatten. Aus diesen ländlichen Stationen wurde dann der Mittelwert gebildet. Die Temperatur der zu bestimmenden Station minus ländlicher Mittelwert ergibt dann den jeweiligen “Anthropogenic Heat Intensity”. In Fällen von weniger als 5 ländlichen Stationen wurde kein AHI berechnet, wodurch sich einige Löcher in der AHI-Karte in Abbildung 4a des Papers erklären (Abb. 2a). Insbesondere in den Ballungszentren war es schwierig, genug ländlichen Klimahintergrund zu bekommen. Hier blieb die Karte einfach weiß. Das Verfahren funktioniert analog für die Satellitentemperaturen, wobei mindestens ländliche 50 Satellitenkacheln im 47 km-Umkreis gebraucht wurden, um den AHI berechnen zu können. Das scheint kein großes Problem gewesen zu sein, denn die Satelliten-AHI-Karte macht einen ziemlich vollständigen Eindruck, vielleicht mit Ausnahme einiger Abschnite in den Küstenzonen (Abb. 2b).

Abb. 2: Anthropogenic Heat Intensity (AHI) in Deutschland. a) Wetterstationen (“Air”), b) Satellitenmessungen (“Surface”), c) Grundwasser. Quelle: Abb. 4 aus Benz et al. 2017.

Vertiefen wir uns in die AHI-Ergebniskarten in Abbildung 2. Bei den Wetterstationen gibt es drei große AHI-Klopper mit AHI-Werten über 1,1°C: bei München, bei Berlin und im Ruhrgebiet. Dies sind die orangen Punkte in der Karte. Diese Stationen scheinen regelrecht UHI-verseucht zu sein. Wenn man sich die Satellitenkarte in Abb. 2b anschaut, fallen die großen roten Flecken ins Auge, die ebenfalls UHI-bedenkliche Regionen markieren. Hier liegt eine Vielzahl von Stationen, deren Werte zur Berechnung der deutschlandweiten Jahresmitteltemperatur ganz offensichtlich ungeeignet sind. Stationen und Gegenden mit negativen AHI-Werte bzw. blauen Farben scheinen UHI-technisch in Ordnung zu sein. Schon bei den gelben AHI-Werten könnte es Probleme geben. Ein guter Grenzwert könnte z.B. eine AHI von 0,5°C sein, oberhalb dessen UHI-Korekturen durchgeführt werden müssten.

Projektanleitung: Bestimmung der wärmeinselarmen deutschen Jahresmitteltemperatur 

Kommen wir nun zum Knackpunkt der ganzen Sache. Nachdem wir nun also recht genau wissen, welche Gegenden besonders stark vom UHI beeinflusst werden, können wir die hier gelegenen Stationen entsprechend aussortieren. Ziel sollte es sein, bei der Berechnung der Jahresmitteltemperatur nur jene Stationen zu berücksichtigen, die eine AHI von unter 0 besitzen. Auf diese Weise erhielte man eine ziemlich UHI-arme Temperaturkurve, die derzeit noch fehlt. Man darf hochgespannt sein, ob die momentan in den deutschlandweiten DWD-Temperaturkurven enthaltene Erwärmungsrate auch in der UHI-armen Variante in gleicher Höhe enthalten ist.

Vorgeschlagene Vorgehensweise:

1) Zur Bearbeitung der Daten wird eine GIS-Software (Geographisches Informationssystem) benötigt, z.B. ArcGIS, ArcView oder Ähnliches. Vielleicht geht es auch über Google Maps oder Google Earth.

2) Herunterladen der Nighttime Light-Daten von der NOAA-Seiten (siehe oben) und Import in die GIS-Software.

3) Import einer hochauflösenden Version der Satelliten-AHI-Karte aus Abbildung 2b (Abb. 4 aus Benz et al. 2017). Vielleicht können die Autoren sie zur Verfügung stellen?

4) Import aller DWD-Stationen als Punkte ins GIS. Die geographische Breite und Länge der aktuell vom DWD gelisteten Stationen finden Sie hier. Im Datensupplement des Papers gibt es zudem eine Exceldatei mit Koordinaten für die ausgwerteten AHI-Stationen.

5) Überlagern der DWD-Stationen mit der Nighttime Light-Karte: Alle Stationen die in Gebieten mit DN über 15 liegen, werden aussortiert. Sie bleiben bei der UHI-armen Deutschlandtemperaturberechnung unberücksichtigt da zu sehr UHI-beeinflusst.

