Die Ozonepisoden 2003 in Thüringen

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Max Krause
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1 Die Ozonepisoden 2003 in Thüringen Bodennahes Ozon im Sommer war in den vergangenen Jahren nahezu in Vergessenheit geraten. Es gab nur sehr seltene Überschreitungen des Informationsschwellenwertes von 180 µg/m³ und dann auch nur an einzelnen Stationen. Seit 1999 wurden stets weniger als 5 Tage mit Überschreitungen registriert. Die folgende Tabelle verdeutlicht dies. Anzahl der Tage mit Überschreitungen des Informationsschwellenwertes 180 µg/m³ (Einbeziehung aller verfügbaren Messstationen in Thüringen; Bezugswert 293 K) Ozon Anzahl der Tage Anzahl der Stationen, die Ozon messen Das Jahr 2003 überstieg allerdings sogar das Jahr 1994 um zwei Tage. 13 Tage davon traten während zweier Ozonepisoden auf, nämlich vom 3. bis zum 13. August mit Unterbrechung am 11. August und vom 19. bis 22. September mit Ausnahme des 21. September. Eine isolierte mit 183 µg/m³ knappe Überschreitung des Informationsschwellenwertes trat an der Station Neuhaus bereits am 4. Juni auf. Das späte Auftreten eines Maximums von 200 µg/m³ in der zweiten Septemberhälfte stellt ein Novum seit Beginn der Messungen in der TLUG dar. Einen neuen Rekord bedeutete auch der höchste Einstundenmittelwert, der am 13. August um Uhr an der Station Hummelshain mit 239 µg/m³ registriert wurde. Er übertraf den bisherigen höchsten Einstundenwert aus dem Jahre 1998, der 228 µg/m³ betrug. Die Ursachen für die hohen Ozonkonzentrationen im Jahr 2003 In den letzten 10 Jahren wurden in Deutschland die Vorläufersubstanzen durch verschiedene Maßnahmen zur Luftreinhaltung (Katalysatoren, neue Technologien und Grenzwerte in der Industrie) etwa halbiert. Auch in den europäischen Nachbarstaaten haben die Emissionen abgenommen. Trotzdem traten in diesem Sommer unerwartet hohe Konzentrationen an bodennahem Ozon auf. Die bestimmende Ursache dafür waren die außergewöhnlichen meteorologischen Bedingungen mit lang anhaltender sehr warmer und trockener Witterung. Episode 1 vom 03. bis 13. August 2003 Vom 22. Juli bis zum 4. August herrschte eine Hochdruckbrücke über Mitteleuropa, die vom 5. bis zum 13. August von einem Hoch über dem Nordmeer abgelöst wurde. Während dieser Phase trat die erste Ozonepisode auf. Die Witterung war nahezu niederschlagsfrei. In Thüringen fielen im gesamten August nur 34 % des langjährigen mittleren Gebietsniederschlages. Die mittlere Lufttemperatur des Monats August lag in Thüringen mehr als 4, teilweise auch mehr als 5 Kelvin über dem langjährigen Mittel. Das Maximum der Lufttemperatur trat zwischen dem 7. und 13. August auf. Es lag im Bereich des Kammes des Thüringer Waldes bei 31 bis 32 C, in den übrigen Regionen zwischen 35 und 37 C. Selbst auf dem Kamm des Thüringer Waldes wurden 2 bis 3 heiße Tage mit Maxima über 30 C gemessen, in den übrigen Gebieten 1

2 12 bis 14. Die Zahl der Sommertage mit Maximaltemperaturen über 25 C lag in den Kammlagen bei 13 und in den übrigen Gebieten um 20. Die Sonnenscheindauer betrug 150 bis 160 % des langjährigen Durchschnitts, an 15 bis 19 Tagen schien die Sonne mehr als 11 Stunden. Die folgende Tabelle stellt für jeden Tag der Periode die Anzahl der Stationen, an denen der Informationsschwellenwert überschritten wurde sowie den höchsten Wert mit der Station dar. Datum Zahl der Stationen mit Überschreitungen Station mit der höchsten Überschreitung Wert der höchsten Überschreitung in µg/m³ Possen Greiz Neuhaus Greiz Großer Eisenberg Neuhaus Meiningen Neuhaus Großer Eisenberg (gesamtes Messnetz) Hummelshain 239 Bei der folgenden Wetterumstellung sanken die Werte am 14. August überall wieder unter den Informationsschwellenwert. Die Wetterlage gestaltete sich folgendermaßen: Deutschland befand sich am 03. August am südöstlichen Rand einer Hochdruckzone über der Deutschen Bucht in einer schwachen Strömung aus Nordost, wie die Rückwärtstrajektorie zeigt. Druck- und Temperaturverteilung am Rückwärtstrajektorie am An den folgenden Tagen verlagerte sich die Hochdruckzone in Richtung Südskandinavien, wie die folgenden Bilder zeigen, so dass am die Luftmassen mehr aus nördlichen Richtungen zu uns gelangten und trotz weiterhin schwachen Windes zu einem leichten Temperaturrückgang über Thüringen führten: 2

Druck-und Temperaturverteilung vom 04. bis 07.08.

