Die Karten stellen über den Zeitraum von 1991-2020 gemittelte Niederschlagssummen bezogen auf das Wasserwirtschaftsjahr (hydrologisches Jahr, Abflussjahr) dar. Dieses beginnt jeweils im November des Vorjahres und endet im Oktober des namensgebenden Jahres. Dementsprechend beziehen sich die Auswertungen für die Wasserwirtschaftsjahre 1991-2020 auf den Zeitraum vom 01. November 1990 bis 31. Oktober 2020. Zusätzlich werden auch die Halbjahressummen für das wasserwirtschaftliche Winter- und Sommerhalbjahr dargestellt. In Tabelle 1 sind die Auswertezeiträume aufgeführt. Die mittleren jährlichen Niederschlagssummen in Berlin für den Zeitraum 1991-2020 liegen je nach Ort zwischen 539 mm und 618 mm und betragen im Mittel 581 mm (vgl. Tabelle 2). Innerhalb des Stadtgebietes ist die jährliche Niederschlagsverteilung überwiegend homogen verteilt mit nur wenigen Abweichungen. Besonders auffällig sind die signifikant trockeneren Regionen im Umfeld um den ehemaligen Flughafen Berlin-Tegel und den Flughafen Berlin Brandenburg. An beiden Standorten gibt es DWD-Niederschlagsstationen, an denen das langjährige Mittel der Niederschlagssummen im Vergleich zu anderen Stationen in der Nähe (z. B. Berlin-Tempelhof) deutlich geringer ausfällt. So beträgt der mittlere langjährige (kalendarische) Jahresniederschlag für den Zeitraum 1991-2020 an der Station Berlin-Tegel 540 mm, an der Station Berlin Brandenburg 534 mm und an der Station Berlin-Tempelhof 572 mm (vgl. Abbildung 4). Aufgrund des Regionalisierungsverfahrens wirken sich die lokalen Stationsmessungen in einem größeren Umfeld aus (vgl. Abbildung 2). Eine meteorologische oder technische Begründung für die abweichenden Niederschlagssummen konnte nicht gefunden werden. An einigen Erhebungen in Berlin, z. B. dem Großen Müggelberg (115 m) im Südosten, dem Schäferberg (103,5 m) im Südwesten sowie auf der Barnim-Hochfläche nordöstlich von Berlin sind die mittleren Niederschläge aufgrund orographischer Effekte höher als im Landesmittel. Insgesamt ist der Einfluss der Orographie aber deutlich geringer ausgeprägt als dies bei der früheren Auswertung für den Zeitraum 1981-2010 unter Verwendung der REGNIE-Daten der Fall war. Im Bereich des Grunewalds bis zur Diedersdorfer Heide (Brandenburg) südlich von Berlin sowie im Wald zwischen Henningsdorf (Brandenburg) und Berlin-Frohnau sind die Niederschlagssummen ebenfalls oberhalb des Mittelwertes. (Karte 4.08.1, vgl. Abbildung 6). Für das Sommer- (Karte 04.08.2) und das Winterhalbjahr (Karte 04.08.3) zeigen sich prinzipiell ähnliche Charakteristiken. Im Sommerhalbjahr sind die mittleren Niederschläge mit durchschnittlich 335 mm signifikant höher als im Winterhalbjahr mit durchschnittlich 246 mm. Sowohl für die Verteilung im Gesamtjahr als auch bezogen auf die beiden Jahreshälften lässt sich eine Wechselwirkung der für den Berliner Raum vorherrschenden Windrichtungsverteilung mit dem Einfluss der Topographie innerhalb des Stadtgebietes ableiten. Abbildung 5 (SenUVK 2019) stellt die mittlere Verteilung der Windrichtung differenziert nach Windgeschwindigkeiten an der DWD-Station Berlin-Tempelhof für die vier Jahreszeiten dar. Ganzjährig sind westliche Winde maritimer und teils feuchter Luft häufig, in den Wintermonaten nimmt der Einfluss kontinentaler, häufig trockener Strömungen aus Süd bis Ost zu. Der Einfluss der Bebauung der Stadt auf die Niederschlagsverteilung, wie er in der Literatur (siehe Einleitung) erwähnt wird, lässt sich anhand der Kartenausprägungen nicht nachweisen. Zum einen weist Berlin aufgrund seiner – hinsichtlich der Höhenentwicklung – insgesamt noch sehr homogenen Bebauung keine örtlich ausgeprägten künstlichen Veränderungen der Bodenrauhigkeit auf, die zu Steigungsregen führen könnten und wenn, sind diese sehr lokale und eher spontane Ereignisse, die sich im langjährigen Durchschnitt augenscheinlich nicht ausprägen. In der Tabelle 2 sind einige statistische Kennwerte zur langjährigen Niederschlagsverteilung 1991-2020 in den jeweiligen Auswertezeiträumen aufgeführt. Die Auswertungen beziehen sich auf die Landesfläche von Berlin ohne Umland. Im Vergleich der Auswertungen für 1991-2020 zu den Auswertungen für den Zeitraum 1981-2010 zeigen sich für alle Karten optisch deutliche Unterschiede in den Niederschlagsverteilungen (vgl. Abbildung 7). Die statistischen Kennwerte für den mittleren Jahresniederschlag bleiben aber nahezu gleich. Hinsichtlich der hydrologischen Halbjahre ist festzustellen, dass für den Auswertezeitraum 1991-2020 das Sommerhalbjahr im Mittel nasser (ca. +14 mm) und das Winterhalbjahr im Mittel trockener ist (ca. -16 mm) als für den Auswertezeitraum 1981-2010. Die räumliche Varianz der mittleren Niederschlagssummen im Sommerhalbjahr ist für den Zeitraum 1991-2020 geringer, d. h. homogener, für das Winterhalbjahr jedoch größer. Inwieweit diese statistischen Unterschiede aus der veränderten Datenaufbereitung bei HYRAS-DE-PRE (1991-2020) gegenüber REGNIE (1981-2010) resultieren oder auf klimatische Unterschiede im jüngeren Bezugszeitraum zurückzuführen sind, kann im Zuge dieser Datenauswertung nicht beantwortet werden.
Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist auf der Basis der Verkehrszählungen für das Jahr 2014 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsregelungszentrale (VKRZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VKRZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Erhebung der Verkehrsbelastung Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der Verkehrslenkung zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw und können für jährliche überschlägige Verkehrsmengenerhebungen genutzt werden. Für das Jahr 2014 standen zusätzlich die Verkehrszahlen für Pkw, Lkw, Busse und Motorräder durch eine alle 5 Jahre durch die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz in Auftrag gegebene amtliche Zählung durch geschulte Personen an vielen Verkehrsknotenpunkten zur Verfügung. Diese amtliche Verkehrszählung hat gegenüber der Zählung durch die Detektoren den Vorteil, dass die Lkw unter und über 3,5 t besser von den sonstigen Kfz getrennt werden können. Daher wurde für 2014 diese Verkehrszählung als Grundlage für eine “ Emissionserhebung Kfz-Verkehr 2015 im Rahmen der Fortschreibung des Luftreinhalteplans 2011-2017 ” gewählt, so wie bei den bisherigen Emissionskatastern Kfz-Verkehr der Jahre 1994, 1999, 2005 und 2009 auch. Die Auspuffemissionen wurden dann wie folgt bestimmt: die Hochrechnung der punktbezogenen Knotenzählungen auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit einem Verkehrsfluss-Rechenmodell (VISUM) durch die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz lieferte als Resultat die mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und die Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; die Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsbetriebe (BVG) wurde aus den Fahrplandaten 2014 errechnet; die Berechnung der Emissionen mit den Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.3) unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion wird mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft ermittelt. Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz werden dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch: die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung, Partikelfilter, Entstickungssysteme) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.3) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2030 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (Pkw, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens sechs Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I/1, Euro II/2, Euro III/3, Euro IV/4, EURO V/5und EURO VI/6) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Die strengere Norm Euro VI für schwere Nutzfahrzeuge ist seit Januar 2013 gültig, der Euro 6 – Standard für Pkw ist seit September 2014 bzw. in Stufen verschärft seit September 2017 und ab Januar 2020 vorgeschrieben. Diese Abgasnormen können mit der jetzigen Version des UBA-Handbuchs berücksichtigt werden, so dass realistische Prognosen der Kfz-Emissionen möglich sind. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde in Berlin durch Messungen an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass bezogen auf das Jahr 2001 ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Da die Auspuffemissionen durch die verbesserte Motortechnik seitdem weiter vermindert wurden, ist der Anteil der nicht Auspuff bedingten Emissionen an der Zusatzbelastung heute deutlich höher als 50 %. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin wurde dies für das Emissionskataster „Verkehr 2015“ erstmalig angewandt. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrsbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2015 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizen des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 2 gliedert die auf Hauptverkehrsstraßen Berlins vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2015. Hier dazugezählt werden müssen noch die Emissionen aus dem Nebenstraßennetz, die ca. 18 % der Gesamtemissionen aus dem Straßenverkehr ausmachen. Eine Übersicht über die Emissionen aus Industrie, Gebäudeheizung und Verkehr bietet die Tabelle 2 der Umweltatlaskarte „Langjährige Entwicklung der Luftqualität (03.12)“ . Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgüte-Messnetzes BLUME Straßen-Messstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 39. BImSchV von 2010 Rechnung zu tragen, werden kontinuierlich Anpassungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wird aufgrund der Problemlage besonderes Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM 10 ) und Stickstoffdioxid (NO 2 ) vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Für die detaillierte und lückenlose Online-Darstellung der langfristigen Entwicklung der Luftbelastung in Berlin wurde ein Archiv aufgebaut, welches über die Umweltatlaskarte “Langjährige Entwicklung der Luftqualität (03.12)” abgerufen werden kann. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2016 wurden an insgesamt 16 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 6 an Straßenstandorten) und an 23 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Mit diesen miniaturisierten Geräten wurden Benzol und Ruß als Wochenproben gesammelt. Zusätzlich wurden Passivsammler an diesen Orten zur Bestimmung von Stickoxiden angebracht. Die Geräte sammeln Proben über eine Probenahmezeit von 14 Tagen, die dann im Labor analysiert werden. Die Lage der einzelnen Messstellen ist schematisiert Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz zu finden. Die Lage der automatischen Container-Messstellen des Berliner Luftgüte-Messnetzes (BLUME) sowie der RUBIS-Kleinmessstellen werden einschließlich der dazugehörigen z.T. langjährigen Jahreskennwerte im Geoportal mit der Karte und den Sachdaten zur „Langjährigen Entwicklung der Luftqualität – Immissionen“ angeboten. Bei der kleinräumigen Ortsbestimmung der Probenahmestellen und der Durchführung der Messungen sind folgende Vorgaben der 39. BImSchV soweit wie möglich zu beachten: Der Luftstrom um den Messeinlass darf in einem Umkreis von mindestens 270 Grad nicht beeinträchtigt werden und es dürfen keine Hindernisse vorhanden sein, die den Luftstrom in der Nähe der Probenahmeeinrichtung beeinflussen, das heißt Gebäude, Balkone, Bäume und andere Hindernisse sollen einige Meter entfernt sein und die Probenahmestellen für die Luftqualität an der Baufluchtlinie müssen mindestens 0,5 Meter vom nächsten Gebäude entfernt sein. Im Allgemeinen muss sich der Messeinlass in einer Höhe zwischen 1,5 Meter (Atemzone) und 4 Meter über dem Boden befinden. Eine höhere Lage des Einlasses (bis zu 8 Meter) kann unter Umständen angezeigt sein, z.B. wenn die Messstation für eine größere Fläche repräsentativ sein soll. Der Messeinlass darf nicht in nächster Nähe von Emissionsquellen angebracht werden, um die unmittelbare Einleitung von Emissionen, die nicht mit der Umgebungsluft vermischt sind, zu vermeiden. Die Abluftleitung der Probenahmestelle ist so zu legen, dass ein Wiedereintritt der Abluft in den Messeinlass vermieden wird. Bei allen Schadstoffen sollten verkehrsbezogene Probenahmestellen mindestens 25 Meter vom Rand verkehrsreicher Kreuzungen und höchstens 10 Meter vom Fahrbahnrand entfernt sein. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 5 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straßenmitte zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2016 im Stadtgebiet durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 6): Bis etwa 1995 wurde durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Otto-Fahrzeuge ein deutlicher Rückgang der Stickstoffdioxidkonzentrationen erreicht. Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM 10 -Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 7 zeigt die Entwicklung der PM 10 - und Gesamtstaubkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten etwa 30 Jahre (1997 fand die Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10) statt). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und die grüne Linie die gemittelten Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergeben. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM 10 -Konzentration am Stadtrand und in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bis zum Jahr 2003 bereits mehr als die Hälfte der PM 10 -Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt; durch die im jährlichen Mittel weiter zurückgehende Konzentration im Verkehrsbereich nähert sich das Verhältnis danach bis 2016 auf etwa 2:3 Stadtrand zu Hauptverkehrsstraße an. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen von 1998 bis 2008 kontinuierlich um über 60 % zurück (vgl. Verlauf der absoluten Jahresmittelwerte in µg/m³ für Ruß am BLUME-Messcontainer 174) ; ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner Verkehrsbetriebe BVG. Die über das Jahr gemittelte Feinstaubbelastung in Verkehrsnähe liegt seit 2004 unter dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³. Allerdings traten bis 2006 und ab 2009 noch Überschreitungen des strengeren 24h-Grenzwerts auf. Der 24h-Grenzwert von 50 µg/m³ darf 35 Mal pro Kalenderjahr überschritten werden. Die Abnahme des Jahresmittelwertes und der Anzahl an Überschreitungstage an Hauptverkehrsstraßen ist auch auf günstige meteorologische Bedingungen und auf die Einführung der Umweltzone zurückzuführen. Im Jahr 2010 wäre ohne die Umweltzone die Anzahl der Überschreitungstage mit Tagesmittelwerten von über 50 µg/m 3 um etwa 10 Tage höher gewesen. Die jährliche Variation der PM 10 -Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM 10 -Werte in den Jahren 2002, 2003, 2005 und 2006 sowie 2010 und 2014 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen (große Anzahl winterlicher austauscharmer Süd- und Südost-Wetterlagen) und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen.
Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist auf der Basis der Verkehrszählungen für das Jahr 2009 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsregelungszentrale (VKRZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VKRZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der Verkehrslenkung zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw und können für jährliche überschlägige Verkehrsmengenerhebungen genutzt werden. Für das Jahr 2009 standen zusätzlich die Verkehrszahlen für Pkw, Lkw, Busse und Motorräder durch eine alle 5 Jahre durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung in Auftrag gegebene amtliche Zählung durch geschulte Personen an vielen Verkehrsknotenpunkten zur Verfügung. Diese amtliche Verkehrszählung hat gegenüber der Zählung durch die Detektoren den Vorteil, dass die Lkw unter und über 3,5 t besser von den sonstigen Kfz getrennt werden können. Daher wurde für 2009 diese Verkehrszählung als Grundlage für eine “ Emissionserhebung Kfz-Verkehr 2009 im Rahmen des Luftreinhalteplans 2009-2020 ” gewählt, so wie bei den bisherigen Emissionskatastern Kfz-Verkehr der Jahre 1994, 1999 und 2005 auch. Die Auspuffemissionen wurden dann wie folgt bestimmt: Die Hochrechnung der punktbezogenen Knotenzählungen auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit einem Verkehrfluss-Rechenmodell (VISUM) durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung lieferte als Resultat die mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und die Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; die Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsgesellschaft (BVG) wurde aus den Fahrplandaten 2009 errechnet; die Berechnung der Emissionen mit den Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.1) unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion wird mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft ermittelt. Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebsemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen die bereits erwähnten DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz sind dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch: die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 3.1) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2030 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens fünf Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, EURO V- nur bei schweren Nutzfahrzeugen) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Die strengere Abgasnorm Euro 5 für Pkw ist seit September 2009 für Neufahrzeuge vorgeschrieben. Die vorgesehene strengere Norm Euro VI für schwere Nutzfahrzeuge und Euro 6 für Pkw werden jedoch erst ab Januar 2013 in Kraft treten. Diese Abgasnormen können mit der jetzigen Version des UBA-Handbuchs berücksichtigt werden, so dass realistische Prognosen der Kfz-Emissionen bis 2020 möglich sind. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde durch Messungen in Berlin an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass im Bezugsjahr 2001 ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Da die Auspuffemissionen durch die verbesserte Motortechnik seitdem weiter vermindert wurden, ist der Anteil der nicht Auspuff bedingten Emissionen an der Zusatzbelastung heute deutlich höher als 50 %. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebsemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Emissionen für motorisierte Zweiräder können wegen fehlender Verkehrszählungen im Hauptverkehrsstraßennetz nicht angegeben werden. Ihr Beitrag zur Gesamtemission wird auf der Grundlage bundesdeutscher Durchschnittsfahrleistungen und verfügbarer Emissionsfaktoren ermittelt. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin kann dieses jedoch vernachlässigt werden. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2009 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizes des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 4 gliedert die im Stadtgebiet von Berlin vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2009. Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgüte-Messnetzes BLUME Straßen-Messstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 39. BImSchV von 2010 Rechnung zu tragen, werden kontinuierlich Anpassungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wird aufgrund der Problemlage besonderes Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM10) und Stickstoffdioxid vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Für die detaillierte und lückenlose Online-Darstellung der langfristigen Entwicklung der Luftbelastung in Berlin wurde ein Archiv aufgebaut, welches über die Umweltatlaskarte “03.12 – Langjährige Entwicklung der Luftqualität” abgerufen werden kann. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2010 werden an insgesamt 16 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 6 an Straßenstandorten) und an 23 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Mit diesen miniaturisierten Geräten werden Benzol und Ruß als Wochenproben gesammelt. Zusätzlich wurden Passivsammler an diesen Orten zur Bestimmung von Stickoxiden angebracht. Die Geräte sammeln Proben über eine Probenahmezeit von 14 Tagen, die dann im Labor analysiert werden Die Lage der einzelnen Messstellen ist Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung zu finden. Bei der kleinräumigen Ortsbestimmung der Probenahmestellen und der Durchführung der Messungen sind folgende Vorgaben der 39. BImSchV soweit wie möglich zu beachten: Der Luftstrom um den Messeinlass darf in einem Umkreis von mindestens 270 Grad nicht beeinträchtigt werden und es dürfen keine Hindernisse vorhanden sein, die den Luftstrom in der Nähe der Probenahmeeinrichtung beeinflussen, das heißt Gebäude, Balkone, Bäume und andere Hindernisse sollen einige Meter entfernt sein und die Probenahmestellen für die Luftqualität an der Baufluchtlinie müssen mindestens 0,5 Meter vom nächsten Gebäude entfernt sein. Im Allgemeinen muss sich der Messeinlass in einer Höhe zwischen 1,5 Meter (Atemzone) und 4 Meter über dem Boden befinden. Eine höhere Lage des Einlasses (bis zu 8 Meter) kann unter Umständen angezeigt sein. Ein höher gelegener Einlass kann auch angezeigt sein, wenn die Messstation für eine größere Fläche repräsentativ ist. Der Messeinlass darf nicht in nächster Nähe von Emissionsquellen angebracht werden, um die unmittelbare Einleitung von Emissionen, die nicht mit der Umgebungsluft vermischt sind, zu vermeiden. Die Abluftleitung der Probenahmestelle ist so zu legen, dass ein Wiedereintritt der Abluft in den Messeinlass vermieden wird. Bei allen Schadstoffen sollten verkehrsbezogene Probenahmestellen mindestens 25 Meter vom Rand verkehrsreicher Kreuzungen und höchstens 10 Meter vom Fahrbahnrand entfernt sein. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 6 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straße zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2010 im Stadtgebiet durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 7): Bis etwa 1995 wurde durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Otto-Fahrzeuge ein deutlicher Rückgang der Stickstoffdioxidkonzentrationen erreicht. Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM10-Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 8 zeigt die Entwicklung der PM10- und Gesamtstaubkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten gut 20 Jahre (1997 fand die Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10) statt). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und grüne Linie die Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergibt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM10-Konzentration am Stadtrand und in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bis zum Jahr 2003 bereits mehr als die Hälfte der PM10-Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt; durch die im jährlichen Mittel weiter zurückgehende Konzentration im Verkehrsbereich nähert sich das Verhältnis danach bis 2010 auf etwa 2:3 Stadtrand zu Hauptverkehrsstraße an. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. (Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen von 1998 bis 2004 kontinuierlich um fast 40 % zurück; ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner-Verkehrs-Betriebe BVG. Die über das Jahr gemittelte Feinstaubbelastung in Verkehrsnähe liegt seit 2004 unter dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³. Allerdings traten bis 2006 und ab 2009 noch Überschreitungen des strengeren 24h-Grenzwerts auf. Der 24h-Grenzwert von 50 µg/m³ darf 35 Mal pro Kalenderjahr überschritten werden. Die Abnahme des Jahresmittelwertes und die Anzahl an Überschreitungstage im Jahr 2007 und 2008 ist auch auf günstige meteorologische Bedingungen und auf die Einführung der Umweltzone zurückzuführen. Im Jahr 2010 wäre ohne die Umweltzone die Anzahl der Überschreitungstage von über 50 µg/m³ um etwa 10 Tage höher gewesen. Die jährliche Variation der PM10-Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM10-Werte in den Jahren 2002, 2003, 2005 und 2006 sowie seit 2008 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen (große Anzahl winterlicher austauscharmer Süd- und Südost-Wetterlagen) und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen.
Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist auf der Basis der Verkehrszählungen für das Jahr 2005 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VMZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Erhebung der Verkehrsbelastung Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der VMZ zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw und können für jährliche überschlägige Verkehrsmengenerhebungen genutzt werden. Für das Jahr 2005 standen zusätzlich die Verkehrszahlen für Pkw und Lkw durch eine etwa alle 5 Jahre durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung in Auftrag gegebene amtliche Zählung durch geschulte Personen an vielen Verkehrsknotenpunkten zur Verfügung. Diese amtliche Verkehrszählung hat gegenüber der Zählung durch die Detektoren den Vorteil, dass die Lkw über 3,5 t besser von den sonstigen Kfz getrennt werden können. Daher wurde für 2005 diese Verkehrszählung als Grundlage für das Emissionskataster Verkehr gewählt, so wie bei den Katastern 1999 und 1994. Die Auspuffemissionen wurden dann wie folgt bestimmt: Die Hochrechnung der punktbezogenen Knotenzählungen auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit einem Verkehrfluss-Rechenmodell (VISUM) durch die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung liefert als Resultat die mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und die Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; die Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsgesellschaft (BVG) wird aus den Fahrplandaten 2005 errechnet; die Berechnung der Emissionen mit den Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 2.1 2004) unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion wird mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft ermittelt. Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebsemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen die bereits erwähnten DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz sind dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch: die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 2.1 vom April 2004) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2020 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens fünf Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, EURO V- nur bei schweren Nutzfahrzeugen) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Die strengere Abgasnorm Euro 5 für Pkw wird ab September 2009 für Neufahrzeuge vorgeschrieben. Die vorgesehene strengere Norm Euro VI für schwere Nutzfahrzeuge und Euro 6 für Pkw werden jedoch voraussichtlich erst ab 2013 in Kraft treten. Diese Abgasnormen können mit der jetzigen Version des UBA-Handbuchs nicht berücksichtigt werden, so dass realistische Prognosen der Kfz-Emissionen nur bis 2010 und mit Einschränkungen bis 2015 möglich sind. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde durch Messungen in Berlin an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass im Bezugsjahr 2001 ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Da die Auspuffemissionen durch die verbesserte Motortechnik seitdem weiter vermindert wurden, ist der Anteil der nicht Auspuff bedingten Emissionen an der Zusatzbelastung heute deutlich höher als 50 %. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebsemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Emissionen für motorisierte Zweiräder können wegen fehlender Verkehrszählungen im Hauptverkehrsstraßennetz nicht angegeben werden. Ihr Beitrag zur Gesamtemission wird auf der Grundlage bundesdeutscher Durchschnittsfahrleistungen und verfügbarer Emissionsfaktoren ermittelt. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin kann dieses jedoch vernachlässigt werden. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2005 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizes des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 3 gliedert die im Stadtgebiet von Berlin vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2005. Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgütemessnetzes BLUME Straßenmessstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 22. BImSchV von 2002 Rechnung zu tragen, wurden in den letzten Jahren einige Veränderungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wurde mehr Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM10) und Stickstoffdioxid vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2008 werden an insgesamt 15 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 5 an Straßenstandorten) und an 37 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Die RUBIS-Messungen (Kleinmessstellen mit Aktiv- und Passivsammlern zur Gewinnung von Stickstoffdioxid-, Benzol- und Ruß-Wochenmittelwerten) werden seit dem Jahr 2005 als Zweiwochenwerte erfasst. Die Lage der einzelnen Messstellen ist Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung zu finden. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 6 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straße zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2007 an Hauptverkehrsstraßen durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 7): Bis etwa 1995 wurde durch die Ausrüstung der Berliner Kraftwerke mit Entstickungsanlagen und die Einführung des geregelten Katalysators für Otto-Fahrzeuge ein deutlicher Rückgang der Stickstoffdioxidkonzentrationen erreicht. Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM10-Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 8 zeigt die Entwicklung der PM10- und Gesamtstaubkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten 20 Jahre (1997 fand die Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10) statt). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und grüne Linie die Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergibt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM10-Konzentration in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bis zum Jahr 2003 bereits etwa die Hälfte der PM10-Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt und nimmt danach bis 2007 auf etwa 2/3 der PM10-Belastung in den Berliner Hauptstraßen zu. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. (Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen von 1998 bis 2004 kontinuierlich um fast 40% zurück; ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner-Verkehrs-Betriebe BVG vgl. Abbildung 8 zu Umweltatlas-Karte 03.11 Ausgabe 2005). Die jährliche Variation der PM10-Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM10-Werte in den Jahren 2002 und 2003 und 2005 und 2006 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen. Die Werte sind dann – nach einem leichten Rückgang 2004 – in den Folgejahren wieder angestiegen.
