Einleitung: Warum Stadtbäume unter Druck geraten
Stadtbäume stehen wie keine andere Baumgruppe im Spannungsfeld zwischen knapper werdendem Wurzelraum, versiegelten Böden und häufigeren Hitzewellen. Schon seit Jahren beobachten Stadtökologinnen und Stadtökologen, dass dieselben Baumarten, die in ländlichen Wäldern problemlos altern, in urbanen Pflanzungen deutlich schneller altern. Die zentrale Frage lautet daher: Lassen sich Wachstum und Leistung eines Stadtbaums überhaupt noch modellhaft vorhersagen, wenn jede Stadt ihre eigenen Klima- und Bodenbedingungen mitbringt und sich diese im Zuge des Klimawandels weiter verschieben?
Ein Team um Maddalena Curtini und Marco Conedera vom Institut für Umweltgeowissenschaften der Universität Basel sowie Kolleginnen aus Mailand hat genau diese Frage aufgegriffen und gemeinsam mit der Stadtgärtnerei Mailands ein dynamisches, mechanistisches Modell entwickelt. Es simuliert auf Tagesbasis das Wachstum einzelner Stadtbäume und rechnet daraus die Ökosystemleistungen Kohlenstoffspeicherung, Luftfilterung und lokale Klimaregulation hoch. Die Studie ist im Frühjahr 2026 in der Fachzeitschrift Science of the Total Environment erschienen.
So wurde geforscht
Die Forschungsarbeit kombiniert zwei Stränge: ein prozessbasiertes Wachstumsmodell namens BASic for Trees, kurz BAS-T, und einen stadtweiten Praxistest in Mailand. BAS-T arbeitet auf täglicher Auflösung und berücksichtigt Photosynthese, Wasserhaushalt und Biomasseallokation. Pro Spezies werden artspezifische Parameter kalibriert. Die Wissenschaftlerinnen erfassten dafür Kronendurchmesser, Stammdurchmesser, Baumhöhe und Vitalitätsstufen aus dem Mailänder Baumkataster für den Zeitraum 2014 bis 2023. Ergänzt wurden diese Daten durch lokale Klimazeitreihen aus den Messstationen der Städtischen Umweltbehörde sowie durch Bodenmessungen zu Verdichtung und Wasserverfügbarkeit.
Modelliert wurden drei ausgewählte Laubbaumarten, die in südeuropäischen Städten besonders häufig stehen: Gewöhnliche Platane (Platanus x acerifolia), Schwarz-Pappel (Populus nigra) und Robinie (Robinia pseudoacacia). Für jede Art lief das Modell in drei Pflanzaltersstufen (jung, mittel, alt) und drei Klimaszenarien (Vergangenheit 1990 bis 2020, moderater Wandel RCP 4.5, starker Wandel RCP 8.5). Insgesamt ergaben sich so 27 Simulationen pro Art, die im Anschluss mit dem realen Baumkataster abgeglichen wurden. Die Kalibrierung erfolgte mehrkriteriell mit genetischen Algorithmen, also einer automatisierten Suche nach der Parameterkombination, die die beobachtete Wachstumskurve bestmöglich reproduziert.
Die wichtigsten Ergebnisse
Das Modell kann das Wachstum der drei Stadtbaumarten über den gesamten Beobachtungszeitraum nachvollziehbar abbilden. Die mittlere Abweichung zwischen simulierten und gemessenen Stammdurchmessern lag bei rund 1,2 cm, was für ein tagesbasiertes Stadtbaum-Modell ein solider Wert ist. Diese Genauigkeit gelang trotz stark unterschiedlicher Pflanzflächen, von Straßenbegleitgrün über Parkbestände bis hin zu Schulhöfen. Damit ist das Modell nicht nur auf Versuchsstandorte beschränkt, sondern lässt sich auf das gesamte Stadtgebiet übertragen.
Im Klimaszenario RCP 8.5 verlangsamt sich das Dickenwachstum bei allen drei Arten spürbar. Platanus x acerifolia verliert bis 2050 im Mittel 18 Prozent ihres bisherigen jährlichen Zuwachses, Populus nigra sogar 24 Prozent. Die Robinie schneidet am widerstandsfähigsten ab, ihr Wachstumsrückgang beträgt etwa 11 Prozent. Gleichzeitig verschiebt sich die artspezifische Konkurrenzfähigkeit: Wo die Platane heute noch klar dominant ist, könnte die Robinie bis 2060 in trockenen Stadtteilen überholen. Dieses Ergebnis deckt sich mit Beobachtungen aus südost-europäischen Großstädten, wo Robinien sich seit den späten 1990er Jahren zunehmend in städtische Randbereiche ausbreiten.
Die Modellierung der Ökosystemleistungen zeigt deutliche Veränderungen. Die jährliche Kohlenstoffspeicherung der drei Arten sinkt im Schnitt um 15 Prozent unter RCP 8.5, verglichen mit dem Vergangenheitsszenario. Besonders stark betroffen sind ältere Platanen, die unter wiederholter Sommertrockenheit deutlich weniger Photosyntheseleistung aufbringen. Die Luftfilterung von Feinstaub (PM10) bleibt hingegen nahezu stabil, da sie stärker an die Blattfläche als an die Biomasseproduktion gekoppelt ist. Lokale Klimaeffekte, also die Abschattung von Straßen und Gebäuden, nehmen erwartungsgemäß leicht zu, weil die Kronen unter Stress eher in die Breite als in die Höhe wachsen.
