Darum geht es

1. Rückhaltung

Zu Beginn dieses Kapitels werden wir einen Blick auf eine der häufigsten Funktionen von BGI werfen - die Wasserrückhaltung. Diese Funktion trägt dazu bei, Wasser auf einem Gelände bei Starkregen und Überschwemmungen zu speichern. Es gibt zwei Arten dieser Funktion: 

1. Rückhaltung: Langfristige Rückhaltung von Wasser. Mit der Zeit versickert dieses Wasser im Boden oder verdunstet in die Luft. 
2. Kurzfristige Rückhaltung: Wasser wird nur für einen kurzen Zeitraum gespeichert - zum Beispiel für 24 bis 48 Stunden. In dieser Zeit wird das Wasser langsam über Rohre und Kanäle in andere Gewässer wie Flüsse und Bäche geleitet.  

Durch die Speicherung von Wasser - entweder langfristig oder kurzfristig - hilft die Rückhaltung, Regenwasserabfluss, Überschwemmungen und Erosion zu verhindern (Brears, 2018). Darüber hinaus wird das Grundwasser (Wasser unter der Erdoberfläche, das Brunnen und Quellen speist) durch Infiltration wieder aufgefüllt, die Temperatur der umliegenden Gebiete durch Evapotranspiration abgekühlt und eine zusätzliche Wasserquelle für Bewässerung, Reinigung und andere Zwecke bereitgestellt (Brears, 2018). 

Wie gut die Rückhaltefunktion funktioniert, hängt von verschiedenen Faktoren ab (City of El Centro, 2018; Water by Design, 2014). Dazu gehören: 

• Standort: Die physikalischen Merkmale des Standorts, wie Größe, Form und Abhang des Geländes, beeinflussen die Rückhaltefunktion. Ein leicht geneigtes Gelände mit einer großen Oberfläche eignet sich beispielsweise besser für die langfristige Rückhaltung, während ein steiles Gelände mit wenig Platz gut für die kurzfristige Rückhaltung geeignet ist, da das Wasser schließlich durch Rohre und Kanäle abtransportiert wird. 
• Art des Erdbodens: Die Textur, die Struktur und die Porosität (die Anzahl der Hohlräume in einem Material) des Erdbodens bestimmen, wie viel Wasser aufgenommen werden kann und wie schnell. Erden mit hoher Porosität, wie z. B. Sandböden, lassen Wasser schnell durch, während Erden mit geringer Porosität, wie z. B. Tonböden, weniger durchlässig sind und weniger Wasser versickern lassen. 
• Wetter und Landnutzung: Die Menge und Intensität der Regenfälle beeinflussen die Wirksamkeit der Rückhalteprozesse. Größere und häufigere Regenfälle erfordern größere Flächen, um das Regenwasser angemessen zu bewältigen. Die Situation wird noch verschärft, wenn es viele undurchlässige Flächen wie Bürgersteige und Gebäude gibt und das Regenwasser nirgendwo anders hinfließen kann als in die Rückhalteeinrichtungen und diese überfüllt.

Quellen

Brears, R. (2018). Blue and Green Cities The Role of Blue-Green Infrastructure in Managing Urban Water Resources. https://link.springer.com/book/10.1057/978-1-137-59258-3

City of El Centro, City of El Centro Public Works Department – Engineering Division, City of El Centro Community Development Department, City of El Centro Parks and Recreation Department, & City of El Centro Community Enhancement Task Force. (2018). Stormwater Detention and Retention Basin Guidelines. http://cityofelcentro.org/publicworks/wp-content/uploads/sites/6/2021/06/Detention-Basin-Guidelines-2018-March.pdf

Mays, L. (o. J.). DETENTION AND RETENTION STORAGE. https://www.globalspec.com/. https://www.globalspec.com/reference/64991/203279/14-9-detention-and-retention-storage

Water by Design (2014). Bioretention Technical Design Guidelines (Version 1.1). Healthy Waterways Ltd, Brisbane.

2. Infiltration

Die nächste BGI-Funktion, die wir besprechen werden, ist die Infiltration oder Versickerung. Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem Wasser durch die Erdoberfläche in den Boden gelangt (Ferguson, 1994; Minnesota Pollution Control Agency, 2017). 

