Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dicke Luft schon im Keim ersticken.

05.09.2001


Neueste Methoden für Wettervorhersagen bei der Berliner ScienceFair (12.-15.09.2001).

Wie das Wetter wohl wird? Ein misstrauischer Blick zum Himmel, danach in die Zeitung - und wir wissen, ob wir einen Schirm oder Sonnencreme einstecken sollten, ob das Straßenfest morgen ins Wasser fallen dürfte oder die Biergärten am Sonntag überfüllt sein könnten. Die Wetterprognosen gestatten aber nicht nur die Abschätzung von Besucherzahlen und Bierkonsum und die Entscheidung zwischen Sandalen und Gummistiefeln. Mit ihrer Hilfe lässt sich auch vorhersagen, wie sich die Schadstoffbelastung der Luft in den nächsten Tagen entwickeln wird und ob die Ozonkonzentration in Bodennähe eventuell soweit steigt, dass sie zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen kann. Wissenschaftler am Institut für Meteorologie der Freien Universität Berlin haben dazu Computermodelle entwickelt, mit denen der Gehalt von Ozon und Staub für drei Tage im Voraus berechnet werden kann. Auf der ScienceFair am Breitscheidplatz vom 12. bis 15. September 2001 werden Dr. Eberhard Reimer, Leiter der Abteilung "Troposphärische Umweltforschung", und seine Mitarbeiter diese Modelle sowie Ergebnisse der Computersimulationen den Besuchern demonstrieren und erläutern.

Die unmittelbare Bedeutung der Modelle ergibt sich aus den neuen EU-Rahmenrichtlinien für Luftschadstoffe: Sie sehen u.a. vor, dass kurzfristig 180 Mikrogramm Ozon pro Kubikmeter Luft nicht überschritten werden sollen. Ist dies der Fall, so ist die Bevölkerung davon zu informieren. Oberhalb von 240 Mikrogramm pro Kubikmeter müssen Verhaltensmaßregeln mitgeteilt und Ozonalarm ausgesprochen werden. Ziel ist es aber, die Konzentration erst gar nicht so stark steigen zu lassen. Dazu muss frühzeitig erkennbar sein, wann eine Überschreitung droht, um dann rechtzeitig die dazu beitragenden Emissionen drosseln zu können.

Ozon bildet sich dadurch, dass UV-Strahlung Stickstoffdioxid in Stickstoffmonoxid und atomaren Sauerstoff aufspaltet. Letzterer reagiert dann mit dem Luftsauerstoff zu Ozon. Aus den Stickstoffmonoxid bildet sich unter der Beteiligung von flüchtigen Kohlenwasserstoffen neues Stickstoffdioxid. Ozon ist chemisch sehr reaktiv, worauf auch seine schädigende Wirkung für Menschen, Pflanzen und Materialien beruht. Gleichzeitig wird es dadurch aber schnell wieder abgebaut, so dass hohe Konzentrationen nur erreicht werden, wenn über einen längeren Zeitraum viel Ozon gebildet wird. Dabei spielt die großräumige Wetterentwicklung in zweifacher Sicht eine bedeutende Rolle: Zum einen sind stabile Hochsommerwetterlagen nötig, in denen die UV-Strahlung über lange Zeit sehr hoch ist. Zum anderen müssen Stickoxide und flüchtige Kohlenwasserstoffe verfügbar sein, die einerseits vor Ort gebildet werden, andererseits durch Luftströmungen über lange Strecken transportiert werden. So können bei Westwind Schadstoffwolken aus den Benelux-Staaten und sogar Mittelengland nach Deutschland gelangen. Gemeinsam mit regionalen Quellen, etwa Verkehr in Ballungsgebieten, Kraftwerken oder Industrieanlagen, können sich dann über mehrere Tage oder Wochen die hohen Ozonkonzentrationen aufbauen.

