Das Konzept eines Emissionsvorhersagemodells für den Straßenverkehr zum Zwecke des Luftqualitätsmanagements in Krakau

Stipendiatin/Stipendiat: Paulina Bzdziuch

Zusammenfassend bestand die Umsetzung des Projekts aus vielen Phasen - Implementierung der Methodik in das Emissionsschätzungsmodell, Emissionsmodellierung, Immissionsmodellierung, 3D-Immissionsmodellierung, Szenariomodellierung.

Die beiden Hauptziele des Projekts waren:

  • Entwicklung eines Modells zur Vorhersage der Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs in Krakau, und
  • Modellierung der Schadstoffverteilung und Bewertung der Auswirkungen auf die Luftqualität, flächendeckend für das Stadtgebiet und im Detail in einigen Straßenschluchten.

Die Umsetzung des gesamten Projekts bestand in der schrittweisen Umsetzung der festgelegten Teilziele (Detailziele). Die spezifischen Ziele waren:

  • Methodologische und wissenschaftliche Beratung.
  • Entwicklung einer Methodik zur Bestandsaufnahme der Schadstoffemissionen aus dem Straßenverkehr, angepasst an die Dateneingabe aus dem Raum Krakau für 2017.
  • Entwicklung eines Modells zur Abschätzung der Schadstoffemissionen (PM10, PM2.5, NOx, NO2, CO2) nach der vorbereiteten Methodik.
  • Simulation der Emissionsschätzung von Krakauer Straßen gemäß HBEFA-Faktoren und Bewertung der räumlichen Emissionsverteilung.
  • Vergleich der Ergebnisse der Schätzung der Straßenverkehrsemissionen in Krakau gemäß HBEFA-Faktoren und gemäß COPERT-Faktoren (CORINAIR).
  • Bewertung der Möglichkeit der Verwendung von US-Sekundäremissionsfaktoren (gemäß AP-42) zur Verbesserung der Genauigkeit der PM10- und PM2.5-Staubemissionsschätzung mithilfe von COPERT.
  • Simulation der Ausbreitung von Staub- und Gasschadstoffen auf allen Straßen in Krakau.
  • Überprüfung der Immissionsergebnisse (Gaußsche Modellierung und Modellierung in Straßenschluchten) mit realen Messungen der Schadstoffkonzentrationen.
  • Bewertung des städtischen und regionalen Schadstoffhintergrunds - erste Modellvalidierung.
  • Simulation der Schadstoffausbreitung im Straßenverkehr durch ein dreidimensionales Spezialmodell im Mikromaßstab.
  • Durchführung einer Mikrosimulation zur Bewertung der Auswirkung der Vegetation auf die Bildung der Luftqualität in Straßenschluchten - Überprüfung der Ergebnisse anhand der gemessenen Ergebnisse der Schadstoffkonzentrationen.
  • Validierung des Modells zur Abschätzung der Staubgasemissionen im Straßenverkehr.
  •  Szenarien für Pläne zur langfristigen Änderung des Verkehrssystems in Krakau:
  • Einschätzung der Auswirkungen der Einführung der Umweltzone im Zentrum von Krakau,
  • Schätzung der Emissionen und Modellierung der Schadstoffverteilung für die Pläne zur Entwicklung des Verkehrssystems in Krakau für 2020 und 2025.
  • Modellbewertung und abschließende Schlussfolgerungen.

Die Arbeiten am räumlichen Modell zur Vorhersage der Schadstoffemissionen von Straßenverkehr erfolgten hauptsächlich in der ArcGIS-Software, für die das Ingenieurbüro LOHMEYER GmbH & Co. KG (seit 01.01.2020 - Lohmeyer GmbH) hat das Tool SelmaGIS entwickelt. Es ist eine Überlagerung, die die Ausführung vieler Aufgaben ermöglicht - von meteorologischen Analysen (RosePlot), über räumliche Emissionsschätzung (PROKAS_E) bis zur Modellierung der Schadstoffverteilung - Gaußsche Schadstoffverteilung (PROKAS_V) und Schadstoffverteilung in Straßenschluchten (PROKAS_B). Mit dem SelmaGIS-Tool können Sie daher viele Analysen für Eingabedaten automatisieren und durchführen, für die die Struktur gemäß den Softwareanforderungen vorbereitet wird.

Um die Methode zur der Abschätzung der Staubgasemissionen, zur die Ergebnisse der Modellierung der Schadstoffverteilung mit PROKAS_B und zur die Abbildung der realen Prozesse, die hauptsächlich in Straßenschluchten ablaufen, genauer zu verifizieren, wurde die Modellierung mit einem speziellen dreidimensionalen Modell MISKAM im Mikromaßstab durchgeführt.