Seit 1988 werden im Rahmen einer geregelten Überwachung der Küstengewässer an sechs (später fünf) Fanggebieten entlang der niedersächsischen Küste einmal jährlich (Juli/August) Plattfischproben zur Schadstoffbestimmung entnommen. Nach Priorität geordnet handelt es sich dabei um die Arten Limanda limanda, Platichthys flesus und Pleuronectes platessa. Vorgelegt werden die Untersuchungsergebnisse zu den Schwermetallen Kupfer, Zink und Quecksilber im Muskelgewebe für den Zeitraum von 1988 bis 1999. Neben Beprobungsausfällen lassen unterschiedliche Verbreitungsmuster bzw. - schwerpunkte sowie die gewählte Einteilung in Größenklassen nur eine eingeschränkte statistische Analyse zu. Insgesamt sind jedoch keine erhöhten Belastungen im Vergleich mit anderen Untersuchungsergebnissen aus der Nordsee bzw. nordischen Gewässern festzustellen. Für Kupfer ergibt sich eine einheitliche Tendenz an allen Standorten, für alle Arten und in allen Größenklassen: Nach einer Abnahme 1988 bis 1990 finden sich konstante Werte mit einer teilweise leicht negativen Korrelation zwischen Körperlänge und Schwermetallgehalt. Eine gleichbleibende Belastung ist beim Zink zu verzeichnen, wobei auch hier eine leicht negative Korrelation zwischen Körperlänge und Schwermetallgehalt erkennbar ist. Kein eindeutiges Muster in der langfristigen Entwicklung ergibt sich beim Quecksilber; vergleichbar mit Ergebnissen aus anderen Untersuchungen. Die gemessenen Werte bewegen sich im Bereich des Hintergrundwertes, zeigen aber, zumindest bei Limanda limanda u. bei Platichthys flesus, im Gegensatz zu Cu und Zn eine mögliche positive Korrelation zwischen Körperlänge und Metallgehalt. Eine Überarbeitung der Probennahmestrategie wird empfohlen. Within the regular monitoring of coastal waters, flatfish samples are taken once a year (in July/August) since 1988 at six (later five) fishing grounds along the coast of Lower Saxony to determine contents of noxious substances. Examined are the species Limanda limanda, Platichthys flesus, and Pleuronectus platessa in this preferred order. The results for the heavy metals copper, zinc, and mercury in the muscular tissue are presented for the period of 1988 to 1999. Additional to incomplete data collection, varying distribution patterns and main area of distribution as well as different size classifications allow only limitedstatistical analysis. Altogether, no increased levels can be determined in comparison to other survey results from the North Sea or Nordic Seas. The element copper shows a uniform trend for all the sites, species, and size classes: After a decrease from 1988 to 1990, the values are now almost constant between 0.20 and 0.35 mg kg FW (fresh weight) with a partly slight negative correlation between body length and heavy metal content. A steady content of zinc varying between 5.0 and 10.5 mg kg-1 FW is recorded, also showing a slight negative correlation between body length and heavy metal content. Comparable to the results from other studies, no clear pattern can be found for mercury in the long term development. The measured values range from 0.05 to 0.2 mg kg-1 FW. Whereas there is a tendency to a negative correlation for Cu and Zn, a positive correlation between body length and metal content indicates for the element Hg in the species Limandalimanda and Platichthys flesus. A revision of the sampling method is recommended.
Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde eine neue OECD-Prüfrichtlinie (TG) für die Bestimmung von Partikelgrößen und Partikelgrößenverteilungen von Nanomaterialien entwickelt, da die existierende OECD TG 110 zur Bestimmung von Partikelgrößen in Bezug auf den anwendbaren Größenbereich und die gegebenen Methoden veraltet ist bzw. den Nanometerbereich < 200 nm nicht abdeckt. Mit ihrem Anwendungsbereich von 1 bis 1000 nm deckt die neue Prüfrichtlinie (TG PSD) die gesamte Nanoskala ab. Die TG PSD ist für partikel- und faserförmige Nanomaterialien anwendbar. Durch die, in der TG PSD vorgeschriebene, paarweise Messung von Faserdurchmesser und -länge ermöglicht diese TG zum ersten Mal Fasern hinsichtlich ihrer größenabhängigen Gefahrstoffeigenschaften zu unterscheiden. Die Messanweisungen aller enthaltenen Methoden wurden im Rahmen von zwei getrennten Ringversuchen validiert, da bei der Anwendung der Methoden eine Unterscheidung zwischen Partikeln und Fasern gemacht werden muss. Neben Angaben zum Inhalt und Struktur der TG PSD, befasst sich der vorliegende Abschlussbericht mit den wesentlichen Schritten, Überlegungen und organisatorischen Aspekten bei der Entwicklung der Prüfrichtlinie. Darüber hinaus werden Einblicke in die Auswahl, Vorbereitung und Prävalidierung der im Ringversuch verwendeten Testmaterialien gegeben. Schließlich werden die wichtigsten Ergeb-nisse aus den Ringversuchen und ihre Auswirkungen auf die TG PSD vorgestellt. Quelle: Forschungsbericht
Im Vorhaben „Verbesserung der Inhalationsdosimetrie am Arbeitsplatz“ wurden Aerosol-Aktivitätskonzentrationen an Arbeitsplätzen gemessen. Diese wurden ergänzt um die Bestimmung von Aerosolparameter, die eine genauere Spezifizierung der Exposition erlauben. An drei verschiedenen Arbeitsplätzen mit unterschiedlichen zu erwartenden Expositionen wurden Aerosolproben genommen: Tschernobyl (Bau des Reaktorschutzgbäudes), Fukushima (Dekontaminationsarbeiten) und eine Schweißwerkstatt (Wolfram-Inertgas-Schweißen mit Thoriumoxid dotierten Schweißelektroden). Als Arbeitsprozesse wurden untersucht: Fundierungsarbeiten, Straßenbau, Anlieferung von Baumaterial, Kranarbeiten (Tschernobyl); Grassschneiden, Bodenabtragen, Abrißarbeiten (Fukushima) und Aluminium-Schweißen (Schweißwerkstatt). Es wurde Gesamtstaub, größenfraktionierter Staub und größenfraktionierter, personenbezogener Staub gesammelt. Die Löslichkeit in simulierter Lungenflüssigkeit wurde an Gesamtstaubproben getestet. Mit Hilfe der Software „IMBA Professional“ wurden aus den Messungen in Tschernobyl und Fukushima die Dosiskoeffizienten berechnet. Als Input wurden dabei Parameter verwendet, die zuvor aus den Löslichkeitsexperimenten sowie aus den Berechnungen der Größenverteilungen der Aktivität ermittelt wurden. Die berechneten Koeffizienten der effektiven Dosis für das Radionuklid 137Cs liegen im Bereich von 4,98 nSvBq-1 bis 38,2 nSvBq-1 und sind vergleichbar mit den Referenzwerten der ICRP für die Partikel der Größe 1 μm und 5 μm und verschiedene Absorptionstypen. Die experimentellen Löslichkeitsparameter deuten für 137Cs auf einen signifikanten Beitrag des Absorptionstyp S hin, was einen höheren Dosiskoeffizienten nach sich ziehen würde. Hier sind noch weitere Messungen an Luftstaubproben zur Löslichkeit in Lungenflüssigkeit angeraten.
