Umweltfaktoren des städtischen Wärmeinseleffekts
Bisher hast du gelernt, dass der städtische Wärmeinseleffekt durch das Zusammenspiel verschiedener Umweltfaktoren entsteht. In dem Erklärvideo wurden zum Beispiel menschliche Wärmequellen oder die dichte Bebauung in Städten als Umweltfaktoren genannt.

Heute wollen wir uns zwei Umweltfaktoren nochmal genauer anschauen:
Die Oberflächentemperatur und die Verdunstungskälte.

Oberflächentemperatur
Schaue das Video und beantworte anschließend die Quizfragen!

Die Oberflächentemperatur wird also durch folgende drei Faktoren beeinflusst:
Helligkeit der Oberfläche = Wie hell oder dunkel ist eine Oberfläche? Asphalt ist eher dunkel, Sand ist eher hell.

Sonnenstrahlung = Wie viel Sonnenstrahlung kommt auf dem Boden an? Wenn wir direkt im Sonnenlicht stehen ist es sehr hell und es kommen viele Sonnenstrahlen an.
Wenn wir im Schatten eines Baumes stehen, ist es eher dunkel und es kommen wenige Sonnenstrahlen an.

Wärmespeicherung = Wie lange kann ein Material Wärme speichern und an die Umgebung abgeben? Asphalt und Beton nehmen viel Sonnenstrahlung auf und speichern viel Wärme. Nach Sonnenuntergang geben sie diese Wärme über ihre Oberflächen nur langsam an die Umgebung ab.

Verdunstung
Schaue das Video und beantworte anschließend die Quizfragen!
Frage 1 von 5

Die Verdunstung wird also durch folgende zwei Faktoren beeinflusst:
Begrünung = Wie viele Pflanzen, Bäume, Sträucher oder Grünfläche sind vorhanden?

Versiegelung = Zu viel Prozent ist der Bodens durch den Menschen mit Material wie Steinen oder Asphalt bedeckt?
Übung
Begrünung
Ordne die Bilder nach ihrem Grad der Begrünung zu, indem du sie in der richtigen Reihenfolge anklickst.
1 = wenig Begrünung (0%-30%)
2 = mittlere Begrünung (30%-70%)
3 = starke Begrünung (70%-100%)

Versiegelung
Ordne die Bilder nach ihrem Grad der Versiegelung zu, indem du sie in der richtigen Reihenfolge anklickst.
1 = wenig Versiegelung (25%)
2 = mittlere Versiegelung (50%)
3 = starke Versiegelung (100%)