6) Überlagern der DWD-Stationen mit der AHI-Satellitenkarte: Alle Stationen die in Gebieten mit AHI über 0 liegen, werden aussortiert. Sie bleiben bei der UHI-armen Deutschlandtemperaturberechnung unberücksichtigt da zu sehr UHI-beeinflusst. Man könnte zum Test auch eine Variante mit AHI über 0,5 ausprobieren.

7) Aus allen übriggebliebenen, UHI-armen Stationen kann nun eine Temperaturkurve gemäß DWD-Richtlinien berechnet werden. Hier müsste man sich informieren, wie topographische Höhenunterschiede und andere Effekte behandelt werden.

Gibt es fachkundige Interessierte, die hier aktiv werden wollen? Mit ein bisschen Daten-Talent sollte sich dies doch relativ leicht bewerkstelligen lassen. Interessierte können sich bei der Kalte-Sonne-Redaktion melden. Wir koordinieren die Crowd-Science-Initiative gerne, so dass Duplikationen im Sinne einer besseren Effektivität vermieden werden können. Wir wollen den Autoren der vorgestellten Studie keine Konkurrenz machen, falls diese sich des Themas annehmen wollen, das ist klar. Anbei noch der vollständige Abstract der Studie:

Erkennung anthropogen verursachter Anomalien der Temperatur in der Luft, am Boden und im Grundwasser in Deutschland

Menschliche Aktivitäten beeinflussen direkt die umgebenden Luft-, Oberflächen- und Grundwasser-Temperaturen. Das bekannteste Phänomen dieser Art ist der städtische Wärmeinsel-Effekt, welcher vor allem in großen und dicht besiedelten Städten untersucht worden ist. Diese Studie erkundet den anthropogenen Einfluss auf das thermische Regime nicht nur in ausgesuchten Stadtgebieten, sondern im landschaftsweiten Maßstab für Datensätze mittlerer jährlicher Temperaturen in Deutschland in drei verschiedenen Bereichen: gemessene Lufttemperatur, gemessene Temperatur des Grundwassers und aus Satellitenbeobachtungen abgeleitete Temperatur der Landoberfläche. Zieht man nächtliche Beleuchtung als Indikator ländlicher Gebiete heran, kommt die anthropogene Wärmeintensität ins Spiel. Diese ist auf jeden Datensatz anwendbar und zeigt die Differenz zwischen gemessenen lokalen Temperaturen und der mittleren ländlichen Hintergrundtemperatur. Dieses Konzept ist analog der etablierten städtischen Wärmeinsel-Intensität und anwendbar auf jeden Messpunkt oder Pixel innerhalb eines großen, sogar globalen Untersuchungsgebietes.

Für alle drei untersuchten Datensätze gilt: die anthropogene Wärmeintensität nimmt mit zunehmender nächtlicher Beleuchtung zu, sie nimmt ab bei zunehmender Vegetation. Die Bevölkerungsdichte hat dagegen nur geringe Auswirkungen. Die oberflächennahe anthropogene Wärmeintensität kann im untersuchten Gebiet (1 km X 1 km) nicht mit bestimmten Landschaftsformen und Klassifizierungsystemen in Verbindung gebracht werden. Aber sowohl Luft als auch Grundwasser zeigen gesteigerte Wärmeintensitäten bei künstlichen Oberflächen. Alles in allem scheint die Temperatur des Grundwassers am stärksten auf menschliche Aktivitäten zu reagieren, obwohl die unterschiedlichen Bereiche teilweise durch nicht in Relation stehende Prozesse beeinflusst werden. Anders als die Temperaturen an der Landoberfläche und der bodennahen Luftschichten ist die Grundwasser-Temperatur in kultivierten Gebieten ebenfalls erhöht. Die höchste anthropogene Wärmeintensität in Deutschland findet sich mit 4,5 K an einem Braunkohle-Tagebau bei Jülich, gefolgt von drei großen Städten (München, Düsseldorf und Nürnberg) mit jährlichen mittleren anthropogenen Wärmeintensitäten >4 K. Alles in allem lassen sich anthropogene Wärmeintensitäten > 0 K und damit städtische Wärmeinseln in Gemeinden bis hinab zu einer Bevölkerungsdichte finden.