Emissionskataster Kraftfahrzeugverkehr Das Emissionskataster Kfz-Verkehr ist im Jahre 2004 neu erhoben worden, weil diese Verursachergruppe nach den bisherigen Erfahrungen erheblich zu den Feinstaub- und Stickoxid-Belastungen beiträgt. Seit dem Jahr 2001 sind in den Hauptverkehrsstraßen Berlins an vielen Stellen Detektoren errichtet worden, die die dort fahrenden Kraftfahrzeuge zählen. Diese Daten dienen primär dazu, die aktuelle Verkehrssituation in Berlin zu kennen und sie in die Verkehrssteuerung mit einzubeziehen. Diese Informationen werden in der Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) ausgewertet, um die Bevölkerung und insbesondere die Autofahrer über Rundfunk, Internet und Anzeigetafeln an zentralen Punkten über die aktuelle Verkehrssituation zu informieren und gegebenenfalls Routenempfehlungen zur Umfahrung von Staus zu geben. Mit dem Ausbau der VMZ soll das Ziel einer dynamischen Verkehrssteuerung nach aktueller Verkehrslage und -belastung ermöglicht werden. Erhebung der Verkehrsbelastung Seit 2002 stehen die Daten von ca. 400 Detektoren an etwa 300 Standorten innerhalb des Berliner Hauptstraßennetzes bei der VMZ zur Verfügung. Viele dieser Detektoren unterscheiden zwischen Pkw und Lkw. Auf der Basis dieser automatisch gewonnenen Zähldaten für das Jahr 2002 wurden die Auspuffemissionen folgendermaßen bestimmt: Aufbereitung der aus verschiedenen Quellen verfügbaren Detektordaten der Verkehrsmanagementzentrale Berlin für den Zeitraum 2002; Integration verfügbarer Zähldaten und qualitätsgewichtete Zusammenführung aller Eingangsdaten und Vervollständigung mittels ortsbezogener Tagesganglinien; Räumliche Hochrechnung der punktbezogenen Daten auf das gesamte Berliner Hauptstraßennetz mit dem Resultat der mittleren täglichen Verkehrszahlen (DTV) und der Lkw-Anteile für alle Hauptstraßen; Ermittlung der abschnittsbezogenen Belastung des Hauptverkehrsstraßennetzes mit Linienbusverkehr der Berliner Verkehrsgesellschaft (BVG) aus den Fahrplandaten 2002; Berechnung der Emissionen mit den neuen Emissionsfaktoren aus dem UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren unter Berücksichtigung der Straßenart und -funktion mit Hilfe des Programms IMMIS em/luft . Erhebung der Emissionen Zu den Schadstoffemissionen des Kfz-Verkehrs zählen die Auspuff- und Abriebemissionen des fließenden Verkehrs, die Verdunstungsemissionen des ruhenden Verkehrs und Verdunstungsemissionen an Tankstellen. Abbildung 2 gibt eine Übersicht über die Erhebungssystematik. Die Emissionen an Tankstellen werden dem Kleingewerbe zugeordnet. Mit Hilfe von Emissionsmodellen werden die Schadstoff- und CO 2 -Emissionen für Linienquellen (Hauptverkehrsstraßen) und Flächenquellen (Nebenstraßennetz und Verdunstungsemissionen) berechnet. Die Auspuff- und Abriebsemissionen treten als Linienquellen auf Hauptverkehrs- und Nebenstraßen auf. Sie werden jedoch nur für das Hauptverkehrsstraßennetz als Linienquellen berechnet, weil nur für diese Straßen die bereits erwähnten DTV-Werte und Angaben zur stündlichen Kapazität aus Zählungen vorliegen. Die Emissionen der Linienquellen werden anschließend dem Rasternetz als Flächenwerte zugeordnet. Die Emissionen im Nebenstraßennetz sind dagegen aus Annahmen zum Verkehrsaufkommen und zum Lkw-Anteil direkt für die einzelnen Raster abgeleitet. Emissionsmodelle Hauptverkehrsstraßen (Linienquellen) und Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Auspuffemissionen durch den Kraftfahrzeugverkehr hängen von Faktoren ab, die sich in verkehrsspezifische und kraftfahrzeugspezifische Kenngrößen zusammenfassen lassen. Die verkehrsspezifischen Kenngrößen werden durch die Verkehrsdichte, d.h. die Anzahl der auf dem betrachteten Straßenabschnitt (Quelle) bewegten Fahrzeuge und deren Fahrverhalten (Fahrmodus) beschrieben. Das Fahrverhalten wird den verschiedenen Straßentypen (Stadtkernstraße, Nebenstraße, Hauptverkehrsstraße mit oder ohne Lichtsignalanlage, Autobahn) und Funktionen (Geschäftsstraße, Wohngebietsstraße oder Einfallstraße) zugeordnet. Die kraftfahrzeugspezifischen Kenngrößen , im Allgemeinen ausgedrückt durch die Abgasemissionsfaktoren, werden bestimmt durch die Art des motorischen Antriebsverfahrens (Viertakt-, Zweitakt- oder Dieselmotor), die Art der Gemischaufbereitung (durch Vergaser oder Einspritzung beim Otto-Motor), die Art des Kraftstoffes (Zweitaktgemisch, Benzin, Diesel), die Art eventuell vorhandener Reinigungssysteme (geregelter und ungeregelter Katalysator, Abgasrückführung) sowie sonstige, den technischen Zustand des Motors charakterisierende Größen. Die Emissionsfaktoren hängen auch vom Fahrverhalten (Fahrmodus) ab und werden daher für unterschiedliches Fahrverhalten angegeben. Als wesentliche kraftfahrzeugspezifische Größe werden auch der Kaltstarteinfluss, der zu erhöhten Schadstoffemissionen während der Warmlaufphase des Motors führt, und die Verdunstungsemissionen berücksichtigt. Die Emissionsfaktoren werden im UBA-Handbuch für Emissionsfaktoren (Version 2.1 vom April 2004) für jedes Jahr seit 1990 bis zum Jahr 2020 zur Verfügung gestellt. Hier finden sich für jede Fahrzeuggruppe (PKW, leichte Nutzfahrzeuge, motorisierte Zweiräder, Busse und schwere Nutzfahrzeuge), für zurzeit mindestens fünf Minderungsstufen (80er Jahre ECE-Zyklus, Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, EURO V) und für jeden Straßentyp die Emissionsfaktoren aller relevanten emittierten Stoffe. Ermittlung der Emission durch Abrieb und Aufwirbelung des Straßenverkehrs Nach heutiger Erkenntnis geht man davon aus, dass ein großer Anteil der verkehrsbedingten PM10-Emissionen nicht aus dem Auspuff der Fahrzeuge stammt, sondern über Aufwirbelung von auf der Straßenoberfläche liegenden Partikeln und vom Reifen- und Bremsabrieb herrührt. Grundlage der Berechnung dieser Emissionen mit IMMIS em/luft bildet die modifizierte EPA-Formel aus entsprechenden Untersuchungen. Diese Formel wurde durch Messungen in Berlin an der Schildhornstraße und an der Frankfurter Allee entwickelt und basiert auf der Erkenntnis, dass ca. 50 % der in Straßenschluchten gemessenen Zusatzbelastung von Feinstaub nicht der Auspuffemission der Kraftfahrzeuge zugeordnet werden kann, sondern durch die fahrzeugbedingten Abriebe (Brems-, Straßen- und Reifenabrieb) und Aufwirbelungen verursacht werden. Abbildung 3 stellt die einzelnen Ausgangsgrößen zur Berechnung der Auspuff- und Abriebsemissionen des Verkehrs, wie Fahrleistungsfaktoren, Stop-and-Go-Zuschläge, Kaltstartfaktoren etc. sowie die Ergebnisse vor. Emissionen für motorisierte Zweiräder können wegen fehlender Verkehrszählungen im Hauptverkehrsstraßennetz nicht angegeben werden. Ihr Beitrag zur Gesamtemission wird auf der Grundlage bundesdeutscher Durchschnittsfahrleistungen und verfügbarer Emissionsfaktoren ermittelt. Für Gebiete mit ausgeprägter Orographie sind die Straßenabschnitte in Längsneigungsklassen einzuordnen. In Berlin kann dieses jedoch vernachlässigt werden. Emissionsmodell Nebenstraßennetz (Flächenquellen) Die Verkehrbelastung der Nebenstraßen für das Jahr 2002 wurde mit Hilfe des Verkehrsumlegungsprogramms VISUM aus den zugrunde gelegten Quell-Ziel-Relationen berechnet. Die daraus ermittelten Gesamtfahrleistungen und Anteile an schweren Nutzfahrzeugen wurden den Verkehrszellen in der Stadt zugeordnet. Die aus dem Auspuff und durch Aufwirbelung und Abrieb bedingten Emissionen im Nebennetz wurden mit dem Emissionsmodul von IMMIS em/luft bestimmt. Im Nebenstraßennetz werden die Emissionen nicht für einzelne konkrete Straßenabschnitte berechnet, sondern für Rasterflächen von jeweils einem