Unsere Hypothesen
H1: Eine hohe Lufttemperatur hängt zusammen mit einer hohen Oberflächentemperatur.
H2: Eine geringe Lufttemperatur hängt zusammen mit einer hohen Verdunstung.
Zusammenhänge
In dieser Grafik siehst du unsere Hypothesen in einem Zusammenhangsmodell dargestellt.
Die Lufttemperatur in der Stadt wird nämlich von vielen unterschiedlichen Umweltfaktoren beeinflusst, die auch untereinander zusammenhängen.
Beispiel:
Hohe Absorption -> erhöht -> Oberflächentemperatur eines Materials.
Hohe Oberflächentemperatur -> erhöht -> Lufttemperatur.
Ergänze weitere Zusammenhänge, indem du die Wörter/Bilder an die richtige Stelle ziehst.
Formulierungshilfen
| senseBox | Material | Farbe | Begrünung (%) | Versiegelung (%) | Lufttemperatur (°C) Messung 1 / 2 / 3 | Oberflächentemperatur (°C) Messung 1 / 2 / 3 | Luftfeuchtigkeit (%) Messung 1 / 2 / 3 | Helligkeit (Lux) Messung 1 / 2 / 3 | Ort |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | Beton | 0 % | 100 % | 25,90 / 25,90 / 25,90 | 28,00 / 25,90 / 25,90 | 44,80 / 25,90 / 25,90 | 51.785,00 / 51.785,00 / 51.785,00 | Sonniger Ort | |
| 4 | Beton | 0 % | 100 % | 22,50 / 22,50 / 22,50 | 28,00 / 28,00 / 28,00 | 44,50 / 44,50 / 44,50 | 2.401,00 / 2.400,00 / 2.400,00 | Schattiger Ort | |
| 1 | Rasen | - | 26,00 / 26,40 / 28,20 | 29,00 / 39,00 / 41,00 | 49,00 / 49,00 / 47,00 | 365,00 / 430,00 / 430,00 | Sonniger Ort | ||
| 1 | Rasen | - | 25,00 / 25,00 / 25,00 | 20,40 / 20,10 / 19,80 | 51,00 / 49,00 / 49,00 | 349,00 / 346,00 / 460,00 | Schattiger Ort | ||
| 5 | Rasen | - | 96 % | 0 % | 24,90 / 25,20 / 26,20 | 28,50 / 30,70 / 29,30 | 46,10 / 47,80 / 46,90 | 158.583,00 / 154.653,00 / 163.138,00 | Sonniger Ort |
| 5 | Rasen | - | 96 % | 0 % | 24,30 / 23,80 / 24,60 | 19,10 / 18,50 / 17,90 | 46,50 / 45,80 / 45,90 | 24.698,00 / 25.687,00 / 26.483,00 | Schattiger Ort |
| 3 | Sand | 0 % | 10 % | 27,20 / 26,80 / 26,60 | 25,50 / 26,30 / 27,10 | 39,70 / 40,50 / 38,50 | 18.723,00 / 19.034,00 / 17.689,00 | Sonniger Ort | |
| 3 | Sand | 0 % | 10 % | 26,70 / 26,70 / 26,70 | 34,60 / 34,50 / 30,80 | 39,60 / 41,50 / 39,70 | 157.954,00 / 168.311,00 / 156.279,00 | Schattiger Ort | |
| 2 | Stein | 0 % | 100 % | 23,20 / 25,60 / 26,10 | 45,00 / 43,00 / 42,00 | 53,20 / 50,20 / 45,80 | 10.817,00 / 145.163,00 / 147.944,00 | Sonniger Ort | |
| 2 | Stein | 0 % | 100 % | 22,70 / 22,50 / 22,50 | 24,80 / 24,90 / 24,20 | 49,70 / 48,30 / 51,20 | 6.568,00 / 3.653,00 / 7.666,00 | Schattiger Ort | |
| 3 | Stein | 65 % | 35 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Sonniger Ort | |
| 3 | Stein | 65 % | 35 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Schattiger Ort | |
| 6 | Stein | 24 % | 59 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Sonniger Ort | |
| 6 | Stein | 24 % | 59 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Schattiger Ort |
Formulierungshilfen
Formulierungshilfen
Zur Erinnerung: Alle Daten im Überblick
| senseBox | Material | Farbe | Begrünung (%) | Versiegelung (%) | Lufttemperatur (°C) Messung 1 / 2 / 3 | Oberflächentemperatur (°C) Messung 1 / 2 / 3 | Luftfeuchtigkeit (%) Messung 1 / 2 / 3 | Helligkeit (Lux) Messung 1 / 2 / 3 | Ort |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | Beton | 0 % | 100 % | 25,90 / 25,90 / 25,90 | 28,00 / 25,90 / 25,90 | 44,80 / 25,90 / 25,90 | 51.785,00 / 51.785,00 / 51.785,00 | Sonniger Ort | |
| 4 | Beton | 0 % | 100 % | 22,50 / 22,50 / 22,50 | 28,00 / 28,00 / 28,00 | 44,50 / 44,50 / 44,50 | 2.401,00 / 2.400,00 / 2.400,00 | Schattiger Ort | |
| 1 | Rasen | - | 26,00 / 26,40 / 28,20 | 29,00 / 39,00 / 41,00 | 49,00 / 49,00 / 47,00 | 365,00 / 430,00 / 430,00 | Sonniger Ort | ||
| 1 | Rasen | - | 25,00 / 25,00 / 25,00 | 20,40 / 20,10 / 19,80 | 51,00 / 49,00 / 49,00 | 349,00 / 346,00 / 460,00 | Schattiger Ort | ||
| 5 | Rasen | - | 96 % | 0 % | 24,90 / 25,20 / 26,20 | 28,50 / 30,70 / 29,30 | 46,10 / 47,80 / 46,90 | 158.583,00 / 154.653,00 / 163.138,00 | Sonniger Ort |
