Klima - Immendingen

Ingenieurbüro Lohmeyer 

GmbH & Co. KG 

Immissionsschutz, Klima, 

Aerodynamik, Umweltsoftware 

An der Roßw eid 3, D-76229 Karlsruhe 

Telefon: +49 (0) 721 / 6 25 10 - 0 

E-Mail: info.ka@lohmeyer.de 

URL: w w w .lohmeyer.de 

Messstelle nach §§ 26, 28 BImSchG 

KLIMAGUTACHTEN FÜR DAS GEPLANTE 

PRÜF- UND TECHNOLOGIEZENTRUM 

IMMENDINGEN 

Auftraggeber: Daimler AG 

IPS/PB1 B156 

71059 Sindelfingen 

Dipl.-Geogr. T. Nagel 

Dr.-Ing. Th. Flassak 

Dr.-Ing. W. Bächlin 

24. April 2013 

Projekt 62229-12-02 

Berichtsumfang 56 Seiten 

Büro Dresden: Mohrenstraße 14, 01445 Radebeul, Tel.: 0351 / 83 914-0, Fax: 0351 / 83 914-59, E-Mail: info.dd@lohmeyer.de

Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 

I 

I N H A L T S V E R Z E I C H N I S 

1 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................................. 1 

2 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG ................................................... 3 

3 VORGEHENSWEISE ..................................................................................... 5 

4 BESCHREIBUNG DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES .................................. 6 

4.1 Lageverhältnisse ....................................................................................... 6 

4.2 Klimatische Gegebenheiten ......................................................................12 

5 KALTLUFTSIMULATIONEN..........................................................................14 

5.1 Kaltluftberechnungen für den derzeitigen Zustand ......................................15 

5.2 Kaltluftberechnungen für den Planzustand .................................................19 

5.3 Darstellung der nächtlichen Kaltluftbelüftungsverhältnisse ..........................24 

6 BERECHNUNG DER LUFTTEMPERATUREN ...............................................29 

6.1 Lufttemperaturen für den derzeitigen Zustand ............................................31 

6.2 Lufttemperaturen für den Planzustand .......................................................39 

7 LITERATUR..................................................................................................50 

A1 BESCHREIBUNG DES KALTLUFTMODELLS ...............................................52 

A2 BESCHREIBUNG DES PROGNOSTISCHEN MESOSKALIGEN MODELLS ....56 

Hinweise: 

Die Tabellen und Abbildungen sind kapitelweise durchnummeriert. 

Literaturstellen sind im Text durch Name und Jahreszahl zitiert. Im Kapitel Literatur findet 

sich dann die genaue Angabe der Literaturstelle. 

Es werden Dezimalpunkte (= wissenschaftliche Darstellung) verwendet, keine Dezimalkommas. 

Eine Abtrennung von Tausendern erfolgt durch Leerzeichen. 

Klimagutachten für das geplante Prüf- und Technologiezentrum Immendingen 

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Ingenieurbüro Lohmeyer GmbH & Co. KG 1 

1 ZUSAMMENFASSUNG 

Die Daimler AG plant die Realisierung eines Prüf- und Technologiezentrums im Bereich des 

bestehenden Standortübungsplatzes Immendingen. 

Für die Bauleitplanung sind die zu erwartenden Auswirkungen durch die geplanten baulichen 

Nutzungsänderungen zu ermitteln und zu bewerten. Das betrifft insbesondere die Durchlüftungsverhältnisse 

in bestehenden, benachbarten Siedlungen und die bodennahen Lufttemperaturen. 

Da das Gelände in der Umgebung von Immendingen ein ausgeprägtes Relief und ausgedehnte 

Freilandnutzungen aufweist, bilden sich dort an wind- und wolkenarmen Tagen lokale, 

thermisch induzierte Winde aus, die Kaltluftströmungen. Diese tragen zur nächtlichen Belüftung 

und zum Luftaustausch der bestehenden Siedlungen bei und wurden hier modelltechnisch 

mittels Kaltluftabflussberechnungen für den derzeitigen Zustand und den Planfall 

mit geänderten Nutzungen im Plangebiet betrachtet. 

Aus den Kaltluftberechnungen ergeben sich ab dem Einsetzen der Kaltluftbildung intensive 

Kaltluftströmungen mit Hangabwinden, die sich in den Talverläufen sammeln und in Tallängsrichtung 

als mächtige Luftmassen die Belüftung bestehender Siedlungen fördern. 

Mit der Planung und den zusätzlichen künstlichen Oberflächen im Plangebiet wird zwar die 

Kaltluftbildung dort etwas verringert, aber die Hangabwinde und Kaltluftströmungen bleiben 

mit geringen Verminderungen bestehen. An den bestehenden Siedlungsrändern in den Tallagen 

sind sehr intensive Kaltluftvolumenströme berechnet, die eine intensive Belüftung der 

anschließenden Siedlungsräume bewirken. Die mehrere Dekameter mächtigen Kaltluftströmungen 

bleiben in ihrer Funktion auch mit dem Durch- und Überströmen bodennaher Hindernisse, 

wie Gebäude, Bäume etc. erhalten und können bodennah durchgreifen. Auch mit 

den Änderungen der Kaltluftströmungen im Planfall gegenüber dem derzeitigen Zustand 

bleiben in den bestehenden Siedlungsbereichen außerhalb des Kasernengeländes bodennah 

intensive und günstige nächtliche Belüftungen bestehen. Die rechnerisch ermittelten Änderungen 

der mächtigen Volumenströme, die auch Änderungen über 10 Prozent des Volumenstroms 

beinhalten, wirken sich nicht wesentlich auf die Belüftungsfunktionen der bestehenden 

Siedlungen in den Talbereichen aus. 

Damit führen die Planungen in den umliegenden Siedlungen nicht zu wesentlichen Änderungen 

der Kaltluftströmungen, da in dem Betrachtungsgebiet intensive Kaltluftströmungen vorherrschen. 


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Mit durchgeführten mesoskaligen prognostischen Modellrechnungen in etwas gröberer Auflösung 

zur Prognose der Auswirkungen der Planungen auf die bodennahen Lufttemperaturen 

wurden einerseits die oben beschriebenen Kaltluftverhältnisse bestätigt. Ergänzend kann 

daraus abgeleitet werden, dass an Sommertagen und in den sommerlichen Nächten aufgrund 

der Planungen in umliegenden bestehenden Nutzungen und Siedlungen keine nennenswerten 

Änderungen der bodennahen Lufttemperaturen zu erwarten sind. 


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2 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG 

Die Daimler AG hat im Jahr 2011 nach einer umfassenden und systematischen Standortsuche 

beschlossen, ihre Planungen für ein Prüf- und Technologiezentrum in Baden- 

Württemberg auf den Standort Immendingen zu fokussieren. Die im Zuge der Bundeswehrreform 

frei werdende Fläche der Oberfeldwebel-Schreiber-Kaserne und des angeschlossenen 

Standortübungsplatzes bietet auf mehr als 500 ha die Möglichkeit, alle vorgesehenen 

Anlagen und Einrichtungen eines Prüfzentrums zur Optimierung von Verbrennungsmotoren, 

zur Weiterentwicklung alternativer Antriebe und zur Verbesserung von Fahrsicherheitssystemen 

zu realisieren. 

Die Inhalte der Planung begründen sich zu einem entscheidenden Teil in den funktionalen 

und technischen Entwicklungskonzepten der einzelnen Prüfmodule zur Fahrzeugerprobung. 

