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Die Planung des 8. Freiburger Workshops "Luftreinhaltung und Modelle" ist gerade angelaufen und der Termin steht nun fest:
Am Dienstag, 28. und Mittwoch, 29. April 2020 veranstalten wir unseren 8. Freiburger Workshop "Luftreinhaltung und Modelle", zu dem wir Sie sehr herzlich einladen möchten.
Der Workshop wird wie in den vergangenen Jahren ablaufen. Zu Ihrer Information finden Sie hier das Programm des Workshops 2018 .
Wenn wir Ihr Interesse geweckt haben, merken Sie bitte den Termin vor und wir informieren Sie gerne per E-Mail, sobald ein Programmentwurf vorliegt.
Wir würden uns sehr freuen, Sie wieder in Freiburg begrüßen zu dürfen!
In Rahmen des europäischen Copernicus-Programms werden vom Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) Daten zur atmosphärischen Schadstoffbelastung bereitgestellt. Dabei handelt es sich um die Ergebnisse von sieben Chemie-Transportmodellen (CTM) und deren Ensemble. Diese Modelle liefern täglich Prognosen für die nächsten 96 Stunden in stündlicher Auflösung für verschiedene Schadstoffe wie z. B. Ozon und PM10.
Das Umweltbundesamt (UBA) stellt seit Ende der 1990er Jahre u. a. Karten bundesweiter Ozonprognosen zur Information der Öffentlichkeit bereit. Diese Ozonprognosen beruhen auf Prognosen aus dem CAMS-Ensemble. Im Rahmen der Studie, die IVU Umwelt im Auftrag des Umweltbundesamtes erarbeitet hat, wurde untersucht, inwieweit sich die Vorhersagegüte der CAMS-Ozonprognosen für Deutschland insbesondere hinsichtlich der Erfassung von Schwellenwertüberschreitungen durch eine nachgeschaltete Bearbeitung verbessern lässt. Eine entsprechende Untersuchung wurde auch für die CAMS-PM10-Prognosen durchgeführt:
Für die Nachbearbeitung werden im ersten Schritt die CAMS-Prognosen mit Hilfe von Messdaten an den Messorten korrigiert. Die dabei ermittelten Korrekturfaktoren an den Messorten werden dann im zweiten Schritt in die Fläche interpoliert und anschließend auf das Gitter der CAMS-Modellprognosen angewendet.
Es wurden drei verschiedene Korrekturverfahren (Hybrid-Vorhersage, Multiplikative Korrektur, Kalman-Filter) anhand der CAMS-Prognosedaten für das Jahr 2016 sowie zweier ausgewählter Schadstoffepisoden aus den Jahren 2015 und 2017 untersucht. Die Evaluierung sowohl der CAMS-Prognosedaten als auch der korrigierten Daten erfolgte anschließend auf der Basis statistischer Metriken und unter Verwendung des im Rahmen der FAIRMODE-Initiative entstandenen DELTA-Tools. Es zeigte sich, dass im Regelfall jedes der drei Korrekturverfahren die CAMS-Prognosen verbessert. Dabei führt der Kalman-Filter häufig zu den höchsten Korrelationskoeffizienten. Zudem erfüllen die Prognosedaten nach der Korrektur mit dem Kalman-Filter am besten die Qualitätskriterien des DELTA-Tools. Allerdings zeigt die Hybrid-Vorhersage häufig ein besseres Verhalten, wenn es um die Erfassung von Maximalwerten und die Überschreitung von Schwellenwerten geht.
Basierend auf den Ergebnissen der Evaluierung wurde ein Online-Tool zur Korrektur der CAMS-Prognosen im operationellen Betrieb entwickelt.
