Dr. Sebastian Schubert

Dr. Schubert erforscht die Wechselwirkungen zwischen Stadtgrün, Stadtklima und Hitzebelastung in urbanen Räumen. Sein aktueller Fokus liegt auf der Entwicklung und Anwendung von Stadtklimamodellen (insbesondere PALM-4U) zur praxisgerechten Simulation von Temperatureffekten und zur Bewertung von Grünflächenleistungen. Für Kommunen und Stadtplaner liefert er wissenschaftlich fundierte Grundlagen, um Maßnahmen zur Hitzereduktion und zum Schutz von Grünräumen zu planen und zu begründen. Die Forschung ist relevant für Stadtentwicklung, Klimaanpassung und nachhaltiges Flächenmanagement in Ballungsräumen.

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• Hitzewellen in Berlin, Deutschland – Klimaprojektionen

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  Dieses Projekt untersucht die dynamischen Zusammenhänge zwischen städtischem Klima, urbanen Strukturen und der globalen Klimaänderung mit dem Fokus auf die Hitzestressgefährdung in Berlin, Deutschland. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Untersuchungen liegt dabei auf der räumlichen und zeitlichen Variabilität dieser Größen. Um die Effektivität von Maßnahmen zur Reduktion von Hitzestressgefährdung unter dem Einfluss des globalen Klimawandels einschätzen zu können, werden wir insbesondere sowohl die Interaktion von passiven und aktiven Gebäudekühlmethoden mit der städtischen Atmosphäre als auch das Kühlpotential der städtischen Vegetation untersuchen. Charakteristiken des gegenwärtigen und projizierten Klima für Berlin werden aus allgemein verfügbaren globalen und regionalen Klimasimulations-Ensembles (CMIP5, CORDEX) abgeleitet. Weiterhin werden hochaufgelöste Klimasimulationen für Berlin für die Zeiträume 2001-2010 und 2041-2050 sowie für einzelne vergangene und zukünftige Sommer ausgeführt, mit dem Ziel, potentielle Änderungen der Stadtwirkung auf das Klima unter Klimaänderung zu untersuchen. Für die Simulationen werden das regionale Klimamodell COSMO-CLM und seine Stadtparametrisierung DCEP angewandt. Für die Klimasimulations-Ensembles und die eigenen Klimasimulationen werden Hitzewellen-Statistiken angefertigt und verglichen. Zur Anwendung von COSMO-CLM für diese Forschungsaufgaben wird DCEP um einen Gebäudeenergiemodul (BEM) für die Simulation von Innenraumtemperaturen, des Gebäudeenergieverbrauchs und der anthropogene Wärmeabgabe erweitert. Außerdem werden wir räumlich und zeitlich aufgelöste Verkehrsabwärme berücksichtigen. DCEP-BEM wird mit Beobachtungen evaluiert. Als Voraussetzung für die Anwendung von COSMO-CLM mit DCEP-BEM in den oben genannten Klimasimulationen werden mit Reanalysedaten Simulationen für 2001-2013 hinsichtlich der Qualität der Beschreibung von beobachteten Klimacharakteristiken evaluiert.

• RESZ - Verbundvorhaben: GartenLeistungen - Urbane Gärten und Parks: Multidimensionale Leistungen für ein sozial, ökologisch und ökonomisch nachhaltiges Flächen- und Stoffstrommanagement - Teilvorhaben 3: Stadtklima

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• On the influence of density and morphology on the Urban Heat Island intensity

  2020

  Nature Communications · DOI

  The canopy layer urban heat island (UHI) effect, as manifested by elevated near-surface air temperatures in urban areas, exposes urban dwellers to additional heat stress in many cities, specially during heat waves. We simulate the urban climate of various generated cities under the same weather conditions. For mono-centric cities, we propose a linear combination of logarithmic city area and logarithmic gross building volume, which also captures the influence of building density. By studying various city shapes, we generalise and propose a reduced form to estimate UHI intensities based only on the structure of urban sites, as well as their relative distances. We conclude that in addition to the size, the UHI intensity of a city is directly related to the density and an amplifying effect that urban sites have on each other. Our approach can serve as a UHI rule of thumb for the comparison of urban development scenarios.

• Overview of the PALM model system 6.0

  2020

  Geoscientific model development · DOI

  Abstract. In this paper, we describe the PALM model system 6.0. PALM (formerly an abbreviation for Parallelized Large-eddy Simulation Model and now an independent name) is a Fortran-based code and has been applied for studying a variety of atmospheric and oceanic boundary layers for about 20 years. The model is optimized for use on massively parallel computer architectures. This is a follow-up paper to the PALM 4.0 model description in Maronga et al. (2015). During the last years, PALM has been significantly improved and now offers a variety of new components. In particular, much effort was made to enhance the model with components needed for applications in urban environments, like fully interactive land surface and radiation schemes, chemistry, and an indoor model. This paper serves as an overview paper of the PALM 6.0 model system and we describe its current model core. The individual components for urban applications, case studies, validation runs, and issues with suitable input data are presented and discussed in a series of companion papers in this special issue.