Die Ausbreitungsmodelle des Instituts für Meteorologie greifen deswegen auf die Schadstoffquellen im gesamten Mitteleuropa zurück, soweit sie aus Erhebungen bekannt sind. Der Kataster enthält neben Kraftwerken, Tankstellen, Industrieanlagen beispielsweise auch Linienquellen wie Autobahnen. Speist man weiterhin die Daten der Wetterdienste in die Berechnungen mit ein, so lässt sich der Weg der Emissionen über Transport, Photochemie und chemische Reaktionen hin zu lokalen Belastungen berechnen. Um die von der EU geforderten Richtlinien zur Luftreinhaltung einhalten zu können, sind kurzfristige Schadstoffprognosen nur der erste Schritt. Wichtig ist die umgekehrte Fragestellung: Wie kommt langfristig die Schadstoffkonzentration zustande, wer verursacht welche Anteile der gesamten Belastung? Es kann gegebenenfalls wesentlich effizienter sein, in die Installation von Filteranlagen in weiter entfernte Industrieanlagen zu investieren als kurzfristig regionale Fahrverbote und Emissionsbeschränkungen auszusprechen. Für Berlin startet im Oktober ein Projekt, in dem ein Jahr lang Staub und Ozon an regional verteilten Plätzen vermessen und dann analysiert werden, um die Quellen der örtlichen Belastung zu lokalisieren. Die chemische Zusammensetzung der Luft an einzelnen Standorten dient als "Fingerabdruck" möglicher Quellen und deren Beitrag. Mithilfe ihrer Modelle werden Reimer und seine Mitarbeiter den Weg der Schadstoffe bis zu diesen Quellen zurückverfolgen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung können dann in die Planung von Maßnahmen zur Luftreinhaltung einfließen.

Ebenfalls um Vorhersagen geht es in dem BMBF-Schwerpunktprogramm "Globaler Wandel des Wasserhaushaltes" (GLOWA), in dem Strategien für eine vorausschauende und nachhaltige Wasserbewirtschaftung auf regionaler Ebene entwickelt werden sollen. Das Institut für Meteorologie der Freie Universität Berlin ist an den exemplarischen Untersuchungen für die Elbe beteiligt: Darin soll die Entwicklung der Wasserverfügbarkeit und -qualität im Elbe-Einzugsgebiet bis 2050 berechnet werden - unter der Annahme von klimatischer Veränderungen und einem Wandel in der Bevölkerungsverteilung, der Bodennutzung und der Schadstoffeinträge. Über dieses Vorhaben und den Beitrag, den Reimer und seine Mitarbeiter dazu leisten, können sich die Besucher der ScienceFair ebenfalls informieren und die Forschungsansätze und -ergebnisse interaktiv recherchieren.

Bevor Hydrologen die Veränderungen im Wasserkreislauf untersuchen und bewerten können, benötigen sie realistische Szenarien des künftigen Klimas. Zwar gibt es eine Reihe von Klimamodellen, mit denen die globalen Veränderungen simuliert werden können. Schwierig ist es aber, Vorhersagen für ein relativ kleines Gebiet zu machen. Dafür gibt es zwei verschiedene Vorgehensweisen: Entweder bettet man ein feiner aufgelöstes numerisches Klimamodell für eine Region in die groben Maschen des globalen Modells ein oder man geht von statistischen Beobachtungen über den Zusammenhang von Großwetterlagen und regionalem Klima aus. In dem GLOWA-Projekt werden beide Ansätze verfolgt und miteinander verglichen. Die Meteorologen der Freien Universität beschäftigen sich dabei mit den numerischen Modellen, um dann Szenarien entwickeln zu können, die die räumliche Verteilung der Niederschläge und Verdunstung, der Wolkenbedeckung, der Temperatur und der Windverhältnisse beschreiben, sowie den Eintrag von Stoffen in die Elbe und ihr Einzugsgebiet. Im kommenden Frühjahr wollen Reimer und seine Mitarbeiter die ersten derartigen Szenarien fertig- und den Hydrologen zur Verfügung stellen. Derzeit werden die Modelle aber noch geprüft, indem das derzeitige Klima damit berechnet und mit den verfügbaren Wetterdaten verglichen wird.

So unterschiedlich die beiden Projekte - die Schadstoffberechnungen sowie die Arbeiten für GLOWA - auch sein mögen, für Reimer gibt es auch Schnittstellen: So stellt beispielsweise die Berechnung von Wolkentypen und der Bewölkungsverteilung ein schwieriges Problem dar, das nicht nur für die Berechnung der Wasserverfügbarkeit wichtig ist, sondern auch bei den Prognosen von Ozonwerten eine Rolle spielt.

