Wetter Hamburg

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Prof. Felix Ament (r.) und sein Mitarbeiter Ingo Lange stehen vor dem Windmesser, der auf der Turmspitze der Nikolaikirche
angebracht werden soll. Noch ist er am Baugerüst installiert, das den Turm derzeit umgibt

Foto: Marcelo Hernandez

Prof. Felix Ament (r.) und sein Mitarbeiter Ingo Lange stehen vor dem Windmesser, der auf der Turmspitze der Nikolaikirche angebracht werden soll. Noch ist er am Baugerüst installiert, das den Turm derzeit umgibt

Auf der Turmspitze von St. Nikolai erfassen Sensoren das Wetter in 147 Metern Höhe – und liefern wichtige Daten zum Stadtklima.

Hamburg. Städte sind Wärmeinseln. Sie kühlen nachts weniger schnell ab als das Umland. Deshalb werden Städter wahrscheinlich stärker unter dem Klimawandel zu leiden haben, der voraussichtlich mehr Hitzetage und -nächte bringen wird. Am Boden kann der Temperaturunterschied zwischen Stadt und Land – je nach Witterung – mehr als fünf Grad betragen. Doch wie sieht es in der Luftschicht oberhalb der Bebauung aus, die die Windverhältnisse und damit die Belüftung der Stadt bestimmt? Jetzt gibt es in Hamburg eine Wetterstation, die in dieser Höhe Wind und Temperatur misst, auf der Turmspitze von St. Nikolai. Erste Daten zeigen: Der Wärmeeffekt reicht bis in die Luftschicht über der Stadt.

Für Professor Felix Ament und sein Team vom CEN (Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit) der Universität Hamburg ist der neue Standort ihres digitalen Windmessers ein Glücksfall. "Bislang gab es kein passendes Gebäude, an dem wir Daten in 150 Metern Höhe erfassen konnten. Ein solches Gebäude darf nicht beheizt sein, denn dann wäre die Temperaturmessung durch Abwärme verfälscht. Und um den Wind über der Stadt, der nicht durch Gebäude beeinflusst ist, zu messen, darf es keine Verwirbelungen geben. Der Messort für den sogenannten wahren Wind muss deshalb mindestens zweieinhalbmal so hoch liegen wie die umgebenden Gebäude", sagt Ament.

Der Turm von St. Nikolai ist stolze 147 Meter hoch und nach dem Ulmer Münster und dem Kölner Dom der dritthöchste Kirchenbau Deutschlands – eine ideale Voraussetzung, um nebenbei als Wetterstation zu dienen. Ein mechanischer Windmesser war dort bereits installiert. Er lieferte aber keine wissenschaftlich verwertbaren Daten und war außerdem seit Längerem ausgefallen. Die im Oktober 2014 gestarteten Sanierungsarbeiten boten den Meteorologen der Universität nun die Gelegenheit, In­strumente anzubringen, mit denen sie Wind und Temperatur präzise und kontinuierlich erfassen können.

Davon, dass sich das Wetter rund um die Turmspitze erheblich von dem am Boden unterscheidet, kann Corinna Nickel ein Lied singen. Die Denkmalpflegerin leitet die Turmsanierung. "Vor Beginn der Arbeiten hatten wir an der Spitze ausführlich Daten erhoben. Dort weht eigentlich immer Wind, auch dann, wenn es am Boden windstill ist. Schon in 30, 40 Metern Höhe ist er zu spüren. An der Spitze herrschen oft Windstärken, die man unten nicht vermutet." Nickel spricht von alpinen Verhältnissen – hoch oben wüchsen zum Beispiel Farne, die es ansonsten in der Stadt nicht gibt. Auf der anderen Seite wollen die Stadttauben dort oben nicht mehr brüten.

Jetzt halten die Meteorologen der Universität einen Messfinger in die Luftströmungen über der Stadt – und ernten bislang einzigartige Daten. Per Ultraschall werden jeweils 20-mal in der Sekunde (!) neben Windgeschwindigkeit, -richtung und -temperatur auch Windböen erfasst.

Mit den Daten wollen die Forscher ihre Rechenmodelle für das Stadtklima verbessern. Ament: "Wir können nun erstmals reale Daten zum wahren Wind in unsere Modelle einspeisen. Bislang mussten wir uns mit berechneten Schätzungen oder mit den Daten unseres Wettermastes in Billwerder behelfen. Als erste Näherung reicht das aus, aber wir wollten es genauer wissen." Die Billwerder Messungen liefern den Meteorologen die Umlanddaten, mit denen sie die an St. Nikolai erhobenen städtischen Verhältnisse vergleichen wollen. Wichtigstes Ziel: das Hamburger Stadtklima besser verstehen, auch um auf zukünftige Entwicklungen besser reagieren zu können.

Die Kollegen, die im CEN das Windkanal-Labor betreiben, warten ebenfalls auf diese Daten, um ihre Versuche zu optimieren. In physikalischen Experimenten lassen dort die Meteorologen Wind über nachgebaute Straßenzüge, über Industrieanlagen oder ganze Städte wehen und untersuchen damit Windströmungen, Luftverwirbelungen oder auch die Ausbreitung von Schadstoffen.

In den nächsten Monaten werden nun erst einmal Daten gesammelt. Im Herbst werden sie dann nach und nach in die Modelle einfließen – nach einem "hoffentlich heißen Sommer, denn die Temperaturmessungen in Hitzenächten sind besonders interessant", sagt Ament. Dann wirkt sich die Eigenschaft als Wärmeinsel besonders aus. Schließlich käme der Heizeffekt der Innenstadt an die Leistung eines kleinen Kohlekraftwerks heran, so Ament: Die Bauten speichern Sonnenwärme, Industrie erzeugt Abwärme, es fehlen weitläufige Grünflächen, die durch Verdunstung die Luft kühlen.

Mit den Höhendaten zur Stadtluft liege Hamburg bundesweit ganz vorn, sagt der Meteorologe. Auch deshalb rechnet er sich gute Chancen aus, bei einem zwölf Millionen schweren Stadtklimaprojekt des Bundesforschungsministeriums berücksichtigt zu werden. Derzeit laufe die Ausschreibung; weitere heiße Kandidaten seien Berlin und Stuttgart.

Noch ist der Windmesser am Baugerüst angebracht. Wenn die Sanierung beendet ist, wird er am Kreuz auf der Turmspitze installiert. Dann muss er jahrelang funktionieren, denn er wird für Wissenschaftler und Techniker nicht mehr erreichbar sein. "Wir kommen da nicht mehr heran", sagt Felix Ament. "Unser größter Feind ist der Blitz; ein Blitzableiter soll das Messgerät schützen. Sollte es dennoch ausfallen, müssen wir – oder unsere Nachfolger – auf die nächste Turmsanierung warten, vielleicht 20, 30 Jahre."

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