Im Bericht werden zunächst grundlegende Aspekte zum Thema "Feinstaub (PM10)" angesprochen (u. a. Quellen, Größenverteilung des atmosphärischen Aerosols, chemische Zusammensetzung und Morphologie). Ferner wird auf die rechtlichen Regelungen zur Begrenzung der PM10-Immission sowie auf die relevanten Messverfahren zur Bestimmung der PM10-Konzentration eingegangen. Der Bericht gibt zudem einen Überblick über die zeitliche Entwicklung der PM10-Immission in M-V seit Beginn der PM10-Messungen im Jahr 1998. Darüber hinaus werden insbesondere die Ursachen erhöhter PM10-Immissionen des Jahres 2003 unter besonderer Berücksichtigung des Ferntransportes untersucht.
More representative data on source-specific particle number emission rates and associated exposure in European households are needed. In this study, indoor and outdoor particle number size distributions (10-800 nm) were measured in 40 German households under real-use conditions in over 500 days. Particle number emission rates were derived for around 800 reported indoor source events. The highest emission rate was caused by burning candles (5.3 * 1013 h-1). Data were analyzed by the single-parameter approach (SPA) and the indoor aerosol dynamics model approach (IAM). Due to the consideration of particle deposition, coagulation, and time-dependent ventilation rates, the emission rates of the IAM approach were about twice as high as those of the SPA. Correction factors are proposed to convert the emission rates obtained from the SPA approach into more realistic values. Overall, indoor sources contributed ~ 56% of the daily-integrated particle number exposure in households under study. Burning candles and opening the window leads to seasonal differences in the contributions of indoor sources to residential exposure (70% and 40% in the cold and warm season, respectively). Application of the IAM approach allowed to attribute the contributions of outdoor particles to the penetration through building shell and entry through open windows (26% and 15%, respectively). © 2020 Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V.
The identification of different sources of the carbonaceous aerosol (organics and black carbon) was investigated at a mountain forest site located in central Germany from September to October 2010 to characterize incoming air masses during the Hill Cap Cloud Thuringia 2010 (HCCT-2010) experiment. The near-PM1 chemical composition, as measured by a high-resolution time-of-flight aerosol mass spectrometer (HR-ToF-AMS), was dominated by organic aerosol (OA; 41%) followed by sulfate (19%) and nitrate (18%). Source apportionment of the OA fraction was performed using the multilinear engine (ME-2) approach, resulting in the identification of the following five factors: hydrocarbon-like OA (HOA; 3% of OA mass), biomass burning OA (BBOA; 13%), semi-volatile-like OA (SV-OOA; 19%), and two oxygenated OA (OOA) factors. The more oxidized OOA (MO-OOA, 28%) was interpreted as being influenced by aged, polluted continental air masses, whereas the less oxidized OOA (LO-OOA, 37%) was found to be more linked to aged biogenic sources. Equivalent black carbon (eBC), measured by a multi-angle absorption photometer (MAAP) represented 10% of the total particulate matter (PM). The eBC was clearly associated with HOA, BBOA, and MO-OOA factors (all together R2=0.83). Therefore, eBC's contribution to each factor was achieved using a multi-linear regression model. More than half of the eBC (52%) was associated with long-range transport (i.e., MO-OOA), whereas liquid fuel eBC (35%) and biomass burning eBC (13%) were associated with local emissions, leading to a complete apportionment of the carbonaceous aerosol. The separation between local and transported eBC was well supported by the mass size distribution of elemental carbon (EC) from Berner impactor samples. Air masses with the strongest marine influence, based on back trajectory analysis, corresponded with a low particle mass concentration (6.4-7.5 (my)g m-3) and organic fraction (~30%). However, they also had the largest contribution of primary OA (HOA ~ 4% and BBOA 15%-20%), which was associated with local emissions. Continental air masses had the highest mass concentration (11.4-12.6 (my)g m-3), and a larger fraction of oxygenated OA (~45%) indicated highly processed OA. The present results emphasize the key role played by long-range transport processes not only in the OA fraction but also in the eBC mass concentration and the importance of improving our knowledge on the identification of eBC sources. © Author(s) 202
A harmonization of sampling, sample preparation and detection is pivotal in order to obtain comparable data on microplastics (MP) in the environment. This paper develops and proposes a suitable sampling concept for waterbodies that considers different plastic specific properties and influencing factors in the environment. Both artificial water including defined MP fractions and the discharge of a wastewater treatment plant were used to verify the derived sampling procedure, sample preparation and the subsequent analysis of MP using thermal extraction-desorption gas chromatography - mass spectrometry (TED-GC-MS). A major finding of this paper is that an application of various particle size classes greatly improves the practical handling of the sampling equipment. Size classes also enable the TED-GC-MS to provide any data on the MP size distribution, a substantial sampling property affecting both the necessary sampling volume and the optimal sampling depth. In the artificial body of water with defined MP fractions, the recovery rates ranged from 80-110%, depending on the different MP types and MP size classes. In the wastewater discharge, we found both polyethylene and polystyrene in different size classes and quantities. © 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Elemental Carbon (EC) has a significant impact on human health and climate change. In order to evaluate the size segregation of EC emission in the EUCAARI inventory and investigate its influence on the simulation of EC long-range transportation in Europe, we used the fully coupled online Weather Research and Forecasting/Chemistry