Ziel der Studie, die IVU Umwelt im Auftrag des Umweltbundesamtes erstellt hat, war die Erarbeitung erster Bausteine für eine neue Strategie zur Beurteilung der Luftqualität und der Exposition, die auf Gebietsmittelwerten oder Häufigkeitsverteilungen von Konzentrationen anstatt auf einzelnen Punktmessungen basieren könnte:
Dazu wurden für drei Städte in Deutschland mit dem chemischen Transportmodell (CTM) REM-CALGRID (RCG) jeweils in drei räumlichen Auflösungen NO2- und PM10-Konzentrationsfelder berechnet und Verteilungen hinsichtlich der Exposition erstellt. Da sich in Städten innerhalb einer CTM-Gitterzelle hohe Variationen in der Belastung finden, die wiederum einen großen Einfluss auf die Exposition haben, wurden exemplarisch die Belastungen innerhalb ausgewählter CTM-Gitterzellen von ca. 500 x 500 m² mikroskalig mit einer MISKAM/LASAT-Kopplung berechnet. Für die CTM-Modellskalen und die Mikroskala wurden Flächenmittelwerte und Häufigkeitsverteilungen der Konzentrationswerte ermittelt und vergleichend ausgewertet.
Die CTM-Modellierungen zeigen, dass eine räumliche Auflösung von 7 x 8 km² es zwar erlaubt, Signale von Städten in den Konzentrationsfeldern zu erzeugen, dabei jedoch die Luftqualität nur sehr grob abgebildet werden kann. Mit erhöhter Auflösung wird die Immissionsstruktur deutlich differenzierter und die maximal auftretenden Konzentrationen steigen an. Um die in städtischen Gebieten beobachteten urbanen Hintergrundfelder zu erfassen, ist für CTM-Modellierungen eine hohe räumliche Auflösung in der Größenordnung von 1000 bis 500 m erforderlich. Hinsichtlich der Exposition kann dies zu deutlich mehr von hohen Konzentrationen Betroffenen führen.
Zwischen CTM-Ergebnissen und Häufigkeitsverteilungen kleinräumiger Konzentrationen wurden indikative Zusammenhänge abgeleitet und so erste Bausteine für eine neue Strategie der Beurteilung der Luftqualität entwickelt.
Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) haben das Nationale Forum Diesel (NFD) eingerichtet, um über koordinierende Maßnahmen zur Reduzierung der Schadstoffemissionen bei Diesel-PKW die NO2-Belastung zu senken und gleichzeitig die Mobilität zu gewährleisten. Im Rahmen des NFD wurden vier Expertenrunden ins Leben gerufen. Die Expertenrunde 1 beschäftigt sich mit "Emissionsreduzierung in den im Verkehr befindlichen Fahrzeugflotten". In diesem Kontext wurden vom BMVI mehrere wissenschaftliche Untersuchungen zur Möglichkeit der Nachrüstung von Diesel-Fahrzeugen beauftragt. Zwei in diesem Rahmen von IVU Umwelt erstellte Gutachten wurden durch das BMVI veröffentlicht:
IVU Umwelt (2018a): Begutachtung der Wirkung von fahrzeugtechnischen Umrüstmaßnahmen bei Dieselfahrzeugen auf die Luftqualität hinsichtlich der Stickoxidkonzentration in Berlin und München. Auftraggeber: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI).
Im Gutachten wurden die Auswirkungen sowohl bestimmter emissionsmindernder Maßnahmen an im Verkehr befindlichen Fahrzeugen als auch einer Flottenerneuerung auf die Luftqualität in innerstädtischen NO2-Hotspots ermittelt, damit das NFD eine auf Expertenwissen basierte praxisorientierte Handlungsempfehlung entwickeln kann. Die Wirkung wurde für zwei Gebiete in Deutschland, an denen Grenzwertüberschreitungen des NO2-Jahresgrenzwerts auftreten, mit Modellberechnungen abgeschätzt. Als Modellgebiete wurde jeweils ein Straßenabschnitt der Landshuter Allee in München und ein Abschnitt des Mariendorfer Damms in Berlin betrachtet.