Dieser Beitrag war zuerst im Blog „Die Kalte Sonne“ erschienen. Übersetzung des Abstract am Ende Chris Frey EIKE

image_pdfimage_print

Wir freuen uns über Ihren Kommentar, bitten aber folgende Regeln zu beachten:

  1. Bitte geben Sie Ihren Namen an (Benutzerprofil) - Kommentare "von anonym" werden gelöscht.
  2. Vermeiden Sie Allgemeinplätze, Beleidigungen oder Fäkal- Sprache, es sei denn, dass sie in einem notwendigen Zitat enthalten oder für die Anmerkung wichtig sind. Vermeiden Sie Schmähreden, andauernde Wiederholungen und jede Form von Mißachtung von Gegnern. Auch lange Präsentationen von Amateur-Theorien bitten wir zu vermeiden.
  3. Bleiben Sie beim Thema des zu kommentierenden Beitrags. Gehen Sie in Diskussionen mit Bloggern anderer Meinung auf deren Argumente ein und weichen Sie nicht durch Eröffnen laufend neuer Themen aus. Beschränken Sie sich auf eine zumutbare Anzahl von Kommentaren pro Zeit. Versuchte Majorisierung unseres Kommentarblogs, wie z.B. durch extrem häufiges Posten, permanente Wiederholungen etc. (Forentrolle) wird von uns mit Sperren beantwortet.
  4. Sie können anderer Meinung sein, aber vermeiden Sie persönliche Angriffe.
  5. Drohungen werden ernst genommen und ggf. an die Strafverfolgungsbehörden weitergegeben.
  6. Spam und Werbung sind im Kommentarbereich nicht erlaubt.

Diese Richtlinien sind sehr allgemein und können nicht jede mögliche Situation abdecken. Nehmen Sie deshalb bitte nicht an, dass das EIKE Management mit Ihnen übereinstimmt oder sonst Ihre Anmerkungen gutheißt. Wir behalten uns jederzeit das Recht vor, Anmerkungen zu filtern oder zu löschen oder zu bestreiten und dies ganz allein nach unserem Gutdünken. Wenn Sie finden, dass Ihre Anmerkung unpassend gefiltert wurde, schicken Sie uns bitte eine Mail über "Kontakt"

Bitte beachten Sie unsere Datenschutzerklärung

Erst Registrieren dann Kommentieren

Zum Kommentieren müssen Sie eingeloggt sein. Bitte hier auf Registrieren klicken, um ein Login zu erhalten.

Kommentar hinzufügen

Sie haben nicht das korrekte Login oder Passwort eingegeben

Sie müssen eingeloggt sein, um einen Kommentar schreiben zu können.

7 Kommentar(e)

Neueste zuerst
nach Bewertung Neueste zuerst Älteste zuerst
1
Joseph Hausmann

En passant ein Dankeschön an Sie, lieber Herr Kämpfe, für Ihre geduldig zähe Arbeit! Ohne fette Staatsknete, Fernsehsendung und hübschen Bundesorden (vermutlich auch nicht vom AfD - Kanzler) - Sie werden es verknusen. [Wir sind uns vermutlich schonmal über den Weg glaufen: 21.3.14 im Waldhaus.] mfG!

2

Immer wieder dieser Streit um des Kaisers Bart. Die Klima-Station Lübeck (EDHL) liegt doch auf dem platten Land. Wärmeinsel-Effekt? Den gibt es da nicht.

 

Dat bisken Asphalt ist doch kein Problem, sagt mein DWD ... Frei nach Jürgen v. Manger

 

3

"im Mittel 0,26°C kälter"

Es gibt weder warme noch kalte Temperaturen. Es gibt auch nicht die "schnellste" Zeit, wie die Sportreporter immer wieder behaupten. Wer sich mit dem Establishment anlegt, sollte solche Fehler verweiden, denn es zeigt gewisse Defizite des Verständnisses naturwissenschaftlicher Größen auf.

4
Stephan Becker

Für alle Interessierte an der KIT-Studie ein kleiner Tipp:

http://tinyurl.com/KIT-UHI-Studie-full

Wie ist das eigentlich mit Publikationen, die in Forschungseinrichtungen erstellt wurden, die mit deutschen Steuergeldern finanziert werden?

Kann man diese Publikationen jeweils kostenlos einsehen oder auch kostenlos nach einem gewissen Zeitraum?

5
Stephan Becker

Nachdem ich eine Nacht über diese Studie bzw. über diesen Artikel von Kaltesonne bzw. vom KIT geschlafen habe, würde ich doch gerne mein Gefühl erläutern, das ich hatte, als ich mir diesen Artikel gestern zum ersten Mal genauer angeschaut hatte. Ich fand es irgendwie ziemlich seltsam dass ausgerechnet die nächtliche Beleuchtung, mit ihrer vergleichsweise geringen Wärmeleistung, in Siedlungsgebieten am Besten dafür geeignet sein soll, einen Wärmeinseleffekt zu zeigen und zu erklären.

