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Langfristige Entwicklung der Luftqualität

Die Luftqualität in Berlin hat sich in den letzten Jahrzehnten stark verbessert. Seit 2020 werden die aktuell geltenden Grenz- und Zielwerte für Luftschadstoffe stadtweit eingehalten – ein Erfolg für Umwelt und Gesundheit. Grundlage für den Rückgang der Luftbelastung sind die schrittweisen Verschärfungen von Grenzwerten zum Schadstoffausstoß von Kraftwerken, Industrie, Kleinfeuerungsanlagen und Fahrzeugen, die auf europäischer und nationaler Ebene festgelegt wurden und werden. Zusätzlich beigetragen haben Maßnahmen aus den Berliner Luftreinhalteplänen . Die Luftqualität in Berlin wird seit Mitte der 1970er Jahren kontinuierlich überwacht, um die Immissionsbelastung durch Luftschadstoffe zu dokumentieren. Seit 2002 erfolgen die Messungen gemäß den Vorschriften der Europäischen Luftqualitätsrichtlinien. Zur besseren Einordnung der Messwerte werden drei Belastungsregime unterschieden: Verkehr : Messstationen an Hauptverkehrsstraßen mit hoher Belastung Innerstädtischer Hintergrund : Messstationen in innerstädtischen Wohngebieten mit geringem direktem Verkehrseinfluss Stadtrand : Messstationen am Stadtrand zeigen die quellferne Belastungssituation und erlauben zudem auch die Beurteilung über den Eintrag von Luftschadstoffen von außerhalb des Stadtgebietes Die folgenden Abbildungen zeigen den langjährigen Verlauf der mittleren Luftbelastung einzelner Schadstoffe in diesen Belastungsregimen. Für Stickstoffdioxid NO₂, Feinstaub PM₁₀, PM₂ꓹ₅ und Ozon O₃ werden die langfristigen Entwicklungen basierend auf einem Differenzenmodell ermittelt, wie im Jahresbericht 2019 (PDF, 4,2 MB) beschrieben. Im Kern werden dabei die Differenzen der Jahresmittelwerte von einem zum darauffolgenden Jahr verwendet. Werte für die einzelnen Stationen nach Schadstoffen und sind verfügbar unter: Darstellung von Luftmessdaten | Berliner Luftgütemessnetz Ab 2030 müssen deutlich strengere EU-Grenzwerte gemäß der EU-Richtlinie 2024/2881 eingehalten werden, unter anderem für die Jahresmittelwerte von Stickstoffdioxid (20 statt 40 µg/m³), Partikel PM₁₀ (20 statt 40 µg/m³) und Partikel PM₂,₅ (10 statt 25 µg/m³). Diese künftigen Grenzwerte sind in den Abbildungen zusätzlich zu den derzeit geltenden Grenzwerten eingezeichnet. Stickstoffdioxid Schwebstaub / Partikel PM 10 Partikel PM 2,5 Ozon Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Schwefeldioxid Benzol Kohlenmonoxid Entwicklung der NO₂-Belastung in Berlin (1990 bis 2024) Die NO₂-Konzentrationen in Berlin sind in den vergangenen Jahrzehnten insgesamt deutlich zurückgegangen, wenn auch mit zeitweiligen Stagnationen. Seit 2020 werden die Grenzwerte an allen Stationen eingehalten. Die nebenstehende Grafik zeigt die langjährige Entwicklung der NO₂-Belastung der automatischen Messstellen sowie der acht beurteilungsrelevanten Passivsammlerstandorte (Passivsammler = PS). Die sehr kleinen Passivsammler befinden sich überwiegend an Straßen mit einer engen Randbebauung, in denen die Abgase der Fahrzeuge schlechter verdünnt werden. Daher liegt der Mittelwert über diese Passivsammler höher als der Mittelwert über die kontinuierlich messenden Verkehrsstationen. Hohe Stickstoffdioxidkonzentrationen werden überwiegend vom Straßenverkehr verursacht. Die höchsten NO₂-Werte treten an Hauptverkehrsstraßen auf. Dort waren die NO₂-Jahresmittelwerte bis 2019 etwa doppelt so hoch wie im städtischen Hintergrund und liegen heute im Mittel immer noch etwa ein Drittel höher als im städtischen Hintergrund. Überschreitungen der seit 2020 geltenden Grenzwerte traten daher nur an Hauptverkehrsstraßen auf. Der langfristige Verlauf zeigt: In den 1990er- bis 2010er-Jahren kam es zu einem Rückgang der NO₂-Belastung infolge technischer Maßnahmen, wie dem Einsatz von Katalysatoren in Otto-Pkw und die Ausrüstung von Kraftwerken mit Entstickungsanlagen. Auch die Einführung der Berliner Umweltzone – in zwei Stufen 2008 und 2010 – trug zur Verbesserung der Luftqualität bei. Insbesondere reduzierte sie die Zahl der Otto-Fahrzeuge ohne Katalysator im innerstädtischen Verkehr. Zwischen 2000 und 2015 blieben die NO₂-Jahresmittelwerte auf einem annähernd gleichbleibenden Niveau. Dabei kamen zwei Gründe zusammen. Zum einen stieg der Anteil an Diesel-Pkw mit hohen Stickoxidausstoß zulasten der Otto-Pkw mit Katalysator. Zum anderen wurde bei Diesel-Pkw der reale Stickoxidausstoß nicht im gesetzlich vorgeschriebenen Maße vermindert (Dieselabgasskandal von 2015). Erst mit der Einführung neuer Abgasvorschriften (Euro 6d-TEMP und Euro 6d) mit Abgasprüfungen im realen Straßenverkehr sowie Software-Updates und Nachrüstung von Diesel-Fahrzeugen konnte in den folgenden Jahren eine deutliche Reduzierung des Schadstoffausstoßes von Diesel-Pkw erreicht werden. Auffällig sind die erhöhten Jahresmittelwerte von 2006. Vor allem für die Straßenmessstellen zeigen diese hohen Jahresmittelwerte eindrucksvoll den Einfluss von meteorologischen Bedingungen auf die Konzentration von Luftschadstoffen. Denn das Jahr 2006 war geprägt durch eine hohe Anzahl windschwacher Hochdruckwetterlagen und ungünstigen meteorologischen Ausbreitungsbedingungen. Seit 2016 sind die NO₂-Werte insbesondere durch die verschärften Abgasvorschriften Kraftfahrzeuge in allen Belastungsbereichen wieder deutlich gesunken. Konkrete Messdaten belegen: An Hauptverkehrsstraßen gingen die NO₂-Werte zwischen 2016 und 2024 um etwa 55 % zurück. Der stärkste Rückgang wurde zwischen 2019 und 2020 beobachtet – begünstigt auch durch Maßnahmen der Berliner Luftreinhalteplanung wie die Nachrüstung und Modernisierung von Dieselbussen und Einführung von Elektro-Bussen durch die BVG , Tempo 30 auf hoch belasteten Hauptverkehrsstraßen , Ausweitung der Parkraumbewirtschaftung , sowie die Förderung des Umweltverbunds aus öffentlichem Nahverkehr , Rad- und Fußverkehr . Zusätzlich führten Lock-Down-Phasen während der Corona-Pandemie 2020-2022 zu Rückgängen des Verkehrs und verstärkten die Abnahme der NO₂-Belastung. Daraus resultiert weiterhin ein höherer Anteil von Home-Office mit einem dämpfenden Effekt auf den Berufsverkehr. 