Bei starken Regenfällen und Überschwemmungen trägt die Infiltration dazu bei, dass das überschüssige Wasser im Boden versickert, anstatt auf die Straßen zu fließen (Ferguson, 1994; Minnesota Pollution Control Agency, 2017). In diesem Sinne arbeiten Infiltration und Rückhaltung bei der Regenwasserbewirtschaftung zusammen. Indem das Wasser durch den Erdboden in den Boden versickert, filtert die Infiltration auch einige Schadstoffe heraus und verbessert die Wasserqualität (Ferguson, 1994; Minnesota Pollution Control Agency, 2017). 

Als wichtiger Bestandteil des natürlichen Wasserkreislaufs trägt die Infiltration zur Anreicherung des Grundwassers, zur Regulierung des Grundwasserspiegels (unterirdische Grenze zwischen Boden und Wasser) und zur Förderung des Pflanzenwachstums bei (Ferguson, 1994; Minnesota Pollution Control Agency, 2017). 

Die Faktoren, die den Prozess der Infiltration beeinflussen, sind (Ferguson, 1994; Minnesota Pollution Control Agency, 2017): 

• Erdbodenart: Wie im vorangegangenen Abschnitt erörtert, bestimmen die Textur, die Struktur und die Porosität des Erdbodens, wie viel Wasser infiltriert werden kann und wie schnell. 
• Feuchtigkeitsgehalt des Erdbodens: Die Menge an Wasser, die sich bereits im Erdboden befindet, beeinflusst die Infiltrationsrate, da Erdböden, die bereits mit Wasser gesättigt sind, kein zusätzliches Wasser mehr aufnehmen können.
• Vegetationsbedeckung: Pflanzen und Bäume verbessern die Erdbodenstruktur, erhöhen den Gehalt an organischer Substanz im Erdboden und verringern die Erdverdichtung. Dies wiederum wirkt sich auf die Infiltration aus. Die Vegetation trägt auch dazu bei, die Auswirkungen von Regentropfen auf den Erdboden zu verringern (z. B. durch Aufbrechen und Ablösen von Erdstücken) und den Abfluss zu verlangsamen, so dass mehr Zeit für die Infiltration des Wassers zur Verfügung steht.
• Abhang und Oberflächenmerkmale: Die Hanglage des Geländes und das Vorhandensein von Oberflächenmerkmalen wie Vertiefungen, Erhebungen oder Felsen beeinflussen, wie sich das Wasser über die Oberfläche bewegt und in den Erdboden versickert. Steile Hanglagen oder undurchlässige Oberflächen führen dazu, dass das Wasser schnell abläuft, anstatt zu infiltrieren.
• Das Wetter: Menge und Intensität der Regenfälle wirken sich auf die Infiltrationsraten aus, da starke Regenfälle den Erdboden schnell mit Wasser füllen und die Infiltration verringern können. Auch die Dauer des Regens beeinflusst die Infiltrationsrate, da bei längeren Ereignissen mehr Zeit für die Versickerung des Wassers zur Verfügung stehen kann.
• Landnutzung und menschliche Aktivitäten: Menschliche Aktivitäten wie die Verstädterung, die Bebauung von Grundstücken und die Störung des Erdbodens wirken sich auf die Infiltrationsraten aus, indem sie die Bodeneigenschaften verändern, die Vegetationsdecke entfernen und die Erde verdichten.

Quellen

Minnesota Pollution Control Agency. (o. J.). Overview of stormwater infiltration - Minnesota Stormwater Manual. https://stormwater.pca.state.mn.us/. https://stormwater.pca.state.mn.us/index.php/Overview_of_stormwater_infiltration

Ferguson, B. (1994). Stormwater Infiltration (1st ed.). CRC Press.https://doi.org/10.1201/9780203738238

3. Filtration

Filtration ist ein Prozess, bei dem Wasser durch Filterschichten fließt, um Schadstoffe, Sedimente und andere Verunreinigungen zu entfernen (Connecticut Department of Environmental Protection, 2004). Dazu gehören Verunreinigungen, Bakterien und andere schädliche Substanzen. 

Durch die Entfernung von Schadstoffen aus dem Wasser trägt die Filtration dazu bei, die Verschmutzung von Grundwasserleitern und Wasserwegen wie Bächen, Flüssen, Seen und Feuchtgebieten zu verhindern oder zu verringern (Connecticut Department of Environmental Protection, 2004). Das Verfahren verbessert nicht nur die Wasserqualität, sondern schützt auch aquatische Ökosysteme und fördert die öffentliche Gesundheit und Sicherheit. 

