Informationen – Stadtwetter Hannover – Leibniz Universität Hannover

Das Hauptziel von UMEX-HOPE ist es, Städte und Kommunen dabei zu unterstützen, ganzheitliche Klimaanpassungsstrategien zu entwickeln, die über bestehende Planungswerkzeuge hinausgehen. Im Mittelpunkt steht dabei das Verständnis des Nexus zwischen städtischem Mikroklima und Ökosystemen, das aus verschiedenen wissenschaftlichen Perspektiven erforscht wird. UMEX-HOPE verfolgt einen interdisziplinären Ansatz und vereint mikroskalige Klimasimulationen, Feldmessungen, ökologische Landschaftsanalysen, und Gesundheitsdaten, um die Auswirkungen des Mikroklimas auf die Gesundheit zu untersuchen. Dabei liegt der Fokus auch auf den Trade-offs zwischen Anpassungsmaßnahmen wie der Erhöhung von Grün- und Wasserflächen und möglichen gesundheitlichen Risiken, wie der Ausbreitung von Mücken als Krankheitsüberträgern. Kernergebnis werden Karten sein, die Risikopotenziale für unterschiedliche Gesundheitsgefahren aufweisen. Das Projekt wird durch ein öffentlich frei zugängliches web-basiertes Dashboard unterstützt, das stadtplanerische Entscheidungen durch Echtzeitdaten und Risikoanalysen verbessert. Das Dashboard soll dazu dienen Realzeit-Warnprodukte (eHealth) zu informieren und damit aktiven Bevölkerungsschutz zu unterstützen. Klimawandelprojektionen werden zusätzliche Hinweise liefern, wie Anpassungsmaßnahmen sich in der Zukunft auf urbanisierte Ökosysteme auswirken werden.

UMEX-HOPE wird sich dabei auf die folgenden Themenkomplexe fokussieren:

Gesundheitsrisiken durch Hitzebelastung und Luftverschmutzung im Innen- und
Außenraum
Allergierisiken durch Pollenflug
Risiken für Mensch und Tier von durch heimische und invasive Stechmücken
übertragene Infektionskrankheiten

Das Projekt ist in sieben Teilprojekte (TP) unterteilt.

Teilprojekte

TPX: Nexus-Analyse und Dashboard-Entwicklung

TPX ist das übergreifende Teilprojekt, das den Ökosystem Nexus etabliert, also die enge Verknüpfung zwischen Umwelt, Klima und Gesundheit. Es sorgt für die interdisziplinäre Zusammenarbeit im gesamten Konsortium, bündelt die Ergebnisse aus TP1 bis TP6 und baut dabei auf die Grundlagen aus TP0 auf. Der Schwerpunkt liegt auf der gemeinsamen Analyse und Integration der Einzelergebnisse, um ein umfassendes Verständnis der städtischen Umwelt- und Gesundheitsrisiken zu gewinnen. Die Erkenntnisse aus TPX werden die Ausrichtung beider Projektphasen maßgeblich prägen.

In Phase 1 wird TPX sogenannte Intensive Observation Locations (IOLs) festlegen – also besonders intensiv untersuchte Standorte. Ziel ist es, Unterschiede zwischen ländlichen, vorstädtischen und städtischen Ökosystemen zu identifizieren, insbesondere im Hinblick auf Risiken durch Mikroklimaeffekte (z. B. Hitze, Luftverschmutzung), durch vektorübertragene Krankheiten und durch Pollenallergene. Darüber hinaus wird TPX das Urban Microclimate-Ecosystem Dashboard (UMED) mit bestehenden und neu erhobenen Daten befüllen. Auf dieser Basis werden multidisziplinäre Risikozonen ermittelt, indem die Risikokarten aus TP1 bis TP4 zusammengeführt werden.

In Phase 2 werden weitere IOLs definiert, die auf den Erkenntnissen aus Phase 1 aufbauen. TPX wird dann den Ecosystem Nexus vollständig etablieren und sogenannte „Risikokennziffern“ entwickeln, die eine vergleichende Bewertung verschiedener städtischer Risiken ermöglichen. Außerdem wird TPX Zielkonflikte zwischen Maßnahmen zur Anpassung des Mikroklimas und gesundheitlichen Effekten aufzeigen, die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen prüfen, den Nexus auf zukünftige Klimaszenarien projizieren und die Resultate im UMED sichtbar machen.
TP1: Risikozonen in Städten erkennen

Das Hauptziel von TP1 besteht darin, auf Grundlage meteorologischer Modellierungen und Beobachtungen niedrig- und hochriskante Zonen in Bezug auf Hitze, thermischen Komfort des Menschen und Luftqualität in den urbanisierten Räumen von Hannover und Braunschweig zu identifizieren – von ländlichen Gebieten bis hin zu dicht besiedelten Arealen.
Ein weiteres Ziel ist es, zu analysieren, wie sich diese Risikozonen in stark urbanisierten (d. h. durch hohe Bevölkerungs- und/oder Bebauungsdichte geprägten) Gebieten im Vergleich zu weniger stark urbanisierten Regionen unterscheiden und wie sie sich im Zuge des Klimawandels entwickeln.