2023 und 2024 lagen die NO₂-Mittelwerte im Berliner Luftgüte-Messnetz (BLUME) je nach Standort zwischen 8 und 20 µg/m³, während Passivsammler 2024 im Mittel 28 µg/m³ zeigten Der zukünftige EU-Grenzwert von 20 µg/m³, der ab 2030 einzuhalten ist, wird noch an einigen hoch belasteten Straßen überschritten. Es besteht also weiterhin Handlungsbedarf, vor allem in der Verkehrsplanung, beim Umstieg auf emissionsarme Fahrzeuge und der Förderung nachhaltiger Mobilität. Auch die Umsetzung der Berliner Wärmestrategie trägt durch den schrittweisen Ersatz fossiler Heizsysteme zur Reduktion von Feinstaub- und Stickoxid-Emissionen bei. Weitere Informationen zur Definition und Messung von NO₂ bietet das Umweltbundesamt . Entwicklung der TSP- und PM₁₀-Belastung in Berlin (1987 bis 2024) Ende der 1990er Jahre wurde mit der Messung von Partikeln PM₁₀, also von einatembaren Teilchen kleiner als 10 Mikrometer (µm), begonnen. Sie ersetzte die Gesamtstaubmessung (TSP – total suspended particles), bei der auch grobe Teilchen > 10 µm erfasst wurden. Deshalb sind beide Reihen nicht direkt miteinander vergleichbar. Der sehr starke Rückgang der Gesamtstaubbelastung zwischen 1987 und 1997 beruht im Wesentlichen auf dem Umstieg von Kohleeinzelraumfeuerungen („Kachelöfen“) auf Gasheizungen und Fernwärme sowie der Modernisierung oder Stilllegung von Kraftwerken in den Gebieten der ehemaligen DDR. Die langfristige Entwicklung zeigt einen deutlichen Rückgang der PM₁₀-Konzentrationen in Berlin: Seit 2000 sanken die Werte an verkehrsnahen Standorten um ca. 40 %, in Wohngebieten und am Stadtrand um rund 30 %. Seit 2004 wird der gesetzliche Jahresmittelgrenzwert von 40 µg/m³ an allen Messstationen eingehalten. Die Zahl der Tage mit Überschreitungen des Tagesmittelgrenzwerts von 50 µg/m³ ist ebenfalls deutlich rückläufig. Die letzte Überschreitung der zulässigen Anzahl von 35 Überschreitungstagen wurde 2015 registriert (Station MC174 an der Frankfurter Allee mit 36 Tagen). Die Feinstaubbelastung ist stark witterungsabhängig: Kalte Winter mit hohem Heizbedarf führen häufig zu höheren Werten. Hochdruckwetterlagen mit geringen Windgeschwindigkeiten und Inversionswetter verhindern den Abtransport von Schadstoffen. Ferntransporte (z. B. großräumige Verfrachtung von Schadstoffen aus Kraftwerken und Holzfeuerungen, der Landwirtschaft oder Saharastaub ) können zusätzlich zur Belastung beitragen. Beispiele: Günstige Wetterjahre wie 2007, 2012, 2017, 2019, 2020, 2022, 2023 führten zu vergleichsweise niedrigen PM₁₀-Konzentrationen, ungünstige Wetterbedingungen in den Jahren 2003, 2006, 2010, 2011, 2014 und 2018 zu höheren Belastungen. Der langjährig rückläufige Trend der PM₁₀-Belastung ist auf gezielte Maßnahmen zurückzuführen: Rauchgasreinigung bei Kraftwerken und Abfallverbrennung, Ersatz von Kohleheizungen, Partikelfilter für Diesel-Fahrzeuge und Baumaschinen , sowie Förderung des Umweltverbunds aus öffentlichem Nahverkehr und Rad- und Fußverkehr und Tempo 30 auf hoch belasteten Hauptverkehrsstraßen. Der verkehrsbedingte Anteil an der PM₁₀-Belastung wurde seit den späten 1990er Jahren um rund 70 % reduziert. Ab 2030 gelten in der EU strengere Grenzwerte : Der Jahresmittelwert wird auf 20 µg/m³ gesenkt, ein Tagesmittelgrenzwert von 45 µg/m³ darf an höchstens 18 Tagen pro Jahr überschritten werden (bisher: 35 Tage mit 50 µg/m³). An vielen Berliner Messstationen werden diese Werte bereits eingehalten, an verkehrsnahen Standorten jedoch teils noch überschritten. Es besteht somit weiterer Handlungsbedarf – insbesondere im Straßenverkehr und bei häuslichen Emissionen. Weitere Informationen zur Definition und Messung von PM₁₀ bietet das Umweltbundesamt . Entwicklung der PM₂,₅-Belastung in Berlin (2004 bis 2024) Als Partikel PM₂ꓹ₅ werden sehr kleine Partikel bezeichnet, deren aerodynamischer Durchmesser kleiner als 2,5 µm ist. Sie können nachhaltig die Lunge schädigen, da sie tief in die Atemwege eindringen und länger dort verweilen. Außerdem können hohe PM₂ꓹ₅-Belastungen zu Herz- und Kreislauferkrankungen führen. Der enthaltene Ruß gilt als krebserregend. In den vergangenen zwei Jahrzehnten ist die PM₂,₅-Belastung in Berlin deutlich gesunken: An verkehrsnahen Messstationen um rund 45 %, im innerstädtischen Hintergrund um etwa 40 %. Der gesetzliche Jahresmittelgrenzwert von 25 µg/m³ wird seit seiner Einführung im Jahr 2015 an allen Berliner Messstellen zuverlässig eingehalten. Auch der gleitende Drei-Jahres-Mittelwert im städtischen Hintergrund liegt seit Jahren unter dem Zielwert von 20 µg/m³. Die PM₂,₅-Konzentrationen unterliegen jedoch starken witterungsbedingten Schwankungen. Kalte Winter mit erhöhtem Heizbedarf führen zu mehr Emissionen. Inversionslagen verhindern den Luftaustausch, sodass sich Schadstoffe anreichern. Ferntransporte – etwa Abgase aus Kraftwerken, Industrie oder Holzfeuerungen, Saharastaub oder landwirtschaftliche Quellen – tragen zusätzlich zur Belastung bei. Auch die sekundäre Partikelbildung – z. B. aus Stickoxiden, Schwefeldioxid oder Ammoniak – ist wetterabhängig. Günstige Wetterjahre mit viel Wind und Regen wie 2012, 2017, 2019, 2020, 2022 und 2023 führten zu niedrigeren PM₂,₅-Werten. In ungünstigen Jahren wie 2006, 2010, 2014, 2018 und 2024 wurden dagegen