Beschreibung der Randwerte in einem Modell zur Berechnung der Ausbreitung reaktiver Luftschadstoffe.

Abstract

Da Messungen nur die gemeinsamen Auswirkungen der Emissionen aller Verursachergruppen feststellen können, kann der Beitrag einer bestimmten Verursachergruppe zur Immission leichter mit Hilfe von Ausbreitungsrechnungen festgestellt werden. Mit einem solchen Ausbreitungsmodell wird versucht, die Vorgänge von der Emission eines Stoffes über die chemische Umwandlung und den Transport bis zur Immission auf der Basis physikalischer und chemischer Modellvorstellungen zu beschreiben. Ein Teil eines solchen Ausbreitungsmodells ist das chemische Reaktionsmodell. Die mathematische Formulierung eines Reaktionsmodells gibt die chemischen Reaktionen, die die Umwandlung von Luftbeimengungen beschreiben, durch ein System gekoppelter reaktionskinetischer Differenzialgleichungen wieder. Die Arbeit stellt eine Methode vor, mit der kleinräumige Variationen der Emissionsverteilungen in Modellrechnungen aufgelöst und zugleich der Einfluss großräumiger Vorgänge berücksichtigt werden kann. Grundlage der Modellerweiterungen ist das Eulersche Ausbreitungsmodell für reaktive Schadstoffe MARS. Es wird nach der Darstellung der Grundlagen der Ozonbildung ein Überblick über die numerischen Methoden und die Ausbreitungsmodelle gegeben, dem die Vorstellung des European Zooming Model (EZM) und seine Erweiterungen in der Version MP2 um ein Reaktionsmodell und um ein Advektionsschema folgt. Da bei der Anwendung von mathematischen Ausbreitungsmodellen die Beschreibung der Randwerte von besonderer Bedeutung ist, wird ein robustes Verfahren zur Übergabe von Randwerten zwischen Rechengittern unterschiedlicher Maschenweite und Struktur vorgestellt. Abschließend wird sein Einsatz für zwei reale Anwendungsfälle beschrieben. Der Vergleich der berechneten Konzentrationen verschiedener Stoffe mit gemessenen Werten sowie statistische Auswertungen der Ergebnisse ermöglichen eine Beurteilung der Güte der Rechenergebnisse. Anhand der Ergebnisse von Modellrechnungen kann so auch der Einfluss verschiedener Parameter diskutiert werden. goj/difu