Die erwarteten Ergebnisse für Phase 1 umfassen Mikroklimakarten, die Risikozonen und deren spezifische Merkmale detailliert darstellen, darunter Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, human-biometeorologische Kenngrößen (z. B. UTCI), gasförmige und partikuläre Luftbelastung (z.B. PM10) sowie Pollenkonzentrationen.
In Phase 2 wird eine detaillierte Analyse durchgeführt, um zu bewerten, wie sich diese Zonen hinsichtlich ihrer Eigenschaften und räumlichen Verteilungen unter verschiedenen Klimawandelszenarien voraussichtlich verändern werden.
TP2: Hochaufgelöste agentenbasiete Simulationen von Hitze- und Schadstoffbelastungen

Das Ziel von TP2 ist es, das Multi-Agenten-System für Fußgänger (PAS) erstmals im PALM-Modell einzusetzen und dabei personenbezogene Origin-Destination-Informationen aus dem Verkehrsmodell MATSim zu integrieren. Dieser Ansatz soll unser Verständnis darüber verbessern, wie niedrig- und hochriskante Zonen unter Berücksichtigung der Bewegungsmuster der Bewohnerinnen und Bewohner definiert werden können. Wenn sich Individuen bewegen und Aktivitäten ausüben, sammeln sie Stadtstoffe (z.B. NOx, PM) auf und sind Stressfaktoren (zB. Hitze) ausgesetzt.

In der ersten Phase von TP2 werden wir ein gekoppeltes System schaffen, um die eulerschen und lagrangen Outputs zu vergleichen:
Der eulersche Ansatz dient der Identifikation von niedrig- und hochriskanten Zonen (Input TP1), wohingegen der lagrange Ansatz Inidividuen über ihren Tag verfolgt und somit die Möglichkeit bietet, Risikogruppen (z.B. basierend auf ihren Vorerkrankungen oder täglichen Aktivitäten) zu identifzieren und zu untersuchen.

Die zweite Phase von TP2 wird Anpassungsszenarien beinhalten, die auf die Verringerung der Schadstoffexposition abzielen. Dies erfolgt einmal durch individuelle Routenanpassungen der Fußgängerinnen und Fußgänger in PAS und auf der anderen Seite durch die Anpassung von Verkehrsmodi, Aktivitätszeitpunkten und der Möglichkeit, gewisse Aktiviäten von zuhause auszuüben, in MATSim.
TP3: Mikroklima trifft Gesundheit
TP3 untersucht, wie sich das Klima auf die Gesundheit der Bevölkerung auswirken. Hierzu werden anonymisierte Einsatzdaten des Rettungsdienstes (EMS) aus der Region Hannover, der Landeshauptstadt Hannover und der Stadt Braunschweig ausgewertet. Die Rettungsdienste decken die Notfallversorgung von etwa 1,4 Millionen Einwohner:innen ab und verzeichnen pro Jahr etwa 315.000 Einsätzen. Im Projekt möchten wir zeit- und geokodierte Daten zu medizinischen Notfällen mit hochaufgelösten Klima-, Umweltdaten und Strukturdaten verknüpfen und so klimabedingte Gesundheitsrisiken auf Bevölkerungsebene identifizieren.

Unsere zentralen Ziele sind:

Hitzebedingte Gesundheitsnotfälle zu identifizieren und charakterisieren

Niedrig- und hochriskante städtische Hitzeereigniszonen unter Berücksichtigung mikroklimatischer und sozialstruktureller Faktoren erkennen

Besonders gefährdete Bevölkergungsgruppen identifizieren

In Zusammenarbeit mit TP1 und GEO-NET Umweltconsulting GmbH Machine-Learning-Modelle zu erstellen, um Gesundheitsnotfälle unter aktuellen und zukünftigen Klimaszenarien vorherzusagen und so einen Beitrag für die strukturelle Fortentwicklung des Rettungsdienst zu leisten.