teils erhöhte Belastungen gemessen. Der Rückgang der PM₂,₅-Belastung ist auf eine Vielzahl von Luftreinhaltemaßnahmen zurückzuführen: strengere EU-Abgasnormen, der verstärkte Einsatz von Partikelfiltern für Dieselfahrzeuge, u.a. durch die Einführung der Berliner Umweltzone ab 2008, die Modernisierung veralteter Heizungsanlagen, der Umstieg auf emissionsärmere Energieträger und die Reduktion gasförmiger Vorläuferstoffe. Seit 2023 ergänzt die Informationskampagne „Richtig Heizen mit Holz“ das Berliner Maßnahmenpaket. Ab 2030 gelten in der EU deutlich strengere Grenzwerte : Der Jahresmittelgrenzwert für PM₂,₅ wird von 25 µg/m³ auf 10 µg/m³ gesenkt. Dieser Wert wird derzeit an Verkehrsmessstationen und teilweise auch im städtischen Hintergrund nicht eingehalten. Zudem wird ein neuer Tagesmittelgrenzwert von 25 µg/m³ eingeführt, der an höchstens 18 Tagen pro Jahr überschritten werden darf. Zusätzlich gilt ab 2030 eine Minderungsverpflichtung für die PM₂ꓹ₅-Belastung im städtischen Hintergrund. Zur Einhaltung der künftigen Grenzwerte sind zusätzliche Maßnahmen nötig – vor allem in den Bereichen Verkehrsplanung, emissionsarme Wärmeversorgung und umweltfreundliche Stadtentwicklung. Da circa 60 bis 70 % der in Berlin gemessenen Partikeln aus Quellen außerhalb Berlins stammen, muss die Partikelbelastung europaweit gesenkt werden. Weitere Informationen zur Definition und Messung von PM₂ꓹ₅ bietet das Umweltbundesamt . Dieser dreiatomige Sauerstoff ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und wird nur selten direkt emittiert. Die Bildung von bodennahem Ozon geschieht über chemische Reaktionen aus Vorläuferstoffe unter dem Einfluss von UV-Strahlung. Der wichtigste Vorläuferstoff ist Stickstoffdioxid (NO₂). Aber auch flüchtige organische Verbindungen (VOC, volatile organic compounds) sind für die Ozonbildung von Bedeutung, da diese zur Umwandlung von Stickstoffmonoxid (NO) zum Ozonvorläuferstoff NO₂ beitragen. Abgebaut wird Ozon wiederum durch NO. Die höchsten Ozonkonzentrationen treten im Sommer während sonnigen Schönwetterperioden auf. Denn dann ist die UV-Einstrahlung hoch und zudem werden von der Vegetation bei hohen Temperaturen mehr VOCs freigesetzt. Entwicklung der O₃-Belastung in Berlin (1988 bis 2024) Die langfristige Entwicklung der Jahresmittelwerte zeigt zwei gegensätzliche Trends je nach Standorttyp: Im innerstädtischen Hintergrund ist seit Ende der 1980er Jahre ein nahezu kontinuierlicher Anstieg der mittleren Ozonkonzentrationen zu beobachten. Eine Regressionsanalyse ergibt eine Zunahme von etwa 0,4 µg/m³ pro Jahr. Am Stadtrand hingegen ist nach einem Rückgang Anfang der 1990er Jahre eine geringere Zunahme um rund 0,1 µg/m³ pro Jahr festzustellen. Die mittlere Ozonbelastung ist damit inzwischen im städtischen Hintergrund genauso hoch wie am Stadtrand. Für die verkehrsnahe Station MC174 liegen seit 2020 eigene Ozon-Messdaten vor, die deutlich niedrigere Werte zeigen – beispielsweise 42 µg/m³ im Jahr 2019, 43 µg/m³ 2020 und 47 µg/m³ 2024. Ursache dafür ist der direkte NO-Ausstoß aus dem Straßenverkehr, der Ozon effektiv reduziert. Die Jahresmittelwerte unterliegen darüber hinaus starken witterungsbedingten Schwankungen. Unterschiede von bis zu 7 µg/m³ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Jahren sind nicht ungewöhnlich. Besonders hohe Ozonwerte wurden in den Jahren 2018 und 2019 gemessen – bedingt durch heiße, sonnige Sommer mit stabilen Hochdruckwetterlagen. Die Jahre 2023 und 2024 wiesen mit jeweils 52 bis 53 µg/m³ im innerstädtischen Hintergrund die höchsten je gemessenen Mittelwerte auf und bestätigen damit den langfristigen Trend. Der beobachtete Anstieg der mittleren Ozonwerte lässt sich vor allem auf die Reduktion der NO-Konzentrationen zurückführen, insbesondere im Sommer. Weniger NO bedeutet eine geringere Abbaurate von Ozon, wodurch sich O₃ länger in der Atmosphäre hält. Weitere Einflussfaktoren sind die Trockenheit und der Hitzestress der Vegetation – wie in den Jahren 2018 und 2019. Dies führt zu geringeren VOC-Emissionen, wodurch insbesondere die Bildung extremer Ozonspitzen reduziert wird. Zudem haben Emissionseinsparungen bei den Ozonvorläufern NOₓ und VOCs aus Verkehr, Industrie und privatem Gebrauch (etwa Farben, Lacke, Lösungsmittel) die Häufigkeit hoher Kurzzeitbelastungen deutlich reduziert. Kurzzeitige O₃-Belastungsspitzen sind gesundheitlich besonders relevant, da erhöhte Ozon-Konzentrationen zu Reizerscheinungen der Augen und Schleimhäute sowie Lungenschäden führen können. Deshalb wurden zum Zweck des Gesundheitsschutzes die Informationsschwelle von 180 µg/m³ und die Alarmschwelle von 240 µg/m³, jeweils als Mittelwert über eine Stunde, festgelegt. Diese Belastungsspitzen sind jedoch im Gegensatz zur mittleren O₃-Belastung seit Jahren rückläufig, selbst in Jahren mit eigentlich günstigen Bedingungen für Ozonbildung. So zeigen 2018, 2019, 2023 und 2024: Trotz hoher Temperaturen kam es nicht zu extremen Ozonspitzen, vermutlich infolge niedriger NO₂-Werte und verringerter VOC-Emissionen durch Trockenheit. Weitere Informationen zur Definition und Messung von Ozon bietet das Umweltbundesamt . Ein Zukunftsausblick: Für Ozon gibt es bislang keine EU-Grenzwerte für Jahresmittelwerte, aber die Einhaltung der Informations- und Alarmschwellen bleibt essenziell. Mit dem Klimawandel – mehr Hitzetage und längere Trockenperioden – wird die Bedeutung der Ozonbelastung weiter zunehmen. Eine wirksame Reduktion von Vorläuferstoffen bleibt daher entscheidend, um Gesundheit und Umwelt langfristig zu schützen. Entwicklung der Benz[a]pyren-Belastung in Berlin (1993 bis 2022) Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) gelten als krebserregende