Als Folge des Klimawandels treten extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen oder Starkregen immer häufiger auf. Um dem entgegenzuwirken braucht es vorbeugende Strategien und eine vorausschauende Städteplanung. Eine solche Maßnahme ist beispielsweise das Konzept einer sogenannten „Schwammstadt“.

Der Begriff „Schwammstadt“ bezeichnet ein städtebauliches Konzept, welches sich mit der Problematik von Überhitzung, Starkregen und Hochwasser auseinandersetzt. Eine sinnvolle naturnahe Regenwasserbewirtschaftung sowie der Hochwasserschutz stehen hierbei im Vordergrund. Im Gegensatz zu einer Stadt aus Beton, Stahl und Glas mit vielen versiegelten und wasserundurchlässigen Flächen sollen in einer „Schwammstadt“ die Niederschläge aufgenommen und gespeichert werden. Wie bei einem Schwamm wird das Wasser aufgesaugt und gesammelt, um es dann später bei Bedarf wieder abzugeben.

Begrünungsmaßnahmen, Flächenentsiegelung, Rückhalt und Speicherung von Niederschlägen sowie die Schaffung von Versickerungsflächen leisten den grundlegenden Beitrag zum Schwammstadt-Konzept und sind Bausteine einer dezentralen Regenwasserbewirtschaftung.

Klimafakten Frankfurt am Main

Das Stadtklima Frankfurts
Das Frankfurter Stadtklima wird wesentlich von der Lage der Stadt im Rhein-Main-Becken und seiner direkten Nachbarschaft zu den Landschaftsräumen Taunus und Wetterau geprägt. Hieraus resultieren vergleichsweise geringe Jahresniederschläge, häufig windschwache und austauscharme Wetterlagen sowie ausgeprägte hochsommerliche Strahlungswetterlagen mit hohen Mittel- und Extremtemperaturen. In den Hitzesommern 2018 und 2019 wurden in Frankfurt am Main mit 12,9 °C die bundesweit höchste Jahresmitteltemperatur (2018) und mit 40,2 °C die hessenweit höchste Extremtemperatur (2019) gemessen.

Quelle: Frankfurter Anpassungsstrategie an den Klimawandel der Stadt Frankfurt am Main (PDF 2,3 MB)

Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel auf lokaler Ebene finden auch in Frankfurt am Main statt. In der Frankfurter Anpassungsstrategie an den Klimawandel der Stadt Frankfurt am Main (PDF 2,3 MB) sind diverse Klimafakten und die Planung von entsprechenden Maßnahmen aufgeführt. Federführend für die Anpassungsstrategie ist das Dezernat für Klima, Umwelt und Frauen. Als Planungsziel wird unter anderem eine Optimierung der blau-grünen Infrastruktur zur Umsetzung eines Schwammstadt-Prinzips genannt.

Flächenversiegelung – was ist das eigentlich?

Von einer Flächenversiegelung wird gesprochen, wenn kein Niederschlag mehr in den Boden eindringen kann. Das kann verschiedene Ursachen haben. In erster Linie sind es Bauwerke von Menschenhand, die große Flächen in den Städten und Siedlungsräumen bedecken und die natürliche Wasseraufnahme des Bodens verhindern.

Häuser, Industrieanlagen, Straßen, asphaltierte Wege und betonierte Flächen tragen zu einer vermehrten Versiegelung der Erdoberfläche bei. Aber auch Bauwerke, die unterhalb der Erdoberfläche verlaufen, wie Leitungen, Kanäle, Fundamente sowie Tunnelbauten und stark verdichtete Böden verhindern die Aufnahme von Wasser. Die Folge: Niederschläge können nicht mehr versickern und der natürliche Wasserhaushalt ist gestört. Im schlechtesten Fall kann dies zu Hochwasser führen.

Starkregen und Hochwasser


Bei einer Flächenversiegelung kann das Regenwasser nicht von der Erde aufgenommen werden und in den Boden eindringen. Das meiste Niederschlagswasser wird stattdessen über die Kanalisation abgeleitet. Bei Starkregen kommt es dann schnell zu einer Überlastung des Kanalnetzes – Überschwemmungen und Hochwasser können die Folge sein.

