Biogene Emissionen und urbane Luftqualit\u00e4t<\/p>\n
Die Erdatmosph\u00e4re ist ein komplexes Umweltkompartiment, in dem eine Vielzahl an physikalischen und chemischen Prozessen abl\u00e4uft, die unseren Lebensraum direkt und indirekt beeinflussen. Auf Grund der Komplexit\u00e4t ist deshalb das Gesamtsystem nur sehr schwer zu verstehen. Dies gilt insbesondere f\u00fcr die Troposph\u00e4re und der in ihr stattfindenden R\u00fcckkopplungen zwischen Transportprozessen, Biosph\u00e4re und Atmosph\u00e4renchemie, welche die Luftqualit\u00e4t beeinflussen. Eine gro\u00dfe Herausforderung stellt der urbane Raum dar. Hier treten vermehrt Wechselwirkungen zwischen anthropogenen und biogenen Emissionen auf, welche allerdings noch weitestgehend unbekannt sind. In dem hier beschriebenen Promotionsvorhaben sollen mit 3D-Modellstudien die Wechselwirkungen zwischen Biosph\u00e4re,\u00a0 Gasen und Partikeln analysiert und deren Einfluss auf die urbane Luftqualit\u00e4t untersucht werden. Dabei wird speziell auf die Auswirkungen biogener fl\u00fcchtiger Kohlenwasserstoffe (BVOCs) in Verbindung mit unterschiedlichen Landnutzungen auf das Oxidationsverm\u00f6gen, die Akkumulation von Schadstoffen und Partikeln und die Ein- und Ausmischungsvorg\u00e4nge in der urbanen Grenzschicht, sowie den anthropogenen Einfluss auf deren Produktion und Abbau im urbanen Raum fokussiert. Hierzu werden verschiedene Szenarien mit einer urbanen Version des gekoppelten Chemietransportmodells COSMO-MUSCAT simuliert.<\/p>\n
BVOCs werden durch Pflanzen emittiert und durch O3, OH und NO3-Radikale oxidiert. Bei der Reaktion werden sekund\u00e4res organisches Aerosol (SOA) und weitere Reaktionsprodukte gebildet, zu denen unter hohen NOx-Bedingungen auch Ozon geh\u00f6rt. SOA macht einen wesentlichen Bestandteil der Feinstaubkonzentration (PM2.5) aus. BVOCs beeinflussen nachhaltig die Luftqualit\u00e4t, welche sich auf die Gesundheit des Menschen und das \u00d6kosystem auswirkt. Au\u00dferdem haben sie eine Klimarelevanz. Sie bilden Partikel und beeinflussen die Konzentration der Treibhausgase\u00a0CO2, Methan und O3\u00a0und haben daher einen Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde.<\/p>\n
Die BVOC-Emission ist von den Umweltbedingungen (Temperatur, Strahlung, Biomasse), und der Landnutzung abh\u00e4ngig. Um die durch BVOCs induzierte Evolution von Partikeln und Spurengasen in der Atmosph\u00e4re zu verstehen, ist eine m\u00f6glichst gute Vorhersage mit Luftqualit\u00e4ts- und Klimamodellen unabdingbar. Die Vielzahl von sich gegenseitig beeinflussenden Interaktionen f\u00fchrt dazu, dass ein einfaches Ursache-Wirkung-Prinzip oft nicht abgeleitet werden kann. F\u00fcr eine genaue Absch\u00e4tzung der Effekte einzelner Parameter sind Modellstudien daher unentbehrlich.<\/p>\n
Immer mehr Menschen leben in St\u00e4dten, in denen es insbesondere durch hohe NOx-Emissionen zu hohen Schadstoffbelastungen (PM2.5, Ozon) kommt, an denen BVOCs wesentlich beteiligt sind. Daher soll eine urbane Version von COSMO-MUSCAT genutzt werden, um ausgew\u00e4hlte Szenarien mit relativ hohen Schadstoffbelastungen im Raum Leipzig zu modellieren. F\u00fcr die Analyse wird eine hierarchische Gitterstruktur von der europ\u00e4ischen bis zur urbanen Skala mit horizontalen Aufl\u00f6sungen von bis zu 350m im Stadtgebiet verwendet, der Chemiemechanismus schrittweise ausgebaut sowie der Einfluss unterschiedlicher Landnutzungen und Verkehrsemissionen f\u00fcr Leipzig und das Umland untersucht. Die Modellergebnisse werden durch Messdaten verifiziert. Anschlie\u00dfend werden Sensitivit\u00e4tsstudien durchgef\u00fchrt. Um die R\u00fcckkopplungen zwischen Transportprozessen, Biosph\u00e4re und Atmosph\u00e4renchemie quantifizieren zu k\u00f6nnen, werden die Modellergebnisse\u00a0hinsichtlich der physikochemischen Eigenschaften des Aerosols und der chemischen\u00a0Zusammensetzung der Atmosph\u00e4re, insbesondere der Schadstoffkonzentrationen (Ozon, NOx, PM2.5), sowie des Oxidationsverm\u00f6gens analysiert. Abschlie\u00dfende Studien werden M\u00f6glichkeiten zur Minderung der Schadstoffbelastung durch ge\u00e4nderte Landschaftsplanungen untersuchen, die sich insbesondere in anthropogen beeinflussten Regionen positiv auf die urbane Luftqualit\u00e4t und das lokale Klima auswirken k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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