Zeitliche Verteilung nationaler Emissionsdaten für Ausbreitungsrechnungen mit Chemie-Transportmodellen

Abstract

Im Rahmen dieses Projekts wurde das Tool TeResE (Temporal Resolution of Emission data) zur zeitlichen Verteilung von Emissionen entwickelt. Für räumlich verteilte Emissionen leitet das Tool regionalisierte Splitting-Faktoren ab, die für jede Gitterbox und jede Quellgruppe pro Stunde den Anteil der jeweiligen Emission enthalten. Diese Splitting-Faktoren hängen dynamisch von den jeweiligen räumlichen oder zeitlichen Bedingungen ab, z.B. unterscheiden sich verschiedene Jahre hinsichtlich der Meteorologie: Art, Ausprägung und Zeitpunkte der auftretenden Wetterlagen variieren sowohl räumlich wie auch von Jahr zu Jahr. Dies beeinflusst unmittelbar die zeitlichen Emissionsprofile der Quellgruppen wie z.B. der Landwirtschaft oder der Kleinfeuerungsanlagen. Andere wichtige Eingangsdaten sind z.B. stündliche Daten der Verkehrsstärken des Straßenverkehrs oder der aktuellen Energieabgabe von Kraftwerken. Die aktuell vorliegende Version des Tools erzeugt Splitting-Faktoren für Stickstoffoxide, Feinstaub, Ammoniak, nicht-Methan Kohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid und das Nest-2 Gitter (ca. 2 km x 2 km Auflösung über Deutschland) des derzeit im Umweltbundesamt betriebenen Chemie-Transport-Modells REM-CALGRID. Mit diesem Modell wurde für das Jahr 2016 eine Evaluierung der Splitting-Faktoren durchgeführt. Dazu wurden die Schnittstellen des Modells REM-CALGRID entsprechend angepasst. Quelle: Forschungsbericht

Within this project, the tool TeResE (Temporal Resolution of Emission data) for the temporal distribution of emissions was developed. Splitting factors are generated for spatially distributed emissions as annual totals per grid cell, which contain the share of the respective emission for each grid cell and each source group per hour. These splitting factors depend dynamically on the respective spatial or temporal conditions, e.g., different years differ in terms of meteorology: the type, characteristics and times of the weather conditions that occur vary both spatially and from year to year. This directly influences the temporal emission profiles of source groups such as agriculture or small combustion plants. Other important input data are, for example, hourly data on road traffic volumes or the current energy output of power plants. The current version of the tool generates splitting factors nitrogen oxides, particulate matter, ammonia, non-methane hydrocarbons sulphur dioxide and carbon monoxide for the nest-2 grid (approx. 2 km x 2 km resolution over Germany) of the REM-CALGRID chemical transport model currently operated by the German environmental agency. This model was used to evaluate the splitting factors for 2016. For this purpose, the interfaces of REM-CALGRID were adjusted accordingly. Quelle: Forschungsbericht

Anthropogene Emissionen zählen zu den wesentlichen Treibern der atmosphären-chemischen Zusammensetzung und Luftverschmutzung. Um die genauen Auswirkungen anthropogener Emissionen analysieren zu können, werden Emissionsdaten in Emissionsinventaren zusammengefasst. Diese Emissionsdatensätze dienen als Grundlage für Chemie-Transport-Modelle (CTM), mit denen flächendeckende Luftschadstoffkonzentrationen für die Bewertung der Luftqualität und deren Entwicklung oder Szenarien für Strategien zur Minderung der Schadstoffbelastung berechnet werden können. Mittels Verteilfunktionen werden diese Gesamtemissionen sowohl räumlich als auch zeitlich verteilt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde das Tool TeResE (Temporal Resolution of ⁠Emission⁠ data) zur zeitlichen Verteilung von Emissionsdaten entwickelt. Für räumlich verteilte Emissionen, die mit dem ⁠UBA⁠ Gridding Emission Tool for ArcGIS (Greta) räumlich verteilt werden, leitet das Tool regionalisierte, stündliche Faktoren (Splitting-Faktoren) ab. Diese Splitting-Faktoren hängen dynamisch von den jeweiligen räumlichen oder zeitlichen Bedingungen ab, z.B. unterscheiden sich verschiedene Jahre hinsichtlich der Meteorologie: Art, Ausprägung und Zeitpunkte der auftretenden Wetterlagen variieren sowohl räumlich wie auch von Jahr zu Jahr. Dies beeinflusst unmittelbar die zeitlichen Emissionsprofile der Quellgruppen wie z.B. der Landwirtschaft oder der Kleinfeuerungsanlagen. Andere wichtige Eingangsdaten sind z.B. stündliche Daten der Verkehrsstärken des Straßenverkehrs oder der aktuellen Energieabgabe von Kraftwerken. Das Tool erzeugt daraus Splitting-Faktoren für Stickstoffoxide, Feinstaub, Ammoniak, nicht-Methan Kohlenwasserstoffe, Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid als Input für das am Umweltbundesamt betriebene Chemie-Transport-Modell REM-CALGRID.