Der Climate Action Navigator hilft dabei zu identifizieren, wo gezielte Maßnahmen am dringendsten erforderlich sind, um dem Klimawandel entgegenzuwirken: von CO₂-Emissionen aus der Beheizung von Wohngebäuden bis hin zur Infrastruktur für aktive urbane Mobilität.
Das Modul für Verkehrsemissionen (Traffic Emissions)schätzt Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs auf Straßen- und Stadtteilebene. Mit dieser Auflösung können Nutzerinnen und Nutzer feststellen, welche Straßen und Stadtteile am stärksten von Verkehrsemissionen betroffen sind, und daraufhin gezielte Änderungen vorschlagen, wie beispielsweise autofreie Zonen oder niedrigere Geschwindigkeitsbegrenzungen.
Traffic Emissions: Ein neues Werkzeug zur Beurteilung von Verkehrsemissionen
Emissionen aus dem Verkehrssektor, von denen der Großteil aus dem Straßenverkehr stammt, machen etwa ein Viertel der CO₂-Emissionen der EU aus. Detaillierte, hochaufgelöste Emissionskarten sind entscheidend, um die Reduzierung der Verkehrsemissionen präzise zu verfolgen.
Das CAN-Modul für Verkehrsemissionen erstellt Karten, die das Verkehrsaufkommen sowie die CO₂-, CO- und NOₓ-Emissionen pro Straßenabschnitt darstellen. Zudem werden Diagramme erstellt, die die durchschnittlichen Emissionen je Straßenkilometer und je Quadratkilometer für jeden Stadtteil der ausgewählten Stadt abbilden.
Verkehrsemissionskarten können für jede Fläche in Deutschland erstellt werden. Als Beispiel zeigen wir hier das durchschnittliche tägliche Verkehrsaufkommen und die jährlichen CO₂-Emissionen für die Stadt Heidelberg.
Diese Karten können beispielsweise verwendet werden, um die Auswirkungen politischer Maßnahmen wie autofreien Zonen oder Geschwindigkeitsreduktionen zu simulieren. Zudem liefern sie ortsgenaue Daten, die die Kommunikation und Überwachung von Klimaschutzmaßnahmen unterstützen und damit Verhaltens- und Politikänderungen fördern.
Wie wir Verkehrsemissionen berechnen
Die Verkehrsemissionskarten und -diagramme basieren auf Schätzungen des täglichen Verkehrsaufkommens und der damit verbundenen Emissionen, die wie folgt berechnet werden:
Zuerst schätzen wir, wie viele Fahrzeuge täglich auf jedem Straßenabschnitt verkehren. Dies wird als durchschnittliches tägliches Verkehrsaufkommen bezeichnet. Dafür haben wir ein Machine-Learning-Modell trainiert, das auf tatsächlichen Daten aus Verkehrszählungen der Bundesländer Berlin und Nordrhein-Westfalen basiert. Anschließend nutzt das Modell diese Daten, um Verkehrsaufkommen für ganz Deutschland vorherzusagen.
Für seine Vorhersagen stützt sich das Modell auf Straßennetzdaten von OpenStreetMap (Straßentyp, Anzahl der Fahrspuren und Geschwindigkeitsbegrenzungen) sowie auf die durchschnittliche Bevölkerungsdichte in einem Umkreis von 10 km um jeden Straßenabschnitt.
Das Modell basiert auf der Methode der Gradient-Boosting-Regression und wurde mit einer Standardvalidierungsmethode getestet (10-fache Kreuzvalidierung; 80 % der Daten zum Training, 20 % zur Validierung). Es erreichte einen Genauigkeitswert (R²) von 0,67 und eine durchschnittliche Fehlerquote von etwa 3.931 Fahrzeugen pro Tag. Nebenstraßen, wie beispielsweise Wohnstraßen, wurden nicht einbezogen, da für sie nur wenige Verkehrszähldaten verfügbar sind. Obwohl dies eine Einschränkung darstellt, vereinfacht es das Modell und hat nur einen geringen Einfluss auf die Ergebnisse, da der Großteil des Verkehrs auf Hauptstraßen stattfindet.
