根据模型预测，法兰克福桥梁系统对城市气候有积极影响。桥体本身投下的影子明显降低了下方街道空间的感知温度，在炎热的夏天，那里会变得更凉爽。桥梁结构体和中等高度的植物也为桥体提供了宜人的阴凉。同时，由于其柱状特征，法兰克福桥梁只对空气流动构成轻微障碍，从而保持了街道空间的通风。此外，这些桥梁不会显著增加污染。预计到项目完成时，交通带来的空气污染物也会相应减少。因为在未来几十年里，电动汽车和氢气卡车的数量将大幅增加，并取代排放污染物的内燃机。
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从共和广场（Platz der Republik）开始的美因茨兰德大街（Mainzer Landstraße）段被选为研究区域，因为它被认为是桥梁系统潜在的“最差路段”。
通过模拟实际状况和计划状况下的温度和局部气流，我们比较了这两者情况，并分析了法兰克福桥梁在炎热夏日对热力学表现的影响。此外，我们在大风和阴天的气象条件下，对桥梁的的空气动力学进行了研究，并考虑了多个气流方向。
我们刻意没有分析桥梁对桥体下方可能积累的污染物的影响，因为不远的将来，零排放的电动汽车和氢气卡车将迅速增加，在桥梁建设完成之前，道路空间的污染物将会显著减少。
由于法兰克福桥梁系统只是像一张细密的网络延伸到城市，所以它们对大面积的城市气候没有影响。
然而，在某些路段，它们对周围环境的影响可以通过模拟来预测。
像任何建筑一样，与热力学最相关的，就是阴影和气流的影响。
在污染物方面，像任何结构一样，它们会限制大规模的空气流动；然而，由于它们提供了第二层交通空间，从而减轻下方道路的负担。这也必须在最后的评估中考虑到。
法兰克福市的面积：250平方公里
其中完全不透水的交通区域：52平方公里
植被面积：98平方公里
桥梁范围内的植被面积：2平方公里
桥梁上创造的绿色空间：1平方公里
额外的、直接在桥梁附近增加：0.2平方公里。
额外的、透水的绿地：城区里的0.04平方公里
因桥梁灌溉而增加的城市活力绿地：0.05平方公里
在市中心地区额外种植的树木：1000棵
所谓的 “气候功能图 ”会概述一个城市的热量状况。对于法兰克福来说，这样的地图可以在该市2016年编制的《法兰克福气候规划图集》中找到。
德国各城市须在所谓的 “清洁空气计划 ”框架内，确定本地区的氮氧化物和颗粒物的空气污染排放值。目前法兰克福的情况记录在《2020年莱茵-美因河空气质量控制计划》中。
这些地图显示了，沿着桥梁的走向，哪些路段可能会加剧污染状况，因此应该成为展示或预测桥梁对城市气候影响的模拟重点；反之，也可以确定这些路段的改善潜力。
《气候规划图集》指出了在夏季容易过热的城市地区，会让人们感到过于炎热和/或过于烦闷。摘自《法兰克福气候规划图集》：红色越深的地区越热。
沿法兰克福主要交通轴线的氮气测量计划，是衡量各区与交通相关的污染物总负荷的重要指标之一。
法兰克福清洁空气计划的氮氧化物的分析地图用红色标记了污染最严重的地区。
美因茨兰德大街（Mainzer Landstraße）的特征