Die besondere Aufgabe dieser Konzeptentwicklungen besteht darin, die technischgeometrischen 

Anforderungen an die Streckenanlagen und Prüfflächen mit den örtlichen 

Gegebenheiten von Topgrafie, Ökologie, Landschaftsbild und benachbarten Nutzungen 

bestmöglich in Einklang zu bringen. 

Entsprechend der Bereichscharakteristik der Bestandssituation und auch der angestrebten 

Entwicklungs- und Nutzungsziele wird das Gesamtprojekt in einen hochbaulichen Teil und 

einen landschaftsbezogenen Teil differenziert. Gleichsam erfolgt eine Zweiteilung der Bebauungsplanung, 

bei der sich der Teilbereich „Hochbauzone“ im Wesentlichen auf das engere 

Kasernenareal mit circa 34 ha an der Landesstraße L225 bezieht. Hier wird ein Technologiezentrum 

für differenzierte konzerneigene Nutzungen aus den Bereichen Forschung, Entwicklung 

und Kommunikation städtebaulich entwickelt. Im Teilbereich „Prüfgelände“ werden 

Flächen und Streckenanlagen zur Fahrzeugerprobung auf der knapp 500 ha großen Fläche 

des Standortübungsplatzes integriert. 

Ziel der Gesamtentwicklung des Standorts Daimler AG in Immendingen ist die Realisierung 

einer dem Image der Firma entsprechenden, angemessenen Adresse, die sich durch ein attraktives 

großzügiges Entrée mit entsprechender Außenwirkung ebenso auszeichnet wie 

durch eine städtebauliche Ordnung und eine qualitätsvolle bauliche Umsetzung. Mit diesem 

Ziel wird die äußere Erschließung und innere Struktur des ehemaligen Kasernenareals in der 

angestrebten Konversion zum Firmengelände eines Weltkonzerns optimiert. 

Für die Realisierung des Prüf- und Technologiezentrums der Daimler AG in Immendingen 

sind verschiedene planungsrechtliche Abstimmungs-, Abwägungs- und Genehmigungsver- 


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fahren erforderlich. Hierzu gehören die Flächennutzungsplanänderung mit Umweltprüfung, 

die Aufstellung der beiden Bebauungspläne mit Umweltprüfung, das Immissionsschutzrechtliche 

Genehmigungsverfahren mit Umweltverträglichkeitsprüfung sowie Wasserrechtsverfahren 

und Forstrechtliche Verfahren. Im Zusammenhang dieser Entwicklungs-, Planungs- und 

Abstimmungsverfahren werden verschiedene Fachgutachten erarbeitet, deren Ergebnisse in 

die Abwägungsprozesse einfließen. 

Der Standort Immendingen liegt im Bereich der südlichen schwäbischen Alb, südlich der 

Gemeinde Immendingen. Der Planungsraum umfasst den derzeitigen Standortübungsplatz, 

das Kasernengelände und weitere Teilflächen im Umfeld des Übungsplatzes. 

Für die Planungen und für die erforderlichen Genehmigungsverfahren sind vertiefte Kenntnisse 

zu den klein- und lokalklimatischen Verhältnissen und zu den zu erwartenden Veränderungen 

notwendig. Für die Bauleitplanung sind die zu erwartenden Auswirkungen durch die 

geplanten baulichen Nutzungsänderungen zu ermitteln und zu bewerten. 

Das betrifft insbesondere die Durchlüftungsverhältnisse in bestehenden, benachbarten Siedlungen 

und die bodennahen Lufttemperaturen. 


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3 VORGEHENSWEISE 

Das Gelände in der Umgebung von Immendingen weist ein ausgeprägtes Relief auf und aufgrund 

der ausgedehnten Freilandnutzungen in diesem Gebiet bilden sich dort an wind- und 

wolkenarmen Tagen lokale, thermisch induzierte Winde, die Kaltluftströmungen. Diese tragen 

zur nächtlichen Belüftung und zum Luftaustausch der bestehenden Siedlungen bei. 

Das derzeitige Kasernengelände befindet sich auf einer Geländeerhebung südlich des Donautals 

und südlich von Immendingen. Es umfasst Hang- und Kuppenbereiche und weist 

überwiegend Vegetationsflächen auf (Wälder, Wiesen etc.); in Teilbereichen bestehen bauliche 

Nutzungen sowie befestigte Verkehrsflächen. Damit ist dieser Bereich in die lokalen 

thermischen Windsysteme eingebunden. 

Da den für umliegende Siedlungsräume ausgleichenden Kaltluftströmungen eine besondere 

Bedeutung zugeschrieben wird, werden für die vorliegende Planung Kaltluftberechnungen 

mit dem Modell KALM (Beschreibung siehe Anhang A1) mit einer hohen räumlichen Auflösung 

durchgeführt, um qualitative und quantitative Aussagen über mögliche Modifikationen 

der Kaltluftströmungen und der nächtlichen Belüftungen der Siedlungsräume zu erhalten. 

Für die Prognose der Auswirkungen der Nutzungsänderungen auf die bodennahen Lufttemperaturen 

werden für ausgewählte Tage und Zeiten werden Berechnungen mit dem prognostischen, 

mesoskaligen Modell PROWIMO durchgeführt. Damit werden auch die Auswirkungen 

auf die bodennahen Windverhältnisse bei Regionalwindanströmungen betrachtet. 


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4 BESCHREIBUNG DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES 

4.1 Lageverhältnisse 

Das Gelände bei Immendingen weist ein ausgeprägtes Relief auf. Von der Talsohle des dort 

von Westen nach Osten bzw. Nordosten orientierten Donautals erheben sich umliegende 

Geländehöhen um mehr als 200 m. Diese Talhänge werden durch kleinere Einschnitte und 

Bachtäler durchschnitten. 

Das überwiegend in Kuppenlage gelegene Kasernengelände südlich von Immendingen erhebt 

sich bis in eine Höhe von 822 m ü.NN. Im Westen und Südwesten wird die Geländeerhebung 

durch das nach Norden orientierte Schönental, das bei der Ortschaft Hintschingen in 

das Donautal mündet, unterbrochen. Weiterhin befinden sich in dem Kasernengelände nach 

Norden ins Donautal orientierte Einschnitte, wie beispielsweise das Tiefental. Im Osten begrenzt 

der Verlauf der dort von Süden nach Norden orientierten Landesstraße L 225 das Kasernengelände. 

Im Süden des Plangebietes befinden sich vereinzelt Kuppenbereiche, die die Höhe des 

Plangebietes noch überragen. Im Westen und Norden schließen Erhebungen bis über 900 m 

ü.NN an, die auch durch tiefe Einschnitte unterbrochen werden. So mündet aus nördlicher 

Richtung bei Immendingen das Tal des Weißenbachs und bei Zimmern der Talbach bzw. 

Amtenhauser Bach in das Donautal. Südöstlich des Plangebietes fällt das Gelände mit der 

Abdachung der Schwäbischen Alb ab. 

In Abb. 4.1 ist die Lage des Betrachtungsgebietes auf der topografischen Karte mit der Begrenzung 

des Plangebietes dargestellt. 

Abb. 4.2 zeigt für den Istzustand das Relief für den inneren Bereich des Rechengebietes für 

die Kaltluftsimulation als perspektivische Darstellung mit Blick aus Südsüdosten und zweifacher 

Überhöhung. Die Geländehöhen und Lagedaten für das Betrachtungsgebiet wurden 

vom Auftraggeber digital zur Verfügung gestellt. In Abb. 4.3 ist die für die Klimaberechnungen 

berücksichtigte Landnutzungsverteilung auf der Grundlage der perspektivischen Reliefdarstellung 

aufgezeigt. 