Versiegelte Flächen führen außerdem zu vermehrter Hitze in den Städten. Bei langanhaltender Trockenheit heizen Beton-, Stahl- und Glasfassaden von Gebäuden die Atmosphäre zusätzlich auf. Sogenannte „urbane Hitzeinseln” entstehen. Kühlung durch Verdunstung kann hier nicht stattfinden.

Links zum Thema:
Folgen des Klimawandels auf Städte und Gemeinden – Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG)
Starkregen und kommunale Vorsorge (PDF 12,3 MB) – Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG)
Kommentare und Forderungen zu den aktuellen Starkregen-Gefahrenkarten der Stadt Frankfurt am Main (PDF 1,4 MB) – Verfasst vom BUND Kreisverband Frankfurt. Frankfurt 11. August 2022

Klimawandel und extreme Wetterereignisse

Klimawandel und Starkregen – wie hängt das zusammen? Gemäß der Angaben des BUND Frankfurt führt die Temperaturerhöhung unserer Atmosphäre gleichzeitig zu einer Zunahme der Starkregenereignisse. Das lässt sich folgendermaßen erklären:

Der Ausstoß von Kohlendioxyd und weiterer Stoffe führt dazu, dass sich unsere Atmosphäre und die Ozeane immer mehr erwärmen. In gleichem Maße steigen die Wasserverdunstung und die Wasseraufnahmefähigkeit der Luft. Die Wolken, die über das Land geweht werden, tragen folglich größere Wassermengen mit sich als früher. Starkregen entsteht dann, wenn der größere Wassergehalt solcher Wolken über kleineren Flächen als bisher abregnet.

Bei weniger heftigen Regenfällen über Wäldern, Wiesen und Feldern kann das Wasser langsam abfließen oder auf der Fläche verbleiben und versickern. Unsere intensive, mit immer schwereren Maschinen betriebene Land- und Forstwirtschaft hat jedoch dazu geführt, dass durch die Anlage von Gräben hin zu den Bächen das Wasser immer schneller abgeführt wird. Im Frankfurter Umfeld fließt es insbesondere in die Taunusbäche, in Nidda und Main, in den Rhein und dann in den Atlantik.

Pressemitteilung BUND Frankfurt

Grundwasserneubildung

Laut dem Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) ist trotz Starkregen ein deutlicher Rückgang bei der Grundwasserneubildung zu verzeichnen.

Zum einen ist dies auf lange Trockenperioden zurückzuführen, aber auch vermehrte Starkregenereignisse tragen dazu bei. Diese transportieren enorme Niederschlagsmengen binnen kürzester Zeit und bringen mehr Wasser als in der kurzen Zeit versickern kann. Das Wasser fließt oberflächlich ab anstatt in tiefere Bodenschichten und letztlich ins Grundwasser zu gelangen.

Links zum Thema:
Lebensnotwendig & kostbar: Wasser Hessisches Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (HMUKLV)
Wasserkreislauf der Erde – Ökosystem Erde

Konzept Schwammstadt

Vorausschauende Konzepte sind notwendig, um Städte an die Folgen des Klimawandels anzupassen und extremen Wetterereignissen wie Hitze oder Starkregen entgegenzuwirken. Gerade für eine dicht bebaute Stadt wie Frankfurt am Main ist es wichtig, den Klimawandel in allen Planungen zu berücksichtigen. Dementsprechend hat die Stadt Frankfurt am Main Strategien zur Anpassung an den Klimawandel (PDF 2,36 MB) entwickelt.

Das Zusammenspiel diverser Maßnahmen kann zur Reduzierung der Hochwassergefahr beitragen und ein gesundes Stadtklima unterstützen. Auch das Schwammstadt-Konzept berücksichtigt die Kombination verschiedener Verfahren.

1. Stadtgrün

Unter anderem sollten ökologische Ausgleichsflächen geschaffen werden. Der Ausbau des Stadtgrüns wäre zum Beispiel eine solche Maßnahme. Die Überlegungen reichen von der klimaangepassten Gestaltung von Plätzen und Straßenzügen, der Pflanzung von mehr Straßenbäumen bis hin zur Vernetzung von bereits bestehenden Grünflächen.

