22/02/2022 - Eine Studie des ICESAT analysiert die Luftqualität der Stadt Madrid in Situationen von thermischen Investitionen

Menéame

Eine Studie des Forschungspersonals der Atmosphärische Modellierungseinheit von der Abteilung Umwelt ICESAT zeigt, dass eine Umverteilung von Emissionen in Raum und Zeit eine wirksame Maßnahme sein kann, um Episoden mit hoher Verschmutzung durchNO2 die in Situationen von thermischen Investitionen in Madrid auftreten.

Die Studie wurde im Rahmen der EXCLUR-Projekt (Extreme Climatic events in URban areas, CGL2016-80154-R), finanziert durch den nationalen Forschungsplan.

Luftqualität in Madrid

Wenn eine Nichtraucherin in einen Raum kommt, in dem sie raucht, sind im Allgemeinen die ersten Dinge, um die sie bittet: die Zigaretten ausschalten (die Emissionen verringern) und die Fenster öffnen (die Streuung verbessern). Das gleiche gilt für die Luftqualität in Städten: Verbesserung, wenn die Emissionen reduziert werden und die diversiven Bedingungen günstig sind. Der Unterschied ist, dass die Emissionen kontrolliert werden können, aber die dispersiven Bedingungen nicht. Diese hängen im Wesentlichen von der Meteorologie ab, insbesondere von der Windgeschwindigkeit und der Höhe der Mischschicht (Schicht der Atmosphäre, in der die Schadstoffe zerstreut werden).

In dem gerade erschienenen Artikel in der Zeitschrift Atmospheric Research, wird mit Hilfe eines numerischen Modells untersucht, ob diese Bedingungen in der Stadt Madrid zeitlich und räumlich variieren und welche Auswirkungen sie auf die Luftqualität haben, während der Wärmeinvestitionsepisode vom Dezember 2016, einer der strengsten der letzten Jahre, als viele Überschreitungen der gesetzlichen Grenzwerte von NO2 überprüft wurden. Dies sind die typischen Bedingungen, unter denen sich die sogenannte "Boine" bildet, eine besonders verschmutzte Luftschicht über der Stadt.

Studienergebnisse

Die wichtigsten Ergebnisse waren: Erstens, dass, obwohl die Episode der thermischen Investition wurde durch sehr schwache Winde in Madrid gekennzeichnet, in der Nacht dieser Tage eine Brise aus dem Nordosten gebildet wurde, die intensiv genug, um die Verschmutzung während des Tages aus der Stadt zu transportieren. Mit anderen Worten, in dieser Episode gab es keine Ansammlung von Schadstoffen von einem Tag für den anderen. Die hohen NO2-Konzentrationen, die an mehreren aufeinander folgenden Tagen gemessen wurden, waren das Ergebnis der anhaltenden ungünstigen Wetterbedingungen, mit einer warmen Luftmasse über der Stadt, die die Entwicklung der Mischschicht verlangsamte. Dies deutet darauf hin, dass in solchen Fällen die Konzentrationen von Schadstoffen wie NO2 ausschließlich von den Emissionen am selben Tag abhängen und unabhängig von den Konzentrationen der Vortage sind. Die Entscheidung darüber, ob Maßnahmen zur Vermeidung eines Konzentrationsgipfels getroffen werden sollten, muss sich auf Wetter- und Luftqualitätsprognosen und nicht auf Konzentrationswerte in den vorangegangenen Tagen stützen. Darüber hinaus müssen diese Maßnahmen ausschließlich auf die Emissionen am selben Tag, an dem der Spitzenwert erwartet wird, und nicht in den vorangegangenen Tagen wirken.