organische Verbindungen. Diese Stoffe entstehen überwiegend bei schlechter (unvollständiger) Verbrennung von Öl, Kohle oder Holz. Wichtige Quellen sind in Berlin Holzverbrennung in Kleinfeuerungsanlagen und Dieselmotoren ohne Filter. Als wichtigste Messgröße wird dabei Benzo(a)pyren (B(a)P) verwendet. Bereits Mitte der 1990er Jahre gab es erste orientierende Messungen von Benzo(a)pyren an der Messstelle Nansenstraße in Neukölln. Seit 2006 werden regelmäßige Messungen an vier verschiedenen Standorten (Hauptverkehrsstraßen, Wohngebiete und städtischer Hintergrund) durchgeführt. Damit wird die Einhaltung des gesetzlich festgelegten Zielwerts für Benzo(a)pyren von 1 ng/m³ als Jahresmittelwert überwacht. Ein Blick auf die langfristige Entwicklung zeigt: Im städtischen Wohngebiet ist die Belastung seit den 1990er Jahren um den Faktor fünf gesunken. In den Jahren 2006 und 2010 wurde an der Messstation im innerstädtischen Wohngebiet Neukölln sowie an der Hauptverkehrsstraße Schildhornstraße der Grenzwert von 1 ng/m³ erreicht. Dieser Anstieg wird unter anderem auf besonders kalte Winter und den damit einhergehenden erhöhten Verbrauch von Kohle und Holz in privaten Feuerungsanlagen zurückgeführt – wie Kohleheizungen, Holzöfen und Kaminen. Seit 2012 liegen die gemessenen PAK-Konzentrationen an allen Messstellen nahe beieinander und deutlich unter dem Grenzwert. Zwischen 2012 und 2021 bewegten sich die Jahresmittelwerte an allen Stationen zwischen etwa 0,3 und 0,5 ng/m³, 2022 sank die Belastung auf den niedrigsten bisher gemessenen Wert von 0,1 ng/m³. Entwicklung der SO₂-Belastung in Berlin (1988 bis 2019) Die Luftbelastung durch die meisten direkt emittierten Schadstoffe ist in den letzten 20 Jahren stark gesunken. Beim Schwefeldioxid, das hauptsächlich aus Kraftwerken, Industrie und Kohleöfen stammte, ist dieser Rückgang am deutlichsten. Die Entwicklung der SO₂-Belastung in Berlin ist in der Abbildung für den Zeitraum von 1976 bis 2019 dargestellt. Die blau gestrichelte Linie beruht auf Daten, welche bis 2000 im Jahresbericht des BLUME (Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, 2001) als SO₂-Gebietsmittel veröffentlicht wurden, jedoch nicht in digitaler Form vorliegen. Seit 1989 liegen die als Punkte dargestellten Jahresmittelwerte der einzelnen Messstationen in digitaler Form in der Datenbank des BLUME vor. Auf Grundlage dieser Daten wurde unter Anwendung der Differenzenmethode der mittlere Verlauf der SO₂-Entwicklung aller Messstationen (rote Linie) und der Messstationen des städtischen Raums (innerstädtischer Hintergrund und Verkehr, gelbe Linie) berechnet. Die Emissionen sind durch die Sanierung oder Stilllegung von Industrieanlagen und die Installation von Rauchgasentschwefelungsanlagen in Kraftwerken Ende der 80er Jahre in West-Berlin und nach 1990 auch in den neuen Bundesländern und osteuropäischen Nachbarländern stark gesunken. Auch der fast vollständige Ersatz von Kohleheizungen durch Gasheizungen oder Fernwärme und der Einsatz von schwefelarmem Kraftstoff haben zur Verbesserung der Luftqualität beigetragen. Zwischen 2004 und 2014 lag die Schwefeldioxidimmission im gesamten Stadtgebiet, sowohl in der Innenstadt als auch in den Außenbezirken auf Jahresmittelwerte zwischen 1-4 µg/m³ . Seit 2015 liegt sie im Bereich von 1-2 µg/m³. Damit ist die Konzentration von Schwefeldioxid im Vergleich zu 1989 um fast 99 % zurückgegangen. Das heutige Konzentrationsniveau liegt mit Tagesmittelwerten von maximal 6 µg/m³ an drei Tagen im Jahr 2019 weit unterhalb der unteren Beurteilungsschwelle der 39. BImSchV von 50 µg/m³ an höchstens drei Tagen im Jahr. Die Messungen wurden daher im Jahr 2020 eingestellt. Entwicklung der Benzol-Belastung in Berlin (1993/94 bis 2022) Benzol gehört zu den krebserregenden Stoffen und kann Leukämie (Blutkrebs) verursachen. Benzol wird vorwiegend von Pkw mit Ottomotor emittiert. Durch den Einsatz des geregelten Katalysators, verbesserter Motortechnik, besserer Kraftstoffe und den Einsatz von Gaspendelsystemen an Tankstellen sowie in Tanklagern konnte die Emission dieses Schadstoffes in den letzten Jahren deutlich verringert werden. Entsprechend hat auch die Immissionsbelastung durch Benzol in den vergangenen Jahren in Berlin stark abgenommen. Die Benzolwerte im Jahr 2010 waren an den Hauptverkehrsstraßen nur ein Fünftel und im innerstädtischen Hintergrund nur noch ein Drittel so hoch wie 1993. Zwischen 2010 und 2022 hat sich die Belastung an der Verkehrsmessstation noch mal halbiert. Der seit 2010 einzuhaltende Grenzwert von 5 µg/m³ wird bereits seit dem Jahr 2000 unterschritten. In den letzten drei Jahren lag auch die straßennahe Benzolkonzentration im Jahresmittel unter 2 µg/m³. Ab 2030 gilt für Benzol ein Grenzwert von 3,4 µg/m³. Auch dieser Wert wird bereits deutlich unterschritten. Kohlenmonoxid (CO) entsteht bei der unvollständigen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, insbesondere in Kleinfeuerungsanlagen (Holz, Kohle), schlecht eingestellten Ölheizungen und Verbrennungsmotoren. In den letzten drei Jahrzehnten nahm die Kohlenmonoxid-Belastung an den Hauptverkehrsstraßen und im innerstädtischen Hintergrund um jeweils ca. 80 % ab. Der starke Rückgang der Kohlenmonoxid-Belastung beruht zum einen auf der Einführung des geregelten Katalysators und effizienterer Motoren in Kraftfahrzeugen. Zum anderen hat auch der fast vollständige Ersatz von Kohleheizungen durch Gasheizungen oder Fernwärme dazu beigetragen. Dadurch wurde auch der seit 2005 einzuhaltende Kohlenmonoxid-Grenzwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit von 10 mg/m³ als höchster 8-Stunden-Mittelwert eines Tages an allen Messstationen nie überschritten.