Im zweiten Schritt schätzen wir die Emissionen von Kohlendioxid (CO₂), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOₓ). Für jeden Straßenabschnitt werden die Emissionen berechnet, indem das geschätzte Verkehrsaufkommen mit dem Kraftstoffverbrauch und den Emissionsfaktoren kombiniert wird.
Der Kraftstoffverbrauch wird basierend auf dem Fahrzeugtyp (z. B. Pkw, Lkw oder Motorrad) und der Fahrgeschwindigkeit berechnet. Er wird mit Formeln von Sobrino et al. (2014) ermittelt. Der Anteil der verschiedenen Fahrzeugtypen basiert auf deren Marktanteil am gesamten Fahrzeugmarkt in Deutschland.
Sind Geschwindigkeitsbegrenzungswerte in OpenStreetMap verfügbar, werden diese als angenommene Fahrgeschwindigkeit verwendet. Liegen keine Geschwindigkeitsbegrenzungen vor, werden typische Geschwindigkeiten angenommen, beispielsweise 120 km/h auf Autobahnen und 70 km/h auf Landstraßen.
Abschließend werden Emissionsfaktoren berücksichtigt, die angeben, wie viel CO₂-, CO- und NOₓ-Emissionen bei einem bestimmten Kraftstoffverbrauch freigesetzt werden. Die Kraftstoffemissionsfaktoren stammen aus COPERT (EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook 2023 – Update 2024, Tables 3-6 and 3-12).
Von Daten zum Handeln: der Climate Action Navigator
Der Climate Action Navigator (CAN) bietet mehrere Bewertungswerkzeuge für Klimaschutzmaßnahmen an, die sich auf Fußgänger- und Fahrradfreundlichkeit, Flächenverbrauch, Veränderungen der Landnutzung und Landbedeckung (LULC), Emissionen aus der Gebäudesanierung sowie CO₂-Budgets konzentrieren. Diese sollen NGOs, Stadtverwaltungen und Bürgerinitiativen dabei unterstützen, Stärken und Lücken bei Klimaschutzmaßnahmen in verschiedenen Bereichen zu identifizieren. Da die CAN-Module Daten auf Straßenniveau visualisieren, können Maßnahmen und Verbesserungen gezielt auf den spezifischen lokalen Kontext ausgerichtet werden.
Im Gegensatz zu vielen traditionellen Werkzeugen werden die Indikatoren gemeinsam mit Stadtplanungsbüros, Interessenvertretungen und lokalen Gemeinschaften entwickelt, um relevante, praktische und umsetzbare Ergebnisse zu gewährleisten. Wo immer möglich, verwendet der Climate Action Navigator frei zugängliche Daten (wie OpenStreetMap und offene Satellitenbilder) sowie Open-Source-Software. Dadurch sorgt er für freien Zugang, breite Anwendbarkeit und Anpassungsmöglichkeiten.
Was kommt als Nächstes?
Der Climate Action Navigator befindet sich in ständiger Weiterentwicklung, da die Indikatoren kontinuierlich verbessert und weiterentwickelt werden, um den Anforderungen unserer Partnerorganisationen gerecht zu werden. Beispielsweise planen wir, diesen Sommer ein neues Modul zur Bewertung der Verfügbarkeit und Qualität öffentlicher Verkehrsmittel zu veröffentlichen.
Mit einem kostenlosen Benutzerkonto kann jede*r mit dem Climate Action Navigator durchstarten und die eigene Nachbarschaft erkunden. Wir begrüßen die Zusammenarbeit mit NGOs, Bürgerinitiativen oder Stadtverwaltungen, um mit spezifischen Anwendungsfällen zur Entwicklung der Indikatoren beizutragen. Wir laden zudem Forschungseinrichtungen ein, die sich für einen Beitrag zur wissenschaftlichen Grundlage unserer Indikatoren interessieren. Kontaktiere uns unter climate-action-navigator@heigit.org.
Weitere Informationen zum Climate Action Navigator und seinen Indikatoren sind auf der Projektwebseite, in unserem Blog und natürlich direkt auf dem Climate Action Navigator-Dashboard selbst zu finden.
