Tag der offenen Türe Dr. August Kaiser Schadstoffe in der Atmosphäre

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1 Tag der offenen Türe Dr. August Kaiser Schadstoffe in der Atmosphäre

2 Folie 2 Überblick Meteorologie = Physik der Atmosphäre Dazu gehören auch Luftschadstoffe Wie gelangen Schadstoffe in die Atmosphäre? Was passiert mit Schadstoffen in der Atmosphäre? Kann man die Schadstoffbelastung berechnen? Warum ist das wichtig? Hat sich die Schadstoffbelastung der Atmosphäre geändert?

3 Wie gelangen Luftschadstoffe in die Atmosphäre? Emission Durch menschliche Aktivitäten: Industrie, Kraftwerke, Verkehr, Heizung,... Mittelmeer, 27. Mai 2008: Saharastaub Island, 22. Mai 2011: Vulkan Grimsvötn Natürliche Quellen: Staubstürme, Waldbrände, Vulkanausbrüche,... Portugal, 3. August 2003: Waldbrände

4 Folie 4 Was passiert mit Schadstoffen in der Atmosphäre? Immission a) Transport mit dem Wind Der Wind kann sich räumlich oder mit der Höhe stark ändern Bei zu niedrigen Kaminen kann die Abgasfahne zum Boden gedrückt werden. Schornsteine müssen hoch genug sein, um eine freie Ausbreitung der Abgasfahne zu gewährleisten

5 Folie 5 Was passiert mit Schadstoffen in der Atmosphäre? Immission b) Verteilung auf ein größeres Luftvolumen Gute vertikale Durchmischung Temperatur nimmt mit der Höhe um 1 C/100 m oder mehr ab Die Schadstoffkonzentration nimmt mit der Entfernung rasch ab Verminderte Durchmischung Temperatur nimmt mit der Höhe um weniger als 1 C/100 m ab oder nimmt mit der Höhe zu ( Inversion ) Die Schadstoffkonzentration nimmt mit der Entfernung nur langsam ab

6 Folie 6 Zusammenhang vertikale Durchmischung vertikale Temperaturänderung Kaffeekanne mit kaltem Wasser und Stanniolschnipseln Herdplatte ausgeschaltet die Stanniolschnipsel liegen am Boden der Kanne

7 Folie 7 Zusammenhang vertikale Durchmischung vertikale Temperaturänderung Kaffeekanne mit kaltem Wasser und Stanniolschnipseln Herdplatte eingeschaltet das Wasser wird von unten her erwärmt warmes Wasser steigt von unten auf kaltes Wasser sinkt ab

8 Folie 8 Zusammenhang vertikale Durchmischung vertikale Temperaturänderung Eine geringe Abnahme oder eine Zunahme der Temperatur mit der Höhe verhindert vertikale Luftbewegungen Inversionen wirken wie ein Deckel

9 Folie 9 Zusammenhang vertikale Durchmischung vertikale Temperaturänderung Eine starke Abnahme der Temperatur mit der Höhe bewirkt vertikale Luftbewegungen Heiße Luft steigt auf Kalte Luft aus größerer Höhe sinkt ab

10 Abhängigkeit der Schadstoffkonzentration von der vertikalen Durchmischung Modellrechnung Freisetzung von 1 Gramm eines Schadstoffs pro Sekunde, Modell LASAT Hoher Schornstein (80 m) Schlechte Durchmischung: Gute Durchmischung: Maximale Konzentration: 2,27µg/m in rund 10 km 3 Maximale Konzentration: 6,48µg/m3, Nahbereich Straße (bodennahe Freisetzung) Schlechte Durchmischung: Gute Durchmischung: Maximalkonzentration: 927,09µg/m, Nahbereich 3 Maximalkonzentration: 412,36µg/m3, Nahbereich

11 Abhängigkeit der Schadstoffkonzentration von der vertikalen Durchmischung Immissionsmessung in Kittsee/Burgenland Stickstoffdioxid (NO2): + bei verminderter Durchmischung ca. 5,5 mal so hoch wie bei guter Durchmischung bodennahe Quelle Schwefeldioxid (SO2): gute verminderte + bei guter Durchmischung ca. 2,5 mal so hoch verminderter Durchmischung Freisetzung in größerer Höhe Durchmischung Inversionswetterlagen (verminderte Durchmischung) führen zu hoher Belastung durch bodennahe Quellen, Schadstoffe aus hohen Schornsteinen können den Boden oft nicht erreichen Gute Durchmischung führt zu hoher Belastung durch hohe Quellen; die Schadstoffe aus bodennahen Quellen werden rasch verteilt

12 Folie 12 Messung der Vertikalstruktur der Atmosphäre Fesselballon: Vertikale TemperaturWind- und Ozonprofile Spezielle Windmessgeräte: Messung kleinster Schwankungen Sodar-RASS: (Sound Detection and Ranging Radio Acoustic Sounding System) vertikale Temperatur- und Windprofile Temperatur Ozon

13 Folie 13 Was passiert mit Schadstoffen in der Atmosphäre? Transport mit dem Wind + freie, ungestörte Ausbreitung + Beeinflussung durch Hindernisse (Gebäude) Verteilung auf ein größeres Luftvolumen Chemische Umwandlungen trockene/nasse Ablagerung (Deposition) Die Wichtigkeit dieser Prozesse hängt von der jeweiligen Fragestellung ab!

14 Folie 14 Kann man die Schadstoffbelastung berechnen? Versuch Galton Brett (Sir Francis Galton, ) Durch die Öffnung werden Kugeln fallen gelassen Die Kugeln repräsentieren eine bestimmte Masse eines Luftschadstoffs Die Schwerkraft übernimmt die Rolle des Windes, die Kugeln fallen nach unten Die Holzscheiben übernehmen die Rolle der Luftwirbel und lenken die Kugeln ab

15 Folie 15 Kann man die Schadstoffbelastung berechnen?

16 Folie 16 Kann man die Schadstoffbelastung berechnen? Es gibt verschiedene Arten von Ausbreitungsmodellen Gaußmodelle Lagrange Partikeldiffusionsmodelle Eulermodelle

17 Folie 17 Warum ist die Berechnung der Schadstoffbelastung wichtig? Die gemessene Schadstoffbelastung enthält keine Information, woher die Schadstoffe kommen - Um Maßnahmen zu setzen, muss man die Verursacher kennen! Planung künftiger Verursacher - Berechnung der Auswirkungen auf die Luftqualität erforderlich! Beispiele: Poster Erdgeschoß Vorsorge und Beratung bei Störfällen, Unfällen und Naturereignissen - Zusammenarbeit mit Feuerwehr und (lokalen) Behörden Vortrag Skomorowski zu nuklearen Krisenfällen: 11:00, 13:30 und 16:00, Speisesaal Luftqualitätsvorhersagen Vortrag Piringer: 11:30, 14:00 und 16:30, Speisesaal - Nutzer: Behörden (Information der Öffentlichkeit, Maßnahmen) - Öffentlichkeit

18 Hat sich die Schadstoffbelastung der Atmosphäre geändert? Messungen am Hohen Sonnblick (3.105 m) gemeinsam mit dem Umweltbundesamt + zur Überwachung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre + im Rahmen des Global Atmosphere Watch Programms der World Meteorological Organization Kohlendioxid (CO2): Zunahme Kohlenmonoxid (CO): Abnahme Ozon (O3): Zunahme bis 2003, danach Abnahme Stickoxide (NO, NOy): wenig Änderung

19 Folie 19 Schadstoffe in der Atmosphäre Danke für Ihre Aufmerksamkeit