Uni-Bayreuth grafik-uni-bayreuth

Sprungmarken

 

Verhalten von Luftschadstoffen im Zuge des Klimawandels

Johannes Lüers1, Barbara Grasse1
1 Abteilung Mikrometeorologie, Universität Bayreuth

P 4.4 in Klimaforschung

In den kontinental liegenden Mittelgebirgen Frankens, Thüringens und Sachsens zeigen sich die Auswirkungen des deutlich positiven Temperatursignals und der veränderten Verteilung der Niederschläge im Jahr anhand vermehrt auftretender Unwetterereignisse (Starkregen, Starkschnee, Sturm) und längerer Trockenperioden bei erhöhter Sonneneinstrahlung. Im Zuge dieser Entwicklung stellt sich die Frage, inwieweit sich das Verhalten bodennaher Luftschadstoffe im Zusammenspiel der sich verändernden ökologischen Parameter wandelt. Hierfür wurden Routinemessungen der Spurengase O3, NO, NO2 und SO2 und die zugehörigen meteorologischen Standardmessungen der höchstgelegen Messstation (756 m ü. NN) mit entsprechender luftchemischer Ausrüstung in Nordbayern herangezogen. Der verkehrferne, forstlich geprägte Standort auf der internationalen Forschungsfläche Waldstein/Pflanzgarten (50°08’35’’N, 11°51’49’’E) der Universität Bayreuth im oberfränkischen Fichtelgebirge eignet sich durch seine geographische Lage inmitten der von Nordwest nach Südost streichenden Gebirgskette (Thüringer Wald - Bayerischer Wald) zur Untersuchung von Transport und Genese der Luftschadstoffe hinsichtlich der zu erwartenden klimatischen Veränderungen. Die Messungen erfolgen seit 1994 auf einer ca. 100 m x 200 m großen Wiesenfläche umgeben von einem 50 bis 150 jährigen Fichtenforst. Der erste Schritt war die aufwendige Rekonstruktion der Zeitreihen seit 1994. Eine umfangreiche Korrektur der erfassten Messwerte, das Aufspüren fehlerhafter Abschnitte, deren Eliminierung und Homogenisierung und die Überführung in die druck- und temperaturunabhängige Einheit ppb (parts per billion) wurde durchgeführt. Zur weiteren Qualitätskontrolle wurden die Daten der Station Waldstein/Pflanzgarten mit der ca. 25 km entfernten, vom Charakter her ähnlichsten, jedoch durch Straßenverkehr beeinflussten Messstation des Bayerischen Landesamtes für Umwelt LfU in Naila (534 m ü. NN) verglichen. Es zeigte sich in Verlauf und Variation der vier Spurengase quantitativ eine gute Übereinstimmung aber auch typische Unterschiede quellferner und quellnaher Messstandorte.Als zweiter Schritt wurden zur Studie kürzer- bzw. längerwelliger Prozessabläufe die Zeitreihen durch verschiedene Glättungsmethoden gefiltert, um gezielt Signale kürzerer Dauer wie Starkregenereignisse oder Luftmassenwechsel oder längerer Dauer wie Witterungsgänge zu detektieren.Die zeitliche Entwicklung von Hintergrund und Dauer- und Extrembelastungen durch O3, NO, NO2 und SO2 konnte hinsichtlich Trend und Jahresgang charakterisiert werden. Für alle genannten Spurengase wurden die Abhängigkeit untereinander und der Einfluss meteorologischer Größen und lokal wirksam werdender Zirkulationsformen und bodennaher atmosphärischer Austauschbedingungen untersucht, zur Findung charakteristischer Variationsmuster die uns Aufschluss über das Luftschadstoffverhalten unter künftigen klimatischen Verhältnissen geben könnten. Von Interesse waren sowohl der Zusammenhang der Signale im Verlauf der Gaskonzentration und dem Auftreten von Extremereignissen (Starkregen, Kälteeinbrüche, Hitze- oder Strahlungsperioden) sein, als auch Muster in Verbindung typischer Witterungsfälle (Nebel, Inversion, Frontdurchgänge). Speziell für O3 wurde die jährliche Variation der Eintrittstermine einer dauerhaften Über- bzw. Unterschreitung von Schwellwerten (z.B. AOT40) im Jahresverlauf und die Struktur des Konzentrationsverlaufs von Episoden mit besonders hohen O3-Konzentrationen und deren Ursachen analysiert.

Letzte Änderung 06.03.2009