MORICHI: ein Datensatz zur Untersuchung städtischer Überhitzung während extremer Hitze in einem feucht-kontinentalen Klima mit heißen Sommern

Warum heiße Städte den Alltag betreffen

Weltweit erleben Menschen in Städten heißere Sommer, und das nicht nur wegen des Klimawandels. Straßen, Gehwege und Gebäude nehmen tagsüber Sonne auf und geben diese Wärme nachts nur langsam ab, wodurch Nachbarschaften zu langanhaltenden Hotspots werden. Diese zusätzliche Wärme, die über Hitzewellen hinaus auftritt, kann Stromnetze belasten, Wohnräume unangenehm machen und die Gesundheit gefährden — besonders bei verletzlichen Menschen. Wissenschaftlern fehlen jedoch oft detaillierte, straßenscharfe Messungen dazu, wie sich diese Wärme aufbaut und wo sie am stärksten auftritt. Dieser Artikel stellt MORICHI vor, einen neuen offenen Datensatz aus Pittsburgh, der sowohl Wetter- als auch infrarote „Wärmeaufnahmen“ eines Straßenzugs während eines realen Extremhitzereignisses erfasst und Forscherinnen und Forschern — sowie Stadtplanenden und der Öffentlichkeit — neue Werkzeuge bietet, um gefährliche städtische Hitze zu verstehen und zu verringern.

Wie eine einzelne Straße eine größere Geschichte erzählt

Die Studie konzentriert sich auf einen typischen Straßencanyon auf dem Campus der Carnegie Mellon University in Pittsburgh. Zwei mittelhohe Gebäude säumen eine Straße mit Gehwegen, Bäumen und Rasenflächen und bilden eine Struktur, die dem Wohnungsbestand vieler Teile der Stadt stark ähnelt. Pittsburgh liegt in einem feucht-kontinentalen Klima mit heißen Sommern, einer Klimakategorie, die auch in weiten Teilen des nordöstlichen der USA, Teilen Europas und Ostasiens vorkommt. Bislang gab es für solche Klimate nur sehr wenige detaillierte Hitzedaten, obwohl sie voraussichtlich häufiger und länger von Hitzewellen betroffen sein werden. Durch die sorgfältige Instrumentierung dieses einen repräsentativen Straßenzugs schufen die Forschenden ein lokales Labor, dessen Erkenntnisse auf andere Städte mit ähnlichem Wetter und städtischer Struktur übertragbar sind.

Das Wetter aus der Perspektive von Fußgängerinnen und Fußgängern beobachten

Vier kompakte Wetterstationen wurden zwei Meter über dem Boden installiert — etwa in Kopfhöhe einer Person —, zwei im Gartenbereich und zwei im Straßencanyon. Über fast zwei Monate im Sommer 2024 zeichneten sie alle fünf Minuten Lufttemperatur, Luftfeuchte, Wind, Regen und komfortbezogene Messgrößen auf. Dieser Zeitraum umfasste eine starke Hitzewelle mit Nachmittagstemperaturen um etwa 36 Grad Celsius und warmen Nächten um 24 Grad. Da die Messungen dort stattfanden, wo Menschen tatsächlich gehen und sitzen, erfassen sie die Bedingungen, die Fußgängerinnen, Fußgänger und Außendienstende fühlen würden, anstatt der geglätteten Mittelwerte von hohen Dachstationen oder entfernten Flughäfen.

Die Temperatur der Stadt Pixel für Pixel messen

Um zu sehen, wie unterschiedliche Oberflächen — Fahrbahn, Gehwege, Ziegelwände, Glasfassaden, Bäume und sogar eine kühlende Dachanlage — sich erwärmen und abkühlen, montierte das Team eine Infrarot-Wärmekamera hoch an einem nahegelegenen Gebäude. Die Kamera blickte auf den Straßencanyon hinab und zeichnete jede Sekunde ein Wärmebild auf, sodass während der Kampagne Hunderttausende von Frames entstanden. Jeder Pixel in diesen Bildern entspricht einem kleinen Oberflächenfeld mit einer eigenen scheinbaren Temperatur. Ein sorgfältig abgeschirmter Kontaktfühler auf dem Gehweg diente als "Wahrheitspunkt", der es den Forschenden ermöglichte, die Kamera zu kalibrieren und die Fehler der Oberflächentemperatur auf etwa 1,7 Grad Celsius zu begrenzen. Ethische Prüfungen und eine entfernte Aufnahmeposition stellten sicher, dass Personen, die in den Bildern zu sehen waren, nicht identifiziert werden konnten.

Rohmessungen in eine gemeinsame Ressource verwandeln

Der resultierende MORICHI-Datensatz umfasst mehr als ein Terabyte an Informationen und ist unter einer offenen Lizenz in einem internationalen Forschungsdaten-Repository frei verfügbar. Wetteraufzeichnungen werden in einfachen Tabellen gespeichert, während Wärmebilder in spezialisierten Sequenzen abgelegt sind, die vollständige radiometrische Details und Zeitstempel bewahren. Eine speziell entwickelte Python-Softwarebibliothek hilft Nutzenden, die verschiedenen Zeitstempel abzugleichen, Temperaturverläufe für bestimmte Oberflächen zu extrahieren und die Bilder ohne proprietäre Werkzeuge zu verarbeiten. Die Autoren testeten die Datenqualität und zeigten, dass sowohl die Wettermessungen als auch die Infrarotbilder über die Zeit stabil sind und selbst an den heißesten Tagen und nächtlichen Stunden sehr wenig Rauschen aufweisen.

Was das für kühlere, sicherere Städte bedeutet

Praktisch bietet MORICHI Wissenschaftlerinnen, Ingenieuren und Planenden einen detaillierten Film davon, wie sich Wärme während eines Extremhitzereignisses in einer realen Stadtrasse aufbaut und verteilt. Damit können sie prüfen, ob Computermodelle des städtischen Klimas realistische Verläufe zeigen, oder neue datengetriebene Methoden trainieren, um Hotspots vorherzusagen. Sie können die Kühlwirkung von Bäumen und Rasen mit der Erwärmung durch Asphalt, Verkehr und Abwärme von Maschinen auf Dächern vergleichen. Erkenntnisse aus diesem Datensatz können Städten in ähnlichen Klimaten helfen, Straßen, Gebäude und Grünflächen so zu gestalten, dass sie während Hitzewellen angenehmer bleiben — und so das städtische Leben sicherer und resilienter machen, während sich das Klima erwärmt.

Zitation: Martin, M., Garcia-Sanchez, C., Stoter, J. et al. MORICHI: a Dataset to Study Urban Overheating during Extreme Heat in a Hot-Summer Humid Continental Climate. Sci Data 13, 404 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06763-w

Schlüsselwörter: städtische Hitze, Hitzewellen, Wärmebildaufnahmen, Mikroklimadaten, Pittsburgh