Was bestimmt die Konzentration von Aerosolpartikeln in der marinen Grenzschicht über dem atlantischen Ozean?

Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. Weltweit gibt es deshalb zahlreiche Messstationen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil die marine Grenzschicht (MBL) erfasst, obwohl etwa 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Dieses Projekt soll dazu beitragen, das Wissen über Quellen und Austauschprozesse von Aerosolpartikeln in der MBL mithilfe einer Messkampagne über den Azoren im Nordostatlantik, welche nahezu unbeeinflusst von lokalen Quellen sind, zu verbessern.Die zentrale Hypothese ist, dass sowohl Ferntransport aus Nordamerika, als auch Partikelneubildung in der freien Troposphäre (FT) und an Wolkenrändern mit anschließendem Vertikaltransport wesentlich zur Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel in der MBL beitragen. Das Verständnis der Partikelquellen und Senken zusammen mit dem vertikalen Partikelaustausch zwischen MBL und FT ist daher eine Grundvoraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Partikelanzahlkonzentration in den unteren Schichten der MBL wo sie z.B. für die Wolkenbildung von großer Bedeutung ist. Diese Prozesse sind bisher über dem offenen Ozean nur unzureichend quantifiziert. Zur Verifizierung der Hypothese sollen vertikale Austauschprozesse und Partikelquellen über den Azoren mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Dazu werden mit einer am TROPOS entwickelten hubschraubergetragenen Messplattform Partikelanzahlkonzentration und Vertikalwind mit einer zeitlichen Auflösung gemessen, die erstmalig eine direkte Bestimmung des vertikalen turbulenten Partikelflusses in verschiedenen Höhen ermöglicht. Die hierfür notwendigen schnellen Partikelmessungen von mind. 10 Hz werden durch den Einsatz eines schnellen Partikelzählers ermöglicht, welcher am TROPOS im Rahmen eines abgeschlossenen DFG-Projektes entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurde. Durch dieses Gerät ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob auch in dieser Region regelmäßig die Neubildung von Aerosolpartikeln an Wolkenrändern stattfindet, wie es an Passatwolken auf Skalen von wenigen Dekametern beobachtet wurde. Weiterhin werden Anzahlgrößenverteilungen von Aerosolpartikeln sowie Absorptionskoeffizienten bei drei Wellenlängen bestimmt. Damit sind Rückschlüsse auf die Herkunft der untersuchten Aerosolpartikel möglich.Da die Hubschrauberflüge zeitlich begrenzt sind und damit nur Momentaufnahmen darstellen, werden zusätzlich kontinuierliche Messungen der Partikelanzahlgrößenverteilung an zwei bodengebundenen Stationen installiert. Eine dieser Stationen ist wenige Meter über Meeresniveau gelegen, die andere auf 2200 m und somit in der FT. Damit wird auf der Basis kontinuierlicher Messungen über einen Zeitraum von einem Monat die Untersuchung der Austauschprozesse zwischen MBL und FT ermöglicht. Mit Hilfe der gewonnen Datensätze können Einflüsse globaler Klimaänderungen auf das lokale Klima und mögliche Rückkopplungseffekte über den Einfluss von Aerosol auf Wolken in dieser Region besser eingeordnet werden.

