Was haben Stadtbäume mit einer Klimaanlage gemeinsam? Sie kühlen – durch Schatten und Verdunstung. Doch damit Bäume auch lange Perioden von Hitze und Trockenheit überstehen, brauchen sie nicht nur oberirdischen Platz, sondern auch gute Bedingungen für die Wurzeln. Wie daraus klimaresiliente Städte entstehen können, zeigt die ZHAW im Klimagarten am Campus Grüental in Wädenswil und in der Forschung zu geeigneten Baumarten, Baumsubstraten und Schwammstadt-Lösungen.
Stadtbäume: natürliche Klimaanlagen
Städte heizen sich im Sommer besonders stark auf. Asphalt, Beton und Gebäude speichern Sonnenenergie und geben die Wärme noch lange nach Sonnenuntergang ab. Bäume können diesem städtischen Wärmeinseleffekt entgegenwirken – vor allem durch Schatten- und Verdunstungsleistungen.
Ein Baum reduziert zunächst die direkte Sonneneinstrahlung. Dadurch können Oberflächen unter seinem Kronendach bis zu 30 °C kühler sein als an einem vergleichbaren, unbeschatteten Ort. Auch für Menschen ist der Unterschied spürbar: Die gefühlte Temperatur kann unter Bäumen um bis zu 5 °C niedriger liegen.
Hinzu kommt die Evapotranspiration. Die Wurzeln nehmen Wasser aus dem Boden auf, das über die Blätter wieder an die Atmosphäre abgegeben wird. Für diese Verdunstung wird Energie benötigt – sie wird der Umgebung als Wärme entzogen. Der Baum funktioniert damit tatsächlich wie eine natürliche Klimaanlage.
Bis zu 30 °C weniger an der Oberfläche und bis zu 5 °C Unterschied bei der gefühlten Temperatur: Bäume können einen entscheidenden Beitrag zur Hitzeminderung in Städten leisten.
Doch wie stark ein Baum kühlen kann, hängt davon ab, welcher Baum an welchem Standort wächst – und ob er dort genügend Wasser und Wurzelraum findet.
Welche Bäume kommen mit Hitze und Trockenheit zurecht?
Nicht jede Baumart ist gleich gut für die Stadt der Zukunft geeignet. Hitze, Trockenheit, verdichtete Böden und begrenzter Wurzelraum stellen hohe Anforderungen. Entscheidend ist deshalb nicht nur die Baumart, sondern das Zusammenspiel von Blatt- und Kronenform, Standort, Bodenluft, Wasser und Wurzelraum.
Viele Pflanzen aus warmen und trockenen Regionen besitzen beispielsweise kleine, feste oder lederartige Blätter. Sie können intensive Sonneneinstrahlung und Wasserverlust besser tolerieren. Auch die Kronenstruktur beeinflusst die Klimawirkung: Lockere, differenzierte Kronen lassen Licht und Luft durch und können den Luftaustausch unterstützen.
Dabei gilt: Mehr Bäume bedeuten nicht automatisch mehr Kühlung.
Eine zu dichte Vegetation kann die Luftzirkulation in Bodennähe beeinträchtigen. Gut geplante Vegetationsstrukturen können dagegen den nächtlichen Ruhezustand unterstützen: Kühleres Luftvolumen kann aus begrünten Bereichen in angrenzende, stärker aufgeheizte Stadträume fliessen.
Die Forschungsgruppe Pflanzenverwendung des Instituts für Umwelt und Natürliche Ressourcen (IUNR) der ZHAW untersucht deshalb, wie Pflanzen und Vegetationsstrukturen unter den Bedingungen des Klimawandels eingesetzt werden können. Klimagerechte Baumplanung bedeutet mehr als eine Liste von «Klimabäumen». Entscheidend ist, den richtigen Baum mit dem richtigen Standort und den richtigen Wachstumsbedingungen zu verbinden.
Die eigentliche Herausforderung liegt unter der Erde
Die grösste Herausforderung für Stadtbäume ist oft unsichtbar: der Wurzelraum.
Leitungen, Strassen, Tiefgaragen und verdichtete Böden konkurrieren mit den Wurzeln um den knappen Platz. Gleichzeitig muss der Untergrund stabil genug sein, um Gehwege, Plätze und Verkehrsflächen zu tragen.
Ein städtischer Baum braucht deshalb ausreichend durchwurzelbaren Boden, Wasser, Luft und Nährstoffe. Besonders während längerer Trockenperioden entscheidet der unterirdische Lebensraum darüber, ob ein Baum seine Kühlleistung aufrechterhalten kann.
Baumsubstrate: Wurzeln unter der Stadt
Hier kommen spezielle Baumsubstrate ins Spiel. Anders als natürlich gewachsener Boden werden natürlich vorkommende Materialien gezielt so zusammengesetzt, dass sie zwei Anforderungen verbinden: Sie müssen stabil genug für die Infrastruktur und gleichzeitig für Wurzeln nutzbar sein.
Bei mineralischen Baumsubstraten sorgt beispielsweise das Gerüst aus groben Schottersteinen für die notwendige Tragfähigkeit. Weil sich die Steine ineinander verzahnen, bleiben Zwischenräume erhalten. In diesen Poren können sich Wurzeln ausbreiten und Wasser sowie Luft finden. Eine darüberliegende, feinere Substratschicht schafft optimale Wachstumsbedingungen.