•共和广场（Platz der Republik）是一个大型交通区。
•通往广场的美因茨l兰德大街（Mainzer Landstraße）是一条宽阔的街道，两侧都是高楼，并设置了停车位。
•沥青和铺路石让地表密封程度很高，植被和开放空间几乎不存在。
•建筑结构主要包括办公楼、封闭的、有些甚至是非常高的建筑群。
•这是一条交通量很大的四车道主路。
•污染物和热量的排放也相应较高，二氧化氮浓度为46微克/立方米（根据2021年清洁空气计划的预测）。
通过示范性的空气卫生分析和气候分析，可以确定更多法兰克福的节点，这些桥梁沿线的节点非常关键。
但为了从根本上测试桥梁结构的概念及其尺寸、表面、植物等，带来的是积极还是消极的影响，第一步是将从共和广场到美因茨兰德大街作为 "最坏情况 "的例子。
在法兰克福其他不那么关键的地方，影响可能会相应地小一些。
该分析从热力学和风力舒适度方面，研究包括建筑及新建绿化（桥上和桥旁）在内的桥体的影响。以下问题是研究的基础。
与目前状态相比，桥梁带来的热力学效应是什么？
在道路空间或最近的建筑物区域内，PET（生理等效温度）参数和风速如何变化？
桥梁给风场带来了哪些空气动力学的改变？
桥梁的热力学和空气动力学影响在多大程度上能横向延伸到建筑区？
由于法兰克福桥梁系统在空间上的影响有限，模拟区域被设定为从陶努斯公园的美因茨兰德大街的关键节点到共和广场的部分。
此外，为了测量法兰克福桥梁系统对其附近的所有气候影响，该区域还向周围的建筑物延伸了100米。
为了明确法兰克福桥梁系统对城市气候的影响，对热力学和动力分析进行了两次模拟运行。
在第一次运行中，各自模拟了美因茨兰德大街沿线的当前大气状况，并没有包括计划建设的桥梁（实际状态）。
在第二次模型运行中，补充了相应的桥梁建设的数据（规划状态）。
由于选择了1到1.5米的分辨率，模型可以准确再现法兰克福的桥梁、建筑和植被的立体感。这里展示的是"Envimet "模型的例子。
这种高精读对结果具有决定性的意义，因为模型的空间分辨率越高，结果就越真实。
这种天气情况是指，白天最高温度超过30°C，无云，微风。夜间温度不会低于20°C。
在温带地区，这样的热天在7月和8月非常频繁。室外游泳池和冰激凌店挤满了客人，越来越多的人需要寻找阴凉处。
PET是一种测量热舒适度的方法，与测量温度等不同，它提供人体在特定天气条件下是否感到舒适的信息。
与空气温度感知相似，如空气湿度（闷热）、风速（汗液蒸发）、周围环境（建筑物、路面）的热辐射和太阳辐射（反照效应、中暑）等影响因素也被考虑在内。
下午3点（夏令时），此时白天温度最高，热负荷最大。离地2米的高度展示了美因茨兰德大街近地层的情况；离地10米的高度对应的是桥面以上2米的高度。
在近地区域，可以非常容易地看到温度的偏差。如果没有阴凉的桥梁结构，美因茨兰德大街地区的PET几乎都达到了35甚至37℃的高峰值，而在有桥体的状况下，那里的温度往往只有27到29℃之间。
然而，当比较桥梁上方的PET时，差异并不明显。这需要一种不同的展示形式...