Messungen im Rahmen des ECE-Programmes ueber den weitraeumigen Transport von Luftverunreinigungen

Die Hintergrundmesstelle Illmitz dient zur Erfassung der Hintergrundbelastung im Osten Oesterreichs bezueglich Schwefelverbindungen. Die Messungen erfolgen im Rahmen des europaweiten EMEP-Messprogrammes der ECE. Die Daten dienen als Grundlage zur Erstellung und Verifizierung von Ausbreitungsmodellen fuer den Schadstofftransport. Darueber hinaus dienen sie zur Kontrolle der Erfuellung der internationalen Vereinbarung zur Reduktion der SO2- und NOx-Emissionen. Eine Erweiterung des Programmes auf Stickstoffverbindungen ist in Ausarbeitung. An Messtellen in St. Koloman (Salzburg) und Achenkirch (Tirol) erfolgen Analysen des Niederschlages auf die sauren Bestandteile. Auch diese Daten werden der internationalen Zentrale des Programmes, die sich in Norwegen befindet, uebermittelt.

Straßenverkehr - Emissionen und Immissionen 2018

In Berlin ist der Kraftfahrzeugverkehr seit Jahren ein erheblicher Verursacher nicht nur der Lärmimmissionen, sondern auch der Luftverschmutzung, insbesondere seit die anderen Verursachergruppen in ihrem Beitrag zur Luftbelastung in Berlin wesentlich reduziert wurden. In der Nähe hoher Schadstoffemissionen, wie z.B. in verkehrsreichen Straßenschluchten, treten auch hohe Immissionskonzentrationen auf. Anders als in den meisten Industriegebieten sind in verkehrsreichen Straßen viele Menschen – ob als Anwohner, Kunden oder Beschäftigte – einer erhöhten Schadstoffbelastung ausgesetzt. Um den Vorgaben der EU-Richtlinie 2008/50 sowie insbesondere der 39. BImSchV – Verordnung über Luftqualitätsstandards und Emissionshöchstmengen – nach Einhaltung der Grenzwerte am Ort der höchsten Exposition Rechnung zu tragen, ist eine möglichst lückenlose Quantifizierung der Schadstoffbelastung notwendig. Dazu werden in Berlin seit langem die kontinuierlichen Messungen der Luftgüte mit Modellrechnungen in allen verkehrsreichen Straßen, in denen Grenzwerte potenziell überschritten werden, ergänzt. Allerdings spielt selbst in einer verkehrsbelasteten Straßenschlucht der Anteil der durch die übrigen Quellen in der Stadt oder durch Ferntransport von Schadstoffen erzeugten Vorbelastung eine wichtige Rolle. Deshalb wurde für die Planung von Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität in Berlin ein System von Modellen angewandt, das über die Ebenen Straßenschlucht, städtische und regionale Hintergrundbelastung sowohl den großräumigen Einfluss weit entfernter Quellen als auch den Beitrag aller Emittenten im Stadtgebiet bis hinein in verkehrsreiche Straßenschluchten berechnen kann. Die Ergebnisse der Messungen der vergangenen Jahre und die für das Jahr 2015 durchgeführten umfangreichen Modellrechnungen lassen u.a. folgende Schlussfolgerungen zu: Die gemessene NO 2 -Belastung sowohl in den Berliner Vororten als auch in Wohngebieten und an Hauptverkehrsstraßen ist nur geringfügig zurückgegangen und liegt in Straßenschluchten fast durchgängig über dem Grenzwert zum Schutz der menschlichen Gesundheit von 40 µg/m³. Im Mittel wurden im Jahr 2015 an Hauptverkehrsstraßen Jahresmittelwerte zwischen 41 und 73 µg/m³, in innerstädtischen Wohngebieten von 27 µg/m³ und am Stadtrand von 14 µg/m³ gemessen. Auch 2017 lagen die Jahresmittel an Hauptverkehrsstraßen durchgängig noch über dem Grenzwert vom 40 µg/m³ zwischen 41 und 63 µg/m³. Trotz Verbesserung der Abgastechnik der Fahrzeuge und trotz einer leichten Abnahme des Kfz-Verkehrs in Berlin zwischen 2010 und 2015 hat sich die erwartete starke Abnahme der NO 2 -Immissionen bis jetzt nicht eingestellt. Der stärkste Rückgang ist am Hardenbergplatz zu verzeichnen. Die dort vorwiegend verkehrenden BVG-Busse sind in den letzten Jahren sukzessive mit Stickstofffiltern nachgerüstet oder durch neue saubere Busse ersetzt worden. Wurde 2014 dort noch ein NO 2 -Jahresmittelwert von 62 µg/m³ gemessen, so sank dieser 2015 auf 53 µg/m³ und 2017 auf 45 µg/m³. Einer der Gründe für den allgemein geringen Rückgang der NO 2 -Werte ist die starke Zunahme der Dieselfahrzeuge in Berlin. Hatten im Jahr 2002 noch ca. 14 % aller PKW und leichten Nutzfahrzeuge Dieselmotoren, so stieg der Anteil im Jahr 2015 auf ca. 35 %. Dieselfahrzeuge stoßen wesentlich mehr Stickoxide aus als Benzinfahrzeuge. Auch der Anteil von NO 2 im Abgas hat sich in den letzten 10 Jahren von unter 10 % auf über 40 % erhöht. Damit tragen Diesel-Kfz überproportional zur NO 2 -Belastung an Hauptverkehrsstraßen bei. Zudem hat sich gezeigt, dass Dieselfahrzeuge des neueren Abgasstandards EURO 5 zum Teil höhere NO x -Emissionen erzeugen als Dieselfahrzeuge mit dem älteren EURO 4-Standard. Prognose für 2020 und 2025: Zur Berechnung der für 2020 und 2025 prognostizierten Emissionen wurde das Emissionskataster unter Berücksichtigung der wachsenden Stadt, der verbesserten Heizungstechnik, des Umstieges von Kohle auf andere Energieträger und der Effizienzsteigerung bei den Großfeuerungsanlagen sowie der normalen Kfz-Flottenerneuerung fortgeschrieben. Alle bis 2017 beschlossenen Maßnahmen im Verkehrssektor (z.B. geplante Erweiterung des Busangebotes, Fertigstellung von Straßenbahnlinien, Fertigstellung von neuen Straßenabschnitten, Förderung des Fahrradverkehrs etc.) wurden berücksichtigt. Für die Berechnung der verkehrsbedingten Emissionen wurde das Verkehrsmodell auf die Jahre 2020 und 2025 angepasst. Da zur korrekten Ermittlung der Emissionen aus dem Verkehrssektor der Stauanteil einen wesentlichen Faktor bildet, wurde eine neue Methode entwickelt, ausgehend von der Ist-Situation unter Berücksichtigung der prognostizierten Fahrleistungen auf die zukünftig zu erwartenden Stauanteile zu schließen. Die so ermittelten Verkehrskennzahlen für 2020 und 2025 wurden verwendet, um die verkehrsbedingten Emissionen zu berechnen. Hierbei wurde auch die Wirksamkeit der „Software-Updates“ für Euro-5- und Euro-6-Diesel-Pkw berücksichtigt. Aufgrund der Flottenerneuerung gehen die NO x -Emissionen aus dem Verkehrssektor um durchschnittlich ca. 26 % bis 2020 zurück, bei annähernd gleichbleibender bzw. leicht gestiegener Fahrleistung und etwas schlechteren Verkehrszuständen. Die höchsten NO x -Emissionsminderungen im Verkehrssektor werden mit 56 % für die Linienbusse vorhergesagt, schwere Lkw werden ca. 31 %, Reisebusse ca. 26 %, Pkw ca. 20 % und leichte Nutzfahrzeuge ca. 11 % weniger NO x in Berlin ausstoßen. Hierbei wurden die Erneuerung der BVG-Busflotte und die Nachrüstung berücksichtigt, was zu den erheblichen Emissionsminderungen geführt hat. Die Immissions-Prognose für 2020 hat ergeben, dass weiterhin an ca. 3,5 km Straßenzügen NO 2 -Konzentrationen über 40 µg/m³ vorhergesagt werden, an denen ca. 4.000 Menschen leben. Geht man von einer Unsicherheit von ca. 4 µg/m³ aus, u.a. weil das Rechenmodell im Vergleich zu Messwerten tendenziell etwas unterschätzt oder die Emissionseigenschaften der Fahrzeuge gegebenenfalls zu optimistisch eingeschätzt werden, sind 2020 ca. 15 km Straßenabschnitte noch von Grenzwertüberschreitungen betroffen, an denen ca. 16.000 Menschen leben . Noch nicht berücksichtigt sind Maßnahmen wie die gerade laufende/geplante Anordnung von Tempo 30, Flottenverbesserungen durch verstärkten Kauf von Elektrofahrzeugen, eine Hardware-Nachrüstung von Diesel-Pkw und leichten Lkw und sonstige nicht-infrastrukturelle Maßnahmen, wie z.B. die Förderung des Umweltverbundes. Die höchst belasteten Straßenabschnitte liegen mit für 2020 prognostizierten 61 µg/m³ an der Leipziger Straße zwischen Wilhelmstraße und Bundesrat, mit 56 µg/m³ zwischen Charlottenstraße und Friedrichstraße und mit 51 µg/m³ zwischen Friedrichstraße und Leipziger Straße 21. Auch an der Stadtautobahn zwischen Neuer Kantstraße und Spandauer Damm werden ähnlich hohe Werte simuliert. Allerdings ist das hier verwendete einfache, für Simulationen im gesamten Hauptverkehrsstraßennetz vorgesehene Berechnungsmodell nicht geeignet, um die dort vorhandene komplexe Straßenraumsituation mit der Stadtautobahn in Troglage und den 5 m oberhalb angrenzenden Gebäuden korrekt abbilden zu können. Oberhalb 50 µg/m³ wird voraussichtlich auch die Brückenstraße zwischen Köpenicker Straße und Rungestraße liegen. Die übrigen von Grenzwertüberschreitungen betroffenen Straßenabschnitte liegen zwischen 40 und 50 µg/m³. Ursachen der hohen NO 2 -Belastung an der Leipziger Straße sind: 81 % der Belastung stammen aus dem Berliner Straßenverkehr, davon 92 % aus Dieselfahrzeugen und nur 8 % aus Ottofahrzeugen; etwas mehr als die Hälfte der vom Kfz-Verkehr stammenden NO 2 -Belastung wird von Diesel-Pkw verursacht, zusammen mit leichten Nutzfahrzeugen macht der Anteil sogar mehr als 70 % aus; Linienbusse an der Leipziger Straße tragen nur noch ca. 11 % zur NO 2 -Zusatzbelastung bei. Damit ist der Beitrag der Linienbusse an der NO 2 -Belastung stark gesunken, was sich messtechnisch am Hardenbergplatz bereits abzeichnet und somit bestätigt wird. Zusätzliche nicht-infrastrukturelle Maßnahmen, wie beispielsweise die im Mobilitätsgesetz vorgesehene verstärkte Förderung des Umweltverbundes und die neue Tarifstruktur des ÖPNV, werden als Szenario in einem weiteren Schritt hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf den Kfz-Verkehr sowie auf die Luftschadstoffsituation bis 2020 bewertet. Im Jahr 2025 werden voraussichtlich alle Luftschadstoffgrenzwerte eingehalten. Bewertung anhand eines Indexes Die aus den Modellrechnungen abgeleitete Karte präsentiert die räumliche Verteilung der verkehrsverursachten Luftbelastung für NO 2 und PM 10 für das Prognosejahr 2020. Für beide Stoffe wurde eine zusammenfassende Bewertung vorgenommen. Der ermittelte Index gewichtet die berechneten Konzentrationen anhand der jeweiligen Grenzwerte in dem für diesen Zweck auf rund 12.000 Straßenabschnitte erweiterten Hauptverkehrsnetz und addiert die Quotienten. Ein Index von 1,00 ergibt sich z.B. dann, wenn beide Komponenten 50 % des Grenzwertes erreichen. Alle Abschnitte, die einen Indexwert größer 1,8 (über 90 % Ausschöpfung des jeweiligen Grenzwertes) aufweisen, erfordern zukünftig ein besonderes Augenmerk.