Der Vorteil: Solche Substrate können auch unter Gehwegen oder Fahrflächen eingesetzt werden. Der Lebensraum des Baumes endet damit nicht an der sichtbaren Baumgrube, sondern kann sich weit unter die Stadtoberfläche erstrecken.
Und das System kann noch mehr: Es kann Regenwasser speichern.
Eine rund 35 m³ grosse Baumgrube kann mit geeigneten Substraten um 10’000 Liter Wasser zurückhalten. Es steht den Wurzeln zeitversetzt zur Verfügung und kann helfen, Trockenperioden zu überbrücken.
Aus dem Pflanzloch wird ein unterirdischer Speicher-, Wurzel- und Infrastrukturraum.
Schwammstadt: Wenn Regenwasser zur Ressource wird
Genau hier setzt das Prinzip der Schwammstadt an. Statt Regenwasser möglichst schnell über die Kanalisation abzuleiten, wird es vor Ort zurückgehalten, gespeichert, versickert oder der Vegetation zur Verfügung gestellt.
Der Boden übernimmt dabei die Funktion eines Schwamms: Er nimmt Regenwasser auf und gibt es zeitversetzt an Pflanzen und Grundwasser weiter. Das entlastet die Kanalisation bei Starkregen und verbessert gleichzeitig die Wasserversorgung der Bäume während Trockenperioden. Wird Wasser über die Vegetation verdunstet, trägt es zusätzlich zur Kühlung des Stadtklimas bei.
Wie solche Lösungen in der Praxis aussehen können, zeigen Pilotprojekte der ZHAW und den Städten unter anderem an der Waldstrasse in Luzern, auf dem Schosshaldenfriedhof in Bern und im WolkenWerkZürich. Dabei werden beispielsweise Baumgruben miteinander verbunden und Wurzelräume unter befestigten Flächen erweitert.
Die zentrale Idee lautet: Die Stadt muss Wasser dort speichern, wo es gebraucht wird – und Bäume brauchen mehr unterirdischen Raum, als ihre Baumgrube vermuten lässt.
Nicht nur einzelne Bäume, sondern ganze Vegetationssysteme
Für ein klimaresilientes Stadtklima zählt jedoch nicht nur der einzelne Baum. Entscheidend sind Vegetationssysteme, in denen unterschiedliche Vegetationsschichten, Bodenzusammensetzung, Wasser und Luftzusammenspielen.
Wie unterschiedlich solche Systeme funktionieren können, zeigt der Klimagarten Wädenswil auf dem Campus Grüental der ZHAW. Als praxisnahes Living Lab macht er verschiedene Ansätze für klimaangepasste Vegetation erlebbar.
Kombinierter Parkwald: Vielfalt für mehr Resilienz
Der Kombinierte Parkwald verbindet verschiedene Baumarten, Altersstufen und Wuchshöhen. Schnell wachsende Pioniergehölze treffen auf langlebige, Klimax-Arten. Die vielfältige Struktur ermöglicht kontinuierliche Erneuerung und erhöht die Anpassungsfähigkeit des Bestands.
Geschichteter Parkwald: Naturnah und anpassungsfähig
Viele Baum- und Straucharten unterschiedlichen Alters bilden mehrere Vegetationsschichten. Pionierarten und langsam wachsende Bäume ergänzen sich. Die kontinuierliche Verjüngung unterstützt Biodiversität und langfristige Stabilität.
Hallenartiger Parkwald: Ein robustes Vegetationssystem
Der Hallenartige Parkwald weist eine gleichmässigere Struktur mit wenigen Höhenstufen auf. Ein geschlossenes Kronendach ermöglicht ein ausgeglichenes Mikroklima in Bodennähe. Das System eignet sich insbesondere dort, wo multifunktionale Bespielung und Zusammenspiel mit der Hitzeminderung miteinander verbunden werden sollen.
Miniwald: Klimawirkung auf kleiner Fläche
Der Miniwald (Tiny forest) setzt auf eine hohe Pflanzdichte und viele standortgerechte Baum- und Straucharten. Durch die Konkurrenz um Licht entwickeln sich rasch mehrere Vegetationsschichten. Auf kleiner Fläche entsteht ein biomassereicher und artenreicher Bestand, der Kohlenstoff bindet, eine hohe Verdunstungsleistung aufweist und das lokale Mikroklima beeinflusst.
Nicht jede Stadtfläche braucht dieselbe Vegetationsstruktur. Entscheidend sind Standort, Klimabelastung und das gewünschte Entwicklungsziel.
«Wer heute einen Baum pflanzt, muss deshalb nicht nur an seine Krone von morgen denken – sondern auch an den Boden darunter, das Wasser daneben und die Vegetation rundherum.»
Alain Bertschy
Klimaresiliente Lösungen selbst entdecken
Wie klimaangepasste Vegetation funktioniert, lässt sich im frei zugänglichen Klimagarten Wädenswil auf dem Campus Grüental erleben. Verschiedene Vegetationssysteme zeigen, wie sich urbane Räume durch verschiedene Kombinationsweisen auf die Herausforderungen des Klimawandels wappnen können.
Wer das Wissen für die eigene Praxis vertiefen möchte, findet an der ZHAW Weiterbildungen wie den CAS Schwammstadt, PraxisExkursionen und den Lehrgang Pflanzenverwendung.
Kontakt & Links:
Alain Bertschy (Autor)
Forschungsbereich Pflanzenverwendung,
ZHAW Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen (IUNR)
Redaktion: Andrea van der Elst, ZHAW IUNR
Gärten im Grüental | ZHAW Life Sciences und Facility Management