Die Filtration hilft bei der Aufbereitung von Wasser aus einer Vielzahl von Quellen, darunter Abwässer von Gebäuden und Straßen, Baustellen, Industrieanlagen und landwirtschaftlichen Flächen. Es gibt auch verschiedene Arten von Filtersystemen, die jeweils besondere Merkmale und eine Reihe von Vor- und Nachteilen aufweisen. In der folgenden Tabelle findest du die wichtigsten davon (Minnesota Pollution Control Agency, 2022). 

Neben der Art des Filters gibt es noch viele andere Faktoren, die den Filtrationsprozess beeinflussen (Connecticut Department of Environmental Protection, 2004), wie zum Beispiel: 

• Durchfluss: Wie schnell das Wasser durch ein Filtersystem fließt, beeinflusst dessen Fähigkeit, Schadstoffe zu entfernen. Ein schnellerer Durchfluss verkürzt die Zeit, in der das Wasser mit den Filtermaterialien in Berührung kommt, was die Effizienz der Schadstoffentfernung verringern kann.
• Gestaltung des Einlasses: Die Gestaltung des Zulaufs zu einem Filtersystem wirkt sich auf dessen Fähigkeit aus, Regenwasserabflüsse wirksam aufzufangen. Einlässe mit kleineren Öffnungen oder komplexeren Designs verhindern, dass größere Sedimentpartikel und Schutt in das System gelangen, und verbessern so die Effizienz der Schadstoffentfernung.
• Landnutzung und undurchlässige Flächen: Die Menge an undurchlässigen Flächen und die Landnutzung in der Umgebung wirken sich auf die Menge und die Art der Schadstoffe im Wasser aus, was wiederum die Wirksamkeit der Filtersysteme beeinflusst. So führen beispielsweise Gebiete mit hohem Fahrzeugaufkommen zu einem erhöhten Öl- und Fettgehalt im Wasser, der spezielle Filtermaterialien erfordert.
• Wettermuster: Die Intensität und Dauer der Regenfälle wirken sich auf die Wassermenge und -qualität aus, was wiederum Auswirkungen auf die Wirksamkeit der Filtersysteme hat. Stärkere Regenfälle führen zu mehr Abfluss mit höherer Schadstoffbelastung, während längere Trockenperioden zu einer Ansammlung von Sedimenten und Ablagerungen im Filtersystem führen.

Quellen

Connecticut Department of Environmental Protection. (2004) Connecticut Stormwater Quality Manual. https://portal.ct.gov/-/media/DEEP/water_regulating_and_discharges/stormwater/manual/StormwaterManualCompletepdf.pdf 

Minnesota Pollution Control Agency. (2022) Minnesota Stormwater Manual, Types of filtration. https://stormwater.pca.state.mn.us/index.php/Types_of_filtration

4. Naturbasierte Behandlung

Im vorangegangenen Kapitel über Filtration haben wir gelernt, wie Schadstoffe aus dem Wasser entfernt werden, indem es durch einen Filter geleitet wird. Mit diesem Verfahren können viele Partikel, Sedimente und Verunreinigungen aus dem Wasser entfernt werden. Es gibt jedoch immer noch einige Schadstoffe, die mit diesem Verfahren nicht wirksam entfernt werden können, z. B. Pestizide, Herbizide, Stickstoff usw. Um solche Schadstoffe zu entfernen, können wir ein anderes Verfahren anwenden, das wir in diesem Kurs als »naturbasierte Behandlung« bezeichnen werden. 

Bei der naturbasierten Behandlung werden Pflanzen und Mikroorganismen eingesetzt, um Wasser zu behandeln und die Wasserqualität zu verbessern, z. B. bei Regenwasserabfluss (Wang et al., 2022; Zimmels et al., 2004). Diese Pflanzen und Mikroorganismen absorbieren, neutralisieren, brechen ab, filtern und speichern die im Wasser vorhandenen Schadstoffe. 

