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Heft 8: Kleinskalige klimatisch-lufthygienische Untersuchungen fĂŒr das Gebiet A der Planung "Stuttgart 21" - EntwĂŒrfe Jodry und Trojan -


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Zusammenfassung
 
Die stĂ€dtebaulichen Planungen im Zusammenhang mit dem Projekt STUTTGART 21 werden durch eine Vielzahl von Umweltuntersuchungen und -erhebungen vorbereitet und gutachtlich begleitet. Im Rahmen des vorliegenden Gutachtens sind fĂŒr den Bereich des heutigen Wagengutbahnhofs nördlich des Hauptbahnhofs, welcher durch die Heilbronner Straße (B 27/B 10), die Wolframstraße und den Mittleren Schloßgarten bzw. die Cannstatter Straße begrenzt wird (Teilgebiet A), Aussagen erarbeitet zu den Themen Windkomfort und DurchlĂŒftung, Lufthygienische VerhĂ€ltnisse, Bioklimatische VerhĂ€ltnisse sowie BeschattungsverhĂ€ltnisse im Bereich der geplanten wie auch der angrenzenden bestehenden Bebauung.
 
Diese Betrachtungen wurden sowohl fĂŒr die Planungsvarianten als auch fĂŒr die derzeitige Bebauungssituation, den sogenannten Istzustand, durchgefĂŒhrt. Der Vergleich der Ergebnisse bringt Auskunft ĂŒber die durch kĂŒnftige Bebauung zu erwartenden Änderungen. Als nĂ€her zu untersuchende Planungsvarianten standen fĂŒr die vorliegende Studie die EntwĂŒrfe von
- Jodry, Paris, nachfolgend mit Entwurf Jodry bezeichnet sowie
- Trojan, Trojan und Neu, Darmstadt, nachfolgend als Entwurf Trojan gekennzeichnet
zur Diskussion.
 
 
Windströmungen
 
Die geplanten Bebauungen fĂŒhren zu Änderungen bei den Windströmungen. Dabei werden vorwiegend in Bereichen höherer Bebauung die Windgeschwindigkeiten erhöht, u.U. verbunden mit eingeschrĂ€nktem Windkomfort; anderseits kann eine massiv flĂ€chige Bebauung in Teilbereichen auch zu einer Reduktion der Windgeschwindigkeit fĂŒhren und somit die DurchlĂŒftungsverhĂ€ltnisse reduzieren. Beide VerĂ€nderungen der Windströmungen können zu NutzungseinschrĂ€nkungen fĂŒhren.
 
Die Untersuchung der Windströmungen wurde vorwiegend im Windkanal durchgefĂŒhrt, wobei sowohl fĂŒr den Istzustand als auch fĂŒr die beiden Planungsvarianten jeweils mittels Sandersionsversuchen ein flĂ€chenhafter Überblick gewonnen und mittels Hitzdrahtmessungen die WindverhĂ€ltnisse an kritischen Punkten quantifiziert wurden. Bei Fragen der DurchlĂŒftung wurden diese Ergebnisse ergĂ€nzt durch Erkenntnisse aus den numerischen Berechnungen.
 
Bei beiden Planvarianten wurden die höchsten Windgeschwindigkeiten im Bereich des bestehenden Bankenareals sowie im Bereich des Geno-Hochhauses ermittelt. Im Plangebiet selbst ergaben sich bei beiden EntwĂŒrfen die höchsten Werte an der östlichen Flanke.
 
Die Planungsvariante Jodry zeigt vor allem nordöstlich des bestehenden Bankenareals sowie im nördlichen Bereich des Untersuchungsareals erhöhte Windgeschwindigkeiten, die zu entsprechenden NutzungseinschrĂ€nkungen, wie z.B. ungeeignet fĂŒr Sitz- und Wartebereiche, fĂŒhren.
 