model (WRF-Chem) at a resolution of 2 km focusing on a region in Germany, in conjunction with a high-resolution EC emission inventory. The ground meteorology conditions, vertical structure and wind pattern were well reproduced by the model. The simulations of particle number and/or mass size distributions were evaluated with observations at the central European background site Melpitz. The fine mode particle concentration was reasonably well simulated, but the coarse mode was substantially overestimated by the model mainly due to the plume with high EC concentration in coarse mode emitted by a nearby point source. The comparisons between simulated EC and Multi-angle Absorption Photometers (MAAP) measurements at Melpitz, Leipzig-TROPOS and Bösel indicated that the coarse mode EC (ECc) emitted from the nearby point sources might be overestimated by a factor of 2-10. The fraction of ECc was overestimated in the emission inventory by about 10-30 % for Russia and 5-10 % for Eastern Europe (e.g., Poland and Belarus). This incorrect size-dependent EC emission results in a shorter atmospheric life time of EC particles and inhibits the long-range transport of EC. A case study showed that this effect caused an underestimation of 20-40 % in the EC mass concentration in Germany under eastern wind pattern.Quelle: http://www.atmos-chem-phys.net
Eine wichtige Ursache für die Entstehung und die Ausbildung eines Stadtklimas sind die gegenüber dem Umland veränderten Boden- und Oberflächeneigenschaften im urbanen Raum. Daraus resultiert die städtische Überwärmung genauso wie eine städtische Lokalwindzirkulation. Wind und Temperatur sowie daraus abgeleitete Größen sind die dominierenden Einflussfaktoren zur Bewertung des Stadtklimas unter human-biometeorologischen und lufthygienischen Gesichtspunkten. Die Untersuchung und Erfassung des Stadtklimas kann mit Hilfe verschiedener Methoden erfolgen. Hierzu zählen Feldmessungen und Fernerkundungsverfahren genauso wie Windkanalstudien und die Anwendung numerischer Simulationsmodelle. Gerade numerische Simulationsmodelle sind in vorteilhafter Weise in der Lage, die aufgrund der großen Komplexität der Bebauungsstrukturen räumlich und zeitlich sehr stark veränderlichen meteorologischen Größen zu erfassen. Die detaillierte Berechnung der Wind- und Temperaturverhältnisse im Großraum Berlin wurde auch in dieser Aktualisierung mit dem fortgeschriebenen Modell FITNAH (Flow over Irregular Terrain with Natural and Antropogenic Heat Sources) durchgeführt. Eine genaue mathematische und physikalische Beschreibung des Modells ist bei Groß 1993 und Richter & Röckle o.J. zu finden. In diesen Quellen können weitere detaillierte Hinweise zu Grundgerüst und Arbeitsansatz des dreidimensionalen Modells FITNAH sowie zur Interpretation der Modellergebnisse anhand eines beispielhaften Vergleiches mit Messdaten unter Methode / ergänzende Hinweise eingesehen werden. Generell gilt, dass numerische Simulationsmodelle in sehr vielen Gebieten der Meteorologie eingesetzt werden, da die resultierenden Erkenntnisse wichtige Basisinformationen für viele Lebensbereiche liefern (vgl. Übersicht der wichtigsten Modelle). Die Wettervorhersage für die nächsten 1-5 Tage wird fast ausschließlich von solchen komplexen und umfangreichen Computermodellen erstellt. Auch die Erkenntnisse zu den möglichen Veränderungen unseres globalen Klimas in den nächsten Jahrzehnten resultieren aus solchen Rechnungen. Und schließlich werden Modelle ähnlichen Typs auch dazu verwendet, die lokalen und die regionalen Verteilungen der meteorologischen Variablen in der Atmosphäre zu berechnen (Groß 2002). Ausschließlich durch Modelle kann das Immissionsverhalten von Luftschadstoffen in der Atmosphäre simuliert werden. Auf der Basis der FITNAH-Rechenergebnisse war es möglich, ein realistisches Ausbreitungsverhalten des untersuchten Gases Stickstoffdioxid durchzuführen. Dabei wurden die Strömungs- und Turbulenzfelder, die mit dem dreidimensionalen Modell FITNAH berechnet wurden, genutzt. Die Ergebnisse zu den berechneten NO 2 -Konzentrationen in Grünflächen werden in den Bewertungskarten 04.11 dargestellt und in den Begleittexten beschrieben. Die o.g. Computermodelle für die verschiedenen Skalen und Aufgabenstellungen und auch das hier eingesetzte Modell FITNAH basieren alle auf dem gleichen mathematisch-physikalischen Gleichungssystem. Lediglich im Detail finden sich skalenspezifische Unterschiede. Neben den modellinternen Festsetzungen spielen die meteorologischen Randbedingungen eine große Rolle. Während Hochdruckwetterlagen können sich die lokalklimatischen Besonderheiten einer Landschaft besonders gut ausprägen. Eine solche Wetterlage wird durch wolkenlosen Himmel und einen nur sehr schwachen überlagerten synoptischen Wind gekennzeichnet. Bei den hier durchgeführten numerischen Simulationen wurden die großräumigen synoptischen Rahmenbedingungen entsprechend festgelegt. FITNAH basiert in der horizontalen Ausrichtung auf einem gleichmäßigen, in der Vertikalen auf einem gestreckten Gitternetz. Durch die anteilmäßige Zuordnung der Eingangsparameter wie Flächennutzung, Geländehöhen etc. auf dieses Raster kann für jedes Rastervolumen nur ein repräsentativer Wert berechnet, der einen gewichteten Mittelwert aus allen eingegangenen Daten darstellt (vgl. Methode / ergänzende Hinweise). Zur Überprüfung der aus den Modellläufen abgeleiteten Informationen wurde auf eine Studie zu den lokalklimatischen Funktionen der Freiflächen im Bereich des Gleisdreieckes in Berlin-Schöneberg zurückgegriffen. Anhand eines umfangreichen Vergleiches wurden die Messergebnisse der Studie mit den Simulationsresultaten der Modellanwendung verglichen. Im Ergebnis dieses Vergleiches kann eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Messkampagne und der Modellierung des lokalen Strömungsfeldes mit FITNAH in der Region Gleisdreieck festgestellt werden. Die eigenbürtigen, lokalen Strömungsphänomene, die durch die Modellrechnung postuliert werden, können zum großen Teil über die Messungen belegt werden. Angaben zur Strömungsrichtung und -geschwindigkeit liegen in den gleichen Größenordnungen. Die relevanten Luftaustauschprozesse – kleinräumige, orographisch bedingte