Download Gutachten IVU Umwelt (2018a) 
Das zweite Gutachten untersucht, als Ergänzung zur o.g. Studie, die Auswirkungen einer Hardware-Nachrüstung mit speziellen NOX-selektiven Katalysatoren. Die Szenarien sollen dabei die Folge einer solchen Nachrüstung von im Verkehr befindlichen Fahrzeugen auf die Luftqualität in den innerstädtischen NO2-Hotspots zweier Ballungsräume (München und Berlin) möglichst realistisch abbilden, damit das Nationale Forum Diesel eine auf Expertenwissen basierte praxisorientierte Handlungsempfehlung entwickeln kann:
An der viertägigen internationalen Konferenz HARMO 19 beteiligte sich IVU Umwelt mit zwei Beiträgen zum Vortragsprogramm:
Vom 3.-6.6.2019 fand die HARMO 19 (19th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes) in Brügge, Belgien statt. Die HARMO 19 richtete sich an Modellentwickler, Modellanwender, Umwelt- und Rechtsexperten. Was diese Konferenz von vielen anderen unterscheidet, ist ihr Fokus auf gemeinsame Werkzeuge und Methoden. Die Reihe der internationalen HARMO-Konferenzen befasst sich mit der Verbesserung der "Modellierungskultur" sowohl in Europa als auch auf internationaler Ebene.
Der Beitrag mit dem Titel "Supporting the improvement of air quality management practices: The 'FAIRMODE pilot' activity" stellt die ersten Ergebnisse der "FAIRMODE-Pilot"-Aktivität vor, die das Ziel hat, die Verwendung von Modellen im Rahmen der europäischen Luftqualitätsrichtlinie 2008/50/EG zu verbessern. Sowohl in der Bewertung der Luftqualität als auch in der Planung können und sollten Modelle verwendet werden. Dazu muss jedoch die verwendete Modellierungskette sachgerecht sein und angemessen überprüft und verifiziert werden. FAIRMODE hat in den letzten Jahren eine Reihe von Methoden und Werkzeugen entwickelt, um zu überprüfen, ob Emissionskataster, Modellierungsgüte, Quellenzuordnung und Planungen sachgerecht sind. Im Rahmen der "FAIRMODE-Pilot"-Aktivität werden diese Instrumente von regionalen/lokalen Behörden eingesetzt und getestet, um die Vorgehensweisen auf regionaler/lokaler Ebene zu verbessern und der FAIRMODE-Gemeinschaft wertvolle Rückmeldungen zu geben. Die Ergebnisse und Erfahrungen aus dieser Aktivität werden in dem Artikel beispielhaft vorgestellt, um Einrichtungen zugute zu kommen, die für die Beurteilung und Planung der Luftqualität zuständig sind.
Die zweite Fortschreibung des Berliner Luftreinhalteplans wurde als Entwurf vorgestellt. Die Fortschreibung basiert u. a. auf den "Modellrechnungen zur Fortschreibung des Berliner Luftreinhalteplans (LRP) 2018 - 2025", die IVU Umwelt im Auftrag der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz Berlin durchgeführt hat.
Download Entwurf 2. Fortschreibung des Luftreinhalteplans Berlin
Für viele Städte in Deutschland wurde und wird das Programmsystem IMMIS bei der Erstellung von Luftqualitäts-, Luftreinhalte- oder Aktionsplänen genutzt, da IMMIS ein umfassendes Instrumentarium zur Beurteilung der Emissions- und Immissionsbelastung durch den Straßenverkehr bietet.
Die Zusammenstellung ausgewählter Städte, für die IVU Umwelt im Rahmen der Planerstellung beauftragt wurde oder bei deren Planerstellung das Softwarepaket IMMIS zum Einsatz kam, macht dies deutlich.