Der Entwurf Trojan liefert neben den erhöhten Werten im östlichen Untersuchungsteil vor allen Dingen in der Umgebung der beiden geplanten höheren GebÀude nördlich des bestehenden Bankenareals höhere Windgeschwindigkeiten. In diesen Bereichen ist ebenfalls mit NutzungseinschrÀnkungen wie bei der Planvariante Jodry zu rechnen.
 
Der zweite Aspekt der Windströmungen betrifft die DurchlĂŒftung. Aufgrund der geplanten Bebauung wird die DurchlĂŒftung erwartungsgemĂ€ĂŸ gegenĂŒber der derzeit nur leicht bebauten FlĂ€che stark reduziert. Bei beiden EntwĂŒrfen sind die Ă€ußeren Teile der Plangebiete gut durchlĂŒftet. In den ermittelten Zonen reduzierter DurchlĂŒftung sollten Freisetzungen von Luftverunreinigungen, wie z.B. Abluftöffnungen von Tiefgaragen möglichst vermieden bzw. reduziert werden.
 
Der Entwurf Jodry liefert aufgrund der weniger stark ausgeprĂ€gten Innenhofbereiche eine verglichen mit dem Entwurf Trojan bessere DurchlĂŒftung einzelner Quartiere. Die LĂŒcken in der Randbebauung und die unterschiedlichen GebĂ€udehöhen induzieren entsprechende Strömungen und eine erhöhte Turbulenz. DemgegenĂŒber ist die DurchlĂŒftung der Innenhöfe beim Entwurf Trojan stark reduziert, die verglichen mit dem Entwurf Jodry reduzierte Varianz der GebĂ€udehöhen bewirkt reduzierten Turbulenzeintrag und somit reduzierte DurchlĂŒftung.
 
 
Lufthygiene
 
Die lufthygienischen Auswirkungen der stĂ€dtebaulichen Planungen wurden in Bezug auf straßenverkehrsbedingte Schadstoffe untersucht. Dazu wurden mit Hilfe des mikroskaligen Strömungs- und Ausbreitungsmodells MISKAM flĂ€chendeckend Jahreskennwerte (Mittelwert und 98-Perzentil) der Belastung an NO2, Benzol und Dieselruß berechnet. Das Untersuchungsgebiet enthĂ€lt das Planungsgebiet A sowie die nĂ€here Umgebung der Heilbronner Straße, der Wolframstraße und des Arnulf-Klett-Platzes. Neben den GebĂ€uden wurde auch die komplexe Topographie des Untersuchungsgebietes berĂŒcksichtigt. In einer Kalibrierungsphase wurden ausgewĂ€hlte Experimente aus der parallel durchgefĂŒhrten Windkanaluntersuchung mit MISKAM nachgerechnet und die Ergebnisse (normierte Konzentrationen) zwischen Windkanal- und numerischem Modell verglichen. Durch die Variation verschiedener Steuerparameter des Modells MISKAM wurden die im Sinne des oben genannten Vergleichs optimalen Modellparameter ermittelt. Diese Parameter wurden in den im folgenden beschriebenen Immissionsrechnungen verwendet.
 
Mit Hilfe der Verkehrszahlen sowie den vom Umweltbundesamt (UBA) veröffentlichten Kfz-Emissionsfaktoren wurden fĂŒr die Heilbronner Straße, die Wolframstraße und den Arnulf-Klett-Platz Emissionen der Schadstoffe NOx, Benzol und Ruß fĂŒr das Bezugsjahr 1995 bestimmt. Aus den mit diesem Modell durchgefĂŒhrten RechenlĂ€ufen konnten statistische Jahreskennwerte der durch den Straßenverkehr im Untersuchungsgebiet verursachten Schadstoffbelastung fĂŒr den Istzustand und die zwei Planvarianten berechnet werden. Durch Überlagerung dieser Belastung mit Immissionswerten aus grĂ¶ĂŸerskaligen Rechnungen, die alle immissionsrelevanten Straßen in Stuttgart berĂŒcksichtigen, ergab sich ein detailliertes Bild der verkehrsbedingten Gesamtbelastung im Untersuchungsgebiet.
 