Grün- und Freiflächen beeinflussen das Mikroklima von Städten maßgeblich. Sie gewährleisten nicht nur die innerstädtische Frisch- und Kaltluftzufuhr, sondern steigern auch die Speicherkapazitäten für Regenwasser und leisten somit einen Beitrag zum Hochwasserschutz.

Fassaden- und Dachbegrünung

Auch eine vermehrte Fassaden- und Dachbegrünung schafft ein besseres Stadtklima. Durch die Bepflanzung wird die Verdunstung erhöht und es entsteht Kühlung. Hitzeinseln werden somit verhindert. Schadstoffe und Staub werden durch Blätter und Zweige gefiltert und die Luft wird mit Sauerstoff angereichert. Extreme Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen werden gemindert.

Flächendeckendes, dichtes Fassadengrün hat eine ähnliche Filterwirkung wie Bäume: bis zu 70 Prozent des Staubs bleibt daran hängen. […] Ökologen haben berechnet: Wenn nur fünf Prozent aller Gebäudeoberflächen begrünt würden, wäre eine entscheidende Verbesserung des Stadtklimas erreicht. Grüne Dächer und Fassaden sind also nicht nur eine Augenweide, sondern auch ein Dienst an der Umwelt.

NABU (Naturschutzbund)

Grüne Oase in Bockenheim: Das Ökohaus

Richtungsweisendes Beispiel in den 1990er Jahren mit einem innovativem Konzept für eine klimafreundliche Bauweise mit intensiver Begrünung ist das Ökohaus am Frankfurter Westbahnhof. Rund 50% der Dachflächen bestehen aus bepflanzten Terrassen, die dicht mit Gräsern, Büschen und Bäumen bepflanzt sind.

Die zwei begrünten Glashäuser mit Laufstegen und Treppen zwischen Pflanzen, Wasserbecken und Bachlauf erinnern ein wenig an den Frankfurter Palmengarten. Ein Wasserlauf und eine Wasserwand sorgen für die Anhebung der Luftfeuchtigkeit. Die begrünten Dächer und Teiche halten das Regenwasser zurück und sind Teil einer nachhaltigen Regenwasserbewirtschaftung. Die intensive Begrünung und die Teichanlagen wirken der Versiegelung und der damit verbundenen kritischen Aufheizung städtischer Flächen entgegen.

Arztpraxen, Büroräume, ein Restaurant sowie ein Veranstaltungs- und Tagungszentrum teilen sich die Räumlichkeiten. Im Mai 2017 feierte das Haus sein 25jähriges Jubiläum.

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Klimabonus in Frankfurt

Mit dem Programm „Frankfurt frischt auf“ (PDF 0,38 MB) fördert die Stadt Frankfurt private Hauseigentümer*innen und Unternehmen mit einem Klimabonus bei der Schaffung von neuem Grün. Die Stadt übernimmt bis zur Hälfte der Kosten für Begrünungsmaßnahmen von Dächern, Fassaden und Höfen. Informationen und Anträge können telefonisch oder per E-Mail beim Frankfurter Umweltamt gestellt werden.

Kontakt:
Telefon: 069 212-39193
E-Mail: klimareferat@stadt-frankfurt.de
Web: www.frankfurt.de/klimabonus

Aufforstung

Als effektives Hilfsmittel gegen Hochwasser gilt auch die Aufforstung von Wäldern. Denn Bäume haben das Potenzial, Wasser in der Landschaft zu halten und Hochwasser abzumildern.

Wälder wirken als natürliche „Schwämme”. Zum einen schirmen die Baumkronen den Boden ab und schützen ihn vor schädlichen Wettereinflüssen wie Hitze und Starkregen, zudem sorgen sie für die schnelle Verdunstung von Niederschlägen. Durch die starke Verwurzelung des Waldbodens kann das Regenwasser außerdem optimal aufgenommen und gespeichert werden. Besonders Naturwälder verfügen über intakte Waldböden mit tief wurzelnden Baumarten, die – anders als bei Wirtschaftswäldern – noch nicht durch Maschinen verdichtet sind. Zudem wirken Moose und Humusschichten des Waldbodens als natürlicher Wasserspeicher.