| 5 | Rasen | - | 96 % | 0 % | 24,30 / 23,80 / 24,60 | 19,10 / 18,50 / 17,90 | 46,50 / 45,80 / 45,90 | 24.698,00 / 25.687,00 / 26.483,00 | Schattiger Ort |
| 3 | Sand | 0 % | 10 % | 27,20 / 26,80 / 26,60 | 25,50 / 26,30 / 27,10 | 39,70 / 40,50 / 38,50 | 18.723,00 / 19.034,00 / 17.689,00 | Sonniger Ort | |
| 3 | Sand | 0 % | 10 % | 26,70 / 26,70 / 26,70 | 34,60 / 34,50 / 30,80 | 39,60 / 41,50 / 39,70 | 157.954,00 / 168.311,00 / 156.279,00 | Schattiger Ort | |
| 2 | Stein | 0 % | 100 % | 23,20 / 25,60 / 26,10 | 45,00 / 43,00 / 42,00 | 53,20 / 50,20 / 45,80 | 10.817,00 / 145.163,00 / 147.944,00 | Sonniger Ort | |
| 2 | Stein | 0 % | 100 % | 22,70 / 22,50 / 22,50 | 24,80 / 24,90 / 24,20 | 49,70 / 48,30 / 51,20 | 6.568,00 / 3.653,00 / 7.666,00 | Schattiger Ort | |
| 3 | Stein | 65 % | 35 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Sonniger Ort | |
| 3 | Stein | 65 % | 35 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Schattiger Ort | |
| 6 | Stein | 24 % | 59 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Sonniger Ort | |
| 6 | Stein | 24 % | 59 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Schattiger Ort |
Lufttemperatur
Noch keine Eingabe vorhanden.
Formulierungshilfen
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Formulierungshilfen
Zur Erinnerung: Alle Daten im Überblick
| senseBox | Material | Farbe | Begrünung (%) | Versiegelung (%) | Lufttemperatur (°C) Messung 1 / 2 / 3 | Oberflächentemperatur (°C) Messung 1 / 2 / 3 | Luftfeuchtigkeit (%) Messung 1 / 2 / 3 | Helligkeit (Lux) Messung 1 / 2 / 3 | Ort |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | Beton | 0 % | 100 % | 25,90 / 25,90 / 25,90 | 28,00 / 25,90 / 25,90 | 44,80 / 25,90 / 25,90 | 51.785,00 / 51.785,00 / 51.785,00 | Sonniger Ort | |
| 4 | Beton | 0 % | 100 % | 22,50 / 22,50 / 22,50 | 28,00 / 28,00 / 28,00 | 44,50 / 44,50 / 44,50 | 2.401,00 / 2.400,00 / 2.400,00 | Schattiger Ort | |
| 1 | Rasen | - | 26,00 / 26,40 / 28,20 | 29,00 / 39,00 / 41,00 | 49,00 / 49,00 / 47,00 | 365,00 / 430,00 / 430,00 | Sonniger Ort | ||
| 1 | Rasen | - | 25,00 / 25,00 / 25,00 | 20,40 / 20,10 / 19,80 | 51,00 / 49,00 / 49,00 | 349,00 / 346,00 / 460,00 | Schattiger Ort | ||
| 5 | Rasen | - | 96 % | 0 % | 24,90 / 25,20 / 26,20 | 28,50 / 30,70 / 29,30 | 46,10 / 47,80 / 46,90 | 158.583,00 / 154.653,00 / 163.138,00 | Sonniger Ort |
| 5 | Rasen | - | 96 % | 0 % | 24,30 / 23,80 / 24,60 | 19,10 / 18,50 / 17,90 | 46,50 / 45,80 / 45,90 | 24.698,00 / 25.687,00 / 26.483,00 | Schattiger Ort |
| 3 | Sand | 0 % | 10 % | 27,20 / 26,80 / 26,60 | 25,50 / 26,30 / 27,10 | 39,70 / 40,50 / 38,50 | 18.723,00 / 19.034,00 / 17.689,00 | Sonniger Ort | |
| 3 | Sand | 0 % | 10 % | 26,70 / 26,70 / 26,70 | 34,60 / 34,50 / 30,80 | 39,60 / 41,50 / 39,70 | 157.954,00 / 168.311,00 / 156.279,00 | Schattiger Ort | |
| 2 | Stein | 0 % | 100 % | 23,20 / 25,60 / 26,10 | 45,00 / 43,00 / 42,00 | 53,20 / 50,20 / 45,80 | 10.817,00 / 145.163,00 / 147.944,00 | Sonniger Ort | |
| 2 | Stein | 0 % | 100 % | 22,70 / 22,50 / 22,50 | 24,80 / 24,90 / 24,20 | 49,70 / 48,30 / 51,20 | 6.568,00 / 3.653,00 / 7.666,00 | Schattiger Ort | |
| 3 | Stein | 65 % | 35 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Sonniger Ort | |
| 3 | Stein | 65 % | 35 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Schattiger Ort | |
| 6 | Stein | 24 % | 59 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Sonniger Ort | |
| 6 | Stein | 24 % | 59 % | - / - / - | - / - / - | - / - / - | - / - / - | Schattiger Ort |
Lufttemperatur
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Formulierungshilfen
Noch keine Eingabe vorhanden.
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Formulierungshilfen
Zur Wiederholung (naturwissenschaftliche Prinzipien)
a) Erklärvideo zur Oberflächentemperatur
Oberflächentemperatur