FĂŒr alle Bebauungsvarianten zeigte sich, daß in der nĂ€heren Umgebung der drei betrachteten Straßen hohe Schadstoffbelastungen vorherrschen. Am stĂ€rksten belastet ist die Heilbronner Straße und die Kreuzung Heilbronner Straße/Arnulf-Klett-Platz. Hier kommt es an einzelnen angrenzenden GebĂ€uden zu Überschreitungen des Orientierungswertes der 23. BImSchV von 10 ”g Benzol/m3. Etwas weniger kritisch in Bezug auf den Orientierungswert der 23. BImSchV sind die Rußbelastungen: Der Orientierungswert von 8 Â”g Ruß/m3 wird am höchstbelasteten GebĂ€ude nicht erreicht. Auch der Jahresmittelwert der Stickstoffdioxidkonzentrationen lag unter dem Grenzwert der TA Luft von 80 Â”g NO2/m3. Überschreitungen sind nur direkt im Straßenraum anzutreffen. Ähnliches gilt fĂŒr den Kurzzeitbelastungswert fĂŒr NO2: Der Orientierungswert der 23. BImSchV von 160 Â”g NO2/m3 wird nur vereinzelt im Straßenraum ĂŒberschritten.
 
Der Variantenvergleich zeigt im Bezug auf die Lufthygiene im Bereich des Arnulf-Klett-Platzes nur sehr geringe Unterschiede in den Schadstoffkonzentrationen. Einzig bei der Variante "Jodry" sind im Bereich des geplanten Hochhausturms auf dem Kurt-Georg-Kiesinger-Platz geringere Konzentration zu verzeichnen. Auch entlang der Heilbronner Straße ergeben sich nur vereinzelt Unterschiede in den berechneten Konzentrationen zwischen den drei Bebauungsvarianten. Auf dem GelĂ€nde des Geno-Hochhauses wurden die stĂ€rksten Änderungen (Konzentrationserhöhungen) durch die geplante Bebauung ermittelt. Im Bereich der Wolframstraße, insbesondere auf dem etwa 200 m langen TeilstĂŒck nordwestlich der EinmĂŒndung der Nordbahnhofstraße, sind grĂ¶ĂŸere Unterschiede zwischen den Varianten zu erwarten. Bei den Planvarianten sind in diesem Bereich im Vergleich zum Istzustand mit geringeren Konzentrationen zu rechnen. Außerhalb der betrachteten Straßenbereiche sind die Änderungen durch die geplante Bebauung gering. Im Bereich der Cannstatter Straße werden die Schadstoffbelastungen bei den Planvarianten geringer, da beide Planungen die Entfernung der Cannstatter Straße als VerkehrsflĂ€che vorsehen.
 
 
Bioklima
 
FĂŒr den Istzustand, den Entwurf Jodry und den Entwurf Trojan wurden die Wind-, Temperatur- und BioklimaverhĂ€ltnisse fĂŒr eine sommerliche Strahlungswetterlage mit niedrigen Windgeschwindigkeiten (Tag- und Nachtsituation) betrachtet.
 
Bei beiden EntwĂŒrfen sind die Lufttemperaturen am Tage recht hoch. Wesentlich bedingt ist dies durch die solare Einstrahlung sowie die Eigenschaften der OberflĂ€chen; nur in abgeschatteten Innenhöfen und in Parkanlagen treten niedrigere Temperaturen auf. Außerdem kĂŒhlen die bebauten Bereiche nachts nicht so stark ab, wie z.B. GrĂŒnflĂ€chen oder Gleisanlagen.