Kaltluftabflüsse aus dem Viktoriapark/Kreuzberg und thermisch induzierte Ausgleichsströmungen zwischen den Freiflächen des Gleisdreiecks und der angrenzenden Bebauung – werden qualitativ und quantitativ gleich erfasst und dargestellt (vgl. Vogt 2002a, S. 26 ff). Eine eher regional geprägte Ausgleichsströmung zwischen Berliner Innenstadt und Umland kann hingegen durch beide methodischen Ansätze nicht belegt werden (vgl. Methode / ergänzende Hinweise). Nachfolgend werden umfangreiche Zusatzinformationen zum Themenkomplex der methodischen Bearbeitung des Klimamodells Berlin angeboten. Der Text ergänzt damit die Inhalte des Kapitels Methode. Das Grundgerüst des dreidimensionalen Modells FITNAH besteht aus den Erhaltungsgleichungen für Impuls, Masse und innerer Energie sowie Bilanzgleichungen für Feuchtekomponenten und Luftbeimengungen. Die verschiedenen turbulenten Flüsse werden mit Hilfe empirischer Ansätze mit den berechenbaren mittleren Größen verknüpft. Der dabei auftretende turbulente Diffusionskoeffizient wird aus der turbulenten kinetischen Energie berechnet, für die eine zusätzliche Gleichung gelöst wird. Die Erwärmungs- und Abkühlungsraten in der Atmosphäre aufgrund der Divergenz der langwelligen Strahlungsflüsse werden über ein Verfahren berechnet, bei dem die Emissivität des Wasserdampfes in der Luft berücksichtigt wird. Bei detaillierten Simulationen in realem Gelände müssen neben der Orographie insbesondere auch der Einfluss von Wäldern und urbanen Strukturen auf die Verteilung der meteorologischen Größen realitätsnah berücksichtigt werden. Hierzu sind in FITNAH besondere Parametrisierungen vorgesehen. Ein Wald oder Baumbestand findet über bestandsspezifische Größen wie Baumhöhe, Bestandsdichte und Baumart Eingang in das Modell. Damit gelingt es u.a., die Reduzierung der mittleren Geschwindigkeit im Bestand, die Erhöhung der Turbulenz im Kronenbereich und die starke nächtliche Abkühlung im oberen Kronendrittel in Übereinstimmung mit verfügbaren Beobachtungen zu simulieren. Unter Berücksichtigung der stadtspezifischen Größen Gebäudehöhe, Versiegelungs- und Überbauungsgrad und anthropogene Abwärme kann die typische Ausbildung der städtischen Wärmeinsel bei verringerter mittlerer Strömung simuliert werden (vgl. Groß 1989). Das gesamte Gleichungssystem einschließlich der Parametrisierungen wird in ein dem Gelände folgendes Koordinatensystem transformiert. Damit gelingt es insbesondere, die Randbedingungen der verschiedenen meteorologischen Größen am unteren Rand, dem Erdboden, problemspezifisch zu formulieren. Die Berechnung der Erdoberflächentemperatur erfolgt über eine Energiestrombilanz, bei der fühlbarer und latenter Wärmestrom, der Bodenwärmestrom, kurz- und langwellige Strahlungskomponenten sowie der anthropogene Wärmestrom Berücksichtigung finden. Die Differentialgleichung des benutzten Gleichungssystems werden auf einem numerischen Gitter gelöst. Die hier verwendete räumliche Maschenweite Δx beträgt in beide horizontale Raumrichtungen 50 m. Die vertikale Gitterweite ist nicht äquidistant und in der bodennahen Atmosphäre sind die Rechenflächen besonders dicht angeordnet, um die starke Variation der meteorologischen Größen realistisch zu erfassen. So liegen die untersten Rechenflächen in Höhen von 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50 und 70 m. Nach oben hin wird der Abstand Δz immer größer und die Modellobergrenze liegt in einer Höhe von 3.000 m über Grund. In dieser Höhe wird angenommen, dass die am Erdboden durch Orographie und Landnutzung verursachten Störungen abgeklungen sind (vgl. Abbildung 4). Während Hochdruckwetterlagen (autochthone Wetterlagen) können sich die lokalklimatischen Besonderheiten einer Landschaft besonders gut ausprägen. Eine solche Wetterlage wird durch wolkenlosen Himmel und einen nur sehr schwachen überlagernden synoptischen Wind gekennzeichnet. Bei den hier durchgeführten numerischen Simulationen wurden die großräumigen synoptischen Rahmenbedingungen entsprechend festgelegt: Bedeckungsgrad 0/8 geostrophische Windgeschwindigkeit 0 m/s relative Feuchte der Luftmasse 50 %. Aufgrund der verwendeten horizontalen Maschenweite von 50 m können beispielsweise einzelne Häuser und Bauten nicht explizit aufgelöst werden. Vielmehr wird vom Modell ein für dieses Rastervolumen (Δx·Δy·Δz) repräsentativer Wert berechnet, der einen gewichteten Mittelwert aus den vorhandenen Landnutzungen darstellt. Dieser Sachverhalt soll an Hand der Windgeschwindigkeit U verdeutlicht werden: Sind beispielsweise 40 % des Rastervolumens mit Bauten ausgefüllt (U Haus = 0 m/s) und 60 % ohne Strömungshindernisse (z.B. U Frei = 1 m/s), so beträgt die repräsentative Windgeschwindigkeit, die auch vom Modell berechnet wird, 40 % · U Haus + 60 % · U Frei = 0,6 m/s. Auch bei der Berechnung der Temperatur ist eine ähnliche Wichtung der einzelnen Landnutzungen verfahrensbedingt im Modell enthalten und muss bei der Interpretation der Simulationsergebnisse berücksichtigt werden. Sind beispielsweise in einem Raster vier verschiedene Landnutzungen mit unterschiedlichen Flächenanteilen vorhanden, so z.B. Landnutzung Flächenanteil Temperatur Wasser Flächenanteil 20 % T Wasser = 18 °C Freiland Flächenanteil 40 % T Frei = 14 °C Stadt Flächenanteil 30 % T Stadt = 17 °C Wald Flächenanteil 10 % T Wald = 16 °C so berechnet sich ein für das Raster repräsentativer Wert von T Modell = 15,9 °C. Zur Überprüfung der aus den Modellläufen abgeleiteten Informationsebenen kann auf eine Studie zu den lokalklimatischen Funktionen der Freiflächen im Bereich Gleisdreieck zurückgegriffen werden. Die orientierende Untersuchung zu den Strömungs- und Temperaturfeldern im Bereich Gleisdreieck setzte sich methodisch aus stationären Messungen aus dem Sommerhalbjahr 2001 (vier Messkampagnen) und mobilen Messungen aus dem Winterhalbjahr 2001/2002 (vier Messkampagnen) zusammen. Die meteorologischen Rahmenbedingungen schienen geeignet, dass sich eigenbürtige Strömungssysteme im Umfeld des Areals Gleisdreieck ausbilden konnten (vgl. Vogt 2002a und Vogt 2002b). Folgende Arbeitshypothesen sollten im Zuge der Messkampagnen überprüft werden: es gibt eine autochthone, regionale Strömung, die Kaltluft über die rauigkeitsarmen Strukturen