Drohnenbasierte Optimierung numerischer Simulationen städtischer Wärmeinseln (DROHNIS)
Exposé
Forschungsgegenstand des Projektes sind die lokalklimatischen Auswirkungen städtischer Bebauung, denen infolge des Klimawandels unter dem Begriff "Wärmeinseln" eine immer größer werdende Bedeutung zukommt. Dabei beeinflusst die Bebauung (z.B. durch Speichermasse und Strahlungsverhalten von Oberflächen) das städtische Klima auf unterschiedlichste Weise. Ziel des Forschungsprojektes ist es, anhand des beschriebenen neuen methodischen Ansatzes hochaufgelöste Simulationsmodelle für urbane Strukturen zu entwickeln, anhand derer sich mit hoher Genauigkeit städtebauliche Planungsentscheidungen simulieren und wissenschaftlich fundiert bewerten lassen. Städte können damit gezielt Auswirkungen konkreter Adaptionsmaßnahmen bewerten und proaktiv zur Mitigation der Folgen des Klimawandels beitragen. Die Bebauung wird in dem Forschungsvorhaben sowohl durch eine mit LiDar-Sensor, Hyperspektralsensor und Thermografie-Kamera ausgerüsteten Drohne photogrammetrisch in ihrer realen Ausprägung erfasst und mit dem numerischen Simulationsprogramm ENVI-met in einem mikroklimatischen 3D-Modell zur Prognose des Verhaltens städtischer Wärmeinseln weiterverarbeitet.
Die Einbindung in das Modell erfolgt durch Punktwolkeninterpretation und Spektralanalysen, mit denen nicht nur der städtische Raum dreidimensional abgebildet, sondern auch die Materialitäten der Oberflächen erfasst werden können. Der Vorteil gegenüber Daten aus Satellitenfernerkundungen ist, die auf bestimmte Abschnitte des urbanen Raums fokussierte, höhere geometrische und materialtechnische Auflösung des generierten Geländemodell aufgrund der besseren Bodenauflösung. Dabei sind sie auch Unabhängigkeit von der Bewölkung und anderen Einflüssen in der Atmosphäre. Etwaige Ungenauigkeiten durch Atmosphärenkorrekturen bei der Spektralanalyse entfallen. Auch die hohe zeitliche Auflösung der Drohnenbefliegungen (Tagesgangabbildung des thermischen Verhaltens durch mehrfach Befliegungen an einem Tag) ist ein neuer Ansatz in der Bewertung.
Publikationen
- Langner, N.; Voellner, D.; Reß, M. (2024) Numerische Simulation von städtischen Wärmeinseln – Evaluierung von Simulationsergebnissen durch thermische Messungen. Bauphysik 46, H. 6, S. 348–354. https://doi.org/10.1002/bapi.202400034
- Normen Langner, David Voellner, Marvin Reß: Numerical Simulation of Urban Heat Islands -Evaluation of Simulation Results by Thermal Measurements. Wien: Proceedings der BausSIM 23.09.2024 bis 26.09.2024
An der Forschung beteiligte Personen der Fakultät AB
- Prof. Dr.-Ing. Normen Langner
- David Voellner, M. Eng.
(Externe) Partner/-innen des Forschungsthemas
- Bauhaus Universität Weimar, Professur Baubetrieb und Bauverfahren
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Melzner
- Technische Hochschule Würzburg-Schweinfurt, Fakultät Kunststofftechnik und Vermessung
Prof. Dr. Ansgar Brunn
Laufzeit des Forschungsthemas
20.11.2024 – 20.11.2026
Förderung / Finanzierung
Das Projekt wird gefördert vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Auftrag des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) aus Mitteln des Innovationsprogramms Zukunft Bau
Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Normen Langner