Durch den Klimawandel wird es in Zukunft mehr Extremwettersituationen mit Stürmen und Überflutungen geben. Wie genau Häuser angeordnet sein müssen, damit Menschen davor geschützt sind, erklären Forschenden, die verschiedene Computersimulationen und Laborexperimente durchführen.

Wie sicher Fußgänger im Fall von Stürmen oder der Überflutung in einem Stadtviertel sind, hängt auch von der Lage und Höhe der Häuser ab. Das haben chinesische Wissenschaftler durch Laborversuche und Computersimulationen herausgefunden. Demnach bieten Häuser, die sich in einem Karree aus eng stehenden Häusern befinden, den besten Schutz vor schnellen Strömungen und starkem Wind. Wenn die Hauskanten rund oder schräg sind, entstehen zudem weniger gefährliche Windböen. Die Studie eines Teams um Zhong-Fan Zhu von der Beijing Normal University in Peking ist im Fachjournal "Physics of Fluids" erschienen.

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"Der Klimawandel führt zu einem zunehmenden Trend extremer Niederschlagsereignisse in Bezug auf Häufigkeit und Intensität", wird Zhu in einer Mitteilung des American Institute of Physics, das das Fachjournal herausgibt, zitiert. Zudem seien vor allem Küstenstädte immer häufiger von Sturmfluten und Wirbelstürmen betroffen, schreiben die Studienautoren. Weil die Gefahren durch Überschwemmungen und durch Wind bisher immer einzeln analysiert worden seien, untersuchten Zhu und Kollegen die Auswirkung der Bebauung auf beide Gefahren zugleich.

Versuche mit Wasser und Wind

Zunächst machten sie Experimente im Labor, wobei sie einer Figur mit Dichte eines Menschen strömendem Wasser und Wind aussetzten. Sie entwickelten einen mathematischen Ausdruck für die physische Verletzlichkeit des menschlichen Körpers, der sowohl Wind als auch Überflutungen ausgesetzt ist. Im Computer simulierten sie zunächst drei Konstellationen mit 18 Meter hohen Häusern: In der Anordnung 1 (Schachbrett) stehen alle Häuser in Reihen und gleich weit voneinander entfernt. In Anordnung 2 (Versatz) stehen die Häuser einer zweiten Reihe in den Lücken zwischen den Häusern einer ersten Reihe, auch die weiteren Reihen sind jeweils versetzt. In Anordnung 3 (Einfriedung) stehen vier Häuser inmitten eines Quadrats aus eng beieinander stehenden Häusern.

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Wenn das strömende Wasser und der Wind aus derselben Richtung kamen, zeigte die Einfriedung mit über 70 Prozent den höchsten Anteil an sicheren Zonen. In diesen Zonen laufen Fußgänger nicht Gefahr, durch Strömung oder Wind umgeworfen zu werden. Beim Schachbrettmuster machen die sicheren Zonen knapp 59 Prozent aus, dafür ist die gefährlichste von fünf Zonen fast nicht vorhanden (0,3 Prozent).

Abgerundete Hausecken zeigen Effekte

Die gefährlichste Zone kommt bei der Einfriedung auf einen Flächenanteil von 2,6 Prozent, bei der Versatzanordnung sogar 8,4 Prozent. Denn wenn die Häuser versetzt stehen, teilen sich die Strömungen von Wind und Wasser auf und dringen tief in das Stadtviertel ein. In Schachbrettvierteln sind die Straßen in Richtung der Strömung besonders gefährdet, allerdings kommen sie dennoch kaum in die höchste Gefahrenzone.

Bei Simulationen mit verschieden hohen Häusern zeigten sich, dass umso mehr gefährliche Abwinde auftraten, je höher die Häuser waren (bis zu 72 Meter). Außerdem kann jede Hauskante jenseits des 90-Grad-Winkels das Auftreten gefährlicher Böen vermindern, am stärksten die abgerundete und die abgeschrägte Ecke. "Diese Ergebnisse könnten von Ingenieuren und Managern herangezogen werden, um maßgeschneiderte Maßnahmen (zum Beispiel die Optimierung städtischer Ausgestaltung von Anordnungen) zur Minderung und Reduzierung des Fußgängerrisikos in städtischen Regionen umzusetzen", schreibt die Gruppe um Zhu.