Open Access

Isabell Maras, Mareike Buttstädt, Julia Hahmann, Heather Hofmeister, Christoph Schneider

• Understanding the role of structure and social aspects regarding heat stress of people in urban areas requires an interdisciplinary scientific approach that connects methods from both natural sciences and social sciences. In this study, we combine three approaches to provide an interdisciplinary analysis of the structure and social components of heat stress in the city of Aachen, Germany. First, we assess the overall spatial structure of the urban heat island us­ing spatially distributed measurements from mobile air temperature recordings on public transport units combined with spatially distributed geo-statistical data. The results indicate that the time of day matters: During the after­noon, areas with a relative low building density, like the industrial area northeast of the inner city, are the warmest, while surfaces in high-building-density areas like the inner city heat up faster during the evening. Second, we combine these measurements with place-based survey data collected in 2010 from residents aged 50 to 92 regarding their in­dividual housing conditions, medical history and social integration to examine the match among heat-based stress of older residents, social conditions and elevated temperatures in their residential quarter. We identify disadvantaged areas for specific already-disadvantaged demographic groups in the city, pointing to a cumulation of inequalities, including heat stress among the most vulnerable. Third, we compare data of biometeorological measurements on urban public squares during the afternoon with results of the micrometeorological model ENVI-met to examine the spatial variability of the inner-city heat load. We complement the modelling results with on-site interviews to evalu­ate people’s heat perception at the same public places. A simulation shows that additional vegetation would increase thermal comfort at these public places, whereby the heat load assessed using the predicted mean vote (PMV) value would decrease by approximately 60 %. Furthermore, we demonstrate the strengths and weaknesses of heat stress simulation. ENVI-met allows for an overall reasonable representation of heat load during stable atmospheric condi­tions. However, due to the setup and structure of ENVI-met, large-scale atmospheric changes that occur during the day cannot readily be integrated into ENVI-met simulations.
• Der hier präsentierten Studie liegt die Annahme zugrunde, dass Hitzestress des Menschen in urbanen Räumen eine interdisziplinäre Herangehensweise erfordert, die sowohl naturwissenschaftliche als auch sozialwissenschaftliche Methoden miteinander verbindet. Wir kombinieren drei Untersuchungsansätze als interdisziplinäre Analyse, die die Struktur und Wahrnehmung sommerlicher Wärmebelastung in der Stadt Aachen aufzeigen. Mittels mobiler Messungen der Lufttemperatur, unter Verwendung öffentlicher Linienbusse, bei gleichzeitiger Erfassung geostatistischer Daten, wird zuerst die großräumige Struktur der städtischen Wärmeinsel bewertet. Während der Nachmittagsstunden stellen sich Gebiete mit einer relativ geringen Gebäudedichte, wie das Industriegebiet nordöstlich der Innenstadt, als die wärmsten Areale heraus. In den Abendstunden verlagern sich diese in Gebiete des Innenstadtbereiches mit hoher Gebäudedichte. Wir verknüpfen diese Werte mit raumbezogenen Daten aus einer Befragung von 50- bis 92-jährigen Einwohnern/-innen der Stadt Aachen aus dem Jahr 2010. Anhand der Befragungsergebnisse lassen sich in Verbindung mit der Analyse der Temperaturentwicklung kumulativ benachteiligte Räume und soziale Gruppen innerhalb des Stadtgebiets ausmachen, die aufgrund sozialer Faktoren wie ungleicher Temperaturbelastung in Hitzephasen besonders hohem Stress ausgesetzt sind. Ergänzend erfolgt ein Vergleich biometeorologisch erhobener Daten von öffentlichen innerstädtischen Plätzen mit Ergebnissen von Simulationen mit dem mikrometeorologischen Modell ENVI-met, um die räumliche Variabilität von Wärmebelastung zu betrachten. Weiterhin wird die Wahrnehmung von Wärmebelastung einzelner Passanten durch Befragungen auf denselben öffentlichen Plätzen untersucht. Eine Simulation mit zusätzlicher Begrünung zeigt, dass der thermische Komfort deutlich steigt und die Werte des predicted mean vote (PMV) um etwa 60 % gesenkt werden. Es lassen sich zudem die Stärken und Schwächen bei der Simulation von Wärmebelastung mit ENVI-met aufzeigen. Bei stabilen atmosphärischen Bedingungen kann eine realistische Reproduktion der Wärmebelastungsintensität erzielt werden, während großräumige atmosphärische Veränderungen im Tagesverlauf, aufgrund des Konzepts und der Struktur von ENVI-met, nicht integriert werden können.