由于PET的变化在空间上是有限的，尤其在桥面上，发生在相当小的范围内，它们最好借助于差异图来显示，在差异图中，会用颜色来区分模拟的实际状态和规划状态。
法兰克福桥梁对PET的影响在离地面2米处尤为明显，即美因茨兰德大街的街道层面：低层的遮挡导致PET降低了5到7K。由于原则上超过6K的偏差，舒适等级也会变化，因此由桥梁结构体带来的阴凉冷却是非常重要的。在桥梁附近区域，可以看到个别PET的增加（红色）。然而，由于温差不大，它们不会给热舒适度带来特别的影响。
在离地面10米处，即桥面上方2米处，共和广场和弗朗西斯卡-中拉德广场上方的建筑也带来了许多阴凉（绿色）。在这里，舒适度也提高了一个等级。
如果上层流场风速较低，由于夏天的温度对比和由此产生的压力差值，城市会形成热风系统。法兰克福内城密集的建筑结构，已经从美因茨兰德大街路段的现状得到印证。在一天中最热的时候（下午3点），在离地面2米或10米高的街道区域，风速很少超过0.8米/秒，这种微风，相当于13级蒲福表的1级风力，人们几乎感觉不到。在周边建筑的内院和相关的十字路口，几乎没有风。
在规划状态下，无论是法兰克福桥梁的下层还是上层的情况，都没有根本性的不同的确，与现状相比，美因茨兰德大街沿线的风速显示出通风量下降的趋势，考虑到法兰克福桥梁和共和广场的建筑对风流的阻碍，这并不令人惊讶。然而，决定性的因素是，绝对速度和减少量（通常低于0.5米/秒）都处于如此低的水平，无论如何，都不能印证空气流动出现明显的或与生理有关的恶化。这也适用于美因茨兰德大街附近的下游街道，那里的热力-动力条件受到的影响更小。
初始状况（左）和规划状况（右）下离地2米处的风速
初始状况（左）和规划状况（右）下离地10米处的风速
从热力学角度来看，法兰克福桥梁并没有导致现状的明显恶化。相反，桥梁投下的阴影、不显眼的结构和密集的绿化为美因茨兰德大街增加了气候韧性，这些也适用于其他关键路段。
对(城市)热力环流风系统来说，法兰克福桥梁没有对空气流动造成大的阻力，即使在晴朗（无风）的天气，空气流动也不会受到显著的影响。
在炎热的夏天，法兰克福桥梁创造了令人愉快的凉爽舒适区，桥下和桥上的遮阳效果可以有效缓解居民的热负荷。
为了模拟法兰克福桥梁对空气动力学的影响，我们选择了正常云层和较强风力的大气条件，因为桥梁结构对通风的潜在影响只有在这种天气条件下才会显现。
为了涵盖理论上广泛发生的流动效应，我们选择了三个不同的流入方向，其中有两个大致平行于美因茨兰德大街，另一个垂直于美因茨兰德大街。这也体现了特别频繁的东北风和西南风（见风向图）。流入速度基于各方向的长期平均值。
通过比较现实状态和规划状态下的模拟风速，可以最大限度地突出法兰克福桥梁的空气动力影响。比值1.5意味着速度增加50%，0.75则意味着减少25%，风速小于0.2米/秒的微小变化一开始就被排除了。
在既定的动力风况下，所显示的比值并不受具体风速的约束，而是像自然界中的相应过程一样，雷诺数值是独立的：在两种状态之间的数值，适用于各种不同的风速。只有当给定的风场非常弱，以至于几乎无法在道路空间检测到时，热力学效应才会比空气流动更加显著。
此外，初始状态和规划状态的模拟流动也可以在横截面视图中进行比较。它展示了法兰克福桥梁是否影响气流，以及影响的程度。横截面选取了弗朗西斯卡广场西南侧的美因茨兰德大街和共和广场，因为它们是特别有代表性的桥段。
随着东北风的流入（50°），风纵向吹过美因茨路。在这种情况下，法兰克福桥梁引导空气流动，并在局部地点造成底层的加速流动。这也被称为文丘里效应。因此，街道空间的通风效果更好。
另一方面，桥面上方的气流基本没有变化；只有在共和广场上，建筑物才会减缓局部风速。
横截面分析表明，对气流的影响仅限于美因茨兰德大街地区。在初始状态下，美因茨兰德大街峡谷中产生了一个向上的垂直运动，在其西北侧的街道和东南侧的街区建筑中，形成了涡流系统。这种气流在规划状态下也基本得到了保留，因为桥下风的横向偏转不会传导到上方。
美因茨兰德大街 – 风向标剖面图 – 横截面B部分：50°方向气流。
上图：无桥梁结构的初始状况 - 下图：有桥梁结构的规划状况
共和广场的横断面也显示，桥梁建设对当地环境的影响有限。初始状态下，气流的特点是在交叉口的西北区域有一个明显的螺旋漩涡，这在规划情况下几乎没有变化。气流只在有建筑物的桥梁结构附近有所改变，由于那里建筑群东南方向的位移效应，形成了一个旋转的涡流。