Quadratkilometer. Die Fahrleistung in den Rasterflächen wird auf der Grundlage folgender Angaben ermittelt: überwiegende Nutzung des Gebietes, unterteilt in Wohnen in Außenbereichen, Gewerbe- und Industrie, Innenstadt und Subzentren, Anzahl der Einwohner und der Arbeitsplätze, differenziert nach Handel und Dienstleistungen, produzierendem Gewerbe, daraus abgeleitete Quelle-Ziel-Matrizes des Kfz-Verkehrs. Die weiteren Eingangsgrößen zur Ermittlung der Gesamtemissionen je Schadstoffkomponente für jede Rasterfläche entsprechen denen für die Berechnung im Hauptverkehrsstraßennetz. Auspuff- und Abriebemissionen im Stadtgebiet Tabelle 3 gliedert die im Stadtgebiet von Berlin vom Kraftfahrzeugverkehr erbrachten Fahrleistungen (Mio. Fahrzeug-km/Jahr), den Kraftstoffverbrauch (t) und die Auspuff- und Abriebemissionen des Kraftfahrzeugverkehrs (t/Jahr) nach Fahrzeugarten für das Bezugsjahr 2002. Die für dieses Kataster entwickelte neuartige Emissionsberechnungsmethode ist auch als Grundlage für Ausbreitungsrechnungen zur Ermittlung der Schadstoffbelastungen an Straßen geeignet. Die weitreichende Neugestaltung der Berechnungsmethodik lässt Vergleiche mit vorhergehenden Emissionserhebungen auf der Grundlage einer wesentlich einfacheren Methode nur sehr eingeschränkt zu. Immissionen – Ergebnisse der stationären Messungen Zur Erfassung der durch den Kfz-Verkehr verursachten Schadstoffbelastung werden im Rahmen des automatischen Luftgütemessnetzes BLUME Straßenmessstationen betrieben; um den EU-Richtlinien und der daraus hervorgegangenen Novellierung des BImSchG und der 22. BImSchV von 2002 Rechnung zu tragen, wurden in den letzten Jahren einige Veränderungen im Berliner Luftgüte-Messnetz vorgenommen. Da die Konzentration von Schwefeldioxid und Kohlenmonoxid nur noch einen Bruchteil der Grenzwerte beträgt, konnten die Messungen dieser Komponenten entsprechend reduziert werden. Gleichzeitig wurde mehr Augenmerk auf die Bestimmung von Feinstaub (PM10) und Stickstoffdioxid vor allem in Verkehrsnähe gelegt. Messungen der Immissionsbelastung im Stadtgebiet Im Jahr 2005 wurden an insgesamt 16 Messcontainern (5 am Stadtrand, 5 im innerstädtischen Hintergrund und 6 an Straßenstandorten) und an 35 RUBIS-Messstellen Luftschadstoffmessungen durchgeführt. Die RUBIS-Messungen (Kleinmessstellen mit Aktiv- und Passivsammlern zur Gewinnung von Stickstoffdioxid-, Benzol- und Ruß-Wochenmittelwerten) werden ab dem Jahr 2005 als Zweiwochenwerte erfasst. Die Lage der Messstellen ist Abbildung 5 zu entnehmen. Die genauen Adressen sind in den Monatsberichten zur Luftreinhaltung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung zu finden. Die Höhe der gemessenen Konzentration ist nicht alleine von der Anzahl der Fahrzeuge und der dadurch bedingten Emissionen abhängig, sondern auch von den Bedingungen für den Luftaustausch, die einerseits durch meteorologische Parameter (z.B. den Wind), andererseits durch Art und Umfang der Bebauung gegeben sind. So werden hohe Immissionsbelastungen an beidseitig bebauten Straßen (Straßenschluchten) wie in der Silbersteinstraße in Neukölln oder der Schildhornstraße in Steglitz registriert, während an der Stadtautobahn, die ein wesentlich höheres Verkehrsaufkommen aufweist, geringere Schadstoffkonzentrationen zu verzeichnen sind. Die Abbildung 6 zeigt eine typische Schadstoffverteilung in einer Straßenschlucht. Eine solche Verteilung entsteht, wenn die Windrichtung (über Dach) vom Messpunkt zur Straße zeigt und sich in der Straßenschlucht eine Wirbelströmung ausbildet. Diese treibt die Kfz-Emissionen auf die Straßenseite mit der Messstation. Langjähriger Trend der Stickstoffdioxidkonzentration im Stadtgebiet Die Ergebnisse der bis 2005 an Hauptverkehrsstraßen durchgeführten Messungen zeigen im langjährigen Trend (vgl. Abbildung 7): Die Belastung mit NO 2 hat sich an allen drei dargestellten Stationskategorien während der letzten zehn Jahre kaum verändert. Die Werte an verkehrsreichen Straßen (rote Kurve) liegen immer noch deutlich über dem EU-Grenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel. Die durch die Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge zu erwartende Abnahme der Stickoxidemissionen hat nicht zu einem Rückgang der Stickstoffdioxidbelastung geführt. Im Gegensatz dazu haben die Werte für Stickstoffmonoxid (NO) – wiedergegeben durch die pink-farbene Kurve – an den verkehrsnahen Messstellen in den letzten 5 Jahren um fast 40% abgenommen. Auch die Stickoxidemissionen gehen zurück – im Zeitraum zwischen 2000 und 2005 allerdings nur um knapp 30%. Die offensichtliche Diskrepanz zwischen der Entwicklung der lufthygienisch relevanten NO 2 -Belastung und den NO x -Emissionen des Straßenverkehrs ist kein auf Berlin beschränktes Phänomen, sondern wird in vielen europäischen Ballungsräumen beobachtet. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Langjähriger Trend der PM10-Konzentration im Stadtgebiet Die Abbildung 8 zeigt die Entwicklung der PM10- und Rußkonzentration in Berlin und Umgebung über die letzten Jahre seit Umstellung der Messungen von Gesamtstaub auf Feinstaub (PM10). Die rote Kurve zeigt die Belastung an drei verkehrsnahen Messstellen, während die blaue und dunkelgrüne Linie die Konzentrationen an drei Messstellen in innerstädtischen Wohngebieten bzw. an fünf Messpunkten am Stadtrand wiedergibt. Die Rußmesswerte an acht Verkehrsmessstellen werden durch die schwarze Kurve abgebildet. Zum Vergleich mit den städtischen Messwerten wurden Daten von bis zu vier ländlichen Stationen in Brandenburg hinzugefügt. (weitere Informationen werden unter Langfristige Entwicklung der Luftqualität angeboten) Beim Vergleich der Kurven fällt folgendes auf: Die PM10-Konzentration in ländlicher Umgebung in Brandenburg beträgt bereits etwa die Hälfte der PM10-Belastung in Berliner Hauptverkehrsstraßen der Innenstadt. Der bis Ende der 90er Jahre anhaltende Rückgang der Staubwerte hat sich in den letzten Jahren nicht fortgesetzt. Im Gegensatz dazu ging die Rußbelastung an Hauptverkehrsstraßen in den vergangenen 6 Jahren um fast 40% zurück – ein Resultat u.a. der abgastechnischen Verbesserung der Fahrzeuge, so zum Beispiel auch der Busflotte der Berliner-Verkehrs-Betriebe BVG. Die jährliche Variation der PM10-Werte ist an allen Stationen ähnlich. Insbesondere der deutliche Wiederanstieg der PM10-Werte in den Jahren 2002 und 2003 ist ein Phänomen, das gleichzeitig überall im Stadtgebiet, einschließlich der Stadtrandstationen und der Umlandstationen auftrat. Die Ursache ist deshalb nicht in erster Linie bei den Berliner PM10-Emissionen zu suchen, sondern auf ungünstige Witterungsbedingungen und die großräumige Verfrachtung der Feinstaubpartikel zurückzuführen.
