COPERNICUS-Projekt Satellitenbasierte Dienste und mobile Anwendungen für Luftqualität

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Michaela Pfaff
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1 Für Mensch & Umwelt 1. Nationaler Copernicus Nutzer-Fachworkshop COPERNICUS-Projekt Satellitenbasierte Dienste und mobile Anwendungen für Luftqualität Ute Dauert & Jewgenia Bär Fachgebiet II 4.2 Beurteilung der Luftqualität

2 Gliederung 1 MOTIVATION 2 CAMS CHEMIE-TRANSPORTMODELLE 3 CAMS OZONPROGNOSE 3.1 Evaluierung 3.2 Nachbearbeitung 4 LUFTQUALITÄTSAPP - CLICKDUMMY 5 AUSBLICK 2

3 Motivation für das Projekt tagesaktuelle Information der Öffentlichkeit 3

4 Motivation für das Projekt Ursachenanalyse Spektakuläres PM 10 -Ereignis am in Verbindung mit Ferntransporten zahlreiche Nachfragen aus der Öffentlichkeit machten Analyse erforderlich 4

Motivation für das Projekt Ursachenanalyse Ursachen

der Ukraine und der Region des Kaukasus PM 10

Naturereignissen und durch natürliche Quellen können

5 Motivation für das Projekt Ursachenanalyse Ursachen waren: Sandstürme über der Sahara Brände im Gebiet der Ukraine und der Region des Kaukasus PM 10 -Grenzwertüberschreitungen infolge von Naturereignissen und durch natürliche Quellen können gemäß EU Luftqualitätsrichtlinie aus der Jahresbilanz heraus gerechnet werden 5

6 Ziel des Projektes Qualitative und quantitative Verbesserung des Informationsangebotes des UBA zur Luftqualität für Bürger, Behörden und die Politik Erweiterung des Web-Informationsangebotes um Schadstoffvorhersagen und Ergänzung durch mobile Anwendungen Vereinfachung und Vereinheitlichung der Analyse von Schadstoffereignissen für das UBA und die Landesbehörden, durch Verwendung von Satellitendaten und -produkten Information der Öffentlichkeit über die Ursachen vorübergehend hoher Luftschadstoffbelastungen durch semi-operationelle Verwendung von Satellitendaten und -produkten Laufzeit: bis

Nutzung von Satellitendaten und -produkten zu grobe Auflösung zu geringe Datenlage zu wenige Überflüge ohne Wolken aktuell nicht geeignet PM 10 -

Aber: aus Statellitendaten ist Unterscheidung möglich: Saharastaub Vulkanasche oder Abgasfahnen von Vulkanen (z.b. SO 2 ) Staub aus Waldbränden geeignet für Analyse von PM 10 -Episoden, natürliche Quellen als Überschreitungsgrund von Grenzwerten, etc.

7 Nutzung von Satellitendaten und -produkten zu grobe Auflösung zu geringe Datenlage zu wenige Überflüge ohne Wolken aktuell nicht geeignet PM 10 - Jahresmittelwert [µg/m³] aus Statellitendaten, Quelle DLR Anforderungen an Sentinel 5 höhere Auflösung mehr Überflüge Wolkenproblem? Aber: aus Statellitendaten ist Unterscheidung möglich: Saharastaub Vulkanasche oder Abgasfahnen von Vulkanen (z.b. SO 2 ) Staub aus Waldbränden geeignet für Analyse von PM 10 -Episoden, natürliche Quellen als Überschreitungsgrund von Grenzwerten, etc. Wunsch: weitgehend operationell Produkte für UBA verfügbar machen 7

Problemstellung: Schadstoffprognosen Aktuell ausschließlich Ozonprognosen 72 h Punktvorhersagen Interpolation für Deutschland 1-Stunden-Maximumprognose 8-Stunden-Maximumprognose Prognose

8 Problemstellung: Schadstoffprognosen Aktuell ausschließlich Ozonprognosen 72 h Punktvorhersagen Interpolation für Deutschland 1-Stunden-Maximumprognose 8-Stunden-Maximumprognose Prognose Schwellenwertüberschreitung Methodik basierend auf einer statistischen Vorhersage in mehreren Stufen Probleme: Bereitstellung/Pflege nicht mehr gewährleistet keine stundengenaue Vorhersage zwischen Punktprognosen wird interpoliert 8

e-Vorhersagen stündliche Prognosen verschiedener Schadstoffe (z.b.

