Die Klimaresilienz gewinnt in der modernen Stadtplanung zunehmend an Bedeutung, insbesondere durch die erforderliche Anpassung an extreme Wetterereignisse, Risikominderung und ökosystembasierte Ansätze. Die Umsetzung scheitert jedoch oft an fehlenden Planungsinstrumenten und Ressourcen. Im Projekt SMART-TWIN wird für die Stadt Würzburg ein innovatives digitales Planungstool mit integriertem Stadtklimamodell entwickelt, das stadtklimatische Bewertungen in der Stadt- und Bauleitplanung für Planungsbüros, Kommunalunternehmen und kommunale Entscheidungsträger zeit- und kosteneffizient, flexibel und nutzerfreundlich ermöglicht, während es zukünftige klimatische Bedingungen berücksichtigt.
Die übergeordnete Zielsetzung des Projekts SMART-TWIN besteht darin, das fortschrittliche Stadtklimamodell PALM-4U in den bestehenden Urbanen Digitalen Zwilling (UDZ) der Stadt Würzburg einzubinden. Dadurch wird die Stadt Würzburg selbst in der Lage sein, die notwendigen klimatischen Abschätzungen und Gutachten in der Stadt- und Bauleitplanung effizient, hochaufgelöst und transparent zu berechnen. Es können verschiedenste Planungsstände und Varianten für Entscheidungsgremien selbstständig und zeitnah generiert werden.
Würzburg bietet sich als Fallbeispiel an, da der unterfränkische Raum als Hotspot des Klimawandels in Mitteleuropa gilt und das Stadtgebiet aufgrund seiner Lage im Talkessel, der historisch hohen Bebauungsdichte und der vielfach verbauten Flurwindschneisen durch eine ausgeprägte städtische Wärmeinsel gekennzeichnet ist. Das trockene sonnenreiche Klima Unterfrankens war in den letzten zehn Jahren durch zahlreiche Hitzewellen charakterisiert, die die Problematik von Hitzetagen, Tropennächten und Wassermangel im Stadtgebiet erheblich verstärkt haben.
Mithilfe von KI, Big-Data-Technologien und einer neuartigen Kombination von Szenario-Ebenen im digitalen Zwilling können reale oder potenzielle Baumaßnahmen sowie Änderungen an der grünen und blauen Infrastruktur hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Stadtklima bei verschiedenen (extremen) Wetterlagen in Gegenwart und Zukunft bewertet werden. Durch die neuartige Kombination verschiedener Szenario-Layer können Baumaßnahmen sowie Umgestaltungen der grünen und blauen Infrastruktur darauf hin beurteilt werden, wie sie sich bei verschiedenen (extremen) Wetterlagen in Gegenwart und Zukunft auf das Planungsgebiet und auf umliegende Stadtquartiere auswirken.
Dadurch werden Planungsprozesse präziser, schneller und kosteneffizienter, was nicht nur KMU, Kommunalunternehmen und kommunale Dienststellen Wettbewerbsvorteile bietet, sondern auch die bayerischen Städte auf ihrem Weg zu Klimaresilienz und Nachhaltigkeit unterstützt. Das Planungstool wird zwar am Beispiel der Stadt Würzburg entwickelt, aber technisch so umgesetzt, dass es auf andere bayerische Städte mit ähnlicher digitaler Datenstruktur übertragbar ist. Die Übertragbarkeit der Erkenntnisse, Methoden und technischen Lösungen auf andere Städte ist eine wichtige Leitlinie im Projekt.
Aktueller Auszug aus dem städtischen 3D-Stadtmodell von Würzburg (links). Auszug aus der Kaltluftentstehungskarte mit der deutlich sichtbaren Tal- bzw. Kessellage von Würzburg (rechts).
Verschiedene Luftaufnahmen der Stadt Würzburg
Schematische Darstellung: Eine auf grober Auflösung berechnete Simulation mit PALM-4U wird mit Methoden der Künstlicher Intelligenz runterskaliert auf eine sehr hohe Auflösung. Insgesamt wird dadurch die Berechnung der Hochaufgelösten Klimaprojektion beschleunigt.