Für den Planzustand sind ist das modifizierte Relief in Abb. 4.4 perspektivisch dargestellt ergänzt 

durch die geplante Landnutzung, die in Abb. 4.5 aufgetragen ist. Für die Nutzung als 

Teststrecke werden damit in Teilbereichen Abgrabungen und Aufschüttungen vorgesehen, 

um homogene Nutzbereiche für die Testfahrten zu erhalten. Weiterhin sind für die künftige 

Nutzung Umwandlungen von bisherigen Vegetationsflächen in künstliche Oberflächen, insbesondere 

befestigte Verkehrsflächen erforderlich. 


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Weißenbach 

Talbach 

Immendingen 

Zimmern 

Hintschingen 

Donau 

Schönental 

Mauenheim 

0 1000 2000 Meter 

Abb. 4.1: Lageplan des Betrachtungsgebietes 

Rot umrandet ist das innere Auswertegebiet dargestellt, 

schwarz umrandet die Grenze des Plangebietes.


4.2 Klimatische Gegebenheiten 

In der Umgebung von Immendingen finden an einigen Messstationen meteorologische Datenerfassungen 

durch den Deutschen Wetterdienst statt. In Tab. 4.1 sind die Klimadaten der 

nächstgelegenen Stationen aufgeführt. Die nächstgelegene Station ist Aach, da. 13 km südöstlich, 

die Station Bad Dürrheim liegt 18 km nordwestlich, Villingen-Schwenningen ca. 

20 km nordwestlich, Klippeneck ca. 20 km nördlich und Sigmaringen ca. 39 km nordöstlich 

von Immendingen. 

1951- 

1980 

Aach 

1961- 

1990 

Bad 

Dürrheim 

1951- 

1980 

Villingen- 

Schwenningen 

1951- 

1980 

1961- 

1990 

Klippeneck 

1951- 

1980 

1961- 

1990 

Sigmaringen 

1951- 

1980 

Höhe üNN m 478 478 718 698 720 973 973 650 580 

Mittl. Temperatur °C 8.1 8.1 6.2 6.6 6.7 6.1 6.2 7.2 7.2 

Mittl. tägl. Minima °C 3.4 3.3 1.7 1.3 1.7 3 3 2.9 3 

Mittl. tägl. Maxima °C 13 12.9 11.3 12 11.9 10 10.2 12 11.9 

Eistage Anzahl 25 26 35 27 28 49 47 31 32 

Frosttage Anzahl 116 116 141 150 139 125 124 127 124 

Sommertage Anzahl 37 38 18 23 24 10 11 26 27 

Sonnenscheindauer Stunden - - 1717.5 - - 1852.1 1857.5 - - 

Niederschlag mm 781.8 777.9 818.8 922.0 914.8 869.0 899.4 784.6 790.7 

Regentage (1 mm) Anzahl 124 126 128 133 131 132 135 127 127 

Rel. Feuchte % 80 80 83 79 79 80 80 81 80 

Bewölkung % 69 69 65 68 66 66 66 66 68 

Tab. 4.1: Klimadaten der Stationen in der Umgebung von Immendingen (Quelle: DWD 1990, 

1996). 

Außer der hochgelegenen Station Klippeneck weisen die anderen genannten Stationen die 

Spannweite der Klimawerte auf, die im Plangebiet in Immendingen auch zutreffend sind. 

Aufgrund des vorliegenden Reliefs mit dem Donautal und den Randhöhen sind auch im 

Plangebiet unterschiedliche Lufttemperaturen vorherrschend, die in den höheren Lagen gegenüber 

dem Donautal geringere mittlere Lufttemperaturen aufweisen. In den Tal- und Muldenlagen 

führt die Kaltluftansammlung jedoch zu tieferen Minima-Temperaturen. 

Windmessdaten liegen für Immendingen nicht vor. In der Umgebung liegen Windmessdaten 

vom Deutschen Wetterdienst und der LUBW vor. Je nach Lage der Messstation im Kuppenbereich, 

in Tallage oder in Siedlungsnähe variieren die erfassten mittleren Windgeschwindigkeiten 

deutlich zwischen 1.3 m/s in Siedlungsbereichen (z.B. Tuttlingen) und Tallagen bis 

3.6 m/s in Kuppenlagen (z.B. Öfingen) bzw. 4.4 m/s in Klippeneck. 

1961- 

1990 


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In der Fachliteratur liegen teilweise flächenhafte Darstellungen der mittleren jährlichen Windgeschwindigkeiten 

in 10 m über Grund vor. So weisen die Karten im Solar- und Windenergieatlas 

Baden-Württemberg (LfU, 1994) im Betrachtungsgebiet mittlere Windgeschwindigkeiten 

von unter 1.5 m/s (Donautal) bis 3 m/s in Kuppenlagen südlich von Immendingen aus. 

Der Klimaatlas Baden-Württemberg (LUBW, 2006) weist im Betrachtungsgebiet mittlere 

Windgeschwindigkeiten von unter 1.7 m/s (Donautal) bis 3.5 m/s in Kuppenlagen südlich von 

Immendingen aus. Der Klimaatlas weist dem Betrachtungsgebiet mittlere bis gute Durchlüftungsverhältnisse 

zu. 


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5 KALTLUFTSIMULATIONEN 

Für das Aufzeigen der Auswirkungen der geplanten Nutzungsänderungen auf die Kaltluftströmungen 

werden Kaltluftsimulationen für den Istzustand und den Planzustand mit dem 

Kaltluftmodell KALM (Beschreibung siehe Anhang A1) durchgeführt. Dafür wird das Gelände 

mit einer Ausdehnung von 23 km mal 26 km berücksichtigt, in dem der in Abb. 4.1 dargestellte 

Bereich eingebunden ist. Das Gebiet wurde so groß gewählt, dass die Einflüsse der 

Geländeerhebungen in der Umgebung auf die Kaltluftströmungen erfasst werden und eine 

Kaltluftströmung entlang des Donautales mit wesentlichen Einzugsbereichen rechnerisch 

abgebildet wird. 

Die Informationen der Landnutzung sind für den inneren Bereich digitalen Landnutzungsdaten, 

Luftbildern, Lageplänen und Planunterlagen des Auftraggebers für das Gebiet um Immendingen 

entnommen; für den äußeren Bereich zur Ansteuerung der Berechnungen wird 

auf das digitale Geländemodell „GlobDem50“ und die Corine-Landnutzungsdaten zurückgegriffen. 

Die feine Auflösung des Rechenrasters von 10 m wurde gewählt, um die geplanten 

Landnutzungsänderungen der linienhaften Verkehrsflächen und die Geländemodellierungen 

berücksichtigen zu können. 

Die Ergebnisse der Kaltluftberechnungen beinhalten die Richtung und die Geschwindigkeit 

des Kaltluftstroms, die Mächtigkeit der Kaltluft und die daraus resultierende Kaltluftvolumenstromdichte. 

Die Kaltluftvolumenstromdichte beschreibt die Kaltluftmenge in m ³ , die pro Sekunde 

durch einen 1 m breiten Streifen zwischen der Erdoberfläche und der Oberkante der 

Schichtdicke, die senkrecht zur Strömung steht, fließt; die Einheit ist m ³ /(s m) bzw. m ² /s. Falls 

die Volumenstromdichte über einen Querschnitt konstant ist, lässt sich der Volumenstrom direkt 

und einfach als Volumenstromdichte mal Länge der Grundlinie dieser Fläche berechnen. 