des Gleiskörpers (= Leitbahn) aus dem Raum Teltow in die Innenstadt Berlins transportiert das durch Freiflächen geprägte Areal Gleisdreieck liefert Kaltluft in die unmittelbar angrenzenden bebauten Stadtteile es gibt einen Kaltluftabfluss aus dem Bereich Kreuzberg/Viktoriapark, der in die Freiflächen des Gleisdreiecks eingreift. Diese Annahmen decken sich mit den Vorstellungen zur Ausprägung von autochthonen Strömungssystemen zwischen unterschiedlich strukturierten urbanen Arealen in dieser Untersuchung und sollten sich somit auch in den Modellergebnissen der FITNAH-Simulationen wiederfinden lassen. Deshalb können hier die Messdaten zum Strömungsfeld für die Überprüfung der Plausibilität der Modellergebnisse herangezogen werden. Allerdings muss von einer eingeschränkten Aussagefähigkeit dieses Vergleichs ausgegangen werden: Die meteorologischen Rahmenbedingungen für die Messungen waren nicht in jedem Fall ideal für die Ausprägung von eigenbürtigen Strömungssystemen mobile und stationäre Messungen können immer nur einen Stichprobencharakter haben (räumlich und zeitlich) die mobilen Messungen sind im Winterhalbjahr während starker Frostperioden durchgeführt worden es handelt sich auch eher um „quasistationäre“ Kurzzeitmessungen, da an jedem der 37 Messplätze nacheinander für ca. 4 Minuten die Windfeldparameter erfasst worden sind. Die Messkampagnen zur Erfassung des Windfelds für diesen Raum werden 4 bis 5 Stunden gedauert haben. Es handelt sich somit nicht um die Wiedergabe eines Windfeldes für einen definierten Zeitschnitt bei den Modellläufen, die für den Vergleich herangezogen werden, wird von idealen Rahmenbedingungen für die Ausbildung von eigenbürtigen Strömungssystemen ausgegangen, d.h. die Oberströmung weist eine Geschwindigkeit von 0 m/s auf. Betrachtet werden bei diesem Abgleich vorrangig die Ergebnisse, die in den frühen Nachtstunden in 2,5 m über Grund erzielt werden. So ist in dieser Hinsicht eine weitgehende Vergleichbarkeit der Ergebnisse Modell/Messung gewährleistet. Der Abgleich erfolgt an Hand der aufgestellten Arbeitshypothesen zur Strömungssituation im Untersuchungsraum: es gibt eine autochthone, regionale Strömung, die Kaltluft über die rauigkeitsarmen Strukturen des Gleiskörpers (= Leitbahn) aus dem Raum Teltow in die Innenstadt Berlins transportiert. Weder in den Messkampagnen noch in den Modellrechnungen kann eine regionale Strömung, die die rauigkeitsarmen Freiflächen der Bahnanlagen als Leitbahn nutzen, nachgewiesen werden. Am Messplatz „Monumentenbrücke“ hätte sich ein solches Strömungssystem in den Messwerten abbilden müssen (vgl. Vogt 2002a, S. 14). Nachgewiesen werden konnte aber innerhalb der Messkampagnen lediglich das Durchgreifen der Oberströmung in den relativ rauigkeitsarmen, vegetationsgeprägten Flächen des Gleisdreiecks. Auch im Rahmen der mobilen, winterlichen Messungen wurde diese Strömung nicht erfasst (vgl. Vogt 2002b, Abb. 78 ff.). Auch das Modellergebnis spricht gegen eine großräumigere Austauschströmung. Das Strömungsfeld (22.00 Uhr) zeigt ein lokal geprägtes Mosaik von kleinräumig wirksamen Luftaustauschzellen, die vorrangig thermisch induziert werden. Die räumliche Ausdehnung dieser „Strömungszellen“ beträgt in der Regel zwischen 500 m und 1200 m (vgl. Abbildung 5). Das von Freiflächen geprägte Areal Gleisdreieck liefert Kaltluft in die unmittelbar angrenzenden, bebauten Stadtteile. Die Messungen lieferten klare Hinweise auf das Vorhandensein dieser lokalen Ausgleichströmungen (vgl. Vogt 2002a, S. 15). Allerdings wurde eine umfassende Abbildung dieser Strömungssysteme durch die nicht bei allen Messkampagnen optimalen meteorologischen Rahmenbedingungen und den zeitlichen Versatz bei mobilen Messungen verhindert. Die mit FITNAH erzeugten Modellergebnisse zeichnen dagegen ein umfassendes Bild der räumlichen Ausprägung dieser lokalen, vorrangig thermisch induzierten Strömungssysteme nach. Zusätzlich zu den punktuellen Aussagen der Messungen erlauben die Modellergebnisse Aussagen zur Reichweite (= Eindringtiefe) der Strömungen in die angrenzende Bebauung. Exemplarisch kann hier auf den Bereich zwischen den Messpunkten Lützowstraße und Kurfürstenstraße am Westrand des Areals Gleisdreiecks verwiesen werden (Abb. 5). Hier dringt die lokal gebildete Kaltluft ca. 500 m in die Bebauung ein. Die Strömungsgeschwindigkeiten, die gemessen bzw. modelliert werden, erreichen sehr ähnliche Größenordnungen. In der Regel gehen diese thermisch induzierten Strömungssysteme mit Windgeschwindigkeiten von 0,1 bis 0,5 m/s einher. Die Messkampagnen zeigten, dass diese Werte sowohl im Sommer- als auch im Winterhalbjahr erreicht werden (vgl. Vogt 2002a, S. 19 und 22). Es zeigt sich außerdem ein Vordringen der Kaltluft im Bereich Möckernstraße, wobei die Eindringtiefe mit bis zu 150 m geringer ausgeprägt ist (vgl. Abb. 5). Es gibt einen Kaltluftabfluss im Bereich Kreuzberg/Victoriapark. Die Messergebnisse zu den lokalen Kaltluftabflüssen aus dem Bereich Viktoriapark/Kreuzberg bestätigen darüber hinaus die FITNAH-basierten Simulationsrechnungen (vgl. Vogt 2002a, S. 17). In den Messungen spiegelte sich die Kanalisierung des Kaltluftabflusses vor allem über die Kreuzbergstraße sowie Großbeerenstraße wieder. Diese Strömungen gingen mit geringen Windgeschwindigkeiten von 0,7 bis 0,2 m/s einher. Insgesamt gibt es eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Messkampagne und der Modellierung des lokalen Strömungsfeldes mit FITNAH in der Region Gleisdreieck. Die eigenbürtigen, lokalen Strömungsphänomene, die durch die Modellrechnung postuliert werden, können zum großen Teil über die Messungen belegt werden. Angaben zur Strömungsrichtung und -geschwindigkeit liegen in den gleichen Größenordnungen. Die relevanten Luftaustauschprozesse – kleinräumige, orographisch bedingte Kaltluftabflüssen aus dem Viktoriapark/Kreuzberg und thermisch induzierte Ausgleichsströmungen zwischen den Freiflächen des Gleisdreiecks und der angrenzenden Bebauung – werden qualitativ und quantitativ gleich erfasst und dargestellt (vgl. Vogt 2002a, S. 26 ff). Eine eher regional geprägte Ausgleichsströmung zwischen Berliner Innenstadt und Umland kann hingegen durch beide methodischen Ansätze nicht belegt werden.