Besonders an Hanglagen und in Auen ist die Versickerung von Wasser im Wald ein wichtiger Baustein des ökologischen Hochwasserschutzes. […] Bis zu 50 Prozent des Niederschlags gelangt bei Wäldern erst gar nicht auf den Boden.

Naturefund

Schutz von Mooren

Moore sind natürliche Retentionsräume (Überflutungsflächen) und können immense Mengen an Wasser aufnehmen. Bei Starkregen kann ein intaktes Hochmoor rund 90 Prozent des Niederschlagswassers aufsaugen. Die Torfböden eines Moores sind extrem quellfähig und bieten einen effektiven Schutz vor Überflutungen.

Links zum Thema:
Broschuere Anpassungsstrategie Klimawandel (PDF 2,36 MB) – Stadt Frankfurt am Main
Umgang mit dem Klimawandel – Stadt Frankfurt am Main
Frankfurt frischt auf – 50 % Klimabonus – Stadt Frankfurt am Main
Schutz vor Hochwasser durch Moore und Wälder – Naturefund
Moore in Deutschland – NABU

2. Renaturierungsmaßnahmen

Natürliche Fluss- und Bachläufe sind durch viele Schleifen gekennzeichnet. Bei einer Flussbegradigung wird der natürliche Lauf der Fließgewässer verändert und in gerade Bahnen gezwungen. Flussauen und natürliche Überschwemmungsgebiete verschwinden und müssen oftmals dem Siedlungs- und Ackerbau weichen.

Während in den 1960er Jahren die Regulierung und Begradigung von Bächen und Flüssen noch vorangetrieben wurde, weiß man heute um den ökologischen Schaden, die ein solcher Eingriff in die Natur nach sich zieht und ist bemüht die Maßnahmen wieder rückgängig zu machen oder gegebenenfalls einen möglichst naturnahen Zustand wiederherzustellen (Renaturierung).

Folgen der Gewässerregulierungen

Damals hatte man die wirtschaftlichen Vorteile zugunsten der Schifffahrt und der Landgewinnung im Auge. An geraden Fluss- oder Bachkanten lassen sich beispielsweise landwirtschaftliche Wirtschaftsflächen besser nutzen, und es entstehen Flächen für mehr Wohnraum und Infrastruktur. Auch Flüsse, die als Wasserstraßen genutzt werden, sind begradigt worden.

Die Folgen dieser Gewässerregulierungen sind weitreichend. Die Maßnahmen haben unter anderem Einfluss auf Strömung und Fließgeschwindigkeit von Flüssen und Bächen, Erosionen des Flussgrundes und des Ufers nehmen dadurch zu, führen zu einer Vertiefung des Gewässers und stören die natürliche Ansiedlung von Pflanzen und Tieren. Das Ökosystem des Gewässers geht verloren und natürlicher Lebensraum wird zerstört.

Doch nicht nur das ökologische Gleichgewicht wird massiv gestört, sondern es sind dadurch auch viele natürliche Feucht- und Überflutungsgebiete verloren gegangen. Dort wo ursprünglich natürliche Abflussgebiete und Flussauen waren, konnte bei Hochwasser überschüssiges Wasser auf natürliche Weise in der Landschaft gespeichert und bei Trockenheit wieder an den Fluss abgegeben werden.

Bebauung in Hochwassergebieten

Auch die zunehmende Bebauung in flussnahen Gebieten stellt eine Hochwassergefahr dar. Dort wo ursprünglich natürliche Überflutungsgebiete waren, sind Wohnsiedlungen und Infrastrukturen entstanden, die grundsätzlich der Gefahr von Unwetter und Überflutung ausgesetzt sind.

Aus Respekt vor den Gefahren des Hochwassers siedelten die Menschen früher in Gebieten, die eine gewisse Sicherheit vor Überflutungen boten. Durch den wachsenden Platzbedarf seit dem 19. Jahrhundert wurde immer dichter am Flussufer gebaut. Auen wurden durch Dämme und Deiche von ihren Flüssen abgetrennt, besiedelt und landwirtschaftlich genutzt.