Die Ergebnisse liefern georäumliche Risikomatrizen, die Gesundheitsereignisse, demografische Merkmale und mikroklimatische Bedingungen abbilden. Dadurch wird primär der Rettungsdienst, aber auch die Kommunen, Stadtplaner:innen und Gesundheitsbehörden unterstützt, Ressourcen bei Extremwetterlagen gezielt einzusetzen und evidenzbasierte Präventionsstrategien zu entwickeln.
TP4: Landschaft, Klimawandel und Krankheitsüberträger

Um das Verständnis der Zusammenhänge zwischen lokaler Landbedeckung und Landnutzung, Klimawandel und dem Risiko vektorübertragener Krankheiten zu verbessern, werden in TP4 die Landschaftsstrukturmerkmale der Fallstudiengebiete einschließlich ihrer räumlichen Konfiguration untersucht. Dies ermöglicht eine Quantifizierung der Landschaftskomplexität und -fragmentierung. Auf Grundlage der Landschaftsstrukturanalyse werden geeignete Brutlebensräume für Culex- und Aedes-Mückenarten in der Stadt Hannover und Braunschweig sowie im ländlichen Raum der Wedemark hinsichtlich der Artenzusammensetzung und des interspezifischen Wettbewerbs von Larvengemeinschaften analysiert.

In Laborexperimenten werden die Einflüsse des Klimawandels (speziell Temperatur und Luftfeuchtigkeit), der Biodiversität und der Nahrungsdichte auf Mückengemeinschaften, Populationsgenetik und deren Fähigkeit zur Übertragung viraler Krankheitserreger modelliert. Die resultierenden Daten werden uns helfen zu verstehen, welchen Einfluss Landschaftsstruktur, Habitatkonnektivität und Klimawandel auf die Mückenfauna und ihr Potenzial zur Übertragung von Arboviren haben.

Zusätzliche Probenahmen in den Forschungswohnungen (TP6) werden eine Abschätzung des Risikos für die Übertragung von Arboviren in Innenräumen ermöglichen. Unsere Datensätze werden mit dem niedersächsischem Landesgesundheitsamt (NLGA) geteilt und für das strategische Management des Risikos durch mückenübertragene Krankheiten in Niedersachsen genutzt.
TP5: Wissen gemeinsam gestalten

In TP5 bringen wir Stakeholder aus Stadt- und Regionalplanung, Wissenschaft, Wohnungswirtschaft und aus Gesellschaft zusammen, um gemeinsam Strategien, Bedürfnisse, Erwartungen, aber auch Hindernisse für eine zukunftsorientierte, gesundheitsfördernde und resilienten Klimaanpassung zu diskutieren und entsprechende Empfehlungen zu entwickeln. Im Rahmen dieses transdisziplinären Beteiligungsprozesses führen wir Expert:inneninterviews, Fokusgruppen und Workshops durch, in denen zentrale Ergebnisse aller Teilprojekte des UMEX-HOPE Projektes vorgestellt und als Diskussionsgrundlage dienen.
Die gemeinsam erarbeiteten Empfehlungen für Stadt- und Regionalplanung, die sich insbesondere auf Mikroklimaregulation und gesundheitliche Auswirkungen für besonders gefährdete Bevölkerungsgruppen konzentrieren, werden in Policy Briefs präsentiert. Darüber hinaus produzieren wir ein Informationsvideo, das unsere Fallstudien sowie die Inhalte des Teilprojekts anhand von Interviews mit unseren Stakeholdern veranschaulicht.
TP6: Innenräume im Klimawandel

Das Ziel von TP6 ist es, die thermischen und luftqualitätsbezogenen Eigenschaften in den Innenräumen von sechs Forschungswohnungen in Braunschweig durch kontinuierliches Monitoring über mindestens ein Jahr zu analysieren. Da Menschen den Großteil ihrer Zeit in Innenräumen verbringen, soll TP6 das dynamische Verhalten des Innenraum-Mikroklimas in Bezug auf Umgebungswetterbedingungen, lokale städtische Klimamodifikationen und Bewohneraktivitäten (z. B. Wärme- und Luftverschmutzungsquellen durch Kochen und Reinigen, Lüftungsraten und das Eindringen von Außenluft) charakterisieren.

Die Ergebnisse umfassen detaillierte, langfristige und hochauflösende zeitliche Profile der thermischen und luftqualitätsbezogenen Eigenschaften in Innenräumen bei Tag und Nacht (Phase 1). In Phase 2 wird durch numerische Modellierung mit PALM und einem Innenraumluftqualitätsmodell untersucht, wie sich die Innenraumumgebung infolge des Klimawandels und verschiedener Anpassungsszenarien (z. B. begrünte Wände und Dächer, urbane Begrünung, unterschiedliche Aktivitäten und Veränderungen der Außenluftverschmutzung) verändert.