Eine wichtige Ursache für die Entstehung und die Ausbildung eines Stadtklimas sind die gegenüber dem Umland veränderten Boden- und Oberflächeneigenschaften im urbanen Raum. Daraus resultiert die städtische Überwärmung genauso wie eine städtische Lokalwindzirkulation. Wind und Temperatur sowie daraus abgeleitete Größen sind die dominierenden Einflussfaktoren zur Bewertung des Stadtklimas unter human-biometeorologischen und lufthygienischen Gesichtspunkten. Die Untersuchung und Erfassung des Stadtklimas können mit Hilfe verschiedener Methoden erfolgen. Hierzu zählen Feldmessungen und Fernerkundungsverfahren genauso wie Windkanalstudien und die Anwendung numerischer Simulationsmodelle. Bisher wurden im Umweltatlas der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung vorrangig die Bereiche Feldmessung und Fernerkundung zur Erfassung stadtklimatischer Phänomene eingesetzt. Gerade numerische Simulationsmodelle sind in vorteilhafter Weise in der Lage, die aufgrund der großen Komplexität der Bebauungsstrukturen räumlich und zeitlich sehr stark veränderlichen meteorologischen Größen zu erfassen. Die detaillierte Berechnung der Wind- und Temperaturverhältnisse im Großraum Berlin wurde mit dem Modell FITNAH (Flow over Irregular Terrain with Natural and Anthropogenic Heat Sources) durchgeführt. Eine genaue mathematische und physikalische Beschreibung des Modells ist bei Groß 1993 und Richter& Röckle o.J. zu finden. An dieser Stelle können weitere detaillierte Hinweise zu Grundgerüst und Arbeitsansatz des dreidimensionalen Modells FITNAH sowie zur Interpretation der Modellergebnisse anhand eines beispielhaften Vergleiches mit Messdaten unter Methode / ergänzende Hinweise eingesehen werden. Generell gilt, dass numerische Simulationsmodelle in sehr vielen Gebieten der Meteorologie eingesetzt werden, da die resultierenden Erkenntnisse wichtige Basisinformationen für viele Lebensbereiche liefern (vgl. Übersicht der wichtigsten Modelle). Die Wettervorhersage für die nächsten 1-5 Tage wird fast ausschließlich von solchen komplexen und umfangreichen Computermodellen erstellt. Auch die Erkenntnisse zu den möglichen Veränderungen unseres globalen Klimas in den nächsten Jahrzehnten resultieren aus solchen Rechnungen. Und schließlich werden Modelle ähnlichen Typs auch dazu verwendet, die lokalen und die regionalen Verteilungen der meteorologischen Variablen in der Atmosphäre zu berechnen (Groß 2002). Die o.g. Computermodelle für die verschiedenen Skalen und Aufgabenstellungen und auch das hier eingesetzte Modell FITNAH basieren alle auf dem gleichen mathematisch-physikalischen Gleichungssystem. Lediglich im Detail finden sich skalenspezifische Unterschiede. Neben den modellinternen Festsetzungen spielen die meteorologischen Randbedingungen eine große Rolle. Während Hochdruckwetterlagen können sich die lokalklimatischen Besonderheiten einer Landschaft besonders gut ausprägen. Eine solche Wetterlage wird durch wolkenlosen Himmel und einen nur sehr schwachen überlagerten synoptischen Wind gekennzeichnet. Bei den hier durchgeführten numerischen Simulationen wurden die großräumigen synoptischen Rahmenbedingungen entsprechend festgelegt. Hinweise zur Interpretation der Modellergebnisse FITNAH basiert in der horizontalen Ausrichtung auf einem gleichmäßigen, in der Vertikalen auf einem gestreckten Gitternetz. Durch die anteilmäßige Zuordnung der Eingangsparameter wie Flächennutzung, Geländehöhen etc. auf dieses Raster kann für jedes Rastervolumen nur ein repräsentativer Wert berechnet, der einen gewichteten Mittelwert aus allen eingegangenen Daten darstellt (vgl. Methode / ergänzende Hinweise). Verifizierung der Ergebnisse des Klimamodelles FITNAH Zur Überprüfung der aus den Modellläufen abgeleiteten Informationen wurde auf eine Studie zu den lokalklimatischen Funktionen der Freiflächen im Bereich des so genannten Gleisdreieckes in Berlin-Schöneberg zurückgegriffen. Anhand eines umfangreichen Vergleiches wurden die Messergebnisse der Studie mit den Simulationsresultaten der Modellanwendung verglichen. Im Ergebnis dieses Vergleiches kann eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Messkampagne und der Modellierung des lokalen Strömungsfeldes mit FITNAH in der Region Gleisdreieck festgestellt werden. Die eigenbürtigen, lokalen Strömungsphänomene, die durch die Modellrechnung postuliert werden, können zum großen Teil über die Messungen belegt werden. Angeben zur Strömungsrichtung und -geschwindigkeit liegen in den gleichen Größenordnungen. Die relevanten Luftaustauschprozesse – kleinräumige, orographisch bedingte Kaltluftabflüssen aus dem Viktoriapark/Kreuzberg und thermisch induzierte Ausgleichsströmungen zwischen den Freiflächen des Gleisdreiecks und der angrenzenden Bebauung – werden qualitativ und quantitativ gleich erfasst und dargestellt (vgl. Vogt 2002a, S. 26 ff). Eine eher regional geprägte Ausgleichsströmung zwischen Berliner Innenstadt und Umland kann hingegen durch beide methodischen Ansätze nicht belegt werden (vgl. Methode / ergänzende Hinweise). Nachfolgend werden umfangreiche Zusatzinformationen zum Themenkomplex der methodischen Bearbeitung des Klimamodells Berlin angeboten. Der Text ergänzt damit die Inhalte des Kapitels Methode. Konzept und Verfahren des Klimamodells FITNAH Das Grundgerüst des dreidimensionalen Modells FITNAH besteht aus den Erhaltungsgleichungen für Impuls, Masse und innerer Energie sowie Bilanzgleichungen für Feuchtekomponenten und Luftbeimengungen. Die verschiedenen turbulenten Flüsse werden mit Hilfe empirischer Ansätze mit den berechenbaren mittleren Größen verknüpft. Der dabei auftretende turbulente Diffusionskoeffizient wird aus der turbulenten kinetischen Energie berechnet, für die eine zusätzliche Gleichung gelöst wird. Die Erwärmungs- und Abkühlungsraten in der Atmosphäre aufgrund