Untersuchungen zu PM10- und NO2-Immissionen im Rostocker Stadtgebiet 2004/2005

Die Luftqualität im Rostocker Stadtgebiet wird seit 1992 durch den Betrieb einer Messstation am Holbeinplatz kontinuierlich überwacht. Zur Lokalisierung sogenannter "hot spots" kamen in Rostock in den Jahren 2004 und 2005 neben den kontinuierlichen Messungen orientierende Messverfahren zur Ermittlung der NO2- und PM10-Immissionen an insgesamt sieben Standorten unter Berücksichtigung der Verkehrsbelastung und der Bebauungsstruktur zum Einsatz.

Schadstoffablagerungen mit dem Niederschlag -Trends vor und nach der politischen Wende; Effekte der Sanierung der Atmosphaere

Qualitaet und Quantitaet der Regenwasserinhaltsstoffe bestimmen Emissionen der Gebiete, welche die ausregnenden Luftmassen bis zu 24 h vorher ueberquerten. Kurzperiodisch (kleiner gleich 4 h) werden Niederschlagsproben gesammelt, alle Hauptkomponenten analysiert und die Wegstrecke durch Backtrajektorien zurueckverfolgt. Zugbahnen aus Regionen mit aehnlichen Emissionscharakteristika werden zu sogenannten Einzugssektoren (EzS) zusammengefasst, zB die ehemalige DDR -auch mehrfach unterteilt -, Tschechien, Polen, Skandinavien und bestimmte Altbundeslaender (aBL). Zusaetzlich wird die Zuggeschwindigkeit im Wolkenlevel beruecksichtigt. Somit wird eine enge Ursache-/Wirkungsbeziehung zwischen Emissionen und der Nassablagerung hergestellt, die jedoch durch chemische, physikalische und meteorologische Prozesse in der Atmosphaere deutlich beeinflusst werden kann. Erste Arbeiten begannen bereits vor der Wende im Norden der DDR, um den Saeuretransport mit Niederschlag nach Skandinavien zu untersuchen. Zusaetzlich wurde der Schadstofftransport von und nach den aBL erfasst. Wichtigste Probenahmeorte waren Seehausen /Altmark (ab 10/1982) und Greifswald (1/84-6/96). Im Projekt SANA (1991-95) wurde an 7 Stationen die Veraenderung relevanter Ionenarten als Folge von Sanierungsmassnahmen bei Emittenten in der ehemaligen DDR erfasst. Im Projekt OMKAS werden jetzt an 3 Orten die Effekte unterschiedlicher Emissionsreduzierungen in Regionen von der ehemaligen DDR, Tschechien und Polen (Schlesien) untersucht; Probenahmestellen sind Carlsfeld und Mittelndorf/Sebnitz ergaenzt durch Seehausen mit der aeltesten Datenreihe. Der nasse Schadstoffim-/export ueber die suedliche Grenze von Sachsen steht im Vordergrund. Die wichtigsten bisher vorliegenden Ergebnisse sagen aus: Die Verfeuerung stark schwefelhaltiger Braunkohlen in der DDR sowie das weitgehende Fehlen effektiver Entschwefelungsanlagen fuehrte zwar zu 2- bis 3-fach hoeheren Sulfatgehalten im Niederschlag aus der DDR bzw den neuen Bundeslaendern (nBL) -charakterisiert durch den EzS H in Seehausen -gegenueber den aBL (EzS I+J), bis zur Wende war jedoch der Saeuregehalt im Niederschlag auch im Ferntransport nicht erhoeht; die Aziditaet aus den EzS nBL und aBL war annaehernd gleich. Ursache war die meist mangelhafte Entstaubung der industriellen Abgase in der DDR. Dadurch war der Calciumanteil im Niederschlag 3- bis 4-fach hoeher und wirkte neutralisierend auf den Saeurebildner SO2. Damit war bewiesen, dass der 'saure Regen' in Skandinavien nicht vorrangig von der DDR verursacht wurde, (Atm Environm 1998, pp 2707). In der ersten Haelfte der 90er Jahre wurde in den jetzt nBL die Atmosphaere vorrangig durch eine zuegige Verbesserung der ...

Sedimentbewegungen in der Deutschen Bucht

Zur Halbzeit eines BAW-Forschungsprojektes zum 'Aufbau von integrierten Modellsystemen zur Analyse der langfristigen Morphodynamik in der Deutschen Bucht' werden erste Ergebnisse sichtbar. Transportprozesse im Wandel der Zeitläufe: Wie werden sich die Watten und Vorländer der deutschen Nordseeküste anpassen, sollte in Folge des Klimawandels der Meeresspiegel steigen? Eine Antwort auf diese Frage ist nicht nur für die Sicherheit der Seedeiche bedeutsam, sondern auch für die Zufahrten zu den Seehäfen. Einerseits beeinflusst das Flachwasser im Ästuarbereich maßgebend das Tide- und Sedimentregime in den Tideflüssen und hat somit Auswirkungen auf die zukünftige Unterhaltung der Seehafenzufahrten. Zum anderen hat sich gezeigt, dass in einer Betrachtung über Jahrzehnte hinweg die kleinräumigen Transportprozesse in der Deutschen Bucht und in den Außenbereichen der Ästuare auch durch die Transportprozesse, die in der gesamten Nordsee stattfinden, mitgeprägt werden. Die Dimension dieser weiträumigen Transportprozesse in der Nordsee wird in der Satellitenaufnahme der oberflächennahen Ausbreitung der Schwebstofffahnen aus den Ästuarmündungen deutlich (Bild 1). Allerdings entzieht sich dieses Phänomen noch weitgehend der fachwissenschaftlichen Betrachtung, denn über die tatsächlichen Transportprozesse in der Nordsee, zumal in der Deutschen Bucht, ist wenig bekannt: Es fehlen zum Beispiel grundlegende, flächendeckende Informationen über das anstehende Material an der Gewässersohle, über den Bodenaufbau oder über die relevanten Kräfte, die den Transport antreiben, wie Wind und Seegang. Und schließlich fehlen die geeigneten Werkzeuge, um die komplexen Transportprozesse berechnen zu können. BAW hat Federführung bei Forschungsprojekt: Im Rahmen eines im Wettbewerb ausgeschriebenen Forschungsschwerpunktes des Kuratoriums für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI) konnte sich die BAW mit einem Forschungsantrag zum Thema 'Aufbau von integrierten Modellsystemen zur Analyse der langfristigen Morphodynamik in der deutschen Bucht (AUFMOD)' durchsetzen. An dem Projekt unter Federführung der BAW beteiligen sich weitere neun Kooperationspartner. Gestartet Ende 2009, läuft die Förderung zunächst bis 2012 (siehe: www.kfki.de/prj-aufmod/de).