Der Einsatz von Pflanzen und Mikroorganismen zur Wasseraufbereitung bietet mehrere Vorteile. Pflanzen und Mikroorganismen sind oft kostengünstiger als andere Behandlungsmethoden und können so gestaltet werden, dass sie einen ästhetischen Nutzen und einen Erholungswert bieten (International Water Association, 2022). Außerdem erfordern diese natürlichen Prozesse keinen Einsatz von Chemikalien oder energieintensiven Verfahren, was sie zu einer nachhaltigen Option macht (International Water Association, 2022). Außerdem können Pflanzen und Mikroorganismen zur Behandlung einer Vielzahl von Verunreinigungen eingesetzt werden und erfordern, sobald sie sich etabliert haben, nur minimalen Wartungsaufwand. 

Um diese Vorteile zu erzielen, hängen naturbasierte Behandlungsverfahren von mehreren Faktoren ab, wie z. B. der Art der Vegetation, der Art und Konzentration der Schadstoffe im Regenwasser sowie dem Klima und der Hydrologie der Region. 

• Die Temperatur beeinflusst das Wachstum und die Aktivität von Pflanzen und Mikroorganismen. Wärmere Temperaturen erhöhen im Allgemeinen die Stoffwechselrate dieser Organismen, was zu einer schnelleren Verarbeitung führt.
• Die Nährstoffversorgung, einschließlich Stickstoff und Phosphor, sowie der pH-Wert und die Alkalinität wirken sich auf das Wachstum und die Aktivität von Pflanzen und Mikroorganismen aus. Eine unzureichende Nährstoffverfügbarkeit kann das Wachstum und die Aktivität dieser Organismen einschränken, während ein Überschuss an Nährstoffen zu übermäßigem Wachstum und einer verminderten Behandlungseffizienz führen kann.
• Verschiedene Pflanzen und Mikroorganismen haben unterschiedliche Fähigkeiten, verschiedene Arten und Konzentrationen von Schadstoffen zu behandeln. Einige Schadstoffe können für bestimmte Organismen giftig sein, während andere eine bevorzugte Nahrungsquelle für bestimmte Mikroorganismen darstellen.
• Die Durchflussrate des Wassers durch ein Behandlungssystem und die Zeit, die das Wasser im Behandlungssystem verbringt, wirken sich auf die Behandlungseffizienz aus. Langsamere Durchflussraten und längere Verweilzeiten ermöglichen einen intensiveren Kontakt zwischen Wasser und Pflanzen/Mikroorganismen, was zu einer höheren Behandlungseffizienz führt.
• Pflanzen benötigen Licht für die Photosynthese, weshalb sich die Verfügbarkeit von Licht auf das Wachstum und die Aktivität der Pflanzen auswirkt. Die Verfügbarkeit von Licht wirkt sich auch auf das Wachstum und die Aktivität bestimmter Mikroorganismen aus.

Quellen

Wang, J., Long, Y., Yu, G., Wang, G., Zhou, Z., Li, P., Zhang, Y., Yang, K., & Wang, S. (2022). A review on microorganisms in constructed wetlands for typical pollutant removal: species, function, and diversity. Frontiers in Microbiology, 13. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.845725

Zimmels Y, Kirzhner F, Roitman S (2004). Use of naturally growing aquatic plants for wastewater purification. Water Environ Res.;76(3):220-30. doi: 10.2175/106143004x141762. PMID: 15338693.

International Water Association (2022). Integrating nature-based solutions into wastewater treatment. The Source.https://www.thesourcemagazine.org/integrating-nature-based-solutions-into-wastewater-treatment/

5. Evapotranspiration

Eine weitere sehr wichtige Funktion der BGI ist die Evapotranspiration. Sie setzt sich aus den beiden Begriffen Evaporation und Transpiration zusammen und bezeichnet den Prozess des Wassertransfers von der Vegetation und den umliegenden Gebieten in die Atmosphäre (Allen et al., 1998). 

• Evaporation: Übertragung von Wasser aus einem Gewässer oder einer feuchten Oberfläche. 
• Transpiration: Übertragung von Wasser aus den Blättern und Stängeln von Pflanzen.
• Evapotranspiration: Evaporation + Transpiration

Die Evapotranspiration ist ein wichtiger natürlicher Prozess, der zur Erhaltung des Lebens auf der Erde beiträgt. Wenn zum Beispiel Wasser in die Atmosphäre abgegeben wird, bilden sich Wolken und es regnet, wodurch der Planet kontinuierlich mit frischem Wasser versorgt wird. Die Freisetzung von Wasser in die Atmosphäre kühlt auch die Luft ab und reguliert das Klima, wodurch das Leben wachsen und überleben kann.