der Divergenz der langwelligen Strahlungsflüsse werden über ein Verfahren berechnet, bei dem die Emissivität des Wasserdampfes in der Luft berücksichtigt wird. Bei detaillierten Simulationen in realem Gelände müssen neben der Orographie insbesondere auch der Einfluss von Wäldern und urbanen Strukturen auf die Verteilung der meteorologischen Größen realitätsnah berücksichtigt werden. Hierzu sind in FITNAH besondere Parametrisierungen vorgesehen. Ein Wald oder Baumbestand findet über bestandsspezifische Größen wie Baumhöhe, Bestandsdichte und Baumart Eingang in das Modell. Damit gelingt es u.a., die Reduzierung der mittleren Geschwindigkeit im Bestand, die Erhöhung der Turbulenz im Kronenbereich und die starke nächtliche Abkühlung im oberen Kronendrittel in Übereinstimmung mit verfügbaren Beobachtungen zu simulieren. Unter Berücksichtigung der stadtspezifischen Größen Gebäudehöhe, Versiegelungs- und Überbauungsgrad und anthropogene Abwärme kann die typische Ausbildung der städtischen Wärmeinsel bei verringerter mittlerer Strömung simuliert werden (vgl. Groß 1989). Das gesamte Gleichungssystem einschließlich der Parametrisierungen wird in ein dem Gelände folgendes Koordinatensystem transformiert. Damit gelingt es insbesondere, die Randbedingungen der verschiedenen meteorologischen Größen am unteren Rand, dem Erdboden, problemspezifisch zu formulieren. Die Berechnung der Erdoberflächentemperatur erfolgt über eine Energiestrombilanz, bei der fühlbarer und latenter Wärmestrom, der Bodenwärmestrom, kurz- und langwellige Strahlungskomponenten sowie der anthropogene Wärmestrom Berücksichtigung finden. Die Differentialgleichung des benutzten Gleichungssystems werden in Differenzengleichungen überführt und auf einem numerischen Gitter gelöst. Die hier verwendete räumliche Maschenweite Δx beträgt in beide horizontale Raumrichtungen 50 m bzw. 200 m. Die vertikale Gitterweite ist nicht äquidistant und in der bodennahen Atmosphäre sind die Rechenflächen besonders dicht angeordnet, um die starke Variation der meteorologischen Größen realistisch zu erfassen. So liegen die untersten Rechenflächen in Höhen von 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50 und 70 m. Nach oben hin wird der Abstand Δz immer größer und die Modellobergrenze liegt in einer Höhe von 3000 m über Grund. In dieser Höhe wird angenommen, dass die am Erdboden durch Orographie und Landnutzung verursachten Störungen abgeklungen sind (vgl. Abbildung 4). Während Hochdruckwetterlagen (autochthone Wetterlagen) können sich die lokalklimatischen Besonderheiten einer Landschaft besonders gut ausprägen. Eine solche Wetterlage wird durch wolkenlosen Himmel und einen nur sehr schwachen überlagernden synoptischen Wind gekennzeichnet. Bei den hier durchgeführten numerischen Simulationen wurden die großräumigen synoptischen Rahmenbedingungen entsprechend festgelegt: Bedeckungsgrad 0/8 geostrophische Windgeschwindigkeit 2 m/s (0 m/s) relative Feuchte der Luftmasse 50 %. Hinweise zur Interpretation der Modellergebnisse Aufgrund der verwendeten horizontalen Maschenweite von 50 m bzw. 200 m können beispielsweise einzelne Häuser und Bauten nicht explizit aufgelöst werden. Vielmehr wird vom Modell ein für dieses Rastervolumen (Δx·Δy·Δz) repräsentativer Wert berechnet, der einen gewichteten Mittelwert aus den vorhandenen Landnutzungen darstellt. Dieser Sachverhalt soll an Hand der Windgeschwindigkeit U verdeutlicht werden: Sind beispielsweise 40 % des Rastervolumens mit Bauten ausgefüllt (U Haus = 0 m/s) und 60 % ohne Strömungshindernisse (z.B. U Frei = 1 m/s), so beträgt die repräsentative Windgeschwindigkeit, die auch vom Modell berechnet wird, 40 % · U Haus + 60 % · U Frei = 0,6 m/s. Auch bei der Berechnung der Temperatur ist eine ähnliche Wichtung der einzelnen Landnutzungen verfahrensbedingt im Modell enthalten und muss bei der Interpretation der Simulationsergebnisse berücksichtigt werden. Sind beispielsweise in einem Raster vier verschiedene Landnutzungen mit unterschiedlichen Flächenanteilen vorhanden, so z.B. Landnutzung Flächenanteil Temperatur Wasser Flächenanteil 20 % T Wasser = 18 °C Freiland Flächenanteil 40 % T Frei = 14 °C Stadt Flächenanteil 30 % T Stadt = 17 °C Wald Flächenanteil 10 % T Wald = 16 °C so berechnet sich ein für das Raster repräsentativer Wert von T Modell = 15,9 °C. Zur Überprüfung der aus den Modellläufen abgeleiteten Informationsebenen kann auf eine Studie zu den lokalklimatischen Funktionen der Freiflächen im Bereich Gleisdreieck zurückgegriffen werden. Die orientierende Untersuchung zu den Strömungs- und Temperaturfeldern im Bereich Gleisdreieck setzte sich methodisch aus stationären Messungen aus dem Sommerhalbjahr 2001 (vier Messkampagnen) und mobilen Messungen aus dem Winterhalbjahr 2001/2002 (vier Messkampagnen) zusammen. Die meteorologischen Rahmenbedingungen schienen geeignet, dass sich eigenbürtige Strömungssysteme im Umfeld des Areals Gleisdreieck ausbilden konnten (vgl. Vogt 2002a und Vogt 2002b). Folgende Arbeitshypothesen sollten im Zuge der Messkampagnen überprüft werden: es gibt eine autochthone, regionale Strömung, die Kaltluft über die rauigkeitsarmen Strukturen des Gleiskörpers (= Leitbahn) aus dem Raum Teltow in die Innenstadt Berlins transportiert das durch Freiflächen geprägte Areal Gleisdreieck liefert Kaltluft in die unmittelbar angrenzenden bebauten Stadtteile es gibt einen Kaltluftabfluss aus dem Bereich Kreuzberg/Viktoriapark, der in die Freiflächen des Gleisdreiecks eingreift. Diese Annahmen decken sich mit den Vorstellungen zur Ausprägung von autochthonen Strömungssystemen zwischen unterschiedlich strukturierten urbanen Arealen in dieser Untersuchung und sollten sich somit auch in den Modellergebnissen der FITNAH-Simulationen wiederfinden lassen. Deshalb können hier die Messdaten zum Strömungsfeld für die