Inseln und schob einen Keil nach Südosten.

3 Druck-und Temperaturverteilung vom 04. bis Dieser Umstand führte dazu, dass die Ozonkonzentrationen am vorübergehend etwas zurück gingen. Am verband sich das nunmehr über Skandinavien befindliche Hochzentrum mit einem weiteren über den Britischen Inseln und schob einen Keil nach Südosten. Damit wurde die direkte Strömung aus Norden von Osten her unterbunden. Die folgenden Abbildungen zeigen die sich unterscheidenden Trajektorien am 06. und 07. August Bei einer Strömung aus östlichen Richtungen erhöhten sich in den Folgetagen die Temperaturen und auch die Ozonwerte wieder. Über Süddeutschland bildete sich ein 3

Hochdruckkern. Die folgenden Abbildungen zeigen die Druck- und Temperaturverteilung am 08. und 09.08.2003. Auch der 10. August wurde noch von der gleichen Luftmasse bestimmt, während sich am 11.08. der Übergang zu einer neuen Strömung vollzog, wobei die Hitze vorübergehend nach Westen zurückwich.

4 Hochdruckkern. Die folgenden Abbildungen zeigen die Druck- und Temperaturverteilung am 08. und Auch der 10. August wurde noch von der gleichen Luftmasse bestimmt, während sich am der Übergang zu einer neuen Strömung vollzog, wobei die Hitze vorübergehend nach Westen zurückwich. An diesem Tag kam es zu keinen Überschreitungen des Informationsschwellenwertes. Die interessanteste, weil ausgeprägteste Phase der Ozonepisode vollzog sich am 12. und 13. August. Die Strömung drehte zunächst auf südwestliche und später westliche Richtungen und verfrachtete das südwestlich von Deutschland über Frankreich und Spanien schon mehrere Wochen liegende Hitzeluftpaket mit einem höheren O- zongehalt rasch über Deutschland hinweg bis weit nach Südosten, wie die folgenden Temperatur- und Druckdarstellungen und Trajektorienbilder zeigen. Danach setzte der Zustrom frischerer Luft aus Nordwesten ein, der die Ozonperiode beendete. 4

Interessant ist während dieser Episode auch der Ozonkonzentrationsverlauf in Deutschland, wie die folgende Aneinanderreihung von Karten des Umweltbundesamtes vom 03. bis zum 13.08. zeigt.

5 Interessant ist während dieser Episode auch der Ozonkonzentrationsverlauf in Deutschland, wie die folgende Aneinanderreihung von Karten des Umweltbundesamtes vom 03. bis zum zeigt. Zu Beginn der Periode ist erkennbar, wie Thüringen am zunächst von Norden her betroffen ist, während am besonders Ostthüringen von Überschreitungen betroffen war. Am 05. und zog sich der Ozonschwerpunkt weit nach Südwestdeutschland zurück. 5

6 Beginnend am 07. formierte sich bis zum ein Ozonschwerpunkt über Nordrhein-Westfalen. Dieser griff am etwas nach Osten aus, um bis zum jedoch nochmals nach Westen zurückzuweichen. Am 12. überflutete die ozonreiche Luft alle Regionen Deutschlands mit Ausnahme Ostbayerns, Teilen von Sachsen, Brandenburg, sowie dem Norden bzw. Nordosten von Schleswig-Holstein, Niedersachsen und Mecklenburg-Vorpommern. Am war auch der gesamte Osten erfasst, während im Nordwesten bereits der Einfluss der kühleren Luftmasse erkennbar ist, die am in ganz Deutschland zu einem Absinken der Ozonwerte führte. 6

7 Episode 2 vom 19. bis 22. September Die Überschreitungen im September stellten sich wie folgt dar: Datum Zahl der Stationen mit Überschreitungen Station mit der höchsten Überschreitung Wert der höchsten Überschreitung in µg/m³ Neuhaus Greiz Neuhaus 185 Vom 17. bis 26. September herrschte eine antizyklonale Südwestlage, bei der bezogen auf die Jahreszeit sehr warme Luftmassen aus Südwesten nach Thüringen gelangten. Am 20. oder 22. September wurde in Thüringen die höchste Monatstemperatur gemessen. Sie betrug zwischen 28 und 30 C im Flachland und 24 bis 25 C im oberen Bergland. Niederschlag trat in dieser Zeit nicht auf. Die Trajektorien vom 19. und 20. September zeigen den weiten Weg, den die Luft aus Südwesten nach Thüringen nahm. Abschließend zeigt die Karte des Umweltbundesamtes vom 20. September, dass auch große Teile anderer Bundesländer, wie Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz, Hessen, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Brandenburg an diesem Tag von Überschreitungen des Informationsschwellenwertes betroffen waren. 7

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