Umweltbundesamt

Hochwasservorsorge durch Renaturierungen

Durch die Wiederherstellung von naturnahen Fließgewässern und Flussauen können Überflutungsflächen (Retentionsräume) zurückgewonnen und das Hochwasserrisiko somit verringert werden. Die Wiedervernetzung von Flüssen mit Flussauen sowie die Renaturierung der Ufer leisten einen wichtigen Beitrag zum ökologischen Hochwasserschutz.

Links zum Thema:
Renaturierungsmaßnahmen zur Verbesserung des Gewässerzustandes – Umweltbundesamt
Stadt, Land, Wandel: Vom Niedergang der Dörfer – NDR

3. Versiegelung reduzieren

Entsiegelung und Teilentsiegelung von Flächen schafft Lösungen im Hochwasserschutz. Durch die Entsiegelung verbessert sich außerdem das Kleinklima in den Städten und die Grundwasserneubildung wird erhöht. Deshalb ist es wichtig, über Alternativen nachzudenken und die Versiegelung von Flächen zu reduzieren. Auch bei Neuplanungen im Städtebau sollte dies vorbeugend berücksichtigt werden.

Versiegelte Flächen heizen sich stark auf. Daher ist die Temperatur in den Städten höher als in der freien Landschaft. Zusammen mit der Luftverschmutzung führt dies zu den typischen „Dunstglocken“ über den Städten.

Naturtipps.com

Alternativen

Beton und Asphalt können durch wasserdurchlässige Alternativen ersetzt werden. Ideal für Parkplätze wären beispielsweise Rasenfugenpflaster bestehend aus Betonsteinen in Kombination mit begrünten Fugen. Für Terassen und Hofflächen sind Porenpflaster oder Holzpflaster geeignet. Kies- und Splitdecken, Rasengittersteine oder Schotterrasen können auf Fußwegen und Parkplätzen eingesetzt werden.

Wasserdurchlässiger Asphalt

Als neues Konzept im Straßenbau würde ein versickerungsfähiges Pflaster Lösungen bieten. Bei dem sogenannten “KlimaPhalt” handelt es sich um einen wasserdurchlässigen Asphalt, der das Regenwasser speichert und wieder verdunsten lässt. Die Kanalisation würde dadurch entlastet und die Hochwassergefahr reduziert werden.

Der KlimaPhalt setzt sich aus mehreren Schichten zusammen. Unter anderem arbeitet er mit einer wasserdurchlässigen Deckschicht und einer wasserspeichernden Zwischenschicht. Das gespeicherte Wasser kann im Sommer verdampfen und sorgt für zusätzliche Kühlung.

Links zum Thema:
Versiegelung – Entsiegelung: Böden als Lebensräume erhalten – Naturtipps
Strassen und Wege, die wie Felder funktionieren – KlimaPhalt

4. Regenwasserspeicher und Versickerungsvarianten

Es gibt mehrere Methoden und Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser. Grundsätzlich geht es dabei um die Zwischenspeicherung und verzögerte Abgabe des Niederschlagswassers.

Muldenversickerung

Die Muldenversickerung gilt als die einfachste Form der Regenwasserversickerung. Hierbei erfolgt die Versickerung des Regenwassers über sogenannte Mulden. Mulden sind oberirdische Geländevertiefungen, die zwischen 20 und 30 Zentimeter tief sind. Diese meist flachen Gräben sind mit einer Grasschicht bewachsen und besitzen einen sickerfähigen Boden.

Anfallendes Regenwasser wird über oberirdische Rinnen der Mulde zugeführt. Niederschläge können in den Mulden versickern, zudem kann ein Teil des Wassers verdunsten.

Rigolenversickerung

Die Rigolenversickerung ist eine Versickerungsart unterhalb der Geländeoberfläche. Rigolen sind unterirdische Auffangbecken, die Niederschläge aufnehmen und versickern. Sie fungieren sozusagen als Wasserzwischenspeicher und sorgen dafür, dass zugeführtes Regenwasser gedrosselt in den Kanal abgeleitet werden kann. Rigolen können auch bei schlechter durchlässigen Böden eingesetzt werden.