Die Karte 2.2 zeigt die mittlere jährliche Niederschlagshöhe (ohne Korrektur) als Rasterfelddarstellung in der Auflösung 1 km2 mit Klassenbreiten von 50 mm bzw. 100 und 200 mm. Die mittleren jährlichen Niederschlagshöhen für Deutschland für den Zeitraum 1961-1990 variieren von rund 400 mm im Lee des Harzes bis 3200 mm in den Alpen, wobei Werte zwischen 500 mm (im Osten) und um 800 mm (im Nordwesten) typisch für den größten Teil Deutschlands sind. Die Niederschlagsverteilung ist deutlich von den Einflüssen westlicher Wetterlagen und von der Orographie geprägt.
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.
Erklärung zur Barrierefreiheit Kontakt zur Ansprechperson Landesbeauftragte für digitale Barrierefreiheit Die Verteilung der Kenngröße Lufttemperatur stellt in Berlin an typischen Sommertagen aufgrund fehlender ausgeprägter Orographie vor allem eine Folge der Verteilung von bebauten und begrünten Flächen in der Stadt dar. Die Karte stellt zum ausgewählten Zeitpunkt die Verteilung der Temperaturwerte in 2m Höhe dar. 04.10.01 Lufttemperatur 22.00 Uhr Weitere Informationen Die Verteilung der Kenngröße Lufttemperatur stellt in Berlin an typischen Sommertagen aufgrund fehlender ausgeprägter Orographie vor allem eine Folge der Verteilung von bebauten und begrünten Flächen in der Stadt dar. Die Karte stellt zum ausgewählten Zeitpunkt die Verteilung der Temperaturwerte in 2m Höhe dar. 04.10.02 Lufttemperatur 06.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und der Häufigkeit des Luftaustausches das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. 04.10.03 Bodennahes Windfeld und Luftaustausch 22.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und der Häufigkeit des Luftaustausches das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. 04.10.04 Bodennahes Windfeld und Luftaustausch 06.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und des Kaltluftvolumenstromes das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. . 04.10.05 Bodennahes Windfeld und Kaltluftvolumenstrom 22.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und des Kaltluftvolumenstromes das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. . 04.10.06 Bodennahes Windfeld und Kaltluftvolumenstrom 06.00 Uhr Weitere Informationen
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.
Erklärung zur Barrierefreiheit Kontakt zur Ansprechperson Landesbeauftragte für digitale Barrierefreiheit Die Verteilung der Kenngröße Lufttemperatur stellt in Berlin an typischen Sommertagen aufgrund fehlender ausgeprägter Orographie vor allem eine Folge der Verteilung von bebauten und begrünten Flächen in der Stadt dar. Die Karte stellt zum ausgewählten Zeitpunkt die Verteilung der Temperaturwerte in 2m Höhe dar. 04.10.01 Lufttemperatur Gesamtstadt 22.00 Uhr Weitere Informationen Die Verteilung der Kenngröße Lufttemperatur stellt in Berlin an typischen Sommertagen aufgrund fehlender ausgeprägter Orographie vor allem eine Folge der Verteilung von bebauten und begrünten Flächen in der Stadt dar. Die Karte stellt zum ausgewählten Zeitpunkt die Verteilung der Temperaturwerte in 2m Höhe dar. 04.10.02 Lufttemperatur Gesamtstadt 06.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und der Häufigkeit des Luftaustausches das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. 04.10.03 Bodennahes Windfeld und Luftaustausch Gesamtstadt 22.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und der Häufigkeit des Luftaustausches das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. 04.10.04 Bodennahes Windfeld und Luftaustausch Gesamtstadt 06.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und des Kaltluftvolumenstromes das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. 04.10.05 Bodennahes Windfeld und Luftmassenstrom Gesamtstadt 22.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. 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Die Karte stellt zum ausgewählten Zeitpunkt die Verteilung der Temperaturwerte in 2m Höhe dar. 04.10.08 Lufttemperatur Vertiefungsgebiet 06.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. Die Karte stellt anhand der Windrichtungspfeile und der Häufigkeit des Luftaustausches das örtliche Potenzial zur Belüftung der bebauten Gebiete zum dargestellten Zeitpunkt dar. 04.10.09 Bodennahes Windfeld und Luftaustausch Vertiefungsgebiet 22.00 Uhr Weitere Informationen Die gute Durchlüftung von Siedlungsgebieten kann zum Abbau von thermischen Belastungen führen. In Berlin sind die aus den innerstädtischen Grünanlagen in die Bebauung gerichteten Strömungen von großer Bedeutung. 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