美因茨兰德大街 – 风向标剖面图 – 横截面C部分：50°方向气流。
上图：无桥梁结构的初始状况 - 下图：有桥梁结构的规划状况
如果风横向吹过美因茨兰德大街（150°方向气流），流动模式只会发生很小的变化。在建筑物和桥下的尾流区形成孤立的背风旋涡。在那个区域，气流会交替增加或减少。只有在共和广场上方，风场才趋于平静。
这里考虑的东南方向气流在法兰克福比较少见，因此不常与美因茨兰德大街的东北-西南方向的横向气流相遇。然而，由于这些桥梁具有环状或网络状结构，风经常在其他通道横向撞上桥梁结构，这意味着，这里模拟的影响可能在那里更频繁地发生。
从截面图可以看出，在美因茨兰德大街的街道峡谷内，法兰克福桥梁对来自东南方向的特定气流的流动模式没有影响。在初始状态下高层建筑物之间的典型涡流，在规划情况下也不受限制地出现。这是由于法兰克福桥梁的立面以柱子为基础，几乎没有任何风的阻力，空气可以在桥梁下流动。因此，通风条件不会发生变化。
美因茨兰德大街 – 风向标剖面图 – 横截面B部分：150°方向气流。
上图：无桥梁结构的初始状况 - 下图：有桥梁结构的规划状况
另一方面，在共和广场，风的动态条件的主要变化发生在横向气流上。虽然初始状态下的气流几乎不受干扰地吹向开放的交叉区域，只有在遇到高层建筑群时才会在西北边缘变成正面涡流，但在规划状态下，流场在一定程度上被桥上的建筑物 “干扰 ”了。建筑物之间产生小涡流，而建筑物群左侧的尾流漩涡导致了桥面以下的气流逆转。这可能导致交叉区的通风减少。
美因茨兰德大街 – 风向标剖面图 – 横截面C部分：150°方向气流。
上图：无桥梁结构的初始状况 - 下图：有桥梁结构的规划状况
当气流从西南方向（240°）流入时，风速增加和风速降低的区域出现了复杂的并列，最终相互抵消。与来自东北方向的气流相似，桥下会产生加速效应，而桥上的风速则会下降。
然而，与其他两种情况一样，影响完全集中在美因茨兰德大街附近区域，因此对邻近建筑物没有远距离影响。
如果比较实际状态和规划状态的横截面，平行于道路的西南方向气流，只有在美因茨兰德大街区域可以看到流动模式的差异：在规划状态下，由于桥梁结构造成的阻碍效应，桥梁上方风速较低，而在较低的区域速度较快。因此桥面下方的通风效果不会降低。
美因茨兰德大街 – 风向标剖面图 – 横截面B部分：240°方向气流。
上图：无桥梁结构的初始状况 - 下图：有桥梁结构的规划状况
共和广场的情况更为复杂。气流在西北方向的迎风建筑群形成了复杂的涡旋系统，然而，在实际和规划状态下，这一旋涡几乎没有变化。在这两种情况下，横向气流都被引导至东南方向，同时也被桥梁结构所改变。这也导致桥面下方和上方的速度都有小范围的下降。
美因茨兰德大街 – 风向标剖面图 – 横截面C部分：240°方向气流。
上图：无桥梁结构的初始状况 - 下图：有桥梁结构的规划状况
正如所预期的那样，由于美因茨兰德大街上的高层建筑的预先影响，法兰克福桥梁作为气流障碍物，导致了风场的局部改变。这给空气动力模式带来了小规模、高度复杂的影响，风速降低的区域和风速增加的区域相互取得了平衡。
在法兰克福桥梁下方的一些地方，风速提高，改善了街道空间的通风。然而，许多目前已经在美因茨兰德大街出现的流动模式，并没有明显改变，这是由法兰克福桥梁的柱状特征及其透风性所决定的。
在所有情况下，桥梁对空气动力的影响仅局限于邻近地区，并没有延伸至更远距离的地区。
由于美因茨兰德大街被认为是法兰克福桥梁网络的 “最坏情况”，因为它的周边建筑特别高且密集。预计其他不那么关键的路段，会显示相似的流动模式，也不会恶化通风效果的恶化。
如果与预期相反，桥梁路线上其他关键节点的城市气候在前期调查出现了负面影响，那么也可以为桥体提供由栏杆保护的气孔，以改善通风。
