Was die Wärmeinsel ist
Die städtische Wärmeinsel „wird durch die Lufttemperaturdifferenz zwischen der meist wärmeren Stadt und ihrem kühleren Umland charakterisiert.“ — DWD
Und das Stadtklima insgesamt ist laut DWD „das gegenüber dem Umland durch die Bebauung und anthropogene Emissionen (wie z.B. Luftschadstoffe oder Abwärme) modifizierte Mesoklima von Städten und Ballungsräumen“.
Warum die Stadt die Wärme hält
Beton statt Bäume
In der Stadt „fehlen“ laut DWD „Vegetation insbesondere Bäume und Sträucher und natürlicher Boden, die normalerweise einen kühlenden Effekt auf die Umgebung haben“. An ihre Stelle „treten stark versiegelte Flächen, die den … Niederschlag nicht speichern, sondern oberirdisch ableiten“ — also fehlt die Verdunstungskühlung: „Weder der Schatten der Bäume noch die Kühlung durch die Verdunstung können dann die notwendige Abkühlung … bringen.“
Baustoffe, Abwärme, windstille Straßenschluchten
Der DWD nennt als Treiber „die Gebäudegeometrie, den thermischen Eigenschaften der Bausubstanz, den Strahlungseigenschaften der Oberflächen und der anthropogenen Wärmefreisetzung, zum Beispiel durch Hausbrand, Verkehr und Industrie“. Dazu die „hohe aerodynamische Rauigkeit der Bebauung und der damit verbundenen geringen Windgeschwindigkeit“ — die Luft steht, Wärme staut sich.
Wie stark? Und wann?
„Die mittlere Wärmeinselintensität (mittleres tägliches Maximum) liegt bei den meisten deutschen Städte zwischen 2 und 4 Kelvin.“ … „kann in großen Städten und Ballungsgebieten bis zu 10 Kelvin betragen.“ — DWD
Entscheidend ist die Wetterlage: Die Wärmeinsel „erreicht ihr Maximum bei wolkenfreien und windschwachen Wetterbedingungen während der Nacht“ (DWD) — also bei stabilem Hochdruck.
In solchen Nächten kann die Wärmeinsel sogar einen eigenen, sehr schwachen Wind anstoßen: den Flurwind, der bodennah aus dem kühleren Umland zur Stadt zieht. Warum er so schwer zu messen ist und was ihn vom Kaltluftabfluss an Hängen unterscheidet, steht bei Lokale Winde.
Der Unterschied liegt in der Nacht
„Tagsüber sind die Unterschiede in der Lufttemperatur zwischen Stadt und Umland geringer. Deshalb ist die Anzahl der Heißen Tage nur wenig erhöht, während die Anzahl der Tropennächte in Städten deutlich höher als im Umland ist.“ — DWD
Eine Tropennacht (Tiefstwert bleibt über 20 °C) ist das eigentliche Problem: Der Körper erholt sich nicht. Genau deshalb zieht der DWD bei der Hitzewarnung auch die nächtliche Temperatur heran: „bleibt die Nacht zu warm, verschlechtert sich die Schlafqualität“. Die Warnschwellen richten sich nach der gefühlten Temperatur am frühen Nachmittag (starke Wärmebelastung „bei etwa 32°C“, extreme „von 38°C“).
Ehrlich eingeordnet
Die Zahlen sind eine Spannbreite, kein fester Wert: im Mittel 2–4 K, Spitzen bis 10 K nur in großen Städten bei günstiger Lage. Der Effekt ist stark wetterabhängig (nachts, windschwach, wolkenfrei) und standortabhängig: Wo in Stadt und Umland gemessen wird, verändert den Wert — innerhalb einer Stadt schwankt das Mikroklima kleinräumig. Ein Messwert steht für seinen Punkt, nicht für „die Stadt“. Wie sich das in den Vorhersage-Vergleichen dieser Seite zeigt — je Stadt ein Versatz zwischen Modell und Station —, rechnet die Ortsbilanz nach.
Quellen
Alle Angaben vom DWD:
DWD: Städtische Wärmeinsel (Projektseite, inkl. 2–4 K / bis 10 K) · DWD-Glossar: Stadtklima · DWD: Hitzewarnung (Schwellen, nächtliche Auskühlung) · DWD: Stadtklimamessungen
Verwandt: Hitze · Wetter und Klima · Gefühlte Temperatur · Das DWD-Messnetz.