Der Kaltluftvolumenstrom kann als Größe zur Beschreibung der Durchlüftungsintensität aufgefasst 

werden. 

Im Plangebiet und in der Umgebung des Plangebietes sind ausgedehnte Freilandnutzungen 

bestehend aus Waldgebieten, landwirtschaftlichen Nutzflächen und sonstigen Vegetationsflächen 

in höher gelegenen Bereichen gelegen. Dort findet bei den entsprechenden Wetterlagen 

eine intensive Kaltluftentstehung statt. Diese Hangabwinde werden in die angrenzenden 

Einschnitte und überwiegend zusammengefasst in das Donautal geführt und damit in die 

bestehenden Siedlungsbereiche, die dort die nächtliche Durchlüftung und Abkühlung begünstigen. 


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Für die Darstellung der Berechnungsergebnisse wird ein Teilausschnitt des Rechengebietes 

mit dem Plangebiet und der direkten Umgebung mit den Siedlungsbereichen gewählt, sodass 

die Reichweite der aus den Berechnungen abgeleiteten Beeinträchtigungen der Kaltluftströmungen 

dargestellt werden kann. In den Abbildungen sind Wald grün, Freiflächen 

weiß, Verkehrsflächen grau und Siedlungsflächen in Rottönen dargestellt. 

5.1 Kaltluftberechnungen für den derzeitigen Zustand 

Die Ergebnisse der Kaltluftberechnungen sind in Abb. 5.1 für den derzeitigen Zustand mit 

der Geschwindigkeit und Richtung der Kaltluftströmung in der Anfangsphase der Kaltluftbildung 

dargestellt. In dieser Kaltluftbildungsphase dominieren Hangabwinde mit Strömungsgeschwindigkeiten 

bis ca. 2 m/s, wie beispielsweise an den in das Donautal orientierten 

Hangbereichen. Im südöstlichen Bereich des dargestellten Ausschnittes sind an langen 

Hangbereichen mit niederer Vegetation ebenfalls deutliche Strömungsgeschwindigkeiten berechnet. 

In kleinen Einschnitten mit deutlichen Längsneigungen sammeln sich schon rasch 

nach Einsetzen der Kaltluftbildung Kaltluftmassen, die sich teilweise mit Strömungsgeschwindigkeiten 

bis 2.4 m/s längs der Talausrichtung bewegen, wie beispielsweise im Schönental 

bei Hintschingen, in Zimmern und Immendingen abzulesen ist. In Bereichen mit geringer 

Längsneigung sind Strömungsgeschwindigkeiten unter 1 m/s berechnet. 

Abb. 5.2 zeigt für den derzeitigen Zustand die Kaltluftvolumenstromdichte und die Kaltluftmächtigkeit 

in der Anfangsphase der Kaltluftbildung. Im dargestellten Ausschnitt überwiegen 

in der Anfangsphase geringe Volumenströme, wobei sich teilweise schon rasch Kaltluftmächtigkeiten 

von mehreren Metern im Donautal und dessen Seitentälern entwickeln, die auch 

das Dachniveau der darin gelegenen Siedlungsbereiche überragen. 

In Abb. 5.3 ist für den derzeitigen Zustand die Kaltluftströmungsgeschwindigkeit bei ausgeprägten 

Kaltluftbedingungen im Laufe der Nacht aufgezeigt. Im Donautal und dessen Seitentälern 

findet eine intensive Kaltluftansammlung statt, die zu einer intensiven Kaltluftströmung 

bei jedoch geringen Strömungsgeschwindigkeiten entlang den Tälern, also in Orientierung 

zum Donautal und im Donautal in östliche Richtung führt. In den langgestreckten Hangbereichen 

im südöstlichen Bereich des Rechengebietes sind weiterhin kräftige Hangabwinde 

wirksam. 


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Bei andauernden Kaltluftbedingungen ist eine deutliche Zunahme der Kaltluftmächtigkeiten 

in den Tal-, Mulden- und Senkenbereichen zu erwarten. Dies ist in Abb. 5.4 für den derzeitigen 

Zustand aufgezeigt und zeigt im gesamten Donautal und in dessen Seitentälern Kaltluftmächtigkeiten 

von mehreren Dekametern. Damit werden die bestehenden Hindernisse in 

den Talbereichen und die darin gelegenen Siedlungsbereiche durch- und überströmt. Damit 

ist eine intensive Belüftung dieser Siedlungsbereiche in den Nächten bei Kaltluftbedingungen 

und ein intensiver Luftaustausch in den Siedlungsbereichen verbunden. 

5.2 Kaltluftberechnungen für den Planzustand 

Die genannten Kaltluftberechnungen wurden ebenfalls für den Planfall mit modifizierten Relief 

und modifizierter Landnutzung durchgeführt. Da die Planungen nicht zu einer kompletten 

Einschränkung der Kaltluftbildung im Plangebiet führen, sind die Ergebnisdarstellungen in 

den an die Planungen benachbarten Bereichen ähnlich zu denen für den derzeitigen Zustand. 

In Abb. 5.5 sind für den Planzustand die Kaltluftströmungen mit der Geschwindigkeit und 

Richtung in der Anfangsphase der Kaltluftbildung dargestellt. Damit sind auch im Planzustand 

in dieser Kaltluftbildungsphase Hangabwinde wirksam und mit denen des derzeitigen 

Zustandes weitgehend vergleichbar. Im Plangebiet sind aufgrund der Umwidmung bisheriger 

Vegetationsflächen in künstliche Oberflächen verringerte Kaltluftproduktionen verbunden. 

Weiterhin führen die Reliefänderungen auch zu veränderten Längsneigungen und damit veränderten 

Abströmbedingungen. Die Unterschiede sind jedoch nicht so intensiv, dass gegenüber 

den Darstellungen des derzeitigen Zustandes wesentliche Änderungen aus der Abb. 

5.5 ablesbar sind. 

Abb. 5.6 zeigt für den Planfall die Kaltluftvolumenstromdichte und die Kaltluftmächtigkeit in 

der Anfangsphase der Kaltluftbildung. Auch im Planfall überwiegen im dargestellten Ausschnitt 

in der Anfangsphase geringe Volumenströme und es stellen sich teilweise schon 

rasch Kaltluftmächtigkeiten von mehreren Metern im Donautal und dessen Seitentälern ein, 

die auch das Dachniveau der darin gelegenen Siedlungsbereiche überragen. Gegenüber 

dem derzeitigen Zustand (siehe Abb. 5.2) ist aus Abb. 5.6 eine verringerte berechnete Kaltluftmächtigkeit 

in den Talbereichen um das Plangebiet zu erkennen. 