Universität Duisburg Essen - Lehrstuhl für Angewandte Klimatologie und Landschaftsökologie — Universität Augsburg - Institut für Geographie - Stadt- und Geländeklimatologie — HU Berlin - Geographisches Institut - Klimageographie — TU Berlin - Institut für Ökologie - Fachgebiet Klimatologie (Stadtklimatologie) — TU Braunschweig - Institut für Geoökologie - Abteilung Klimatologie und Umweltmeteorologie — TU Dresden - Institut für Hydrologie und Meteorologie - AG Stadtklima — Universität Freiburg - Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften - Professur für Umweltmeteorologie — Universität Hamburg - Meteorologisches Institut - AG mesoskalige und mikroskalige Modellierungen / AG Windkanallabor — Universität Hannover - Institut für Meteorologie und Klimatologie - AG Grenzschichtmeteorologie — TU Kaiserslautern - Professur für Physische Geographie und Fachdidaktik - Angewandte Stadtklimatologie — Universität Kassel - Institut für Landschaftsarchitektur und -planung - Fachgebiet Umweltmeteorologie — Karlsruher Institut für Technologie - Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) - AG Urbane und Öko-Klimatologie — Deutscher Wetterdienst - Lokalklimamodelle
“法兰克福桥梁系统 ”建设项目预计需要5年的规划阶段和10年的施工期。可以预期的是，在这段时间内，由于德国汽车发动机的变化，排放情况也会发生巨大的变化。虽然车辆碳排放并不是道路污染的全部，但仍占比极高，因此在目前的数据基础上，无法对法兰克福桥梁未来的影响进行有效的规划分析。
但如果电动汽车和氢能汽车按计划引进和发展，可以预计，城市空气将会有极大改善。按照今天的标准，在那样一个 “清洁 ”的环境中，桥梁建设的影响微乎其微。
近几十年来，市内交通的碳排放水平持续下降。这是由于内燃机排放标准的提高，它们必须符合越来越严格的规定。然而，只有当马路上完全没有内燃机的情况下，碳排放才有可能进一步大幅减少。目前，黑森州以及德国其他地区已经低于欧盟标准值，但尚未达到世界卫生组织的指导要求。
欧盟多年来一直下调PM10和PM2.5年均值的标准，这表明近年来法兰克福的城市空气越来越干净。然而，与此同时，只有极个别情况才能达到世卫组织的指导要求，且其标准于2020年变得更加严格。这清楚地表明，为确保法兰克福的空气质量，仍然急需采取行动。
许多城市都面临着住房短缺、绿地缺水以及缺乏空间实现其非常雄心勃勃的可再生能源扩张目标的问题。
法兰克福桥梁系统的概念可以在这方面有所帮助--但为了能够对其城市气候兼容性做出明确的声明，对桥梁结构造成的潜在影响进行单独的微气候模拟对其他每个城市来说都是必不可少的。
这是因为不仅一个城市的建筑结构，还有许多其他因素，如区域气候、城市在救济中的位置等，对于评估这种基础设施建设项目具有核心意义。
在热力学方面，法兰克福桥梁投下的阴影、轻量的结构和密集的绿化改善了美因茨路的气候。夏季的热负荷大大减少。
在大风天气里，法兰克福桥梁下方会出现加速效应，因此街道空间的通风效果更好，只有少数地方的风速会相对小幅下降。此外，美因茨兰德大街现有的空气流动几乎没有改变，因为桥梁的柱状结构确保了高透风性。
热力学和空气动力学的影响局限于桥梁结构附近。由于所选研究区域是整个桥梁路线中城市气候最关键的节点之一，基于模型的分析结果也基本可以适应于其他桥段。