Ein wichtiger methodischer Befund: Die Forschungsgruppe konnte zeigen, dass sich die Standard-Inventurdaten, wie sie viele deutsche Städte in Form kommunaler Baumkataster ohnehin erheben, zur Modellkalibrierung eignen. Spezielle Messkampagnen mit Saftfluss-Sensoren oder Wurzelkamm-Beobachtungen sind nicht zwingend erforderlich. Damit sinkt die Hürde für andere mitteleuropäische Städte, das Modell zu adaptieren.
Was das für die Praxis bedeutet
Für die deutsche Forstpraxis ist die Studie vor allem dort relevant, wo kommunale Stadtwälder und Stadtbaumkonzepte an die Klimaziele des Bundes-Klimaanpassungsgesetzes angepasst werden müssen. Baumsachverständige in Stadtverwaltungen können mit dem vorgestellten Ansatz abschätzen, welche Arten in welchen Stadtteilen unter den jeweiligen Standortbedingungen langfristig tragfähig bleiben. Besonders wertvoll ist die Erkenntnis, dass etablierte Katasterdaten eine ausreichende Grundlage bieten, ohne dass zusätzliche Feldmessungen erforderlich sind.
Empfehlenswert ist, bei Neupflanzungen und Nachpflanzungen im öffentlichen Raum die Platanen und Pappeln auf Standorten mit sehr hoher Sommertrockenheit zugunsten der Robinie zurückzufahren, sofern nicht andere ökologische Gründe dagegensprechen. In Beständen mit historischem Charakter, etwa denkmalgeschützten Alleen, ist die Robinie allerdings kritisch zu sehen, weil sie invasive Ausbreitungstendenzen hat und heimische Baumarten verdrängen kann. Hier bietet sich eher ein Pflege- und Bewässerungsmanagement an, das die Vitalität der vorhandenen Bäume sichert. Der Forschungsansatz ermöglicht es, solche Pflegeinvestitionen modellhaft zu bewerten, bevor Personal und Budget langfristig gebunden werden.
Was das für die Praxis bedeutet — Vertiefung
Über die direkten Pflegehinweise hinaus eröffnet das Modell neue Möglichkeiten für die strategische Stadtbaumplanung. Kommunale Klimaschutzkonzepte, die in vielen deutschen Großstädten zwischen 2025 und 2030 fortgeschrieben werden, benötigen quantitative Aussagen darüber, wie viele Stadtbäume welcher Artenzusammensetzung nötig sind, um definierte Ziele bei Kohlenstoffbindung und Luftqualität zu erreichen. Mit dem Mailänder Ansatz lassen sich solche Szenarien erstmals tagesgenau durchrechnen und mit realen Katasterdaten abgleichen, was bislang nur mit groben Faustzahlen möglich war. Auch für die Forstbetriebe, die im urbanen Umfeld Wertholz erzeugen oder städtische Pflanzungen beratend begleiten, bietet das Modell eine validierte Grundlage, um Diskussionen mit Stadtplanungsämtern auf eine datenbasierte Ebene zu heben.
Konkret empfiehlt sich ein dreistufiges Vorgehen. Erstens: das eigene Baumkataster auf seine Eignung für die Modellierung prüfen, insbesondere auf Vollständigkeit der Parameter Baumart, Pflanzjahr, Stammdurchmesser und Vitalitätsstufe. Zweitens: ein zweitägiger Workshop mit dem Basler Modellteam oder einer vergleichbaren Gruppe, um die Parameter kalibrieren zu lassen. Drittens: die Ergebnisse in eine szenarienspezifische Pflanz- und Pflegekarte überführen, die Stadtrat und Verwaltung als Entscheidungsgrundlage dient. Die Erfahrungen aus Mailand zeigen, dass sich dieser Aufwand binnen etwa zwölf Monaten für eine mittelgroße Stadt stemmen lässt.
Für die Forstwissenschaft in Deutschland besonders interessant ist die methodische Brücke zwischen urbaner und terrestrischer Baumökologie. Forschungsfragen zur Trockenstress-Resilienz von Stadtbäumen lassen sich oft mit denselben hydraulischen Modellen bearbeiten, die in der Waldwachstumsforschung zum Einsatz kommen. Eine engere Zusammenarbeit zwischen Stadtgrünämtern und Forstfakultäten könnte hier einen doppelten Erkenntnisgewinn ermöglichen: bessere Stadtplanung einerseits, validere Modelle für den Klimawandel im Wald andererseits. Mehrere deutsche Universitäten, darunter die TU München und die Universität Freiburg, arbeiten bereits an entsprechenden Schnittstellenprojekten.
Limitations & offene Fragen
Die Studie wurde ausschließlich in Mailand kalibriert und validiert. Eine direkte Übertragung auf deutsche Städte wie Berlin, Köln oder München ist nicht ohne weiteres möglich, da Klima, Boden und Artenzusammensetzung deutlich anders liegen. Die Autorinnen und Autoren empfehlen, eigene lokale Kalibrierungen mit den jeweils dominierenden Stadtbaumarten wie Tilia cordata, Acer platanoides und Quercus robur durchzuführen. Außerdem berücksichtigt das Modell keine Schäden durch Salzstreuung, Wurzelverletzungen bei Tiefbauarbeiten oder den Einfluss urbaner Wärmeinseln, die in deutschen Innenstädten noch ausgeprägter sind als in Mailand. Diese Faktoren dürften die tatsächlichen Wachstumsrückgänge eher verstärken als abmildern.
Dieser Artikel wurde mit Hilfe von KI erstellt und dient der allgemeinen Information. Keine Rechts- oder Beratungsempfehlung.