Die Oberflächentemperatur wird also durch folgende drei Faktoren beeinflusst:
Helligkeit der Oberfläche = Wie hell oder dunkel ist eine Oberfläche? Asphalt ist eher dunkel, Sand ist eher hell.

Sonnenstrahlung = Wie viel Sonnenstrahlung kommt auf dem Boden an? Wenn wir direkt im Sonnenlicht stehen ist es sehr hell und es kommen viele Sonnenstrahlen an.
Wenn wir im Schatten eines Baumes stehen, ist es eher dunkel und es kommen wenige Sonnenstrahlen an.

Wärmespeicherung = Wie lange kann ein Material Wärme speichern und an die Umgebung abgeben? Asphalt und Beton nehmen viel Sonnenstrahlung auf und speichern viel Wärme. Nach Sonnenuntergang geben sie diese Wärme über ihre Oberflächen nur langsam an die Umgebung ab.

b) Erklärvideo zur Verdunstung
Verdunstung

Die Verdunstung wird also durch folgende zwei Faktoren beeinflusst:
Begrünung = Wie viele Pflanzen, Bäume, Sträucher oder Grünfläche sind vorhanden?

Versiegelung = Zu viel Prozent ist der Bodens durch den Menschen mit Material wie Steinen oder Asphalt bedeckt?

Bitte warten …

Bitte fahre erst fort, sobald du alle Aufgaben der Datenanalyse abgeschlossen hast. Anschließend wird der „Weiter“-Button aktiviert und du kannst mit der Lerneinheit fortfahren.
Anleitungen werden nach 24 Stunden zurückgesetzt; Optional kann man diesen Shortcode nutzen.
So gehen wir vor…
Um den Zusammenhang zwischen den Umweltfaktoren und der Lufttemperatur zu untersuchen, gehen wir wie Wissenschaftler:innen vor. Dazu nutzen wir einen Forschungskreislauf. Am Anfang jeder wissenschaftlichen Untersuchung steht eine Forschungsfrage.

Forschungsfrage formulieren
Hypothesen aufstellen
Untersuchung planen
Daten sammeln
Daten auswerten und Hypothesen überprüfen
① Forschungsfrage
Diese beiden Umweltfaktoren sollen nun an verschiedenen Orten auf dem Schulhof untersucht werden. Dabei soll erforscht werden, ob sie mit Unterschieden in der Lufttemperatur zusammenhängen.
Daraus ergibt sich folgende Forschungsfrage:

Wie hängen die Oberflächentemperatur und die Verdunstung mit der Lufttemperatur in der Stadt zusammen?
Die ① Forschungsfrage steht nun fest. Als nächsten Schritt formulieren wir ② Hypothesen. Sie beschreiben Vermutungen darüber, wie Versiegelung und Begrünung mit der Lufttemperatur zusammenhängen könnten.
Zusammenfassung: Daten sammeln
Materialien
- Rollenkarten
- 1x iPad (Protokollant*in)
- 1x senseBox
- 4x Hütchen
- 1x Infrarot-Oberflächenthermometer
1. Schritt: Untersuchungsfläche im Schatten aufbauen
Sucht euch eine Fläche im Schatten, die aus dem Material besteht, dass euch zugewiesen wurde (Sand/Rasen/Beton/Stein).
ACHTUNG: Die Fläche muss komplett aus diesem Material bestehen, es darf keine Mischung aus z.B. Beton und Rasen sein. Kleinere Lücken sind erlaubt.)
Messt mit dem Maßband auf eurer Fläche ein Quadrat ab.
Jede Seite soll ein Meter lang sein.
Markiert die 4 Ecken mit je einem Hütchen.
Stellt eure senseBox in eure Untersuchungsfläche.
Achtet darauf, dass ihr die Sensoren der SenseBox nicht mit eurem eigenen Schatten verdeckt!

