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Aerosole über Europa

Zur gezielten Beurteilung von Luftbelastungen wurde in einer Modellstudie die bodennahe Aerosol- (Feinstaub-)Verteilung über Europa für die Jahre 2000 und 2001 rekonstruiert. Aerosolpartikel gehören zu den wichtigsten Luftschadstoffen in Europa und stellen eine der größten Unsicherheiten in Klimamodellen dar. Die höchsten Aerosolkonzentrationen findet man im Benelux-Gebiet, im südlichen Polen, in der Po-Ebene sowie in Bulgarien und Rumänien.

Diejenigen chemischen Komponenten des gesamten Aerosols, die stark auf menschliche Aktivitäten zurückgehen (Ammonium, Nitrat und Sulfat) werden in der Modellstudie besser wiedergegeben als z.B. die organischen Aerosolpartikel, die zum Teil aus natürlichen Quellen, aber auch aus der Verbrennung organischen Materials wie etwa Holz stammen. Hier sind sowohl die Emissionsquellen noch nicht genügend quantifiziert als auch die Aerosolbildungsprozesse nicht ausreichend verstanden.
Die Gesamt-Aerosolkonzentration wird gegenüber Messwerten um 30-60 % unterschätzt. Optische Messungen, die auch das Aerosol in höheren Luftschichten mit einbeziehen, bestätigen dieses Ergebnis.

Abstract

Kurzzusammenfassung des Artikels (erschienen bei Atmospheric Chemistry and Physics, (8, 5077-5097 (2008))):

Die Aerosolverteilung über Europa wurde mit dem Community Multiscale Air Quality (CMAQ) Modellsystem, Version 4.5, für die Jahre 2000 und 2001 simuliert. Die Ergebnisse wurden mit Tagesmittelwerten von PM10 (Masse aller Aerosolpartikel mit einem Durchmesser kleiner als 10 µm) Messungen, die im Rahmen des EMEP Netzwerkes gemacht wurden und mit Messungen der Aerosol optischen Dicke (AOD) aus AERONET verglichen. Die gesamte modellierte Aerosolmasse ist typischerweise 30 – 60 % geringer als die zugehörigen Messungen. Allerdings zeigt ein Vergleich der chemischen Zusammensetzung des Aerosols eine deutlich bessere Übereinstimmung von gemessenen und modellierten Aerosolkomponenten für Ammonium, Nitrat und Sulfat, die im Mittel nur 15-20 % unterschätzt werden. Eine etwas schlechtere Übereinstimmung wurde für Seesalz gefunden, dessen Messwerte allerdings nur an zwei Stationen verfügbar waren. Die größten Unterschiede rühren von der Aerosolmasse her, die in den Messungen nicht chemisch charakterisiert werden konnte.
Die Übereinstimmung zwischen Messungen und Modell ist im Winter besser als im Sommer. Die modellierte organische Aerosolmasse ist im Sommer höher als im Winter, aber sie wird im Modell stark unterschätzt. Dieses könnte einer der wesentlichen Gründe für die Unterschiede zwischen Messungen und Modell sein. Der andere Grund ist, dass grobe, direkt emittierte Partikel in den Emissionen unterschätzt werden.
Die Wahrscheinlichkeitsverteilung der PM10 Messungen folgt an den meisten Messstationen einer Lognormal-Verteilung. Das Modell kann diese Verteilung wiedergeben, wenn die Stationen weder an der Küste noch im Gebirge liegen.
Die aus den Modellsimulationen ermittelte AOD ist um 20 – 70 % niedriger als die Beobachtungswerte in AERONET. Dies kann im Wesentlichen der fehlenden Aerosolmasse zugeordnet werden. Die Variabilität der AOD von Tag zu Tag und die Lognormal-Verteilungsfunktion werden vom Modell gut wiedergegeben. Die Saisonalität wird auf der anderen Seite im Modell aber unterschätzt, da die Übereinstimmung im Winter besser als im Sommer ist.

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