Download der Zusammenstellung als .pdf
In einer Studie, die IVU Umwelt im Auftrag des Umweltbundesamtes erarbeitet hat, wurden die Auswirkungen einer verstärkten Nutzung von "Mini-BHKW" (Blockheizkraftwerken < 50 kWel) auf die Luftqualität untersucht, dabei wurde auf Ballungsräume fokussiert:
Im Rahmen der Studie wurden zunächst auf Basis von Emissionsfaktoren und Aktivitätsdaten die BHKW-bedingten Emissionsänderungen für die Luftschadstoffe NOX, PM10, PM2.5, SO2 und NMVOC für das Zieljahr 2020 berechnet. Dies geschah auf nationaler Ebene für Deutschland und auf lokaler Ebene für drei städtische Modellgebiete (Berlin, Bremen, Köln). Dabei wurden unterschiedliche Szenarien hinsichtlich der Einsatzrate und der Emissionsfaktoren der BHKW betrachtet.
Darauf aufbauend wurde mit Hilfe von Ausbreitungsrechnungen die aus dem Einsatz von Mini-BHKW resultierende Immissionsänderung auf nationaler und auf lokaler Ebene modelliert. Zur Bewertung der Ergebnisse wurde die Wahrscheinlichkeit der zugrunde gelegten Szenarien in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht diskutiert.
An der Vortrags- und Diskussionsveranstaltung "Luftqualität an Straßen 2019" beteiligte sich IVU Umwelt mit einem Beitrag am Vortragsprogramm sowie mit einem Stand auf der begleitenden Fachausstellung:
Das Kolloquium "Luftqualität an Straßen 2019", das am 27. und 28. März 2019 in Bergisch Gladbach stattfand, wurde von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) durchgeführt. Die Veranstaltung bot ein Forum zur Darstellung von aktuellen Forschungsaktivitäten aus den Themenbereichen Modellierung, Messungen und spezielle Anwendungen von Maßnahmen und Strategien zur Luftschadstoffreduktion.
Mehr Informationen zum Kolloquium
Die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) hat erstmals die „Hinweise zu Energie, luftbezogenen Emissionen und Immissionen im Straßenverkehr" (H EEIS) als Wissensdokument herausgegeben:
Diese Veröffentlichung wurde von dem FGSV-Arbeitskreis "Energieverbrauch und Luftverunreinigung" (AK 2.12.1) unter der Leitung eines Mitarbeiters der IVU Umwelt erstellt.
Mehr Informationen zu H EEIS:
„Das neue Wissensdokument erläutert grundlegende Zusammenhänge zwischen Art und Umfang von motorisiertem Verkehr und daraus resultierenden Umweltwirkungen. Es soll damit ein Grundverständnis für die Relevanz der Einflussgrößen auf den Kfz-Verkehr hinsichtlich verschiedener Umweltbereiche vermitteln.
Im Mittelpunkt stehen Energieverbrauch, Klimarelevanz und Auswirkungen auf die Luftqualität durch den Straßenverkehr. Andere Umweltwirkungen (z. B. Verkehrslärm, Flächenverbrauch und Zerschneidungseffekte oder der Einsatz von Streusalz) und andere Verkehrsträger (Schiene, Wasser, Luft) werden nicht näher betrachtet. Das Dokument konzentriert sich zudem auf Umweltwirkungen in direktem Zusammenhang mit den Verkehrsabläufen. Auswirkungen vor- oder nachgelagerter Prozesse (Kraftstoffherstellung und -verteilung, Fahrzeugherstellung und -entsorgung, Bau und Unterhalt der Verkehrsinfrastruktur, ...) werden nicht betrachtet. Ebenso ist die Bewertung von Maßnahmen nicht Gegenstand des Dokuments.
Bei den Luftschadstoffen fokussiert sich das Dokument auf solche mit Folgen für die menschliche Gesundheit. Auswirkungen auf Pflanzen, Boden und Materialien werden nur am Rande betrachtet."