Viel einleuchtender wäre doch der Unterschied im Winter zwischen Stadt und Land, wenn man an die riesigen Gebäudehüllen denkt, die in einer Stadt Tag und Nacht geheizt werden müssen, während auf dem flachen Land ja keinerlei Heizung vorhanden ist. Und im Sommer hat man nicht nur die Erwärmung durch die starke Sonneneinstrahlung sowie die lange Speicherung aufgrund der großen Steinmassen, sondern es kommt immer mehr die Abwärme von Klimaanlagen dazu UND es fehlt die großflächige Verdunstungs- bzw. Kühlungsleistung der ländlichen Vegetation, vor allem der Bäume.

U.a. hat mich auch dieser Satz gestört:

"In der Praxis machten es die Autoren so: AHI-Berechnungen wurden nur für jene Wetterstationen durchgeführt, die im Umkreis von 47 km mindestens 5 ländliche Stationen mit Nachtlicht von 0-15 DN hatten."

Ich nehme mal an, dass mit Umkreis ein Radius gemeint ist. Ich finde erstens dass dieser Radius ganz schön groß ist und zweitens hätte ich eher erwartet, dass ein Mindestabstand vom Siedlungsgebiet verwendet wurde. Ich habe die Studie noch nicht gelesen, vielleicht steht das ja drin.

Auf die Schnelle habe ich folgenden Abschnitt gefunden:

In summary, for the determination of the median rural background temperature Tr of a specific location, only temperature measurements are considered, which a) are within 47 km of the analyzed location, b) have a nighttime light lower than DN 15, and c) are elevated ±90 m compared to the analyzed location. To ensure a statistically meaningful median Tr, AHI was only determined for measurements with five or more rural background measurement points for SAT and GWT, or 50 or more valid rural background pixels for satellite-derived LST.

Also wohl keine Berücksichtigung vom Mindestabstand. Aus dem Bauch heraus würde ich 5 km Abstand vom äußersten Siedlungsrand als ausreichend betrachten.

Ich kann mir einfach nicht vorstellen, dass wenn man beispielsweise einen Quadratkilometer mitten in Hamburg nimmt und den vergleicht mit einem Quadratkilometer vom Alten Land (große Apfelplantagen), dass da kein Unterschied festzustellen wäre.

6

Ein sehr interessanter Ansatz. Nur:

Diesmal traf der Pfeil ins Schwarze. Der statistische Pearson Korrelationskoeffizient von Satellitentemperaturen und Nachtlicht ergab beachtliche 0.55. Stärkere Nighttime Lights scheinen die Temperatur also zu erhöhen.

 

Night time lights erklären 30% der Temperaturvarianz. Das ist ein Treffer ins Schwarze?!?  

7
Stefan Kaempfe

Mir ist diese sehr gute Arbeit bereits seit einigen Wochen bekannt. Meine eigenen und Herrn Kowatschs Untersuchungsergebnisse zeigen ja auch, dass es UHI- arme Stationen wie etwa Schneifelforsthaus, und UHI- reichere, wie etwa Frankfurt/Main, Jena-Sternwarte oder Berlin- Alexanderplatz, gibt. Aber Vorsicht- es gibt nämlich nicht nur UHI- sondern auch allgemeine WI- Effekte im "beleuchtungsarmen" Umland wie etwa Wege- und Straßenausbau, Entwässerungsmaßnahmen und vor allem die "Wind- und Solarparks", welche massiv erwärmend wirken (Solarpaneele- Albedoerniedrigung durch deren dunkle Oberflächen; Windräder bremsen tagsüber den kühlenden Wind und zerstören bei Strahlungswetter nachts die bodennahen Kaltluftschichten, so dass es dort weniger abkühlen kann. Auch neue Leitungstrassen können zumindest leichte Erwärmungseffkte im vermeintlich "UHI- armen" Umland bewirken). Die allgemeine Entwässerung (Straßen, Äcker) führt außerdem zu weniger Nebel und weniger tiefen Wolken (CL- Wolken wie Hochnebel oder Stratocumulus), was, vor allem im Sommerhalbjahr, mehr Besonnung und damit Erwärmung überall, also auch im "ungestörten" Freiland, verursacht- deshalb wäre es nützlich, Temperatur- Daten von Forststationen in naturnahen, großen Wäldern abseits der Tourismus- Zentren zu haben. Und sehr interessant waren die Untersuchungen zur Erwärmung des Grundwassers in Ballungsgebieten: Das erklärt, warum unsere Gewässer selbst in kalten Wintermonaten, wie dem Januar 2017, nicht oder nur wenig zufrieren.