Wählt die Nummer eurer senseBox aus.
Die Nummer eurer senseBox steht auf der vorderen Seite.
Wählt außerdem das Material eurer Fläche aus, das euch von uns zugeteilt wurde
(Rasen, Stein, Beton oder Sand).
Weiter unten findet ihr Beispiele.

Rasen

Stein

Beton

Sand

Checkliste
2. Schritt: Untersuchungsfläche beschreiben
Beschreibt eure Untersuchungsfläche, indem ihr die Farbe eures Materials auswählt sowie den Grad der Begrünung und der Versiegelung angebt.
- Wählt die Farbe & Helligkeit des Materials eurer Fläche aus.
- Verschiebt die Regler, sodass die Begrünung & Versiegelung, der eurer Fläche entsprechen.
Checkliste
3. Schritt: Messwerte ablesen
Erst jetzt schaltet ihr die senseBox ein.
Der silberne Anschaltknopf befindet sich auf der unteren Seite.
Zum Einschalten müsst ihr ihn einmal kurz drücken.
Die senseBox misst nun automatisch Daten
- zu der Helligkeit in LUX
- zu der Luftfeuchtigkeit in %,
- sowie zu der Lufttemperatur in °C.
Achtung!
Achtet darauf, dass ihr die senseBox nicht mit eurem eigenen Schatten verdeckt!

Messung 1
SenseBox-Profi 1 liest nun die Messwerte für eure*n Protokollant*in laut vor.
Der*Die Protokollant*in trägt die Messwerte in der Tabelle unten in der Spalte MESSUNG 1 ein.
Die senseBox misst allerdings nicht die Oberflächentemperatur, weshalb wir diese selber mit einem Infrarot-Oberflächenthermometer messen müssen.
SenseBox-Profi 1 misst deshalb nun die Oberflächentemperatur °C mit dem Infrarot-Oberflächenthermometer und liest sie laut vor.
Der*Die Protokollant*in trägt die Oberflächentemperatur ebenfalls in der Tabelle in der Spalte Messung 1 ein.

Messung 2
SenseBox-Profi 2 verstellt nun die SenseBox innerhalb eurer Fläche um 10 cm , um weitere Messwerte zu erheben.
SenseBox-Profi 2 misst erneut die Oberflächentemperatur °C mit dem Infrarot-Oberflächenthermometer und liest die neuen Messwerte für eure*n Protokollant*in laut vor.
Der*Die Protokollant*in trägt die Messwerte in der Tabelle unten in der Spalte Messung 2 ein.

Messung 3
Nun verstellt SenseBox-Profi 3 erneut die SenseBox um 10 cm und misst erneut die Oberflächentemperatur °C mit dem Infrarot-Oberflächenthermometer.
Der*die Protokollant*in trägt alle Messwerte in der Tabelle in der Spalte Messung 3 ein.
Checkliste
4. Schritt Untersuchungsfläche in der Sonne aufbauen
Sucht euch nun eine neue Fläche in der Sonne, die ebenfalls aus dem Material besteht, dass euch zugewiesen wurde (Sand/Rasen/Beton/Stein).
ACHTUNG: Die Fläche muss komplett aus diesem Material bestehen, es darf keine Mischung aus z.B. Beton und Rasen sein. Kleinere Lücken sind erlaubt.
Messt mit dem Maßband auf eurer sonnigen Fläche ein Quadrat ab.
Jede Seite soll ein Meter lang sein.
Markiert die 4 Ecken mit je einem Hütchen.
Stellt eure senseBox in eure Untersuchungsfläche.
Achtet darauf, dass ihr die Sensoren der SenseBox nicht mit eurem eigenen Schatten verdeckt!

Checkliste
5. Schritt: Messwerte ablesen
Wiederholt das vorgehen, wie zuvor im Schattenplatz und tragt alle Messwerte ein:
Die SenseBox–Profis messen die Oberflächentemperatur und verstellen für Messung 2 und 3 die SenseBox.
Der*Die Protokollant*in trägt alle Messwerte in der Tabelle ein.
Checkliste
Datenerhebung abgeschlossen, sehr gut!
Schaltet die senseBox aus und sammelt alle Materialien wieder ein.