Gabriele André


Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
Dr. Eberhard Reimer, Leiter des Bereiches "Troposphärische Umweltforschung" des Instituts für Meteorologie, Tel.: 030 / 838-71190, E-Mail: reimer@zedat.fu-berlin.de

Ilka Seer | idw
Weitere Informationen:
http://trumf.fu-berlin.de/
http://www.fu-berlin.de/forschung/transfer/sf2001

Weitere Berichte zu: Industrieanlage Meteorologie Ozon

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Klimawandel: Bei Wetterextremen profitiert einheimisches Grünland weniger von steigendem CO2
26.09.2016 | Justus-Liebig-Universität Gießen

nachricht Mikroplastik: Lösungsansätze aus der Bionik
14.09.2016 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Der perfekte Sonnensturm

Ein geomagnetischer Sturm hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Jahrzehnte rätselte die Forschung, wie hoch energetische Partikel, die auf die Magnetosphäre der Erde treffen, wieder verschwinden. Jetzt hat Yuri Shprits vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ und der Universität Potsdam mit einem internationalen Team eine Erklärung gefunden: Entscheidend für den Verlust an Teilchen ist, wie schnell die Partikel sind. Shprits: „Das hilft uns auch, Prozesse auf der Sonne, auf anderen Planeten und sogar in fernen Galaxien zu verstehen.“ Er fügt hinzu: „Die Studie wird uns überdies helfen, das ‚Weltraumwetter‘ besser vorherzusagen und damit wertvolle Satelliten zu schützen.“

Ein geomagnetischer Sturm am 17. Januar 2013 hat sich als Glücksfall für die Wissenschaft erwiesen. Der Sonnensturm ermöglichte einzigartige Beobachtungen, die...

Im Focus: New welding process joins dissimilar sheets better

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of light metals.
Scientists at the University of Stuttgart have now developed two new process variants that will considerably expand the areas of application for friction stir welding.
Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH supports the University of Stuttgart in patenting and marketing its innovations.

Friction stir welding is a still-young and thus often unfamiliar pressure welding process for joining flat components and semi-finished components made of...

Im Focus: Neuer Schalter entscheidet zwischen Reparatur und Zelltod

Eine der wichtigsten Entscheidungen, die eine Zelle zu treffen hat, ist eine Frage von Leben und Tod: kann ein Schaden repariert werden oder ist es sinnvoller zellulären Selbstmord zu begehen um weitere Schädigung zu verhindern? In einer Kaskade eines bisher wenig verstandenen Signalweges konnten Forscher des Exzellenzclusters für Alternsforschung CECAD an der Universität zu Köln ein Protein identifizieren (UFD-2), das eine Schlüsselrolle in dem Prozess einnimmt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Structural & Molecular Biology veröffentlicht.

Die genetische Information einer jeden Zelle liegt in ihrer Sequenz der DNA-Doppelhelix. Doppelstrangbrüche der DNA, die durch Strahlung hervorgerufen werden...

Im Focus: Forscher entwickeln quantenphotonischen Schaltkreis mit elektrischer Lichtquelle

Optische Quantenrechner könnten die Computertechnologie revolutionieren. Forschern um Wolfram Pernice von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster sowie Ralph Krupke, Manfred Kappes und Carsten Rockstuhl vom Karlsruher Institut für Technologie ist es nun gelungen, einen quantenoptischen Versuchsaufbau auf einem Chip zu platzieren. Damit haben sie eine Voraussetzung erfüllt, um photonische Schaltkreise für optische Quantencomputer nutzbar machen zu können.

Ob für eine abhörsichere Datenverschlüsselung, die ultraschnelle Berechnung riesiger Datenmengen oder die sogenannte Quantensimulation, mit der hochkomplexe...

Im Focus: First quantum photonic circuit with electrically driven light source

Optical quantum computers can revolutionize computer technology. A team of researchers led by scientists from Münster University and KIT now succeeded in putting a quantum optical experimental set-up onto a chip. In doing so, they have met one of the requirements for making it possible to use photonic circuits for optical quantum computers.

Optical quantum computers are what people are pinning their hopes on for tomorrow’s computer technology – whether for tap-proof data encryption, ultrafast...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

EEHE 2017 – Strom statt Benzin. Experten diskutieren die Umsetzung neuester Fahrzeugkonzepte. Call vor Papers endet am 31.10.2016!

28.09.2016 | Veranstaltungen

Folgenschwere Luftverschmutzung: Forum zur Chemie der Atmosphäre

28.09.2016 | Veranstaltungen

European Health Forum Gastein 2016 beginnt

28.09.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EEHE 2017 – Strom statt Benzin. Experten diskutieren die Umsetzung neuester Fahrzeugkonzepte. Call vor Papers endet am 31.10.2016!

28.09.2016 | Veranstaltungsnachrichten

Wie Blockchain die Finanzwelt verändert

28.09.2016 | Wirtschaft Finanzen

Neue Plasmaanlage - Präzise und hoch entwickelte Chips

28.09.2016 | Physik Astronomie