9 CAMS Chemie Transportmodelle (= Copernicus Atmosphere Monitoring Service) Wie gut ist die CAMS-Vorhersage für Deutschland? CAMS Ensemble-Vorhersagen stündliche Prognosen verschiedener Schadstoffe (z.b. PM10, NO2, O3) bis zu 96 Stunden 7 Chemie Transport Modelle 0,1 horizontale Auflösung Datendownload im GRIB2- oder NetCDF- Format UPGRADE Ende November _ensemble&date=last&calculationmodel=ensemble&species=o3&level=sfc&offset=000/ 9

10 Tag (13:00) Nacht (04:00) CAMS Ozonprognose Evaluierung Ozonkonzentration (Fläche=Modell, Punkte=Messung) Rural (<300 m) Urban and suburban (<300 m) Rural (>500 m) 10

11 Nachbearbeitung der CAMS Ozonprognose O3 Nachtwerte tendenziell zu hoch und Tagesmaxima zu niedrig Zeitlicher Verlauf unterhalb von 300 m meist gut prognostiziert mit hohen Korrelationen Korrektur ist notwendig Multiplicative Ratio (z.b. Borrego et al. (2011), McKeen et al. (2005) für O3, PM10 und PM2.5) C corrected mod el N day 1 ( h, day ) ( h, day ) C N mod raw C ( h, day ) day 1 C obs mod el raw el ( h, day ) 11

12 Nachbearbeitung der CAMS Ozonprognose Ergebnisse Messortbezogen Frankfurt (Oder) Lübeck-St. Jürgen Berechnung Korrekturfaktor 0-24 h Vorhersage Berechnung Korrekturfaktor O 3 in µg / m 3 Berechnung Korrekturfaktor h Vorhersage O 3 in µg / m 3 Berechnung Korrekturfaktor Berechnung Korrekturfaktor h Vorhersage Messung Modell Modell korrigiert (3 Tage) Berechnung Korrekturfaktor 12

13 Nachbearbeitung der CAMS Ozonprognose Ergebnisse Messortbezogen Abweichung (OHNE und MIT Korrektur) 0-24 h Vorhersage h Vorhersage h Vorhersage 13

14 Nachbearbeitung der CAMS Ozonprognose Trefferquote bei Prognose von Schwellenwertüberschreitungen Messortbezogen 0-24 h Vorhersage h Vorhersage h Vorhersage 14

Luftqualitätsapp - Clickdummy Luftqualität für ein Standort Prognose für 72 Stunden Karten Infobutton (Informationen zu den Schadstoffen, sowie zur

15 Luftqualitätsapp - Clickdummy Luftqualität für ein Standort Prognose für 72 Stunden Karten Infobutton (Informationen zu den Schadstoffen, sowie zur Luftqualität allgemein) Klassifizierung der Werte (=von sehr schlecht bis sehr gut) und in µg/m 3 Weitere Möglichkeiten Meine Standorte Messdaten mitteilen 15

16 Ausblick Weiterführung der Evaluierung der Modellergebnisse Nachbereitung der CAMS-Ozonprognosen für Deutschland im Hinblick auf Schwellenwertüberschreitungen Eventuell auch für andere Schadstoffe Einbindung der Modelldaten in den operationellen Betrieb => Webseite / App 16

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ute Dauert ute.dauert@uba.

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ute Dauert Jewgenia Bär / Hier steht der Veranstaltungstitel in 12 Punkt 17

18 / Hier steht der Veranstaltungstitel in 12 Punkt 18

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