In Abb. 5.7 ist für den Planfall die Kaltluftströmungsgeschwindigkeit bei ausgeprägten Kaltluftbedingungen 

im Laufe der Nacht aufgezeigt. In der direkten Umgebung des Plangebietes 

sind gegenüber dem derzeitigen Zustand modifizierte Strömungsgeschwindigkeiten berech- 


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net, wie beispielsweise direkt südlich von Immendingen im Donautal und im Plangebiet. Dies 

wird verdeutlicht durch die Darstellungen der berechneten Kaltluftmächtigkeiten und Kaltluftvolumenströme 

in Abb. 5.8. Aufgrund der verringerten Kaltluftproduktion im Plangebiet wird 

die Kaltluftansammlung in den angrenzenden Tälern gegenüber dem derzeitigen Zustand 

etwas verringert. Damit prägen einerseits die Kaltluftzuflüsse aus den nördlichen Talbereichen 

stärker die mächtige Kaltluftansammlung im Donautal und andrerseits sind aufgrund 

der geringeren Mächtigkeit in den oberen Hangbereichen auch in dieser Phase noch kräftige 

Hangabwinde wirksam. Diese Effekte sind auch im Schönental aus den Berechnungen abzulesen, 

indem aus dem Plangebiet weiterhin Hangabwinde in das Schönental wirksam sind. 

5.3 Darstellung der nächtlichen Kaltluftbelüftungsverhältnisse 

Für Siedlungsräume wird an den Strahlungstagen, die durch Windarmut geprägt sind, in den 

Nachtstunden die Ausbildung lokaler, thermisch induzierter Winde begrüßt, da diese Kaltluftströmungen 

den Austausch der bodennahen Luftmassen fördern. Damit sind der Austausch 

erwärmter bodennaher Luftmassen durch kühlere Luftmassen sowie eventuell lufthygienisch 

belastete Luftmassen durch Frischluft verbunden. 

Für eine wirksame Belüftung von Siedlungsbereichen nennt beispielsweise die Fachliteratur 

einen wirksamen Volumenstrom von 10 000 m³/s (Schriftenreihe Raumordnung, 1979). 

Die VDI-Richtlinie 3787, Blatt 5 „Lokale Kaltluft“ beschreibt unter anderem Möglichkeiten der 

Bewertung von planungsbedingten Änderungen bezüglich der Kaltluft. Als Maß der Beeinflussung 

wird die prozentuale Änderung eines kaltluftrelevanten Parameters gegenüber dem 

Ist-Zustand angesetzt sowie die Häufigkeit des Auftretens. Daraus folgert die Richtlinie, dass 

beispielsweise eine Verringerung der Abflussvolumina oder der Abflussgeschwindigkeiten 

von mehr als 10 % bereits ein starker Eingriff mit weitreichenden – meist negativ zu bewertenden 

– Auswirkungen ist. Eine Änderung um weniger als 5 % wird als geringe Änderung 

bezeichnet. 

Für eine beurteilungsrelevante Darstellung der Kaltluftströmungen wurden Auswertungen der 

Kaltluftvolumenströme an Querschnitten in den Talbereichen in direktem Zusammenhang mit 

bestehenden Siedlungen durchgeführt. Die Lage der Querschnitte ist in Abb. 5.9 aufgezeigt. 

Der Querschnitt 1 umfasst den Ausgang des Schönentals und damit u.a. die Belüftungsfunktion 

von Hintschingen. Die Querschnitte 2 bis 5 sind im Donautal angeordnet und sollen mit 

dem Querschnitt 2 die Belüftung des Ortsteils Zimmern, mit Querschnitt 3 die Belüftung der 

Siedlungsgebiete zwischen Zimmern und Immendingen und mit Querschnitt 4 die Belüftung 


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von Immendingen beschreiben; der Querschnitt 5 gibt einen Überblick für die weiteren Belüftungsverhältnisse 

talab im Donautal. 

Schon in der Anfangsphase sind am Querschnitt 1 aufgrund der Tallängsströmung im derzeitigen 

Zustand intensive Volumenströme mit ca. 12 400 m³/s berechnet. Auch im Planzustand 

sind intensive Volumenströme mit ca. 9 500 m³/s modelliert bei Kaltluftmächtigkeiten deutlich 

über 20 m. Damit ist allein schon in der Anfangsphase eine intensive Belüftung von 

Hintschingen bedingt durch den Kaltluftstrom aus dem Schönental gegeben, die durch die 

Längsströmung im Donautal ergänzt wird. 

An den Querschnitten 2 bis 5 sind in der Anfangsphase der Kaltluftbedingungen Hangabwinde 

und anfängliche Kaltluftansammlungen wirksam, die unterschiedliche Strömungsrichtungen 

beinhalten können. Damit sind an diesen Querschnitten keine einheitlichen Kaltluftströmungsrichtungen 

berechnet, aus denen eine gerichtete Belüftungsfunktion abgeleitet werden 

kann. Im Donautal betragen die in dieser Phase angesammelten Kaltluftmassen schon 

Mächtigkeiten deutlich über 20 m. 

Die belüftungsrelevanten Volumenströme an den genannten Querschnitten bei ausgeprägten 

Kaltluftbedingungen sind in Tab. 5.1 aufgeführt. 

Schnitt Siedlungsbezug Istzustand (m³/s) Planfall (m³/s) Änderung (%) 

1 Hintschingen 16 230 13 079 -19 

2 Zimmern West 34 416 45 322 +32 

3 Zimmern Ost 84 750 111 982 +32 

4 Immendingen West 158 920 110 329 -31 

5 Immendingen Ost 58 293 88 620 +52 

Tab. 5.1: Berechnete Volumenströme in m³/s an den 5 Querschnitten bei ausgeprägten Kaltluftbedingungen 

sowie Angabe der relativen Änderungen (%) im Planfall gegenüber 

dem derzeitigen Zustand 

Insgesamt sind an den betrachteten Querschnitten sehr intensive Kaltluftvolumenströme berechnet, 

die eine intensive Belüftung der anschließenden Siedlungsräume bewirken. Die 

mehrere Dekameter mächtigen Kaltluftströmungen bleiben in ihrer Funktion auch mit dem 

Durch- und Überströmen bodennaher Hindernisse, wie Gebäude, Bäume etc. erhalten und 

können bodennah durchgreifen. Auch mit den in den Berechnungsergebnissen aufgezeigten 

Änderungen der Kaltluftströmungen im Planfall gegenüber dem derzeitigen Zustand bleiben 

in den bestehenden Siedlungsbereichen außerhalb des Kasernengeländes bodennah intensive 

und günstige nächtliche Belüftungen bestehen. Die rechnerisch ermittelten Änderungen 

der mächtigen Volumenströme, die auch Änderungen über 10 Prozent des Volumenstroms 


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beinhalten, wirken sich nicht wesentlich auf die Belüftungsfunktionen der bestehenden Siedlungen 

in den Talbereichen aus. Damit führen die Planungen in den umliegenden Siedlungen 

nicht zu wesentlichen Änderungen der Kaltluftströmungen, da in dem Betrachtungsgebiet intensive 

Kaltluftströmungen vorherrschen. 


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6 BERECHNUNG DER LUFTTEMPERATUREN 

Für das Aufzeigen der Auswirkungen der geplanten Nutzungsänderungen auf die meteorologischen 

Parameter werden flächenhafte Simulationen für den Istzustand und den Planzustand 

mit dem prognostischen mesoskaligen Modell ProWiMO (Beschreibung siehe Anhang 

A2) durchgeführt. Dafür wird das Gelände mit einer Ausdehnung von 23 km mal 26 km berücksichtigt, 

in dem der in Abb. 4.1 dargestellte Bereich mit einer horizontalen Auflösung von 

50 m x 50 m eingebunden ist. Das Gebiet wurde so groß gewählt, dass die Einflüsse der Geländeerhebungen 

und Landnutzung in der Umgebung auf die meteorologischen Parameter 

erfasst werden. 

Die Informationen des Reliefs und der Landnutzung entsprechen denen für die Kaltluftsimulationen. 