Die bioklimatischen VerhĂ€ltnisse werden durch die Kennwerte PMV und PET beschrieben und verhalten sich sowohl qualitativ als auch hinsichtlich der jeweils resultierenden Beurteilung Ă€hnlich, wobei oft die PMV-Darstellungen mehr Struktur aufweisen als die PET-Darstellungen. Dies ist bedingt durch die höhere SensitivitĂ€t von PMV bezĂŒglich der Eingangswerte. Sowohl beim Entwurf Jodry als auch beim Entwurf Trojan werden alle Beurteilungsstufen von behaglich bis heiß erreicht, nachts alle Stufen von behaglich bis kalt. Heiße Bereiche liegen meist in der prallen Sonne, die kĂŒhleren Bereiche sind abgeschattete Innenhöfe und GrĂŒnanlagen. Nachts kehren sich die VerhĂ€ltnisse um: u.a. aufgrund der Abstrahlung der GebĂ€ude bleibt die bioklimatischen Situation innerhalb der Bebauung behaglich, wĂ€hrend z.B. GrĂŒnanlagen als kĂŒhl bis kalt empfunden werden. Aufgrund der geringeren DurchlĂŒftung stellen sich beim Entwurf Trojan in Innenhöfen nachts höhere Temperaturen ein als beim Entwurf Jodry.
 
 
Beschattung
 
FĂŒr das gesamte beplante Untersuchungsgebiet wurden die Besonnungs- und BeschattungsverhĂ€ltnisse aufgrund der bestehenden und geplanten Bebauung sowie der GelĂ€ndehöhen fĂŒr den Istzustand und die EntwĂŒrfe Jodry und Trojan betrachtet.
 
FĂŒr jede Variante wird ein dreidimensionales GelĂ€nde- und GebĂ€udemodell erstellt. Unter BerĂŒcksichtigung der tĂ€glichen SonnenstĂ€nde von Stuttgart findet eine Berechnung der Beschattung statt. Nachdem einheitliche Grenzwerte fĂŒr die mögliche Besonnung nicht bestehen, orientiert sich die Beurteilung der Ergebnisse an den in der Literatur genannten Kriterien und Richtwerten. FĂŒr einen mittleren Wintertag und die Tag- und Nachtgleichen (FrĂŒhjahr, Herbst) wird eine flĂ€chenhafte Darstellung der bodennahen Verschattung zur Mittagszeit ausgewĂ€hlt. Zudem liegen fĂŒr 5 ausgewĂ€hlte Punkte Horizontogramme vor, aus denen die ganzjĂ€hrigen BesonnungsverhĂ€ltnisse abzulesen sind.
 
Im Istzustand weist der gesamte Gleisbereich aufgrund fehlender GebĂ€ude uneingeschrĂ€nkte Sonneneinstrahlung auf. Bestehende GebĂ€ude außerhalb der Bahnanlagen werden nicht durch diese beeintrĂ€chtigt. Die kompakte Blockbebauung mit GebĂ€uden bis zu 100 m Höhe beim Entwurf Jodry fĂŒhrt zu einer intensiven Verschattung der Innenhofbereiche und StraßenrĂ€ume. Nur zwei Innenhofbereiche sind so groß, daß ab FrĂŒhjahr bis Herbst eine direkte Sonneneinstrahlung möglich ist. Im Winter finden sich nur wenige Bereiche mit direkter Sonneneinstrahlung. Der Entwurf Trojan weist eine kompakte Blockrandbebauung mit teilweise großrĂ€umigen Innenhöfen und PlĂ€tzen auf. In den Innenhöfen und auf den PlĂ€tzen ist grĂ¶ĂŸtenteils von FrĂŒhjahr bis Herbst eine direkte Besonnung in BodennĂ€he möglich. Im Winter reduziert sich die Besonnung auf kurze Zeiten in den StraßenrĂ€umen.
 
Die beispielhaft aufgezeigten Horizontogramme verdeutlichen, daß die mögliche tĂ€gliche Sonnenscheindauer wĂ€hrend des Jahres bei den Planvarianten teilweise stark eingeschrĂ€nkt ist. Die dichte Bebauung bei den EntwĂŒrfen Jodry und Trojan fĂŒhren dazu, daß die Beurteilungswerte der zutreffenden DIN-Norm in BodennĂ€he teilweise nicht eingehalten werden.


 
 

© Landeshauptstadt Stuttgart, Amt für Umweltschutz, Abt. Stadtklimatologie