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Projektbeispiel: Online Immissionskarten

Online Immissionskarten zur Luftqualitätüberwachung

Schadstoffe wie Stickstoffdioxid (NO2), Ozon (O3) oder Feinstaub (PM10) belasten Gesundheit und Umwelt. Das IDP entwickelte ein Verfahren für eine zuverlässige flächendeckende Kontrolle der Immissionswerte dieser Stoffe.

Im Gebiet der Innerschweiz und angrenzenden Regionen befinden sich gegenwärtig 13 Messstationen, welche die Konzentrationen verschiedener Luftschadstoffe mit einer zeitlichen Auflösung von 30 min online erfassen. Andererseits werden in Abständen von rund 5 Jahren von Meteotest und Infras mit aufwändigen physikalisch-chemischen Modellen Jahresmittelwerte über die ganze Fläche der Innerschweiz berechnet. Karten von Kurzzeitmittelwerten (Tagesmittel oder sogar Stundenmittel) können mit dieser Methode jedoch nicht mit ausreichender Genauigkeit erstellt werden. 

Durch die Analyse von mehrjährigen Zeitreihen hat das IDP mit Hilfe von statistischen Methoden herausgefunden, dass in einem Raum mit ähnlichen Witterungsbedingungen für einen bestimmten Schadstoff ein sehr enger Zusammenhang zwischen den gemessenen Tagesmitteln und den am gleichen Standort gemessenen Jahresmitteln besteht. Mit dieser Erkenntnis konnte nun eine Software entwickelt werden, welche mit Hilfe der Messwerte aus den 15 zur Verfügung stehenden Messstationen und der Jahresmittelwertkarte des entsprechenden Schadstoffes laufend Tagesmittelwertkarten generiert. Durch die Berücksichtigung von weiterem lufthygienischen Wissen und statistischen «Kniffs» können schlussendlich Tages- und Stundenmittelwertkarten für NO2, O3 und PM10 berechnet werden.

Visualisierung der NO2-Konzentration in der Innerschweiz

Der Film beschreibt den Verlauf der NO2-Konzentrationen in der Innerschweiz von Anfang Januar 2008. Der Diagnostikplot links zeigt die logarithmierten Tagesmittel von NO2 der 13 Messstationen zu einer bestimmten Zeit (y-Achse) als Funktion der logarithmierten mehrjährigen Mittel an diesen Standorten (x-Achse). Die für diesen Zeitpunkt berechneten NO2-Tagesmittel werden rechts als sogenannter Falschfarbenplot flächendeckend für die ganze Innerschweiz dargestellt.

Diagnostikplots

Die Diagnostikplots zeigen im Wesentlichen den Zusammenhang zwischen den betrachteten Tagesmitteln (y-Achse) und Jahresmitteln (x-Achse) im logarithmischen Massstab. Die Zweibuchstabenabkürzungen beziehen sich auf die Messstationen, an welchen die Werte gemessen wurden. Blau eingetragene Standorte liegen im Rahmen der Witterungsbedingungen auf einer Geraden. Gelb eingetragene Standorte weichen deutlich, rot eingetragene stark vom allgemeinen Zusammenhang zwischen Kurzzeitmitteln und Langzeitmitteln ab.

Inversionslagen und Föhn einfach identifizierbar

Inversionslagen sind für die erhöhte Konzentration von Schadstoffen in den Niederungen verantwortlich. Sie können nun in den Diagnostic-Plots sehr elegant gefunden werden: Wenn Lägern (la) und Rigi Seebodenalp (ri) für NO2 unterhalb der eingezeichneten Geraden liegen, so handelt es sich um eine inversive Lage, deren Inversionsgrenzen unterhalb der Lägern liegt.

Bei typischen Föhnlagen weisen alle Standorte, welche sich innerhalb der Föhngebiete befinden, deutlich tiefere Konzentrationen als die übrigen Standorte auf. In der Innerschweiz gehören die Standorte Erstfeld (er), Altdorf (al) und Schwyz (sc) zu den typischen von Föhn betroffenen Standorten. In den Diagnoseplots kann man sogar das Aufkommen des Föhns beobachten: Zuerst sinken die Schadstoffwerte in Erstfeld, dann in Altdorf und schliesslich in Schwyz. Beim Zusammenbruch des Föhns steigen die Schadstoffwerte in der umgekehrten Reihenfolge wieder an.

Auf einen Blick

Beteiligte Institute und Zentren:

Projektpartner:

Projektstatus: laufend

Link: 

https://sites.zhaw.ch/~lore/OLK/index.html