Struktur des urbanen Systems und Forschungsthemen

Die Forschergruppe arbeitete auf der Basis der in der Abbildung dargestellten Struktur des urbanen Systems. Dieses besteht aus dem urbanen Ökosystem, das sich aus verschiedenen Sphären in denen natürliche Prozesse stattfinden zusammensetzt, sowie der Anthroposphäre, welche alle menschlichen Aktivitäten sowie Entscheidungsprozesse umfasst. Die Menschen sind Teil der Biosphäre, daher betrifft Hitzestress das urbane Ökosystem. Die Konsequenzen von Hitzestress sowohl für das Individuum als auch für die Gesellschaft und die daraus folgenden Maßnahmen zur Reduzierung von Gefahren und der Vulnerabilität sind Teil der Anthroposphäre. Effektiv den Hitzestress mindernde Maßnahmen betreffen vor allem Gebäude als wesentliches Element des urbanen Systems. Es wurden sowohl im Außen- als auch im Innenraum von Gebäuden auftretende Effekte untersucht, da die Minderung von Hitzestressgefahren die Veränderung von Wetter und Klima des Außen- und Innenraums erfordert.

Extreme Wetterereignisse sowie der Klimawandel sind durch Variationen oder Veränderungen des natürlichen oder regionalen Antriebs des urbanen Wetters und Klimas verursacht. Aus diesem Grund stellt der natürliche sowie der regionale Antrieb des urbanen Wetters und Klimas einen externen Faktor dar, obwohl das urbane System beispielsweise auf einen längeren Zeitraum betrachtet den Strahlungsantrieb durch systemverursachte Treibhausgasemissionen beeinflusst.

Konzeptionelle Struktur des urbanen Systems, welche der Forschergruppenstruktur zugrunde lag. Die Farben der Kästchen, welche auch in anderen Abbildungen verwendet werden, beziehen sich auf die einzelnen Forschungs-Module.

Die nachfolgende Abbildung zeigt die für uns relevanten Themen bei der Untersuchung von Hitzestress. Das zentrale Thema waren Hitzestressrisiken, verursacht durch vom städtischen Umfeld hervorgerufene Hitzestressgefahren sowie dem Schadenspotential der Elemente, die diesen Gefährdungen ausgesetzt sind.

Meso- und mikroskalige Prozesse in urbanen Ökosystemen verursachen zu Hitzestress führende atmosphärische Bedingungen. Prozesse der urbanen Ökosysteme werden durch Antriebsmechanismen gesteuert, die im Hinblick auf das urbane System externe Faktoren darstellen (z.B. makroskalige Klimabedingungen), aber auch durch den anthropogenen Antrieb innerhalb des urbanen Systems entstehen. Die in der oberen Abbildung gezeigte Rückkopplung wird durch die Stadtentwicklung geschlossen, welche anthropogene Auswirkungen mit anthropogenem Antrieb verbindet wie z.B. durch Maßnahmen zur Anpassung an anthropogene Auswirkungen oder zur Minderung von anthropogenen Auswirkungen.

Ein zentrales Konzept der Forschergruppe basierte auf einer formal strikten Verwendung der Begriffe Gefährdung, Schadenspotential und Risiko. Das Gleiche galt für die Quantifizierung der Effektivität und Effizienz von Maßnahmen zur Reduzierung von Hitzestress. Die Effektivität von Maßnahmen kann direkt durch die Bestimmung der Sensitivität urbaner Ökosystemprozesse gegenüber veränderten anthropogenen Antrieben gemessen werden, oder indirekt durch die Verknüpfung der Veränderung des anthropogenen Einflusses mit der entsprechenden Veränderung des anthropogenen Antriebs. Die Effizienz von Maßnahmen wurde durch das Kosten-Nutzen-Verhältnis ermittelt. Hierzu wurde ein einheitliches Skalierungssystem zur Quantifizierung des Nutzens benötigt (z.B. der mittlere jährliche Energieverbrauch von Gebäuden). Andere Systeme (z.B. Todesfälle oder Geld) haben jedoch bei entsprechender Eignung ebenso Anwendung gefunden.

Forschungsfelder. Die Farben der Kästchen beziehen sich auf die einzelnen Forschungs-Module als auch auf die Struktur des urbanen Systems wie in der oberen Abbildung gezeigt.