Die Auswertungen der Änderungen durch die Planung erfolgen für ausgewählte meteorologische 

Bedingungen und werden folgend am Beispiel der bodennahen Lufttemperaturen aufgezeigt. 

Da die deutlichsten Änderungen der meteorologischen Parameter bodennah durch 

die planungsbedingten Landnutzungsänderungen an Tagen mit intensiver Sonneneinstrahlung 

zu erwarten sind, werden die Berechnungen für Sommertage durchgeführt. Unterschieden 

wird dabei ein wolken- und windarmer Sommertag, an dem sich auch Kaltluftströmungen 

ausbilden. Ergänzend wird ein wolkenfreier Sommertag mit einer kräftigen Regionalwindanströmung 

betrachtet. 

Abb. 6.1 zeigt beispielhaft für Messdaten an der Station Pfullendorf der LUBW den Tagesgang 

der Lufttemperatur (in °C), Globalstrahlung (aus Darstellungsgründen in 1/10 W/m²), 

Windgeschwindigkeit (aus Darstellungsgründen in dm/s) und der Windrichtung (in Grad, bezogen 

auf die rechte Achse) für mehrere Sommertage. In dieser Periode sind die ersten zwei 

Tage als typische Strahlungstage zu bezeichnen, die mit einem ungestörten Strahlungsgang 

die Wolkenarmut belegt und mit den Windgeschwindigkeiten um 1.5 m/s (in der Abbildung 

als 15 dm/s ausgedrückt) die Windarmut aufzeigt. Daraus resultiert ein ausgeprägter Temperaturtagesgang, 

der in den Nachmittagsstunden zu Temperaturen bis 30°C führt und in den 

Nachtstunden kräftig abkühlt (unter 15°C) inklusive lokaler Kaltluftströmungen, die hier für 

Pfullendorf durch den Windrichtungswechsel von südwestlichen Richtungen in den Tagstunden 

auf nördliche Windrichtungen in den Nachtstunden verdeutlicht werden. 


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Lufttemperatur (°C), Windgeschwindigkeit (dm/s), Strahlung (1/10 W/m²) 

120 

105 

90 

75 

60 

45 

30 

360 

315 

270 

225 

180 

135 

90 

Windrichtung (Grad) 

Lufttemperatur [°C] 

Globalstrahlung (/10) [W/m²] 

Windgeschwindigkeit [dm/s] 

Windrichtung [°] 


15 

45 

0 

0 

08.07.2010 09.07.2010 10.07.2010 11.07.2010 12.07.2010 13.07.2010 

Abb. 6.1: Gemessene Tagesgänge an Sommertagen für die Station Pfullendorf. 

Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit und Strahlung beziehen sich auf die linke Achse, die 

Windrichtung auf die rechte Achse. (Quelle: LUBW, 2013)


Ab dem dritten Tag bleiben zwar vergleichbare Strahlungsbedingungen aber die Windgeschwindigkeit 

nimmt zu; damit wird u.a. die nächtliche Abkühlung im zeitlichen Verlauf und in 

der Intensität abgekühlt und der Windrichtungswechsel von süd-südwestlichen Winden in 

den Tagstunden entfällt bzw. tritt nur gelegentlich auf. 

Die Auswertungen der prognostischen mesoskaligen Berechnungen erfolgen exemplarisch 

für den inneren Bereich, der das Plangebiet und die umliegenden Siedlungsgebiete enthält. 

6.1 Lufttemperaturen für den derzeitigen Zustand 

Für den modellierten Strahlungstag im Sommer mit Wolken- und Windarmut sind die Ergebnisse 

der bodennahen Lufttemperaturen ausgewertet für die Tagstunde (14 Uhr), die Abendstunde 

(ca. 1 Stunde nach Sonnenuntergang) und eine Nachtstunde (ca. 4 Stunden nach 

Sonnenuntergang) in Abb. 6.2 bis Abb. 6.4 aufgezeigt. 

Am Nachmittag überwiegen in nahezu homogener Verteilung Lufttemperaturen zwischen 

28°C und 31°C, die nur in direkter Umgebung der Wasserflächen mit Temperaturen unter 

26°C kühler sind. In den Abendstunden zeichnen sich über Wiesen- und Freilandnutzungen 

Temperaturen um 20°C ab, in Waldnutzungen und Siedlungen überwiegend Temperaturen 

über 22°C. Die Abkühlung fällt in den Tallagen intensiver aus. Diese Zusammenhänge setzen 

sich auch in den Nachtstunden fort, wobei über Freilandnutzungen im Donautal und weiteren 

Tallagen Temperaturen unter 18°C, außerhalb des Tals über Freilandnutzungen 19°C 

bis 20°C und an Waldstandorten in Kuppenlagen über 21°C berechnet sind. Die Abkühlung 

in den Kaltluftsammelbereichen ist in den Tallagen deutlich an der bodennahen Lufttemperatur 

zu erkennen. 

Für den modellierten Sommertag mit kräftiger Regionalwindanströmung sind die Ergebnisse 

der bodennahen Lufttemperaturen ausgewertet für die Tagstunde (14 Uhr), die Abendstunde 

(ca. 1 Stunde nach Sonnenuntergang) und eine Nachtstunde (ca. 4 Stunden nach Sonnenuntergang) 

in Abb. 6.5 bis Abb. 6.8 aufgezeigt. 

Am Nachmittag überwiegen in nahezu homogener Verteilung Lufttemperaturen zwischen 

26°C und 30°C, die nur in direkter Umgebung der Wasserflächen mit Temperaturen unter 

25°C kühler sind. In den Abendstunden zeichnen sich über Wiesen- und Freilandnutzungen 


über 22°C. Die Abkühlung fällt in den Tallagen intensiver aus. Diese Zusammenhänge setzen 

sich auch in den Nachtstunden fort, wobei über Freilandnutzungen im Donautal Temperaturen 

um 18°C, außerhalb des Tals über Freilandnutzungen 19°C bis 20°C und an Waldstandorten 

in Kuppenlagen über 22°C berechnet sind. 


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6.2 Lufttemperaturen für den Planzustand 

Für den modellierten Strahlungstag im Sommer mit Wolken- und Windarmut sind die Ergebnisse 

der bodennahen Lufttemperaturen für den Planzustand mit modifizierter Landnutzung 

in Abb. 6.9 bis Abb. 6.13 aufgezeigt. 

Am Nachmittag überwiegen im Planzustand wie im derzeitigen Zustand in nahezu homogener 

Verteilung Lufttemperaturen zwischen 28°C und 31°C, die nur in direkter Umgebung der 

Wasserflächen mit Temperaturen unter 26°C kühler sind. Die Berechnungen für die Tagstunden 

zeigen im Planzustand gegenüber dem derzeitigen Zustand kaum modifizierte bodennahe 

Lufttemperaturen. 

In den Abendstunden zeichnen sich auch im Planfall über Wiesen- und Freilandnutzungen 


über 22°C. Die Abkühlung fällt in den Tallagen intensiver aus. Im Plangebiet sind gegenüber 

dem derzeitigen Zustand überwiegend geringere bodennahe Lufttemperaturen berechnet. 

Dies wird verdeutlicht durch die Differenzdarstellung zwischen Plan- und Istzustand (Abb. 

6.11) und weist im Plangebiet außerhalb der Waldstandorte intensivere Abkühlungen auf. 