Es besteht außerdem die Möglichkeit, verschiedene Versickerungsmethoden zu kombinieren, zum Beispiel:

• Baum-Rigolen (unterirdische Speicherbecken unter Straßenbäumen)
• Mulden-Rigolen-System (Kombination aus Mulde und Rigole)
• Mulden-Rigolen-Tiefbeet (bepflanztes Tiefbeet mit integrierter Rigole)

Quelle: Kuras – Konzepte für urbane Regenwasserbewirtschaftung und Abwassersysteme –
Kombinierte Versickerungssysteme (PDF 0,598 MB)

Regenwasserzisternen

Eine weitere sinnvolle Maßnahme in der Regenwasserbewirtschaftung ist das Anlegen von großen Zisternen. Das Niederschlagswasser wird dort gespeichert und kann bei Bedarf kontrolliert entnommen werden.

Regenwasserzisternen sorgen bei Starkregen für eine Entlastung des Kanalnetzes. Sie dienen der unterirdischen Speicherung von Regenwasser, bieten Schutz vor Hochwasser und bewahren Wasservorräte für Notfälle und Trockenzeiten.

Links zum Thema:
Regenwasserversickerung – Baunetzwissen
Versickerungsarten – Info Regenwasser
Dezentrale Regenwasserbewirtschaftung – Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Regenwasserbewirtschaftung – Umweltbundesamt

Beispiel Frankfurt: Der Klimapark auf dem Riedberg

Als zukunftsorientiertes Projekt mit Modellcharakter hat der Kätcheslachpark im Stadtteil Frankfurt-Riedberg sich das Prinzip der Schwammstadt bereits zu eigen gemacht. Der Kätcheslachpark gilt als „Frankfurts erster Klimapark“. Naturschutz, Niederschlagsrückhaltung und Frischluftversorgung wurden hier berücksichtigt. Die Grünanlage verfügt über mehrere kleine Regenwasserrückhaltebecken und ein weitläufiges Grabensystem, über welches das gesammelte Wasser weitergeleitet wird. Zunächst landet das Wasser in einem Klärbecken, wo es aufbereitet und gereinigt wird, anschließend fließt es in den künstlich angelegten Kätcheslachweiher. Die Anlage dient in erster Linie dem Hochwasserschutz.

Links zum Thema:
Garten-Oskar 2021 für den Kätcheslachpark – Gärten Magazin
Frankfurt: Auf in die Schwammstadt – Frankfurter Rundschau

Text und Vorschaubild: Karola Neder

Quellen:
Schwammstadt-Prinzip, allgemein: Bund Frankfurt, Frankfurter Rundschau, Hessenschau, https://gruene-erftstadt.de/schwammstadt-konzept/, https://de.wikipedia.org/wiki/Schwammstadt, https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserhaushalt_(Hydrologie), https://www.gruen-in-die-stadt.de/schwammstadt/, https://cradle-mag.de/artikel/schwammstadt.html
Flächenversiegelung: https://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%A4chenversiegelung, Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie, naturtipps.com
Ökohaus: https://www.oekohaus-ffm.eu/, https://www.ikz.de/ikz-archiv/1997/05/9705062.php
Flussbegradigung: https://www.helpster.de/flussbegradigung-vorteile-und-nachteile-waegen-sie-so-ab_167400, https://www.n-tv.de/wissen/Wie-entstehen-solche-Uberschwemmungen-article17839521.html
Hochwasserschutz, Aufforstung: naturefund
Regenwasserbewirtschaftung: Versickerungsmulden – Sieker, https://www.bauprofessor.de/rigole/, https://www.baunetzwissen.de/gebaeudetechnik/fachwissen/glossar-a-z/rigole-2456591, https://www.baunetzwissen.de/gebaeudetechnik/fachwissen/entwaesserung/regenwasserversickerung-160288, https://regenwassernutzung.com/regenwasserzisterne/, www.kuras-projekt.de