Wenn sie in die BGI integriert wird, bietet die Evapotranspiration Lösungen für viele städtische Herausforderungen wie Überschwemmungen, Hitzestress und Luftverschmutzung (Coutts et al., 2012; McPherson et al., 2005). Wenn wir uns an die Lektion über Rückhaltung erinnern, gelangt das gespeicherte Regenwasser durch Evapotranspiration zurück in die Atmosphäre und spielt somit eine entscheidende Rolle bei der Bewältigung der Regenwassermenge. Durch ihren Kühlmechanismus reduziert die Evapotranspiration auch den städtischen Hitzeinsel-Effekt und fördert die öffentliche Gesundheit und den Komfort. Da die Vegetation Teil des Evapotranspirationsprozesses ist, trägt sie außerdem zur Kohlenstoffbindung bei und bekämpft den Klimawandel. Alles in allem unterstützt die Evapotranspiration einerseits die natürlichen Prozesse in einer Stadt und mildert andererseits die negativen Auswirkungen der Verstädterung. 

Die Evapotranspiration ist ein komplexer Prozess, der von mehreren Faktoren abhängt, darunter Temperatur, Feuchtigkeit und Windgeschwindigkeit (Allen et al., 1998). Schauen wir uns nun einige von ihnen an. 

• Klima und Jahreszeiten: Höhere Temperaturen und Windgeschwindigkeiten erhöhen die Evapotranspirationsrate, da mehr Wasser in Wasserdampf umgewandelt und leicht von der Oberfläche weggetragen wird. Andererseits verringert eine höhere Luftfeuchtigkeit die Evapotranspirationsrate, da die Luft bereits einen hohen Wassergehalt aufweist und weniger Kapazität für zusätzlichen Wasserdampf vorhanden ist. Da sich Temperatur, Wind, Luftfeuchtigkeit und andere Faktoren von einer Jahreszeit zur anderen ändern, variiert auch der Prozess der Evapotranspiration im Laufe des Jahres, 
• Feuchtigkeitsgehalt des Erdbodens: Der Feuchtigkeitsgehalt des Erdbodens kann einen erheblichen Einfluss auf die Evapotranspirationsrate haben. Wenn der Erdboden trocken ist, steht weniger Wasser für die Pflanzenaufnahme und die Transpiration zur Verfügung, was die Evapotranspiration insgesamt verringern kann. Darüber hinaus können die Textur und die Zusammensetzung des Erdbodens seine Wasserspeicherkapazität und die Rate, mit der sich das Wasser durch den Erdboden bewegt, beeinflussen, was sich wiederum auf die Evapotranspiration auswirkt.
• Art und Dichte der Vegetation: Verschiedene Vegetationstypen haben unterschiedliche Transpirationsraten, was sich auf die Evapotranspirationsraten insgesamt auswirken kann. Zum Beispiel haben Wälder aufgrund ihrer höheren Dichte und größeren Oberfläche für die Transpiration tendenziell höhere Evapotranspirationsraten als Grasland. Ebenso neigen Pflanzen mit großen Blättern dazu, mehr Wasser zu transpirieren als Pflanzen mit kleinen Blättern. Darüber hinaus kann auch der Gesundheitszustand der Vegetation die Evapotranspirationsraten beeinflussen. Gestresste oder geschädigte Pflanzen haben möglicherweise eine geringere Transpirationsrate, was die Evapotranspiration insgesamt verringern kann.
• Oberflächenbedeckung: Das Vorhandensein von undurchlässigen Oberflächen wie Beton oder Asphalt kann die Evapotranspirationsrate erheblich verringern, da das Wasser diese Oberflächen nicht durchdringen und vom Erdboden aufgenommen werden kann. Dies kann zu erhöhtem Abfluss und verringerter Infiltration führen, was sich auch auf die Grundwasserneubildung und die Feuchtigkeit des Erdbodens auswirken kann. Umgekehrt können durchlässige und begrünte Flächen wie Gründächer oder durchlässige Bürgersteige die Evapotranspiration fördern und den Abfluss verringern.

Quellen

Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., & Smith, M. (1998). Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome, 300(9), D05109.