Dort sind gegenüber dem derzeitigen Zustand um bis zu ca. 2 Kelvin geringere Lufttemperaturen 

berechnet. In den Nutzungen und Siedlungen außerhalb des Plangebietes sind keine 

nennenswerten Änderungen der Lufttemperaturen berechnet. 

Diese Zusammenhänge setzen sich auch in den Nachtstunden fort, wobei über Freilandnutzungen 

im Donautal und weiteren Tallagen Temperaturen unter 18°C, außerhalb des Tals 

über Freilandnutzungen 19°C bis 20°C und an Waldstandorten in Kuppenlagen über 21°C 

berechnet sind. Die Abkühlung in den Kaltluftsammelbereichen ist in den Tallagen deutlich 

an der bodennahen Lufttemperatur zu erkennen. Im Plangebiet sind gegenüber dem derzeitigen 

Zustand überwiegend geringere bodennahe Lufttemperaturen berechnet. Dies wird 

verdeutlicht durch die Differenzdarstellung zwischen Plan- und Istzustand (Abb. 6.13) und 

weist im Plangebiet außerhalb der Waldstandorte intensivere Abkühlungen auf. Dort sind 

gegenüber dem derzeitigen Zustand um bis zu 3 Kelvin geringere Lufttemperaturen berechnet. 

In den Nutzungen und Siedlungen außerhalb des Plangebietes sind keine nennenswerten 

Änderungen der Lufttemperaturen berechnet. 

Für den Planfall sind die modellierten bodennahen Lufttemperaturen für einen Sommertag 

mit kräftiger Regionalwindanströmung in Abb. 6.14 bis Abb. 6.17 aufgezeigt. 


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Die Änderungen der berechneten Lufttemperaturen im Planfall gegenüber dem derzeitigen 

Zustand sind für den betrachteten Sommertag vergleichbar wie für den oben beschriebenen 

Strahlungstag im Sommer. 

An den Differenzdarstellungen der Lufttemperaturen für die Abendstunde (Abb. 6.16) und für 

die Nachtstunde (Abb. 6.17) lässt sich ein leichter Einfluss des angesetzten Regionalwindes 

erkennen, indem die Bereiche mit Temperaturänderungen etwas in nordöstliche Richtung 

über Bereiche der Landnutzungsänderung hinausragen. 

Insgesamt ist festzuhalten, dass an Sommertagen und in den sommerlichen Nächten aufgrund 

der Planungen in umliegenden bestehenden Nutzungen und Siedlungen keine nennenswerten 

Änderungen der bodennahen Lufttemperaturen entsprechend den Modellrechnungen 

abzuleiten sind. 


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7 LITERATUR 

Corine (2004): Corine Land Cover 2000, Daten zur Bodenbedeckung Deutschland. Hrsg.: 

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Oberpfaffenhofen. 

Flassak, Th. (1990): Ein nicht-hydrostatisches mesoskaliges Modell zur Beschreibung der 

Dynamik der planetaren Grenzschicht. Dissertation an der Fakultät für Maschinenbau 

der Universität Karlsruhe. In: Fortschritt-Berichte der VDI, Reihe 15: Umwelttechnik, Nr. 

74. 

GlobDem50 (2004): GlobDEM50, Deutschland, Digitale Höhendaten. Hrsg.: metSoft GbR, 

Heilbronn. 

Heldt, K., Höschele, K. (1989): Hang- und Bergwinde am Rheintalrand bei Karlsruhe. In: Meteorol. 

Rdsch. 41, S. 104-110. 

King, E. (1973): Untersuchungen über kleinräumige Änderungen des Kaltluftflusses und der 

Frostgefährdung durch Straßenbauten (Berichte des Deutschen Wetterdienstes Nr. 

130, Band 17). 

LfU (1994): Solar- und Windenergieatlas Baden-Württemberg. Landesanstalt für Umweltschutz, 

Karlsruhe. 

LUBW (2006): Klimaatlas Baden-Württemberg. Hrsg.: Landesanstalt für Umwelt, Messungen 

und Naturschutz Baden-Württemberg, Karlsruhe. 

Richtlinie VDI 3787, Blatt 5 (2003): Umweltmeteorologie. Lokale Kaltluft. Herausgeber: Verein 

Deutscher Ingenieure (VDI). 

Schädler, G., Lohmeyer, A. (1994): Simulation of nocturnal drainage flows on personal computers. 

In: Meteorol. Zeitschrift, N.F. 3, S. 167-171. 

Schriftenreihe Raumordnung (1979): Regionale Luftaustauschprozesse und ihre Bedeutung 

für die räumliche Planung. Schriftenreihe "Raumordnung" des Bundesministers für 

Raumordnung, Bauwesen und Städtebau. Nr. 06.032. 


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A N H A N G A1 

BESCHREIBUNG DES KALTLUFTMODELLS 


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A1 

BESCHREIBUNG DES KALTLUFTMODELLS 

A1.1 Allgemeines 

Unter bestimmten meteorologischen Bedingungen können sich nachts über geneigtem Gelände 

sogenannte Kaltluftabflüsse bilden; dabei fließt in Bodennähe (bzw. bei Wald über dem 

Kronenraum) gebildete kalte Luft hangabwärts. Die Dicke solcher Kaltluftschichten liegt meist 

zwischen 1 m und 50 m, in Kaltluftsammelgebieten, in denen sich die Kaltluft staut, kann die 

Schicht auf über 100 m anwachsen. Die typische Fließgeschwindigkeit der Kaltluft liegt in der 

Größenordnung von 1 m/s bis 3 m/s. Die folgenden beiden meteorologischen Bedingungen 

müssen für die Ausbildung von Kaltluftabflüssen erfüllt sein: 

i) wolkenarme Nächte: durch die aufgrund fehlender Wolken reduzierte Gegenstrahlung 

der Atmosphäre kann die Erdoberfläche kräftig auskühlen 

ii) 

großräumig windschwache Situation: dadurch kann sich die Tendenz der Kaltluft, an geneigten 

Flächen abzufließen, gegenüber dem Umgebungswind durchsetzen. 

Die Produktionsrate von Kaltluft hängt stark vom Untergrund ab: Freilandflächen weisen beispielsweise 

hohe Kaltluftproduktion auf, während sich bebaute Gebiete bezüglich der Kaltluftproduktion 

neutral bis kontraproduktiv (städtische Wärmeinsel) verhalten. 

Unter Umweltgesichtspunkten hat Kaltluft, wie in der VDI-Richtlinie 3787, Blatt 5, zusammenfassend 

beschrieben, eine doppelte Bedeutung: zum einen kann Kaltluft nachts für Belüftung 

und damit Abkühlung thermisch belasteter Siedlungsgebiete sorgen. Zum anderen sorgt 

Kaltluft, die aus Reinluftgebieten kommt, für die nächtliche Belüftung schadstoffbelasteter 

Siedlungsräume. Kaltluft kann aber auch auf ihrem Weg Luftbeimengungen (Autoabgase, 

Geruchsstoffe etc.) aufnehmen und transportieren. Nimmt sie zu viele Schadstoffe auf, kann 

ihr Zufluss von Schaden sein. Vom Standpunkt der Regional- und Stadtplanung her ist es 

daher von großer Bedeutung, eventuelle Kaltluftabflüsse in einem Gebiet qualitativ und auch 

quantitativ bestimmen zu können. Als Hilfsmittel dazu ist das im folgenden beschriebene 

Modell erstellt worden (Schädler et al., 1994). 


