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Über dieses Buch

Atmosphärische Ausbreitungsmodellierungen werden heute nicht mehr ausschließlich von Meteorologen durchgeführt. Viele Stadt- oder Verkehrsplaner, Bauingenieure und Architekten setzen mittlerweile Ausbreitungsmodelle ein, um mögliche lufthygienische Auswirkungen ihrer Planungen schon im Vorfeld abschätzen zu können. Die Anwender verfügen aber oft nicht über das notwendige methodische und meteorologische Basiswissen. Dieses Wissen ist jedoch unabdingbar, um die verschiedenen Modellierungsansätze besser verstehen bzw. deren Einsatzmöglichkeiten und Zuverlässigkeit einschätzen zu können. Der Autor beschreibt anschaulich und mit einem Minimum an Formeln die physikalischen, meteorologischen und numerischen Grundlagen. An Beispielen wird gezeigt, wie Ausbreitungsrechnungen und Emmissionsprognosen durchzuführen sind. Die mitgelieferten Programme ermöglichen dabei die unmittelbare Umsetzung der dargestellten Sachverhalte.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
„Sobald ich die schwere Luft von Rom verlassen hatte und den Gestank der qualmenden Kamine, die bei Betrieb alle möglichen Dämpfe und Ruß ausstießen, verspürte ich einen angenehmen Wandel meines Befindens“. Diese Aussage von Plinius dem Älteren (zitiert in Stern et al., 1984) stammt aus dem Jahr 61 n.Chr. und zeigt, daß luftgetragene Schadstoffe schon vor nahezu zwei Jahrtausenden zu einer Belastung der Umwelt und des menschlichen Befindens führten. Mit zunehmendem Verbrauch fossiler Energieträger häuften sich ab Mitte unseres Jahrtausends die Beschwerden über eine zunehmende anthropogene Luftbelastung. Der Brite J. Evelyn äußerte sich z.B. 1664 über Kohlefeuerungen in Haushalten und Manufakturen: „Dieser schreckliche Rauch schwärzt unsere Kirchen, ruiniert unsere Kleider, verdirbt das Wasser und selbst mit dem Regen fallt dieser Schmutz herab, der schwarz und klebrig alles verschmutzt und verunreinigt“ (zitiert in Miersch, 1994). Dennoch wurden rauchende Schornsteine noch bis ins späte 19. Jahrhundert meist nur als Inbegriff des technischen Fortschritts und damit als positive Errungenschaft betrachtet.
Axel Zenger

2. Definitionen und Einheiten

Zusammenfassung
Ziel der praxisorientierten atmosphärischen Ausbreitungsmodellierung bei umweltrelevanten Fragestellungen ist es, ausgehend von der Schadstoffreisetzung (Emission), der Vorbelastung und den meteorologischen Randbedingungen die Konzentration der interessierenden Luftbeimengung (Immission) im Umkreis der Emissionsquelle zu berechnen und die so ermittelten Immissionen mit den bestehenden Grenz-, Richt- oder Orientierungswerten zu vergleichen.
Axel Zenger

3. Transport und Mischung

Zusammenfassung
Der Transport und die Verdünnung von atmosphärisch freigesetzten Schadstoffen wird im Wesentlichen durch advektive und diffusive Prozesse bestimmt. Weiterhin können auch chemische oder biochemische Umwandlungen, radioaktiver Zerfall, trockene und nasse Deposition, Auswaschen und Sedimentation zu einer Veränderung der Konzentration längs des Ausbreitungsweges führen.
Axel Zenger

4. Meteorologische Einflußgrößen

Zusammenfassung
Atmosphärische Ausbreitungsvorgänge werden im Wesentlichen durch advektive und diffusive Prozesse bestimmt. Chemische Umwandlungen, Deposition, Sedimentation, radioaktiver Zerfall und ähnliches können die Immissionskonzentration längs des Ausbreitungspfades zusätzlich verändern, diese Mechanismen sind dem Transport jedoch nur überlagert.
Axel Zenger