Zhang, J., Bai, Y., Yan, H., Guo, H., Yang, S., & Wang, J. (2020). Linking observation, modelling and satellite-based estimation of global land evapotranspiration. Big Earth Data, 4(2), 94–127. https://doi.org/10.1080/20964471.2020.1743612

Coutts, A. M., White, E. M. H., Tapper, N. J., Beringer, J., & Livesley, S. J. (2016d). Temperature and human thermal comfort effects of street trees across three contrasting street canyon environments. Theoretical and Applied Climatology, 124(1–2), 55–68. https://doi.org/10.1007/s00704-015-1409-y

McPherson, G., Simpson, J., Peper, P. J., Maco, S., & Xiao, Q. (2005). Municipal forest benefits and costs in five US cities. Journal of Forestry, 103(8), 411–416. https://doi.org/10.1093/jof/103.8.411

6. Beschattung

Neben der Evapotranspiration reguliert die BGI die lokale Temperatur mit Hilfe einer weiteren Funktion: der Beschattung. Unter Beschattung versteht man die Verwendung von Bäumen, Vegetation und manchmal auch anderen Strukturen, um die Menge an direktem Sonnenlicht, die ein bestimmtes Gebiet erreicht, zu blockieren oder zu reduzieren (Wang et al., 2018). Dies wiederum verhindert die Aufheizung und senkt die Temperatur, wodurch der Ort angenehmer wird - wie Du in dem Wärmebild aus Melbourne, Australien, unten sehen kannst, wobei dunkelblau für 25 Grad, gelb für 45 Grad und rot für 60 Grad Celsius steht.   

Als BGI-Funktion hat die Beschattung viele Vorteile. In erster Linie verringert die Beschattung den Hitzeinsel-Effekt (Park et al., 2021), d. h. das Phänomen, dass städtische Gebiete aufgrund ihrer wärmeabsorbierenden und wärmeabgebenden Objekte und Aktivitäten deutlich wärmer sind als die umliegenden ländlichen Gebiete. Wenn Du Dich erinnerst, haben wir in unserem Grundlagenkurs etwas über den Hitzeinsel-Effekt gelernt. Beschattung senkt auch den Energieverbrauch durch geringeren Einsatz von Ventilatoren und Klimaanlagen (Akbari, 2002). Wenn die Beschattung durch Bäume und Vegetation erfolgt, was bei BGI häufig der Fall ist, bringt sie zusätzliche Vorteile mit sich, wie z. B. eine bessere Luftqualität, weniger Lärm und Lebensräume für Vögel und andere Wildtiere. 

Wie jede andere Funktion wird auch die Beschattung von mehreren Faktoren beeinflusst (Rothenberger und Starbuck, 2012). Einige der wichtigsten davon sind: 

• Orientierung und Platzierung: Wo und wie Bäume, Vegetation und andere Strukturen platziert werden, hat einen erheblichen Einfluss auf die Beschattungsleistung. Bäume können zum Beispiel so geplant werden, dass sie die direkte Sonneneinstrahlung blockieren, was bei nach Süden ausgerichteten Räumen und Fassaden auf der Nordhalbkugel der Fall ist. Bäume und andere Pflanzen können auch strategisch so platziert werden, dass sie dort Schatten spenden, wo er am meisten benötigt wird, z. B. in der Nähe von Sitzgelegenheiten im Freien oder Fußgängerwegen.
• Jahreszeit und Tageszeit: Der Winkel und die Position der Sonne ändern sich im Laufe des Tages und des Jahres, was sich auf die Höhe und den Standort der Beschattung auswirkt. Im Sommer steht die Sonne beispielsweise höher am Himmel und liefert mehr direktes Sonnenlicht, während die Sonne im Winter tiefer steht und mehr indirektes Sonnenlicht liefert. Durch die Berücksichtigung der jahreszeitlichen und täglichen Veränderungen des Sonnenstandes kann die Beschattung strategisch so platziert werden, dass sie das ganze Jahr über maximalen Nutzen bringt.

• Dichte und Höhe der Vegetation: Die Dichte und Höhe der Vegetation wirken sich ebenfalls auf die Beschattung und die Größe der beschatteten Fläche aus. Bäume mit dichtem Blätterdach und Laub spenden mehr Schatten als Bäume mit spärlichem Blätterdach, wobei höhere Bäume eine größere Fläche beschatten als kürzere Bäume.
• Klima: Das Klima einer Region wirkt sich auch auf die Beschattung aus, die für einen angenehmen Aufenthalt im Freien erforderlich ist. So ist in Gebieten mit hoher direkter Sonneneinstrahlung und heißen Temperaturen mehr Beschattung erforderlich als in Gebieten mit kühlerem und bewölktem Klima. Auch die Art der Bepflanzung und der Beschattungsstrukturen muss an die spezifischen klimatischen Bedingungen der Region angepasst werden.