Quelle: FGSV-Verlag
Die 3. Fortschreibung des Luftreinhalteplans Freiburg basiert u. a. auf dem Gutachten "Wirkungsbetrachtungen / Maßnahmenblock 3.1. Betrachtung von verkehrslenkenden sowie verkehrsbeschränkenden Maßnahmen (ohne Änderung der Ausdehnung der Umweltzone)", das IVU Umwelt im Auftrag des Regierungspräsidiums Freiburg erarbeitet hat.
Das Gutachten von IVU Umwelt wurde auf den Internetseiten des Regierungspräsidiums Freiburg zum Download zur Verfügung gestellt:
IVU Umwelt (2018): Luftreinhalteplan Freiburg. Wirkungsbetrachtungen / Maßnahmenblock 3.1. Betrachtung von verkehrslenkenden sowie verkehrsbeschränkenden Maßnahmen (ohne Änderung der Ausdehnung der Umweltzone). 2018.
Download Gutachten IVU Umwelt (2018)
Die 3. Fortschreibung des Luftreinhalteplans Freiburg tritt am 15.2.2019 in Kraft und ist auf den Seiten des Regierungspräsidiums Freiburg verfügbar.
Innerhalb eines mehrere Projekte umfassenden Pilotprogramms untersuchte die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) das Stickoxid-Minderungspotential von Titandioxid (TiO2) unter Realbedingungen an verschiedenen Bauwerken hoch frequentierter Verkehrswege. Zur Dimensionierung eines Teils dieser Untersuchungen beauftragte die BASt im Vorfeld IVU Umwelt, auf der Basis von dreidimensionalen, mikroskaligen Ausbreitungsrechnungen für verschiedene Konfigurationen eines Autobahnabschnitts abzuschätzen, wie groß eine photokatalytische Oberfläche sein muss, um die Stickstoffkonzentration messbar zu mindern.
Dazu wurden von IVU Umwelt für acht Konfigurationen eines fiktiven Autobahnabschnitts Modellrechnungen auf der Basis von realen Verkehrs-, Meteorologie- und Vorbelastungsdaten durchgeführt. Zum Einsatz kamen dabei die Modelle IMMISem und LASAT. Die von IVU Umwelt im Jahr 2010 abgeschlossenen Untersuchungen wurden nun im Rahmen des BASt-Abschlußberichts zum Pilotprogramm veröffentlicht.
Download Gutachten IVU Umwelt (2010) im Anlagenband
Mehr Informationen zur TiO2-Pilotstudie Lärmschutzwand der BASt
In der Richtlinienreihe VDI 3787 ist im Januar 2019 Blatt 3 erschienen:
VDI 3787 Blatt 3: Umweltmeteorologie - Methoden zur Beschreibung der Luftqualität für die Stadt- und Regionalplanung.
Bei der Erarbeitung dieser Richtlinie hat ein Mitarbeiter der IVU Umwelt als Mitglied der zuständigen Arbeitsgruppe mitgewirkt.
Die Richtlinie bietet ein Verfahren, die Luftqualität gemäß der gesetzlichen Regelungen mithilfe von Karten im Rahmen der räumlichen Planung zu berücksichtigen und zu bewerten. Die Anwendung des beschriebenen Verfahrens ermöglicht ein zielgerichtetes, genaues und nachvollziehbares Vorgehen. Dazu werden insbesondere Methoden sowie die Voraussetzungen und Vorgehensweisen zur Erstellung von Karten mit flächendeckender Darstellung der Immissionsbelastung angegeben. In den Karten werden die planungsrelevanten Komponenten "Feinstaub" und "NO2" auf Basis der geltenden Grenzwerte berücksichtigt. Dazu werden geeignete Farbskalen angegeben. Die Grundlagen zur Erstellung der flächenhaften Immissionskarten bilden entsprechend geeignete Emissionskataster und Ausbreitungsmodelle unter Berücksichtigung von Immissionsmessdaten.