Physikalische Limnologie von Teichen

Kleine lentische („stehende“) aquatische Ökosysteme, die oft als Teiche bezeichnet werden, machen zahlenmäßig die Mehrheit der Seen der Welt aus. Sie spielen eine entscheidende Rolle in globalen biogeochemischen Kreislaufen und sind Hotspots der Artenvielfalt. Die hohe mikrobielle Aktivität und die Artenvielfalt in Teichen werden durch extreme Umweltvariabilität herausgefordert, einschließlich erheblicher täglicher Temperaturschwankungen, die das Überleben der Organismen ernsthaft gefährden können. Die thermische Dynamik steht in enger Wechselwirkung mit den vorherrschenden hydrodynamischen Bedingungen, die den Wärmetransport sowie den Transport von gelösten Stoffen und Organismen steuern und deren Exposition gegenüber Licht und trophische Interaktionen beeinflussen. Während Strömungsregime und thermische Schichtung in größeren Seen und Stauseen umfassend untersucht wurden, ist überraschend wenig über die physikalischen Bedingungen in Teichen bekannt, einschließlich der zeitlichen Dynamik, räumlichen Variabilität von Temperatur und Fließgeschwindigkeit sowie deren Abhängigkeit von geografischen und klimatischen Faktoren. Im Gegensatz zu Seen und Stauseen wird erwartet, dass die Strömungen in Teichen vor allem durch horizontale Dichtegradienten angetrieben werden, die durch unterschiedliche Erwärmung und Abkühlung verursacht werden. Diese Gradienten können durch die teilweise Beschattung der Teiche, die unterschiedliche Wassertiefe, Vegetation und Bodeneigenschaften entstehen. Dieses Projekt zielt darauf ab, das mechanistische Verständnis der physikalischen Prozesse in Teichen zu verbessern, indem es die räumliche und zeitliche Dynamik der Wassertemperatur und ihre Rolle bei der Erzeugung von dichtegetriebenen Strömungen und Durchmischungen untersucht. Um die bestehenden Beschränkungen bei räumlich verteilten Messungen von Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit in Teichen zu überwinden, werden wir spezielle, kostengünstige Instrumente entwickeln. Durch die Durchführung und Analyse von Messungen in Teichen und in experimentellen Mesokosmen werden wir einen mechanistischen Rahmen entwickeln, um die Größenordnung der räumlichen und zeitlichen Schwankungen der Temperatur und der daraus resultierenden Strömungsgeschwindigkeit als Funktion großräumiger und standortspezifischer Faktoren zu beschreiben. Diese Konzepte erweitert die bestehenden Ansätze zur Bewertung der Schichtungs- und Durchmischungsdynamik in größeren Seen, indem zusätzlich zu den windgetriebenen Strömungen auch konvektive Strömungen berücksichtigt werden. Es wird erwartet, dass das Projekt neuartige quantitative Einblicke in die physikalischen Prozesse in Teichökosystemen liefert. Die abgeleiteten Beziehungen können die Charakterisierung physikalischer Lebensräume in ökologischen Bewertungen unterstützen, biogeochemische Modelle informieren und für bei Planung künstlich angelegten Teiche genutzt werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Entwicklungen zur physikalischen und chemischen Charakterisierung eisnukleierender Aerosolpartikel mit HALO: Hochvolumenstrom-Sammler, automatisiertes 'Freezing Array' und analytische Methoden

Das hier vorgeschlagene Projekt basiert auf und ergänzt Untersuchungen die im Rahmen des DFG-Transregios 172 'Arktische Klimaveränderungen', und hier speziell dem Projekt B04 'Ship-based physical and chemical characteristics and sources of Arctic ice nucleating particles and cloud condensation nuclei', durchgeführt werden. Im Rahmen von TR 172, B04, ist es u.a. das Ziel, über schiffbasierte Messungen detaillierte Informationen hinsichtlich arktischer eisnukleierender Partikel (Anzahlkonzentration; chemische Natur, mineralisch und/oder organisch; Herkunft, lokal oder Ferntransport) zu erlangen. Diese schiffsbasierten Messungen können allerdings nur ein erster Schritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis von Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen in der Arktis im allgemeinen, und der Vereisung Arktischer Wolken im Besonderen, sein. Hierzu sind u.a. Informationen aus unterschiedlichen Höhen (innerhalb der planetaren Grenzschicht und in der freien Troposphäre) erforderlich. Daher sollen die in TR 172, B04, geplanten Aktivitäten u.a. durch INP-bezogene Messungen an Bord des Forschungsflugzeuges HALO ergänzt werden. Spezifisch zielen wir auf die Bestimmung von INP-Anzahlkonzentrationen, und über Analyse der chemischen Partikelzusammensetzung auf Hinweise bzgl. der INP Herkunft / Quellen. Im Rahmen des vorliegenden Antrages werden wir uns daher auf die Entwicklung, den Test und die Zulassung eines Hochvolumenstrom-Aerosolpartikelsammlers für sub- und supermikrone Aerosolpartikel für das Forschungsflugzeug HALO konzentrieren. Das Sammlersystem wird im Wesentlichen aus einer adaptierten Version des schon existierenden (aber noch zuzulassenden) 'Micrometre Aerosol Inlet' (MAI) und einem noch zu entwickelnden Hochvolumenstrom-Filtersammler, bestehen. Die Berücksichtigung hoher Volumenströmen (Größenordnung 100 l/min) ist aufgrund der zu erwartenden niedrigen Aerosolpartikel- und INP-Konzentrationen, und dem daraus resultierenden Bedarf nach der Sammlung großer Luftvolumina erforderlich. Der erste wissenschaftliche Einsatz des entwickelten Systems soll im Rahmen der ARCTIC-HALO-Kampagne erfolgen, welche für die zweite Phase des TR 172 (2020-2023) geplant ist. Nach seiner Entwicklung, steht das Sammlersystem (Einlass und/oder Filtersammler) für sub- und supermikrone Aerosolpartikel für weitere HALO-Missionen zur Verfügung. Zur Durchführung der notwendigen Arbeiten beantragen wir Mittel für eine 75 % und eine 50% PostDoc-Stelle für jeweils 3 Jahre. Ferner beantragen wir Mittel für die Adaptierung und die Zulassung des Hochvolumenstrom-Aerosolpartikelsammlers. Alle anderen direkten Kosten werden aus dem Haushalt des TROPOS übernommen.

Messungen der 129I-Emissionen der Aufbereitungsanlagen in Tomsk, Krasnojarsk und Tscheljabinsk für 131I-Dosisrekonstruktionen

Im weiträumigsten Gebiet um die militärischen 239Pu-Produktionsanlagen in Tscheljabinsk, Tomsk und Krasnojarsk und um das Testgebiet von Semipalatinsk wird mit Hilfe von Messungen des langlebigen 129I eine retrospektive Dosimetrie des kurzlebigen 131I durchgeführt. Unter Miteinbeziehung der 129I-Einträge durch die Kernwaffentests, die zivilen Aufbereitungsanlagen La Hague und Sellafield und den Reaktorunfall von Tschernobyl wird eine Datenbasis für die Verwendung von 129I als Tracer in der Umwelt erstellt. Wasserproben von Seen mit langen Abflusszeiten wie Khuvsugul Nuur, Uvs Nuur, Orog, Achit (alle Mongolei), Baikal, Balachasch, Issyk Kul und von kleineren Seen und Bodenproben aus dem Gebiet werden genommen. Mit Beschleunigungsmassenspektrometrie werden 129I /127I-Verhältnisse gemessen und 129I-Fluenzen abgeleitet. 129I-Immissionen und -Verteilungen werden mit atmosphärischen Transportrechnungen erhalten. In Abhängigkeit der Bestrahlungszeit der Brennelemente und der Wartezeit zwischen Bestrahlung und Aufbereitung werden mit atmosphärischen Transportmodellen 131I-Aktivitäten im Bereich der Anlagen und im Altai-Gebiet berechnet.

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