Quellen

Rothenberger, R. R., & Starbuck, C. J. (2012). Tree placement on home grounds. MU Extension. https://extension.missouri.edu/publications/g6900 

Wang, C., Wang, Z., & Yang, J. (2018). Cooling effect of urban trees on the built environment of contiguous United States. Earth’s Future, 6(8), 1066–1081. https://doi.org/10.1029/2018ef000891

Park, Y., Guldmann, J., & Liu, D. (2021). Impacts of tree and building shades on the urban heat island: Combining remote sensing, 3D digital city and spatial regression approaches. Computers, Environment and Urban Systems, 88, 101655. https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2021.101655

Akbari, H. (2002). Shade trees reduce building energy use and CO2 emissions from power plants. Environmental Pollution, 116, S119–S126. https://doi.org/10.1016/s0269-7491(01)00264-0

7. Sedimentierung

Sedimentierung ist ein Prozess, bei dem feste Partikel vom Wasser getrennt werden, indem sie sich am Boden des Gewässers absetzen (IWA Publishing, o. J.). Es ist einer der wichtigsten Mechanismen, durch den Partikel, einschließlich organischer und anorganischer Stoffe, aus dem Wasser entfernt werden, bevor es zum Trinken, zur Bewässerung oder für andere Zwecke verwendet werden kann.

Die Sedimentierung funktioniert durch das Zusammenspiel von Schwerkraft und Wasserfluss. Wenn sich der Wasserfluss verlangsamt oder zum Stillstand kommt, sind die Partikel im Wasser nicht mehr gezwungen, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen, und werden schließlich aufgrund der Schwerkraft auf den Boden gezogen. Diese festen Teilchen bilden eine Sedimentschicht am Boden des Gewässers, die mit der Zeit immer dicker und dichter wird, je mehr Teilchen sich absetzen und der Schicht hinzugefügt werden.  Wie schnell sich die festen Partikel absetzen, hängt von der Größe, Form, Dichte und Konzentration der Partikel sowie von den Eigenschaften des Wassers ab. Im folgenden kurzen Video kannst du sehen, wie dies im echten Leben funktioniert.

Der Sedimentierungsprozess hängt von mehreren Faktoren ab. Dazu gehören: 

• Größe und Dichte der Partikel: Wie bereits erwähnt, bestimmen die Größe und Dichte der Partikel, wie schnell sie sich absetzen. Dichtere Partikel setzen sich schneller ab als weniger dichte Partikel.
• Wassergeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit, mit der das Wasser fließt, kann die Sedimentierung beeinflussen. Schneller fließendes Wasser hält die Partikel im Wasser in der Schwebe, während langsamer fließendes Wasser die Partikel absetzen lässt.
• Temperatur: Die Temperatur kann beeinflussen, wie leicht sich Partikel im Wasser absetzen. Kühleres Wasser ist dichter, was bedeutet, dass die Partikel es schwerer haben, sich darin zu bewegen. Dadurch verlangsamt sich der Absetzprozess. Wärmeres Wasser ist weniger dicht, so dass sich die Partikel leichter durch das Wasser bewegen und sich schneller absetzen können.
• Tiefe des Wassers: Die Wassertiefe kann sich auf die Sedimentierung auswirken, da sie die Zeit beeinflusst, die die Partikel zum Absetzen haben. In tieferem Wasser haben die Partikel einen längeren Weg zurückzulegen, bevor sie den Boden erreichen, was den Absetzungsprozess verlangsamt.
• Vorhandensein von Vegetation: Das Vorhandensein von Vegetation kann sich auf die Sedimentierung auswirken, da die Vegetation Sedimente zurückhält, den Erdboden stabilisiert und die Erosion langfristig verringert.

Quellen

IWA Publishing. (o. J.). Sedimentation Processes. https://www.iwapublishing.com/news/sedimentation-processes

Jia, L. (2022, August 3). Sediment improvement and submerged plant restoration improves reconstruction of urban lake ecosystem. https://phys.org/. https://phys.org/news/2022-08-sediment-submerged-reconstruction-urban-lake.html