Mithilfe eines KI-Modells prognostizieren KIT-Forscher die Zunahme der Hitzebelastung in Städten am Tag bis zum Ende des Jahrhunderts im Vergleich zu heute.
(Bild: Ferdinand Briegel, KIT)
Neue KI zeigt, wo Städte bis 2100 unerträglich heiß werden könnten. Forscher warnen: Gezielte Gegenmaßnahmen sind dringend nötig.
Städte leiden besonders unter zunehmender Hitze. Asphalt und dichte Bebauung speichern die Wärme, immer häufigere Hitzewellen werden zur ernsten Belastung für Gesundheit, Alltag und Infrastruktur. Doch wie genau verteilt sich die Hitze innerhalb einer Stadt?
Dieser Frage gingen Forscher der Universität Freiburg und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nach. Ihr Ergebnis: Künstliche Intelligenz (KI) ermöglicht erstmals präzise Vorhersagen, wie sich extreme Hitze künftig von Straße zu Straße entwickeln wird.
Freiburger Studie: Neues KI-Modell macht Hitze-Prognosen metergenau
Das Forschungsteam um Ferdinand Briegel vom KIT entwickelte ein neuronales Netzwerk, das die zukünftige Wärmebelastung für jede Straße, jeden Platz berechnen kann – in einer Auflösung von einem Meter. Als Testlabor für die Zukunft diente Freiburg im Breisgau.
"Mit unserem KI-Modell können wir die Hitzeentwicklung in Freiburg buchstäblich vor jeder Haustür analysieren", sagt Andreas Christen, Professor für Umweltmeteorologe an der Universität Freiburg. Die Forscher fütterten die KI mit Daten zu Gebäuden, Bäumen und Wetterdaten. So lernte sie, wie sich das komplexe Zusammenspiel von Stadtstruktur und Wetter auf die gefühlte Temperatur auswirkt.
Dramatische Prognose: Hitzestunden in Freiburg könnten sich bis 2100 verzehnfachen
Die Berechnungen liefern ein detailliertes Bild: Unter einem pessimistischen Klimaszenario mit hohen Emissionen könnte die jährliche Zahl der Stunden mit starker Hitzebelastung über 32 Grad von 135 heute auf bis zu 307 Stunden ansteigen. Stunden mit extremer Belastung über 38 Grad würden sich sogar verzehnfachen – von sieben auf 71 pro Jahr.
Doch das ist nur der Durchschnitt. Entscheidend sind die Unterschiede innerhalb der Stadt: "Faktoren wie Bebauungsdichte, Vegetation und Luftzirkulation entscheiden darüber, ob ein Bereich vergleichsweise kühl bleibt oder sich extreme Hitze staut", erklärt Briegel.
Überraschender Effekt: Warum Bäume die Hitze nachts festhalten
Tagsüber heizen sich stark versiegelte Flächen wie Industriegebiete besonders auf. Wohngebiete mit Bäumen bleiben durch den Schatten kühler. Doch nachts kehrt sich der Effekt um: Dichte Bebauung und selbst Bäume halten die Wärme länger fest – die ersehnte Abkühlung bleibt aus.
Was bedeuten diese Erkenntnisse? "Die Studie ist so, als ob man eine Superlupe auf das Klima in einer Stadt legt", erklärt Briegel. Statt grober Mittelwerte für ganze Stadtteile zeigt die KI metergenau, wo es in Zukunft unerträglich heiß wird – und wo nicht.
Neue Chance für Stadtplaner – Tipps auch für Bürger
Für Stadtplaner liefert dies wertvolle Hinweise, wo mit gezielten Maßnahmen gegengesteuert werden muss. Mehr Grünflächen, helle Materialien und clevere Bauweisen können Hitzeinseln entschärfen. Gleichzeitig gilt es, einen klugen Kompromiss zwischen Verschattung am Tag und Belüftung in der Nacht zu finden.
Aber auch die Bürger können etwas tun. "Das fängt bei der Wahl des Wohnortes an", meint Christen. In stark betroffenen Vierteln könnten Schatten spendende Bäume oder helle Fassaden die Hitze erträglicher machen.
Noch wurde das KI-Modell nur für Freiburg getestet. Doch perspektivisch könnte es zum Standardwerkzeug für Metropolen weltweit werden. "Der Klimawandel wird die Hitzebelastung massiv verschärfen", warnt Briegel. "Städte müssen deshalb frühzeitig, kleinräumig und datenbasiert planen."
Genau dabei kann die neue KI-Methode helfen. Denn nur wer weiß, wo genau der Hitzestress am größten ist, kann gezielt gegensteuern – für ein lebenswertes Stadtklima der Zukunft.