5. Gauß-Fahnenmodelle

Zusammenfassung
Gauß-Fahnenmodelle werden schon seit Jahrzehnten benutzt, um im Rahmen der atmosphärischen Ausbreitungsmodellierung Immissionsprognosen durchzuführen. Dementsprechend groß ist die Erfahrung, die man mit ihrer Anwendung gewonnen hat. Mittlerweile ist der Einsatz von Gauß-Fahnenmodellen in der BRD jedoch umstritten, da dieser Modelltyp bei einer Reihe von Fragestellungen zu groben Fehlabschätzungen führt und für viele Bereiche geeignetere Verfahren zur Verfügung stehen. Dennoch wurden in den letzten Jahren im Rahmen der praxisorientierten Ausbreitungsmodellierungen noch immer überwiegend Gauß-Fahnenmodelle eingesetzt. Häufige Anwendungsbereiche sind:
  • • Die Technische Anleitung Luft (TA-Luft, 1986). Für die Durchführung einer Immissionsprognose bei genehmigungspflichtigen Anlagen12 ist nach dem §4 des BImSchG eine Ausbreitungsmodellierung mit einem TA-Luft konformen Gauß-Fahnenmodell vorgeschrieben.
  • • Die VDI-Richtlinie 3782 für Luftreinhaltepläne. Die Ausbreitungsmodellierung erfolgt rrüt einem Gauß-Fahnenmodell.
  • • Die Gemchsimmissionsrichtlinie (GIRL). Derzeit werden 2 verschiedene Ausbreitungsmodelle zur Prognose der Geruchsimmissionen diskutiert, die beide auf dem Gauß-Fahnenansatz beruhen.
  • • Die VDI-Richtlinie 3783. Die Abschätzung der Ausbreitung von störfallbe-dingten Freisetzungen basiert auf einem Gauß-Fahnenmodell.
  • • Immissionsprognose von Kfz-Emissionen (VDI 3782). Der aktuelle Entwurf zur Ausbreitungsmodellierung für Kfz-Emissionen aus dem Jahr 1997 (Lohmeyer, 1998) beinhaltet u.a. ein Gauß-Fahnenmodell.
Axel Zenger

6. Gekoppelte Windfeld-Ausbreitungsmodelle

Zusammenfassung
Wenn ein Gauß-Fahnenmodell wegen orographischer oder lokalklimatischer Gegebenheiten oder aufgrund von Gebäudeeinflüssen nicht angewendet werden kann, muß die Ausbreitung und Verdünnung einer Schadgasfreisetzung unter Berücksichtigung eines berechneten Windfeldes ermittelt werden. Hierzu wird entweder die Advektions-Difflxsionsgleichung auf einem dreidimensionalen Rechengitter gelöst oder ein Strömungs- mit einem Lagrangemodell gekoppelt. Das Vorgehen ist in der Abb.6.1 schematisch dargestellt.
Axel Zenger

7. MISKAM — Beispiel eines prognostischen Ausbreitungsmodells

Zusammenfassung
Nachfolgend soll die Funktionsweise eines prognostischen, mikroskaligen Strö-mungs- und Ausbreitungsmodells anhand des Programmsystems MISKAM (Mi-kroskaliges Klima- und Ausbreitungsmodell, Eichhorn 1989) aufgezeigt werden. Das Model MISKAM wurde dem vorliegenden Buch als Beispiel für ein prognostisches Modell beigelegt, da
  • • es in der VDI-Richtlinie 3782 zur Ausbreitungsmodellierung in stark strukturiertem Gelände empfohlen wird
  • • die Arbeitsweise gekoppelter Windfeld-Ausbreitungsmodelle anhand von MISKAM sehr anschaulich demonstriert werden kann
  • • das Programm kommerziell erhältlich und auf Personal-Computern ausführbar ist.
Axel Zenger

8. Anhang

Zusammenfassung
Dem Buch liegteine Diskette bei, auf der die Demonstrationssoftware (komprimiert) enthalten ist. Die Programme miissen aufihrem Rechner miteinervorgegebenen Struktur installiert werden. Hierzu dient das Installationsprogramm Install. bat.
Axel Zenger

Backmatter

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