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A1.2 Modellbeschreibung 

Das Modell verwendet die sogenannten Flachwassergleichungen, eine vereinfachte (vertikal 

integrierte) Form der Grundgleichungen der Strömungsmechanik. Durch diese Vereinfachung 

ist es möglich, das Modell mit relativ geringem Rechenzeit- und Speicherbedarf 

auch auf Personal Computern zu betreiben. 

Die Bezeichnung "Flachwassergleichungen" hat sich eingebürgert; die Gleichungen eignen 

sich jedoch genauso zur Beschreibung der Strömung jedes relativ zur Umgebung schweren 

Fluids, z.B. von Wasser oder von kalter Luft. Eine solche Strömung hat folgende Charakteristika: 

- Abfluss über geneigtem Gelände entsprechend der Hangneigung 

- Weiterbewegen der "Kaltluftfront" auch über ebenem Gelände 

- Auffüllen von Becken (Kaltluftseen) 

- Einfluss der Schichtdicke auf Strömungsrichtung und -geschwindigkeit (Druckgradienten). 

Angetrieben wird die Strömung durch die auftriebskorrigierte Erdbeschleunigung. Innerhalb 

der Flachwassergleichungen werden folgende Einflüsse auf die Strömung berücksichtigt: 

- Advektion (Transport der Kaltluft mit der Strömung) 

- Reibung zwischen Erdoberfläche und Luft: diese Reibung variiert mit der Landnutzung 

(Freiland: niedrige Reibung, Siedlung: hohe Reibung) 

- Beschleunigung oder Abbremsen der Strömung durch Änderung der Geländehöhe 

und/oder der Kaltluftschichtdicke 

- von der Landnutzung abhängige Nullpunktsverschiebung des Geländeniveaus zusätzlich 

zur topographischen Geländehöhe 

- von der Landnutzung abhängige Kaltluftproduktion. 

Das Lösungsverfahren ist ein Differenzverfahren mit variabler Gitterpunktzahl und Gitterweite, 

d.h. Topographie und Landnutzung müssen an den einzelnen Gitterpunkten digitalisiert 

vorliegen; es wird ein versetztes Gitter verwendet. Um großskalige Einflüsse (z.B. 

Flusstäler) bei gleichzeitiger hoher Auflösung im interessierenden Gebiet zu berücksichtigen, 

kann das Modell auf einem geschachtelten Gitter ("Nesting") betrieben werden. 


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Falls keine Kaltluftseebildung auftritt, wird die Rechnung nach etwa 1 h simulierter Zeit stationär, 

d.h. die berechneten Werte ändern sich dann nicht mehr signifikant. Im allgemeinen 

Fall ist es sinnvoll, etwa 3 h bis 6 h zu simulieren; dies entspricht den Verhältnissen in der 

Natur. 

A1.3 Eingabedaten und Ergebnisse des Modells 

Vorausgesetzt wird die für Kaltluftabflüsse optimale Situation, d.h. eine klare und windstille 

Nacht. Das Modell berechnet die zeitliche Entwicklung der Kaltluftströmung, ausgehend vom 

Ruhezustand (keine Strömung) bei gegebener zeitlich konstanter Kaltluftproduktionsrate. 

Diese, ebenso wie die Reibungskoeffizienten, werden über die Art der Landnutzung gesteuert. 

Zurzeit werden 8 Landnutzungsklassen berücksichtigt: dichte Bebauung, lockere Bebauung, 

gewerbliche Nutzungen, Wald, Freiland, Wasser, Gleisanlagen und Verkehrsflächen 

(Straßen, Parkplätze). Für die Kaltluftproduktionsraten, Reibungskoeffizienten und Nullpunktsverschiebungen 

sind Standardwerte vorgesehen, welche aber bei Bedarf geändert 

werden können. Die Kaltluftproduktionsrate von Wald wird in Abhängigkeit von der lokalen 

Hangneigung variiert. Weiterhin benötigt das Modell die Topographie in digitalisierter Form. 

Die Skala des Modells ist beliebig (i.a. etwa 10 km x 10 km), die Auflösung liegt zwischen 

etwa 20 m und 200 m. 

Berechnet wird die Dicke der Kaltluftschicht sowie die beiden horizontalen Geschwindigkeitskomponenten 

(West-Ost und Süd-Nord), gemittelt über die Dicke der Kaltluftschicht. Aus 

diesen Größen kann dann auch der Kaltluftvolumenstrom berechnet werden. 

Zur Weiterverarbeitung der Modellergebnisse stehen Postprozessoren u.a. zur graphischen 

Darstellung der berechneten Felder (Vektor- und Rasterdarstellung), zur Berechnung und 

Darstellung von Kaltluftvolumenströmen durch wählbare Schichten, zur Visualisierung der 

Strömung durch Vorwärts- und Rückwärtstrajektorien und zur Darstellung von Zeitreihen an 

ausgewählten Punkten zur Verfügung. 

Die Ergebnisse der Kaltluftberechnungen weisen gute Übereinstimmungen mit in der Fachliteratur 

veröffentlichen Messdaten auf (z.B. Heldt, Höschele, 1989, King, 1973). 

Durch Kopplung der von KALM berechneten Windfelder mit Eulerschen oder Lagrangeschen 

Ausbreitungsmodellen, wie z.B. LASAT, kann die Schadstoffausbreitung in Kaltluftabflüssen 

berechnet und z.B. in Immissionsstatistiken eingearbeitet werden. 


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A N H A N G A2 

KURZBESCHREIBUNG DES PROGNOSTISCHEN MESOSKALIGEN MODELLS 


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A2 

BESCHREIBUNG DES PROGNOSTISCHEN MESOSKALIGEN MODELLS 

ProWiMO (Flassak, 1990) ist ein nicht-hydrostatisches mesoskaliges Modell und ist vergleichbar 

den in Deutschland eingeführten Modellen METRAS_PC und FITNAH. ProWiMO 

ist geeignet, lokal vorherrschende Strömungs- und Temperaturverhältnisse hinreichend genau 

zu modellieren. Außerdem bietet es den Vorteil, dass die Wassertemperaturen explizit 

angegeben werden können. 

Das Modell ProWiMO beruht auf den physikalischen Erhaltungsgleichungen für Impuls, Masse 

und Energie, die in Flußform dreidimensional numerisch gelöst werden. Prognostisch 

werden Wind (= Komponenten u, v, w), potentielle Temperatur und Feuchte sowie die Oberflächentemperatur 

und Oberflächenfeuchte berechnet. Diagnostisch ermittelt werden der 

nichthydrostatische und der hydrostatische Druckanteil, die Temperatur, die Diffusionskoeffizienten, 

die Schubspannungsgeschwindigkeit, die Skalengrößen für Temperatur und andere 

skalare Größen. 

Im Modell wird die anelastische Approximation und die die Boussinesq-Approximation verwendet. 

Die hydrostatische Approximation wird nur für den großskaligen Grundzustand und 

den hydrostatischen Druckanteil als gültig vorausgesetzt. Für den nichthydrostatischen 

Druckanteil wird eine elliptische Differentialgleichung im bodenfolgenden Koordinatensystem 

gelöst. Die subskaligen turbulenten Flüsse werden über eine Schließung 1. Ordnung parametrisiert. 

Die vollständige Dokumentation zu dem Modell ProWiMO (physikalische Grundlagen, Approximationen, 

numerische Verfahren, Rand- und Anfangsbedingungen, Parametri-sierungen) 

ist zu finden bei Flassak (1990). 


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Klima - Immendingen

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