Thermische Veränderungen und städtische Kompaktheit: Entwicklung von UHI-Indizes mit Fernerkundung

Warum Stadtwärme den Alltag betrifft

An heißen Sommertagen haben viele Stadtbewohner das Gefühl, dass Gehwege, Fassaden und Plätze noch lange nach Sonnenuntergang Wärme abstrahlen. Diese Studie untersucht, warum das in einer mittelgroßen europäischen Stadt passiert und welche Bedeutung das für die dort lebenden Menschen hat. Anhand der Entwicklung der Stadt Białystok in Polen über fast drei Jahrzehnte zeigen die Autorinnen und Autoren, wie dichtere Bebauungsstrukturen und mehr versiegelte Flächen große Teile einer Stadt in anhaltende Wärmeinseln verwandeln können und welche Arten von Grünflächen zur Abkühlung beitragen.

Die Wärme einer Stadt aus dem All verfolgen

Um zu verstehen, wie sich Wärme in Białystok aufbaut, nutzten die Forschenden Satellitenbilder aus den Jahren 1994 und 2022. Diese Aufnahmen erfassen die Landoberflächentemperatur, also wie heiß Boden und Dächer werden, nicht die Lufttemperatur im Schatten. Das Team untersuchte zudem detaillierte Karten der Landnutzung — etwa Wohngebiete, Fabriken, Straßen, Felder, Wälder und Parks — und den Anteil versiegelter Flächen wie Asphalt und Beton. Die Kombination dieser Datensätze erlaubte es, Bereiche zu identifizieren, in denen die Oberfläche deutlich wärmer ist als der Stadtdurchschnitt — ein Muster, das als Oberflächen-Urban-Heat-Island bekannt ist.

Wie sich die Wärmeinsel im Lauf der Zeit ausgebreitet hat

Die Analyse zeigt, dass zwar der heißeste einzelne Tag der Aufzeichnung auf 1994 fiel, das Hitzeprofil von 2022 jedoch besorgniserregender ist. 1994 waren die wärmsten Zonen verstreute Flecken, und der heißeste Kern umfasste weite Teile des historischen Stadtzentrums nicht. Bis 2022 war die Gesamtfläche dieser heißen Zonen gewachsen, einzelne Flecken waren zu einem ausgedehnten Wärmezentrum verschmolzen, und dieses Zentrum deckte nun das Stadtzentrum ab. Insgesamt stieg der Anteil der Stadt mit übermäßiger Oberflächenhitze auf etwa ein Drittel der Fläche, und eine große Zone chronischer Überhitzung überlappt jetzt langjährig bestehende Wohn-, Dienstleistungs- und Industrieviertel.

Beton, Bäume und die Wirkung kleiner Veränderungen

Die Bodenbedeckung erwies sich als zentral für diese Veränderungen. Zwischen 2006 und 2018 wurde in Białystok ein großer Teil landwirtschaftlicher Flächen in neue Wohngebiete, Straßen und Gewerbeflächen umgewandelt, wodurch der Anteil künstlicher Flächen zunahm. Satellitenmessungen der Vegetationsdichte bestätigten, dass Plätze mit gesunder Bepflanzung tendenziell kühler waren, während kahle oder gepflasterte Bereiche wärmer lagen. Parks, die groß und baumreich sind, waren mehrere Grad kühler als kleine Gartenplätze; das zeigt, dass Größe, Baumbestand und die Vernetzung grüner Flächen für die Abkühlung eine Rolle spielen. Die Studie fand außerdem, dass wenn der Anteil versiegelter Flächen in einem Gebiet um 10 Prozent steigt, die Oberflächentemperatur um mehr als 0,6 Grad Celsius ansteigen kann — besonders wenn sie von relativ grünen, offenen Flächen ausgeht.

Wenn Dichte auf Hitzeexposition trifft

Die kompakte Form der Stadt bringt Menschen, Arbeitsplätze und Dienstleistungen näher zusammen, konzentriert zugleich aber auch die Wärme. Die Forschenden entdeckten einen engen Zusammenhang zwischen Landnutzung und der Wahrscheinlichkeit, dass ein Gebiet Teil der Wärmeinsel wird. Dicht bebaute Wohnblöcke, große Einkaufszentren, Industrieflächen und stark gepflasterte Verkehrsachsen gehörten häufig zu den heißesten Stellen. Im Gegensatz dazu blieben Gebiete mit niedriger oder mittlerer Einfamilienhausdichte in der Nähe von Parks, Wäldern oder Feldern tendenziell kühler. Mit Bevölkerungsdaten schätzte das Team, dass etwa 75,5 Prozent der Einwohner von Białystok an einem heißen, sonnigen Tag im Jahr 2022 in Gebieten lebten, die Hitzeinselbedingungen ausgesetzt waren — und dass diese Exposition ungleich über die Stadtteile verteilt ist.

Was das für kühlere, gesündere Städte bedeutet

Für Laien lautet die Kernbotschaft: Wie eine Stadt baut und wie viel Land sie versiegelt, beeinflusst direkt, wie heiß ihre Oberflächen werden und wie viele Menschen dieser Hitze ausgesetzt sind. Die Autorinnen und Autoren zeigen, dass mit zunehmender Kompaktheit Białystoks und der Ersetzung von Feldern und offenem Boden durch versiegelte Flächen heiße Zonen sich wahrscheinlich ausbreiten und zusammenwachsen werden, wenn nicht kühlende Maßnahmen ergriffen werden. Sie plädieren dafür, dass Stadtplanerinnen und Stadtplaner die Versiegelung von Flächen steuern, große, gut vernetzte Grünflächen schützen und ausbauen und besonders darauf achten sollten, wenn harte Flächen erstmals eine vormals grüne Fläche dominieren — denn genau dann steigt die Temperatur am schnellsten. Diese Erkenntnisse aus einer Stadt bieten einen praxisnahen Leitfaden für andere wachsende urbane Gebiete, die kompakte Entwicklung mit Schutz vor extremer Hitze in Einklang bringen wollen.

Zitation: Antochów, A., Banaszuk, P. & Kamocki, A. Thermal variations and urban compactness: developing UHI indices using remote sensing. Sci Rep 16, 16525 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44995-3

Schlüsselwörter: städtische Wärmeinsel, bodentemperatur, städtische Verdichtung, versiegelte Flächen, städtischer Grünraum