Zweitens, dass während der Episode gab es eine starke Variabilität der dispersiven Bedingungen sowohl in der Zeit als auch im Raum. In den zentralen Stunden des Tages verursachte die Erwärmung des Bodens durch Sonneneinstrahlung eine Mischungsschicht, die durch das Vorhandensein warmer Luft über der Stadt, die nur wenige hundert Meter groß ist, begrenzt wurde. Vor Sonnenaufgang und nach Sonnenuntergang war die Mischschicht sehr dünn, wenige Dutzend Meter. Die frühen Stunden nach Sonnenuntergang, bevor die nordöstliche Brise kam, waren besonders ungünstig von einem dispersiven Standpunkt aus wegen des Mangels an Wind und der niedrigen Mischschicht. Außerdem wurden bei den beiden topographischen Depressionen, die von den Flüssen Apfel und Jarama verursacht wurden, nachts kalte Luft angesammelt und zusammen mit dem Fehlen des Windes streuende Bedingungen geschaffen, die schlimmer waren als in der etwas höheren zentralen Gegend der Stadt. Diese Variabilität der diversiven Bedingungen führt dazu, dass die gleiche Menge an Schadstoffen, die in verschiedenen Tagen oder in verschiedenen Orten in Madrid freigesetzt werden, zu unterschiedlichen Schadstoffkonzentrationen führt. Mit der Idee, diese Eigenschaften zu nutzen, wurde ein einfaches Experiment mit dem Modell durchgeführt, indem ein Teil der Emissionen der Verkehrsspitzen von morgens bis abends (die in den ungünstigsten Zeiten aus diversiver Sicht auftreten) auf die Tageszeit verschoben wurde, wenn die Mischschicht höher ist und die diversiven Bedingungen günstiger sind, ohne die Gesamtmenge des Schadstoffs zu verändern. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Strategie wirksam wäre. So könnte beispielsweise die durchschnittliche tägliche Konzentration um 5-10 % und die Spitzenwerte um bis zu 20 Prozent verringert werden, wenn man 25 Prozent der Emissionen der beiden Zeiträume für die Verkehrsspitzen von morgen bis spät in die Hauptstunden des Tages verlegen würde. Es sei daran erinnert, dass die Anzahl der Überschreitungen der gesetzlichen NO2-Grenzwerte um 60 % gesunken wäre, wenn die gemessenen Spitzenwerte während des Zeitraums um 20 Prozent gesenkt worden wären.

Zusammenfassend lässt die Studie erkennen, dass es unter den kurzfristigen Maßnahmen zur Vermeidung einer Episode mit hoher NO2-Konzentration sinnvoll ist, eine Umverteilung der Emissionen in Tageszeiten und Stadtviertel mit weniger ungünstigen dispersiven Bedingungen in Betracht zu ziehen. Dies kann erreicht werden, indem die tägliche Routine der Menschen ohne technische Verbesserungen (wie die Installation von Filtern in den Auspuffrohre von Autos usw.) verändert wird. So können beispielsweise die Ein- und Ausreisezeiten, die Öffnungszeiten für Schulen oder kommerzielle Dienstleistungen berücksichtigt werden. Die Maßnahmen zur Bekämpfung der tragischen COVID-Pandemie19 haben neue Instrumente und Gewohnheiten geschaffen, die in solchen Situationen genutzt werden könnten, um die Zeitpläne zu lockern und die Verteilung der Emissionen zu verändern. Ebenso könnte der Verkehr mit den umweltfreundlicheren Verkehrsträgern mit demselben Ziel geregelt oder ein Mautsystem eingeführt werden, das von einem Wetter- und Luftqualitätsmodell geleitet wird, das in Echtzeit die Verkehrsströme durch Minimierung der Emissionen in den Stadtgebieten und während der Tageszeit unter schlechteren diversifizierenden Bedingungen verändert.

Schließlich sollte daran erinnert werden, dass diese Art von Analyse auf Situationen von thermischen Investitionen und auf Schadstoffe wie NO2 oder Primärteilchenmaterial (direkt ausgeliefert) angewandt wird. Sie gilt nicht für andere Arten von Schadstoffen wie Ozon, die durch eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen und unter ganz unterschiedlichen Wetterbedingungen entstehen, die typisch für den Sommer sind. Ebenso wenig gilt es für Treibhausgase.

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