Über seinen Wärmehaushalt ist der Mensch am engsten mit den atmosphärischen Umweltbedingungen verknüpft. Diese umfassen die meteorologischen Elemente Lufttemperatur, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit sowie kurz- und langwellige Strahlung, die thermophysiologische Auswirkungen auf den Menschen besitzen. Die gesundheitliche Bedeutung hängt mit der Vernetzung von Thermo- und Kreislaufregulation zusammen.

Der Mensch paßt sich über die Variation seiner Bekleidung im Jahresgang weitgehend an die thermischen Umgebungsbedingungen an. Während einer großen Zahl von Tagen im Jahr kann so optimale Behaglichkeit erreicht werden. Wärmebelastung trotz Sommerkleidung und Kältereiz trotz Winterkleidung liegen vor, wenn bestimmte Schwellen überschritten werden. Die Thermoregulationsmechanismen des Organismus werden dann zunehmend gefordert. Die damit verbundene Veränderung der Durchblutung mit verstärktem Schwitzen bei Wärme bzw. Erhöhung des Energieumsatzes z. B. durch Zittern bei Kälte weisen auf die Belastung des Herz-Kreislauf-Systems und der Atmung hin. Während eine Behinderung der Wärmeabgabe immer eine Belastung bedeutet, ist Kälte dagegen ambivalent. Sie kann sowohl eine Belastung darstellen als auch einen erwünschten Umweltreiz, der die Anpassungsfähigkeit des Organismus trainiert.

Abbildung 4-5 enthält eine Darstellung der mittleren jährlichen Anzahl von Tagen mit Wärmebelastung in Stuttgart. Abbildung 4-6 zeigt einen Ausschnitt für das Gebiet Stuttgart 21 und die nähere Umgebung. Man erkennt große Unterschiede mit bis zu über 30 Tagen mit Wärmebelastung im Jahr in der Kessellage der Stuttgarter Innenstadt und den im Neckartal gelegenen Stadtteilen. Hingegen finden sich in der Umgebung, insbesondere im Filderraum vielfach auch innerhalb der Bebauung weniger als 20 Tage mit Wärmebelastung, in den Waldgebieten unter 10 Tage (JENDRITZKY, 1995). Das Plangebiet Stuttgart 21 weist heute etwa 30 Tage jährlich mit Wärmebelastung auf. Die positive Wirkung von Freiflächen und Grünanlagen ist daran erkennbar, daß hingegen der benachbarte Rosensteinpark und der Schloßgarten sowie der Pragfriedhof nur etwa 22 Tage mit Wärmebelastung verzeichnen.

Aus den städtebaulichen Planungen im Zusammenhang mit dem Projekt Stuttgart 21 wurde für das südliche Teilgebiet ein Bebauungsplan entwickelt. Für das Teilgebiet A nördlich des Stuttgarter Hauptbahnhofes, das durch die Heilbronner Staße, die Wolframstraße, den Schloßgarten und das Bahnhofsgeläünde begrenzt wird, wurden kleinklimatische Modellierugen zu den Themen Windkomfort und Durchlüftung, lufthygienische Verhältnisse, bioklomatosche Verhältnisse sowie Beschattungsverhältnisse im Bereich der geplanten wie auch der angrenzenden bestehenden Bebauung durchgeführt (BLAZEK et al, 1998). Modellierungen erfolgten insbesondere auch im Bereich des zu ändernden Hauptbahnhofs. 

Aufgrund der Komplexität der Strömungsverhältnisse erfolgten einige der kleinräumigen Unteruschungen im Windkanal (Abb. 4-7). Die lufthygienischen Auswirkungen der städtebaulichen Planung wurde mit dem mikroskaligen Strömungs- und Ausbreitungsmodell MISKAM durchgeführt. Dabei konnten die für das Modell erforderlichen Parameter anhand der Ergebnisse der Windkanalmodellierungen optimiert werden. 

Die Abbildung 4-8 und Abbildung 4-9 zeigen beispielhaft Ergebnisse der mit MISKAM durchgeführten Schadstoffberechnungen für den Bereich um den Hauptbahnhof. Neben dem heutigen Zustand (Abb. 4-8) wurde auch der Planungszustand (Abb. 4-9) im Jahr 2010 prognostiziert. 

Im Istzustand finden sich im Bereich um den Hauptbahnhof relativ hohe Benzolkonzentrationen. Der Prüfwert der 23. BImschV von 10 µg Benzol/m³ wird an einem Gebäude an der Ostseite der Friedrichstraße deutlich überschritten. Der Planzustand zeigt ein deutlich geringeres Immissionsniveau. Die höchsten Konzentrationen an der Bebauung nahe der Heilbronner Straße liegen bei etwa 4,5 µg/m³ Benzol. Dies kommt durch die besseren Abgaswerte der Fahrzeuge und der reduzierten Verkehrsmenge zustande