Überprüfung der Plausibilität der Modellergebnisse herangezogen werden. Allerdings muss von einer eingeschränkten Aussagefähigkeit dieses Vergleichs ausgegangen werden: Die meteorologischen Rahmenbedingungen für die Messungen waren nicht in jedem Fall ideal für die Ausprägung von eigenbürtigen Strömungssystemen mobile und stationäre Messungen können immer nur einen Stichprobencharakter haben (räumlich und zeitlich) die mobilen Messungen sind im Winterhalbjahr während starker Frostperioden durchgeführt worden es handelt sich auch eher um „quasistationäre“ Kurzzeitmessungen, da an jedem der 37 Messplätze nacheinander für ca. 4 Minuten die Windfeldparameter erfasst worden sind. Die Messkampagnen zur Erfassung des Windfelds für diesen Raum werden 4 bis 5 Stunden gedauert haben. Es handelt sich somit nicht um die Wiedergabe eines Windfeldes für einen definierten Zeitschnitt bei den Modellläufen, die für den Vergleich herangezogen werden, wird von idealen Rahmenbedingungen für die Ausbildung von eigenbürtigen Strömungssystemen ausgegangen, d.h. die Oberströmung weist eine Geschwindigkeit von 0 m/s auf. Betrachtet werden bei diesem Abgleich vorrangig die Ergebnisse, die in den frühen Nachtstunden in 2,5 m über Grund erzielt werden. So ist in dieser Hinsicht eine weit gehende Vergleichbarkeit der Ergebnisse Modell/Messung gewährleistet. Der Abgleich erfolgt an Hand der aufgestellten Arbeitshypothesen zur Strömungssituation im Untersuchungsraum: es gibt eine autochthone, regionale Strömung, die Kaltluft über die rauigkeitsarmen Strukturen des Gleiskörpers (= Leitbahn) aus dem Raum Teltow in die Innenstadt Berlins transportiert. Weder in den Messkampagnen noch in den Modellrechnungen kann eine regionale Strömung, die die rauigkeitsarmen Freiflächen der Bahnanlagen als Leitbahn nutzen, nachgewiesen werden. Am Messplatz „Monumentenbrücke“ hätte sich ein solches Strömungssystem in den Messwerten abbilden müssen (vgl. Vogt 2002a, S. 14). Nachgewiesen werden konnte aber innerhalb der Messkampagnen lediglich das Durchgreifen der Oberströmung in den relativ rauigkeitsarmen, vegetationsgeprägten Flächen des Gleisdreiecks. Auch im Rahmen der mobilen, winterlichen Messungen wurde diese Strömung nicht erfasst (vgl. Vogt 2002b, Abb. 78 ff.). Auch das Modellergebnis spricht gegen eine großräumigere Austauschströmung. Das Strömungsfeld (22.00 Uhr) zeigt ein lokal geprägtes Mosaik von kleinräumig wirksamen Luftaustauschzellen, die vorrangig thermisch induziert werden. Die räumliche Ausdehnung dieser „Strömungszellen“ beträgt in der Regel zwischen 800 m und 2000 m (vgl. Abbildung 5). Das von Freiflächen geprägte Areal Gleisdreieck liefert Kaltluft in die unmittelbar angrenzenden, bebauten Stadtteile. Die Messungen lieferten klare Hinweise auf das Vorhandensein dieser lokalen Ausgleichströmungen (vgl. Vogt 2002a, S. 15). Allerdings wurde eine umfassende Abbildung dieser Strömungssysteme durch die nicht bei allen Messkampagnen optimalen meteorologischen Rahmenbedingungen und den zeitlichen Versatz bei mobilen Messungen verhindert. Die mit FITNAH erzeugten Modellergebnisse zeichnen dagegen ein umfassendes Bild der räumlichen Ausprägung dieser lokalen, vorrangig thermisch induzierten Strömungssysteme nach. Zusätzlich zu den punktuellen Aussagen der Messungen erlauben die Modellergebnisse Aussagen zur Reichweite (= Eindringtiefe) der Strömungen in die angrenzende Bebauung. Exemplarisch kann hier auf den Bereich zwischen den Messpunkten Lützowstraße und Kurfürstenstraße am Westrand des Areals Gleisdreiecks verwiesen werden. Hier dringt die lokal gebildete Kaltluft ca. 440 m in die Bebauung ein. Die Strömungsgeschwindigkeiten, die gemessen bzw. modelliert werden, erreichen sehr ähnliche Größenordnungen. In der Regel gehen diese thermisch induzierten Strömungssysteme mit Windgeschwindigkeiten von 0,1 bis 0,5 m/s einher. Die Messkampagnen zeigten, dass diese Werte sowohl im Sommer- als auch im Winterhalbjahr erreicht werden (vgl. Vogt 2002a, S. 19 und 22). Es gibt einen Kaltluftabfluss aus dem Bereich Kreuzberg/Victoriapark, der in die Freiflächen Gleisdreieck eingreift Die Messergebnisse zu den lokalen Kaltluftabflüssen aus dem Bereich Viktoriapark/Kreuzberg bestätigen die FITNAH-basierten Simulationsrechnungen (vgl. Vogt 2002a, S. 17). In den Messungen spiegelte sich die Kanalisierung des Kaltluftabflusses über die Katzbachstraße und Möckernstraße wieder. Diese Strömungen gingen mit geringen Windgeschwindigkeiten von 0,7 bis 0,2 m/s einher. Auch das Vordringen der orographisch bedingten Kaltluftabflüsse bis in den Bereich Gleisdreieck wird über das Modellergebnis belegt. Im Bereich Yorkstraße/Katzbachstraße kann ein Vordringen der Kaltluft bis in die Freiflächen des Gleisdreiecks festgestellt werden. Die Eindringtiefe der Kaltluft aus dem Bereich Victoriapark beträgt etwa 300 m (vgl. Abbildung 5). Insgesamt gibt es eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Messkampagne und der Modellierung des lokalen Strömungsfeldes mit FITNAH in der Region Gleisdreieck. Die eigenbürtigen, lokalen Strömungsphänomene, die durch die Modellrechnung postuliert werden, können zum großen Teil über die Messungen belegt werden. Angeben zur Strömungsrichtung und -geschwindigkeit liegen in den gleichen Größenordnungen. Die relevanten Luftaustauschprozesse – kleinräumige, orographisch bedingte Kaltluftabflüssen aus dem Viktoriapark/Kreuzberg und thermisch induzierte Ausgleichsströmungen zwischen den Freiflächen des Gleisdreiecks und der angrenzenden Bebauung – werden qualitativ und quantitativ gleich erfasst und dargestellt (vgl. Vogt 2002a, S. 26 ff). Eine eher regional geprägte Ausgleichsströmung zwischen Berliner Innenstadt und Umland kann hingegen durch beide methodischen Ansätze nicht belegt werden.
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